[發(fā)明專利]一種基于學(xué)習(xí)模型的飛機(jī)油箱剩余油量測(cè)量系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810490299.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN108801387B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭毅博;徐明亮;潘俊;陳廣豪;王華;薛均曉;姜曉恒;周兵;呂培;牛猛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué);中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司金城南京機(jī)電液壓工程研究中心
• 主分類號(hào): G01F23/00
• 分類號(hào): G01F23/00
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 趙娟

本發(fā)明提供一種基于學(xué)習(xí)模型的飛機(jī)油箱剩余油量測(cè)量系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)包括處理器，處理器連接有角度傳感器，角度加速度傳感器和至少兩個(gè)液位傳感器；角度傳感器用于檢測(cè)飛機(jī)的飛行角度，角度加速度傳感器用于檢測(cè)飛機(jī)飛行角度的加速度，各液位傳感器用于設(shè)置在飛機(jī)油箱的不同位置，檢測(cè)飛機(jī)油箱的液位；所述處理器根據(jù)學(xué)習(xí)模型對(duì)各傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到飛機(jī)油箱的剩余油量。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，采用角度傳感器、角度加速度傳感器和多個(gè)液位傳感器對(duì)飛機(jī)的飛行角度、飛行角度加速度和油箱液位進(jìn)行檢測(cè)，并采用學(xué)習(xí)模型根據(jù)各傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)判斷飛機(jī)油箱的剩余油量，從而解決飛機(jī)油箱剩余油量檢測(cè)結(jié)果精度較低的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛機(jī)油箱油量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于學(xué)習(xí)模型的飛機(jī)油箱剩余油量測(cè)量系統(tǒng)和方法。

技術(shù)背景

飛機(jī)油箱中的剩余油量是評(píng)估飛機(jī)續(xù)航能力、確保飛行安全的重要指標(biāo)，提高燃油測(cè)量系統(tǒng)的精度可以使飛行人員掌握更準(zhǔn)確的燃油信息，對(duì)續(xù)航時(shí)間、剩余航程等飛行信息有更準(zhǔn)確的預(yù)判，能在安全范圍內(nèi)更有效的利用燃油，對(duì)飛機(jī)的性能具有重要的影響。

在飛機(jī)燃油油量測(cè)量領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外研究人員做了很多研究，提出了一些測(cè)量方法。目前燃油油量測(cè)量方法主要有如下幾種：

1.切片疊加法

首先使用切片疊加法計(jì)算飛機(jī)燃油體積，使用切平面將飛機(jī)油箱內(nèi)燃油實(shí)體切分為多個(gè)小薄片，分別計(jì)算每個(gè)小薄片的體積，再將每個(gè)小薄片的體積疊加得到飛機(jī)燃油體積。該方法缺點(diǎn)在于，每次計(jì)算之前都要先得到飛機(jī)油箱的有限元模型，并且針對(duì)每一步都要編寫相應(yīng)的計(jì)算程序，計(jì)算方法復(fù)雜。

2.三維CAD軟件模擬

根據(jù)飛機(jī)油箱油面高度傳感器以及飛行姿態(tài)傳感器得到飛機(jī)飛行姿態(tài)、油面高度以及加速度信息，計(jì)算得到油平面方程，通過CATIA二次開發(fā)自動(dòng)生成油箱燃油體積特性數(shù)據(jù)庫(kù)。或者采用CAD技術(shù)建立飛機(jī)油箱模型，利用油面高度傳感器的輸出值及飛機(jī)姿態(tài)信息，對(duì)燃油油量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量及姿態(tài)誤差修正。或者將飛機(jī)燃油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，能夠計(jì)算飛機(jī)飛行狀態(tài)下燃油質(zhì)量和重心位置的變化情況。這種方法的缺點(diǎn)在于，油箱建模復(fù)雜，且精度要求較高的情況下，體積特性數(shù)據(jù)庫(kù)容量會(huì)很大。

3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

使用了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來進(jìn)行燃油體積特性計(jì)算，針對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在學(xué)習(xí)效率低、收斂速度慢和易陷入局部極小等局限，采用改進(jìn)粒子群算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，具有訓(xùn)練時(shí)間短，相對(duì)誤差小，控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。另外，國(guó)外也有多篇文獻(xiàn)使用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來進(jìn)行燃油體積特性計(jì)算。這種方法的缺點(diǎn)在于，沒有考慮之前一段時(shí)間的輸入數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前燃油液面波動(dòng)情況的影響，預(yù)測(cè)結(jié)果精度及穩(wěn)定性較差。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)飛機(jī)油箱剩余油量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，普遍存在檢測(cè)精度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于學(xué)習(xí)模型的飛機(jī)油箱剩余油量測(cè)量系統(tǒng)和方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)飛機(jī)油箱剩余油箱檢測(cè)結(jié)果精度較低的問題。

一種基于學(xué)習(xí)模型的飛機(jī)油箱剩余油量測(cè)量系統(tǒng)，包括處理器，處理器連接有角度傳感器，角度加速度傳感器和至少兩個(gè)液位傳感器；角度傳感器用于檢測(cè)飛機(jī)的飛行角度，角度加速度傳感器用于檢測(cè)飛機(jī)飛行角度的加速度，各液位傳感器用于設(shè)置在飛機(jī)油箱的不同位置，檢測(cè)飛機(jī)油箱的液位；所述處理器根據(jù)學(xué)習(xí)模型對(duì)各傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到飛機(jī)油箱的剩余油量；

所述學(xué)習(xí)模型包括設(shè)定數(shù)量的LSTM層，設(shè)定數(shù)量的dropout層和全連接層，其中第一個(gè)LSTM層包括公式

其中第j個(gè)LSTM層包括公式

第i個(gè)dropout層包括公式