综合航空电子系统故障管理探讨

综合航空电子系统故障管理探讨

吕宗谕

身份证号：210702199302280011

辽宁省辽阳市邮编644000

摘要：随着科学技术的不断发展，现代航空电子系统正逐渐想综合化方向发展，与此同时也对故障管理和预警技术提出了新的要求。文章结合工作实际梳理了综合航空电子系统面临的问题与挑战，并提出综合航空电子系统的故障管理策略，仅供参考。

关键词：综合航空；电子系统；故障预测；问题

飞机在复杂多变的条件下航行，使其出现了复杂的不确定性，导致综合航电系统的工作品质恶化，特别当航空电子产品出现突发性故障或失效时，往往造成严重的安全事故。所以，必须从一般的避错和被动式容错等技术措施上，大力发展和运用主动式的故障状态预报技术，通过设计实时控制的故障状态预报系统，一方面使飞行员正确地预见各种可能出现的故障，另一方面采取必要措施以防止事故的发生。

1 综合航空电子系统面临的问题与挑战

1.1综合航电体系比较复杂

层次结构和开放功能可以通过共享高度集成的硬件在某种程度上降低集成航空系统的复杂性，且只要实现相关配置，应用程序软件就可以在任何处理模块上运行。除此之外，需要知道此系统是动态的，可以实现集成部门使用资源的相互连接。结果，在系统故障的情况下，很难确定具体是哪个硬件或软件发生故障。因此，研究错误项目的目的是集成航空系统。

1.2故障源凸显分布式趋势

综合航电系统是独立分布的网络，并且诸如数据处理模块、图像处理模块或信号处理模块之类的节点，具有自己的信息处理能力。在分布式环境中，有三个基本预测的方式:一种是本地RF感测网络信息，第二种是以地面信息为主要依据，第三种是数据链路上的信息管理。从逻辑上讲，这些信息是在整个系统中通用的，但是物理上分布在多个节点上。因此，从在错误的项目预测信息的角度出发，不仅可以解决两个数据项目的空间即兼容性问题，而且还可以解决由于重定位节点时间延迟等原因导致的数据一致性。

1.3故障传播路径多维化

系统集成和资源共享构成了集成航空系统中每个模块，如传感器、控制器和航班的闭环结构。此结构是系统的异常情况，通常不会检测到故障设备。但在其他模块中可能会发生缺陷，这种行为称为传播干扰。例如，许多模块共享射频信息，无线电故障将影响使用无线电频率信息的其他模块的处理结果，共享多分区处理器时间。如果分区在处理时间内失败，则将进入另一个阶段。

1.4失效数据表现不完整性

集成飞机系统具有高成本以及高失败率的风险，使得无法将现有的可预测结构应用于依赖数据错误、运行条件和历史数据的集成飞机系统。在正常情况下，可以在正常操作中检索静态系统数据，但是如果发生故障，则无法获取静态系统数据。或者在出现系统错误时，可以检索状态数据，但是所有系统错误状态数据都不可用。一方面，需要调查故障数据系统中的问题；另一方面，如果故障是不完整的系统，则需要了解或确定如何才能检测到错误。另外，电子设备故障预测的当前状态通常在系统中具有数学模型。基于当前的技术，集成飞机系统的可预测结构需要进一步研究的问题。

2 综合航空电子系统多级故障管理措施

2.1故障检测

航空电子系统的故障状态检查指通过机内测试技术手段、车载网络系统等技术手段，以资源部分自测试成果、设备故障状况统计(如故障状态、无故障状态、降级)、航电控制系统各种功能数据信息等作为故障状态样品，并通过机器学习或统计教学等算法。这一技术手段可以采用软、硬件及软硬件融合的方法进行。一般故障状态检查主要分布于资源层、作用区层和飞机底层。而资源层面的故障状态检查则大多采用BIT实现。BIT主要用来检查元件内部或主要硬件的故障状态情况，如CPU、电源、信道等，并通过故障状态检查结论判断组件能否正常工作或降级。

2.2健康监控

故障预测与健康管理技术PHM是一个全面故障监测、隔离和预警的健康管理技术。这一技术的内核虽然并没有直接处理或者消除故障问题，但是可以预先了解、预警和告知工作人员故障问题在何时何地都可能会出现，在发生故障问题时也可以进行最简单的解决方案，或者进行自助式维护，以实现减少维修成本的目的。采用体制管理技术的航空健康监测系统，其适用范围主要包含在航空应用层、软件集成区域层和系统模块支持层，可以监测的出错包含航空应用程序出错、操作系统出错以及系统模块支持层出错等，操作系统和通用体制管理系统将成为航空健康监测的核心技术，为各层次的出错故障问题提供航空健康监测服务。除此之外，PHM技术有助于改善航空器上嵌入式电子系统的变化和可维护性问题。在PHM功能设计流程中，应该针对实际状况研发出更适应任务需要的综合式航空健康电磁监测系统。但因为技术资源有限，面对模块级PHM系统，仅需检测非关联故障，并可以初步分析、报告相关式设备故障问题。而决策支撑层，则支撑对全方位、多范围复杂设备故障问题的解决。

2.3模块支持级

模块及支持级设备故障监测工作主要由其内嵌的系统状态监测机制完成。在LRU上电及工作流程中，可以实时监控硬件系统并向上司汇报当前的系统工作状况，并发出监控报表。如果出现重大设备故障问题，模块控制系统会立即显示故障问题发生地点、故障形式和严重性，并向上一级控制系统发出设备故障问题监测报告，同样也将故障隔离到一块较小的模组控制系统中，在不危害任何服务功能正常的时候实现自修复。而如果设备故障问题的严重等级过高，控制系统也会实时将监测报告跨级发送给飞行员们(如开机备份硬件、恢复上电等)。模块的支撑层出现故障问题是该层服务返回的代码有误，或时间自检(CBIT)的结论出错。

2.4飞机应用级

飞机应用级故障系统，可以收到从集成区域级发出的故障状态处理结果与其无法处理的故障状态信息，将这些信号汇总后进行滤波处理，通过提示系统和报警系统，从视野和听力的二种不同感觉上提示飞机驾驶员获悉和解决故障状态。飞机应用级的软件中或许会产生的故障现象包含：软件控制系统业务返回出错、阻塞业务超时和数据出错等。其流程主要是:（1）一旦应用进程内的一个线程发生出现故障情况，调度APOS业务告知健康监测业务(OS-HM)，故障状态以故障状态代码或消息的形态被指出。（2）按照软件故障状态信号、故障状态进程ID等，可以创建故障状态报表。（3）操作系统开启了SMOS阻塞业务，并通过系统服务质量监测(GSM-HM)获得了故障问题报表。（4）按照蓝图定义的故障问题对策，GSM-HM系统首先筛选故障问题，并确定故障问题类别、故障问题等，将确定的故障问题信息通报GSM-FM系统，由其依据RTBP信号制定处理对策。

3 结语

综上所述，航空电子系统在进行故障诊断时，应该将其与航空系统发展的实际情况相结合并进行分析，从综合的、全方位的角度来考虑系统运行中可能存在的问题只有这样，才能够更好的保障航空飞行的安全性。

参考文献：

[1]任彬.航空电子系统故障预测及健康管理探究[J].中国航务周刊，2022，(08):65-67.

[2]王博，张竞凯，颜瑾.基于有向图模型的民机航空电子系统故障诊断[J].航空电子技术，2021，52(03):9-15.

[3]陈虹潞，黄向华.基于RDK-ELM的航空发动机控制系统故障诊断[J].航空发动机，2020，46(02):34-40.