用于监控飞机信号的方法和设备与流程

1.本公开的各方面涉及民用航空，尤其涉及一种用于监控飞机信号的方法和设备。


背景技术：

2.民用飞机作为一种运人载物的交通工具，其安全性至关重要，飞机上信号的传输对安全性有重要的影响。随着电传飞控以及数字计算机的不断发展，各个系统之间的信息交互大多通过总线传输，关键信号通常使用离散信号作为余度，通过与数字信号来对比监控，以提高可靠性。
3.离散信号由于其处理的简便性，在民机飞控系统中的应用也很普遍，甚至在复杂数字计算机发生故障的时候，离散信号依旧可以完成部分功能。其一般表示为以下不同的物理状态，表示形式有ground/open、28v/open、28v/0v 等。
4.民用飞机飞控系统为满足安全性要求，对所使用的信号进行监控和表决后，作为功能实现的输入之一。正确的信号监控可以防止错误的信号对下一个模块的影响，从而有效提高系统安全性。
5.传统飞控系统对离散信号的监控比较简单，对每个离散信号变化计数监控，每个架次变化次数超过一定数量就会触发监控器，而这种简单的监控逻辑在特定场景下会导致系统误告警。
6.相关试验显示，当一个飞行架次任一轮载离散信号空地状态转换超过一定次数或左右轮载离散信号不一致超过一定时间时，会触发轮载离散监控器，从而导致飞控不派遣。而多次落地连续过程中飞机会多次接地，发生轮载信号状态转换，试飞数据表明飞机接地时空地转换比较频繁，在多次接地后轮载离散信号空地转换次数累计超过最大值，而飞控系统认为多次落地连续属于一个飞行架次，从而触发飞控系统告警。同样的，油门杆离散信号监控器也存在同样问题，同一个飞行架次任一油门杆离散信号状态转换超过一定次数，该监控器就会触发，从而飞机落地后触发飞控系统告警信息。
7.因此，存在对于高效的飞机信号监控方法和设备的需求。


技术实现要素：

8.本发明旨在提供一种用于监控飞机信号的方法和设备。
9.根据本发明的一实施例，提供了一种用于监控飞机信号的方法，该方法包括：接收用于飞控系统的作为余度信号的离散信号；确定所接收的离散信号的频率；基于所接收的离散信号的频率来确定用于这些离散信号的监控模式；以及基于所确定的监控模式来监控这些离散信号是否指示异常。
10.其中确定所接收的离散信号的频率可包括：确定所接收的离散信号是高频还是低频。
11.其中基于所接收的离散信号的频率来确定用于这些离散信号的监控模式可包括：
当所接收的离散信号是低频时，使用基于比较的监控模式；以及当所接收的离散信号是高频时，使用基于累加/累减计数的监控模式。
12.其中使用该基于比较的监控模式可包括：将这些离散信号中的第一余度信号与这些离散信号中的第二余度信号进行比较；以及当第一余度信号与第二余度信号不一致的时间超过设定值时，触发告警。
13.其中使用该基于累加/累减计数的监控模式可包括：对这些离散信号的状态变化进行累加/累减计数；以及当该累加/累减计数的结果超过监控门限时，触发告警。
14.根据本发明的另一实施例，提供了一种用于监控飞机信号的设备，该设备包括：离散信号接收单元，其接收用于飞控系统的作为余度信号的离散信号；频率确定单元，其确定所接收的离散信号的频率；监控模式确定单元，其基于所接收的离散信号的频率来确定用于这些离散信号的监控模式；以及监控模式执行单元，其基于所确定的监控模式来监控这些离散信号是否指示异常。
15.其中该频率确定单元可确定所接收的离散信号是高频还是低频。
16.其中该监控模式确定单元通过以下操作来确定用于这些离散信号的监控模式：当所接收的离散信号是低频时，使用基于比较的监控模式；以及当所接收的离散信号是高频时，使用基于累加/累减计数的监控模式。
17.其中该监控模式执行单元通过以下操作来执行该基于比较的监控模式：将这些离散信号中的第一余度信号与这些离散信号中的第二余度信号进行比较；以及当第一余度信号与第二余度信号不一致的时间超过设定值时，触发告警。
18.其中该监控模式执行单元通过以下操作来执行该基于累加/累减计数的监控模式：对这些离散信号的状态变化进行累加/累减计数；以及当该累加/累减计数的结果超过监控门限时，触发告警。
19.本发明还可提供一种存储有用于监控飞机信号的指令的计算机可读介质，这些指令在由处理器执行时使得该处理器执行以下操作：接收用于飞控系统的作为余度信号的离散信号；确定所接收的离散信号的频率；基于所接收的离散信号的频率来确定用于这些离散信号的监控模式；以及基于所确定的监控模式来监控这些离散信号是否指示异常。
20.其中确定所接收的离散信号的频率可包括：确定所接收的离散信号是高频还是低频。
21.其中基于所接收的离散信号的频率来确定用于这些离散信号的监控模式可包括：当所接收的离散信号是低频时，使用基于比较的监控模式；以及当所接收的离散信号是高频时，使用基于累加/累减计数的监控模式。
22.其中使用该基于比较的监控模式可包括：将这些离散信号中的第一余度信号与这些离散信号中的第二余度信号进行比较；以及当第一余度信号与第二余度信号不一致的时间超过设定值时，触发告警。
23.其中使用该基于累加/累减计数的监控模式可包括：对这些离散信号的状态变化进行累加/累减计数；以及当该累加/累减计数的结果超过监控门限时，触发告警。
附图说明
24.图1是根据本发明的一实施例的用于监控飞机信号的设备的框图。
25.图2是根据本发明的一实施例的累加/累减计数器的逻辑图。
26.图3是根据本发明的一实施例的用于监控飞机信号的方法的流程图。
27.图4是根据本发明的一实施例的监控逻辑图。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
29.针对现有技术的缺点与不足，为了解决民用飞机飞控系统传统信号监控在特定场景下导致系统误告警的问题，本发明提供了一种飞控系统离散信号混合监控方法及相关设备。
30.图1是根据本发明的一实施例的用于监控飞机信号的设备100的框图。设备100可包括离散信号接收单元110、频率确定单元120、监控模式确定单元130和监控模式执行单元140。
31.离散信号接收单元110接收用于飞控系统的作为余度信号的离散信号。在一示例中，离散信号接收单元110接收诸如轮载离散信号、油门杆离散信号、轮速离散信号、襟缝翼离散信号等离散信号。可以将飞控系统离散信号分为高频和低频，例如，将小于1/10 hz（赫兹）的轮载信号分为低频，而将大于1/10 hz的离散信号分为高频。其他分类方式也是可能的。可以在设备100中预先定义此类分类方式。
32.频率确定单元120确定所接收的离散信号的频率。在一示例中，频率确定单元120确定所接收的离散信号是小于1/10 hz的轮载信号，即，该轮载信号是低频（例如，基于预先定义的分类方式）。在另一示例中，频率确定单元120确定所接收的离散信号是大于1/10 hz的离散信号，即，该离散信号是高频（例如，基于预先定义的分类方式）。
33.监控模式确定单元130基于所接收的离散信号的频率来确定用于此类离散信号的监控模式。作为示例，当监控模式确定单元130确定所接收的离散信号是低频时，使用基于比较的监控模式。由于飞控系统信号都有余度，因此可以在作为余度信号的离散信号之间进行比较监控。对于离散信号的比较监控，可监控这些信号之间不一致的时间。使用该基于比较的监控模式可包括将所接收到的离散信号中的第一余度信号与第二余度信号进行比较（例如，针对小于1/10 hz的轮载信号，两个轮载信号不一致的比较门限为设定值10秒，其与1/10 hz是倒数关系）；在这两个余度信号不一致的时间超过设定值时，对应的监控器就会触发，从而触发飞控系统告警。作为另一示例，当监控模式确定单元130确定所接收的离散信号是高频时，使用基于累加/累减计数的监控模式。离散信号的状态可能会发生变化，例如，轮载离散信号空地状态转换。使用该基于累加/累减计数的监控模式可包括对所接收的离散信号的状态变化进行累加/累减计数，以及在该累加/累减计数的结果超过监控门限时，对应的监控器就会触发，从而触发飞控系统告警。还可以针对高频下的不同频率来设置不同的监控门限。另外，在一些情形中，基于比较的监控模式与基于累加/累减计数的监控模式并不是互斥的，由此可以在使用所选择的基于比较的监控模式的同时使用基于累加/累减计数的监控模式作为补充，或者在使用所选择的基于累加/累减计数的监控模式的同
时使用基于比较的监控模式作为补充。
34.监控模式执行单元140基于所确定的监控模式来监控离散信号是否指示异常。监控模式执行单元140可包括比较器和累加/累减计数器。基于比较的监控模式可以使用该比较器来执行，而基于累加/累减计数的监控模式可以使用该累加/累减计数器来执行。另外，在使用比较器进行比较监控时，累加/累减计数器也可以是工作的，只是不起主要作用（反之亦然）。在这种情况下，比较器的参数设计和累加/累减计数器的参数设计之间有关联。
35.图2是根据本发明的一实施例的累加/累减计数器的逻辑图200。该计数器的逻辑为离散信号状态发生变化，恒定速率累加计数器就会启动，每变化一次，计数器加1；如果离散信号一定时间内保持不变，则累减计数器将以恒定速率开始（该速率可能与累加计数速率不同），直至计数器减为0。通过选择快速累加计数和缓慢累减计数，可以实现振荡故障检测功能；快速累加的速率小于零星杂散事件变化速率，实现针对零星杂散事件的鲁棒性。如果累加/累减计数器达到某个值或门限，则触发监控器以触发飞控系统告警。
36.图3是根据本发明的一实施例的用于监控飞机信号的方法300的流程图。方法300包括在310接收用于飞控系统的作为余度信号的离散信号，诸如轮载离散信号、油门杆离散信号、轮速离散信号、襟缝翼离散信号等离散信号。在一示例中，可以将飞控系统离散信号分为高频和低频，例如，将小于1/10 hz（赫兹）的轮载信号分为低频，而将大于1/10 hz的离散信号分为高频。其他分类方式也是可能的。可以在步骤310之前预先定义此类分类方式。方法300接下来在320确定所接收的离散信号的频率。在一示例中，所接收的离散信号是小于1/10 hz的轮载信号，即，该轮载信号是低频。在另一示例中，所接收的离散信号是大于1/10 hz的离散信号，即，该离散信号是高频。方法300还包括在330基于所接收的离散信号的频率来确定用于此类离散信号的监控模式，以及在340执行基于所确定的监控模式来监控离散信号是否指示异常。作为示例，当确定所接收的离散信号是低频时，使用基于比较的监控模式。由于飞控系统信号都有余度，因此可以在作为余度信号的离散信号之间进行比较监控。对于离散信号的比较监控，可监控这些信号之间不一致的时间。该基于比较的监控模式可包括将接收到的离散信号中的第一余度信号与第二余度信号进行比较（例如，针对小于1/10 hz的轮载信号，两个轮载信号不一致的比较门限为设定值10秒，其与1/10 hz是倒数关系）另外，在这两个余度信号不一致的时间超过设定值时，可触发对应的监控器，从而触发飞控系统告警。作为另一示例，当确定所接收的离散信号是高频时，使用基于累加/累减计数的监控模式。离散信号的状态可能会发生变化，例如，轮载离散信号空地状态转换。该基于累加/累减计数的监控模式可包括对所接收的离散信号的状态变化进行累加/累减计数，以及在该累加/累减计数的结果超过监控门限时，监控器会触发，从而触发飞控系统告警。还可以针对高频下的不同频率来设置不同的监控门限。在一些示例中，该基于比较的监控模式与该基于累加/累减计数的监控模式并不是互斥的，由此可以在使用所确定的基于比较的监控模式的同时使用基于累加/累减计数的监控模式作为补充来监控离散信号是否指示异常，或者在使用所确定的基于累加/累减计数的监控模式的同时使用基于比较的监控模式作为补充来监控离散信号是否指示异常。
37.图4是根据本发明的一实施例的监控逻辑图400。首先接收用于飞控系统的作为余度信号的离散信号并对飞控系统离散信号的频率进行判定，分为高频和低频。如果离散信号的频率是低频（410），则确定信号不一致时间是否超过设定值（420）；若是，则触发监控器
以触发飞控系统告警；否则，返回到接收离散信号。如果离散信号的频率是高频（430），则确定离散信号状态是否发生变化；若是，则累加计数器（450）加1；否则，确定离散信号一定时间内是否保持不变。如果离散信号一定时间内保持不变，则累减计数器（470）启动；否则，返回到接收离散信号。通过计数器设置不同频率下的监控门限，并且确定转换次数是否超过门限；若是，则触发监控器（490）以触发飞控系统告警；否则，返回到接收离散信号。
38.本发明对原有传统的飞控系统信号监控方法进行改进，针对不同频率的离散信号，采用累加/累减计数监控模式与比较监控模式进行混合设计，避免了传统监控方法在特定场景下导致系统误告警的情况，从而确保航班正常运行和安全监视。
39.以上描述的方法和设备的各个步骤和模块可以用硬件、软件、或其组合来实现。如果在硬件中实现，结合本公开描述的各种说明性步骤、模块、以及电路可用通用处理器、数字信号处理器（dsp）、专用集成电路（asic）、现场可编程门阵列（fpga）、或其他可编程逻辑组件、硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是处理器、微处理器、控制器、微控制器、或状态机等。如果在软件中实现，则结合本公开描述的各种说明性步骤、模块可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或进行传送。实现本公开的各种操作的软件模块可驻留在存储介质中，如ram、闪存、rom、eprom、eeprom、寄存器、硬盘、可移动盘、cd
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rom、云存储等。存储介质可耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息，并执行相应的程序模块以实现本公开的各个步骤。而且，基于软件的实施例可以通过适当的通信手段被上载、下载或远程地访问。这种适当的通信手段包括例如互联网、万维网、内联网、软件应用、电缆（包括光纤电缆）、磁通信、电磁通信（包括rf、微波和红外通信）、电子通信或者其他这样的通信手段。
40.在各实施例中给出的数值仅作为示例，而不作为对本发明范围的限制。此外，作为一个整体技术方案，还存在其他没有被本发明权利要求或说明书所列举的元器件或者步骤。而且，一个元器件的单个名称不排除该元器件的其他名称。
41.还应注意，这些实施例可能是作为被描绘为流程图、流图、结构图、或框图的过程来描述的。尽管流程图可能会把诸操作描述为顺序过程，但是这些操作中有许多操作能够并行或并发地执行。另外，这些操作的次序可被重新安排。
42.所公开的方法、装置和系统不应以任何方式被限制。相反，本公开涵盖各种所公开的实施例（单独和彼此的各种组合和子组合）的所有新颖和非显而易见的特征和方面。所公开的方法、装置和系统不限于任何具体方面或特征或它们的组合，所公开的任何实施例也不要求存在任一个或多个具体优点或者解决特定或所有技术问题。
43.本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。