[發(fā)明專利]一種基于統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)和濾波的飛機(jī)結(jié)冰在線探測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010771628.7
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN112046761B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁娣;何開鋒;汪清;錢煒祺
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心計(jì)算空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號: B64D15/20
• 分類號: B64D15/20
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 陳法君

本發(fā)明公開了一種基于統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)和濾波的飛機(jī)結(jié)冰在線探測方法，所述飛機(jī)結(jié)冰在線探測方法至少包括如下步驟：S1：采集飛行過程中的飛行狀態(tài)測量數(shù)據(jù)、發(fā)動(dòng)機(jī)推力數(shù)據(jù)和舵偏輸入數(shù)據(jù)；S2：利用廣義似然比檢驗(yàn)方法探測結(jié)冰開始時(shí)刻；S3：生成擾動(dòng)信號疊加到舵偏輸入數(shù)據(jù)上，同時(shí)利用H_∞濾波方法對飛行狀態(tài)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合狀態(tài)估計(jì)和受結(jié)冰影響氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)辨識；S4：利用廣義似然比檢驗(yàn)方法探測結(jié)冰結(jié)束時(shí)刻；S5：停止生成和疊加舵偏擾動(dòng)信號，繼續(xù)利用H_∞濾波對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合狀態(tài)估計(jì)和受結(jié)冰影響氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)辨識直至飛行結(jié)束。通過將結(jié)冰快速檢測與參數(shù)估計(jì)方法相結(jié)合，獲得一種功能更強(qiáng)的飛機(jī)結(jié)冰探測算法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛機(jī)結(jié)冰在線探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)和濾波的飛機(jī)結(jié)冰在線探測方法。

背景技術(shù)

飛機(jī)結(jié)冰在線探測是指通過探測裝置或方法探測飛機(jī)飛行過程中發(fā)生的結(jié)冰現(xiàn)象，給出結(jié)冰警報(bào)以啟動(dòng)飛機(jī)防除冰裝置，從而避免飛行過程結(jié)冰給飛機(jī)安全性帶來的危害。

結(jié)冰在線探測通常有硬件探測和算法探測兩種分類，硬件探測是通過布置在機(jī)體表面的傳感器等硬件裝置探測結(jié)冰的部位和冰型參數(shù)等，算法探測是指利用數(shù)學(xué)方法和物理模型，通過飛行測量數(shù)據(jù)對飛機(jī)受結(jié)冰影響氣動(dòng)特性參數(shù)進(jìn)行在線估計(jì)，從而獲得飛機(jī)結(jié)冰的關(guān)鍵參數(shù)信息。與算法探測相比，硬件探測需要在機(jī)體大量布置傳感裝置，通常會增加飛機(jī)的研制成本，而且還存在不適合布置傳感器裝置或傳感器裝置布置不充分的問題，會極大的影響結(jié)冰硬件探測的效果；而采用算法在線探測可以極大的節(jié)省研制成本，且算法探測擺脫了傳感器限制，通過估計(jì)飛機(jī)本體特性參數(shù)來發(fā)現(xiàn)結(jié)冰異常，具有更好的適應(yīng)性和靈活性。

飛機(jī)結(jié)冰算法探測通常側(cè)重于對探測算法的研究，對于應(yīng)用于飛行過程的一些具體問題研究較少。比如如何保證飛行過程中參數(shù)在線估計(jì)的精度，如何探測結(jié)冰，以及如何在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)加入輸入擾動(dòng)信號等。因此有必要基于實(shí)際飛行過程開展結(jié)冰在線探測研究，解決算法探測中的具體問題，提升飛機(jī)結(jié)冰算法探測能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有技術(shù)飛機(jī)結(jié)冰算法探測在實(shí)際飛行應(yīng)用中的技術(shù)問題，提供了一種可行的基于統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)和濾波的飛機(jī)結(jié)冰在線探測方法。通過將結(jié)冰快速檢測與參數(shù)估計(jì)方法相結(jié)合，獲得一種功能更強(qiáng)的飛機(jī)結(jié)冰探測算法；通過在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)加入輸入擾動(dòng)信號，在保證輸入擾動(dòng)對飛機(jī)飛行系統(tǒng)影響較小的情況下，獲得更準(zhǔn)確的氣動(dòng)特性參數(shù)估計(jì)結(jié)果。

本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)和濾波的飛機(jī)結(jié)冰在線探測方法，其特征在于，所述飛機(jī)結(jié)冰在線探測方法至少包括如下步驟：

S1：采集飛行過程中的飛行狀態(tài)測量數(shù)據(jù)、發(fā)動(dòng)機(jī)推力數(shù)據(jù)和舵偏輸入數(shù)據(jù)；

S2：利用廣義似然比檢驗(yàn)方法探測結(jié)冰開始時(shí)刻；

S3：生成擾動(dòng)信號疊加到舵偏輸入數(shù)據(jù)上，同時(shí)利用H_∞濾波方法對飛行狀態(tài)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合狀態(tài)估計(jì)和受結(jié)冰影響氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)辨識；

S4：利用廣義似然比檢驗(yàn)方法探測結(jié)冰結(jié)束時(shí)刻；

S5：停止生成和疊加舵偏擾動(dòng)信號，繼續(xù)利用H_∞濾波對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合狀態(tài)估計(jì)和受結(jié)冰影響氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)辨識直至飛行結(jié)束。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟S1中，飛行狀態(tài)測量數(shù)據(jù)至少包括飛機(jī)的位置、速度、過載、角速度、姿態(tài)角和動(dòng)壓數(shù)據(jù)。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟S2包括：依次從飛行狀態(tài)測量數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)段計(jì)算過載余量，利用廣義似然比檢驗(yàn)方法判斷每段過載余量的統(tǒng)計(jì)特性是否超過給定門限值來判斷余量r_z是否出現(xiàn)偏移，當(dāng)r_z存在隨機(jī)噪聲之外的偏移，則判斷結(jié)冰已經(jīng)發(fā)生，將該段數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)刻作為結(jié)冰開始時(shí)刻。