分析飛行器記錄的飛行數據以將其截取到飛行階段的方法
2023-06-02 10:45:01
分析飛行器記錄的飛行數據以將其截取到飛行階段的方法
【專利摘要】本發明涉及一種分析在飛行器的至少一次飛行期間記錄的飛行數據的方法，所述飛行數據包括關於所述飛行的特徵參數的數據，所述方法包括以下步驟：確定飛行的狀態模式，所述狀態模式包括若干狀態，每個狀態對應於所述飛行器的可能飛行階段，所述狀態模式包括轉換以及至少一個標準，所述轉換限定在這些所說的狀態之間的切換，所述至少一個標準用於初始化狀態模式，所述初始化標準對應於所述狀態模式的初始狀態，每個轉換和每個初始化標準取決於可以在所述飛行器的飛行期間記錄的至少一個特徵參數。
【專利說明】分析飛行器記錄的飛行數據以將其截取到飛行階段的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及在飛行器的至少一次飛行期間記錄的一組飛行數據的分析。
【背景技術】
[0002]關於維護以及空中交通的規定限定了航空公司為了確保最高水平的客戶安全性而必須遵守的標準。
[0003]為了最優化並監控空中操作，在監管機構的壓力之下，公司為自己裝備了用於分析飛行數據的系統。
[0004]用於分析飛行數據的系統被稱為FDM(飛行數據監控)或者FPQA(飛行操作質量保證)。這些系統包括裝備飛行器的飛行數據記錄儀。這樣的記錄儀例如是黑匣子，或者是特殊的記錄儀，比如ACMS (飛行器狀態監控系統)。
[0005]使用這些系統，航空公司能夠根據這些飛行數據值的常規記錄來詳細了解飛行過程，這些常規記錄是在航空公司的每架飛機的每次飛行期間記錄的。
[0006]為此目的，這些系統檢測在飛行期間出現的預定義事件，然後由專家來分析這些指示在飛行期間出現的技術故障的事件，其是飛行程序沒有觀察到的預見的情況或狀態，從而在可能出現的可能故障或事故的早期階段發出警告。
[0007]為了應用該檢測，每一飛行必須截取記錄的數據，而且每次飛行必須被截取到飛行階段。
[0008]實際上，事件的檢測受到當前飛行階段的影響。例如，在飛行器的起飛期間，當在巡航時不希望同樣類型的事件。
[0009]因此，記錄數據的截取和截取方法的質量能夠保證分析的相關性。
[0010]包括截取記錄的飛行數據的分析飛行數據的方法是已知的。
[0011]這些已知方法是基於設定關於某些飛行參數的值的判定標準。這些方法也是基於典型的事件理論序列。
[0012]最後，該標準使用單一來源參數。
[0013]問題在於，所使用的標準對於記錄錯誤(不連續或者超出界限的值)、對於飛機類型的多樣性、對於飛行操作的多樣性或者對於產生臨界情況的空中操作的未知因素是不穩健的。
【發明內容】
[0014]本發明提出克服這些缺點中的至少一個。
[0015]為此目的，本發明提出了一種分析在飛行器的至少一次飛行期間記錄的飛行數據的方法，所述飛行數據包括關於所述飛行的特徵參數的數據，所述方法包括以下步驟:確定飛行的狀態模式，所述狀態模式包括若干狀態，每個狀態對應於所述飛行器的可能飛行階段，所述狀態模式包括轉換以及至少一個標準，所述轉換限定在這些所說的狀態中的改變，所述至少一個標準用於初始化狀態模式，所述初始化標準對應於所述狀態模式的初始狀態，每個轉換和每個初始化標準取決於可以在所述飛行器的飛行期間記錄的至少一個特徵參數。
[0016]根據本發明的方法還依次地包括下列步驟:
[0017]-提取記錄的飛行數據，所述飛行數據關於所述飛行器的特徵參數；
[0018]-根據關於所述飛行器的特徵參數的飛行數據計算初始化標準，以便檢測所述飛行數據開始對應所述狀態模式的初始狀態的初始時刻；
[0019]-在所述初始時刻之後根據關於記錄的特徵參數的飛行數據來計算所述狀態模式的多個轉換，以便檢測關於所述飛行器的特徵參數的飛行數據開始對應所述狀態模式的狀態改變的時刻；
[0020]-根據由此確定的時刻截取所述飛行數據，以便將記錄的飛行數據與飛行階段匹配。
[0021]通過下述特徵(單獨採用或者以其在技術上的任意可能組合)，有利地完成了本發明；
[0022]-所述轉換的計算包括在所述初始狀態的檢測之後至少一個所述狀態模式的轉換的計算，其給出從所述初始狀態轉到對應於飛行階段的被稱為當前狀態的狀態的概率。
[0023]-所述轉換的計算包括至少一個轉換的計算，其給出從所述當前狀態轉到晚於所述當前狀態的狀態的概率。
[0024]-確定在兩個轉換之間的時間間隔，以便確定所述飛行數據對應所述狀態模式的狀態的時間段。
[0025]-狀態模式的初始狀態是正在巡航的飛行器或處於飛行結束時的飛行器。
[0026]-轉換的計算包括依據關於所述飛行器的至少一個特徵參數的飛行數據來計算判定標準。
[0027]-消除在所述飛行數據開始對應初始狀態的時刻之前的所述飛行數據。
[0028]-所述特徵參數為:垂直加速度、水平加速度、縱向加速度、高度、副翼的配置、垂直速度和水平速度、氣壓高度、雷達高度、起落架的狀態、航向。
[0029]所述狀態模式的狀態為:飛行結束、發動機啟動、滑出、起飛、拒絕起飛、第二環節、初始上升、上升、下降、巡航、進場、復飛、最終進場、著陸、觸地復飛、滑入。
[0030]本發明還涉及一種用於分析飛行數據的系統，包括處理單元和存儲單元，所述處理單元適用於應用根據前述權利要求中的一項的方法，所述存儲單元用於存儲狀態模式。
[0031]本發明具有多個益處。
[0032]記錄的數據的截取是自動的，而飛行和階段的手動截取將會耗費每一飛行至少五分鐘。
[0033]截取對於記錄錯誤是穩健的。
[0034]所使用的標準不依賴飛機的類型，這是因為所使用的參數是在所有飛行器上都記錄的一般參數。
[0035]截取的精確性也得到了進一步的提升。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]根據下面的描述，本發明的其他特徵、目標和優點將會變得明顯，下面的描述是純示意的而非限制，而且應當參考所附附圖進行閱讀，在所述附圖中:
[0037]-圖1示出了根據本發明的實施方式的方法的步驟；
[0038]-圖2示出了根據本發明的實施方式的狀態模式；
[0039]-圖3示出了根據本發明的實施方式的確定轉換的實例。
【具體實施方式】
[0040]如同在介紹中所提及闡述的，飛行數據在飛機的至少一次飛行期間得到記錄飛行數據。
[0041]這些飛行數據對應於記錄的飛行器的參數。其可以是速度、高度、副翼的位置等坐寸ο
[0042]這些記錄數據以矩陣的形式被接收，其每一行對應於飛行期間的飛行器參數的記錄。
[0043]為了將飛行數據與飛行階段聯繫起來，每一飛行階段地記錄的飛行數據被適當地截取。
[0044]一旦它們被得到了截取，則它們可以以相關方式對它們進行分析。
[0045]圖1示出了根據本發明的實施方式的用同於分析飛行數據的系統。這樣的系統包括存儲單元10、處理單元20和顯示單元30，其中處理單元20包括處理器(未顯示)。
[0046]存儲單元10包括存儲器(未顯示)，以用於存儲源自飛行器數次飛行期間的記錄的飛行數據。這樣的存儲單元10可以由用硬碟或SSD或者任何其他可移除且可重寫存儲裝置構件(USB盤、記憶卡等)形成。
[0047]處理單元20能夠應用用於實現分析飛行數據的方法(見後文)。存儲單元10可以是處理單元20的R0M/RAM存儲器、USB盤、記憶卡。這樣的處理單元是例如計算機(多個計算機)、處理器(多個處理器)、微控制器(多個微控制器)、微型計算機(多個微型計算機)、可編程邏輯控制器(多個可編程邏輯控制器)、專用集成電路(多個專用集成電路)、其他可編程電路(多個可編程電路)或其他包括計算機的設備，比如工作站。
[0048]顯示單元30能夠顯示該方法的結果，尤其是截取的飛行數據。這樣的顯示單元可以是例如計算機屏幕、監視器、平面屏幕、等離子屏幕或已知類型中任何其他類型的顯示設備。
[0049]關於圖2，描述了用於分析飛行數據的方法。
[0050]在第一步驟100中，飛行的狀態模式(或狀態機)得以確定。這樣的確定可以是將狀態模式裝載到分析系統的存儲單元10中。
[0051]圖3示出了這樣的狀態模式。該狀態模式特別存儲在圖1的用於分析飛行數據的系統的存儲單元10中。
[0052]這樣的狀態模式包括若干狀態EO、EO 』、E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9、E10、E11、E12、E13、E14、E15、E16。
[0053]每個狀態對應於在飛行期間飛行器可能處於的可能飛行階段。
[0054]這些飛行階段是:飛行結束E0、發動機啟動E1、滑出E2、起飛E3、拒絕起飛E4、第二環節E5、初始上升E6、上升E7、下降E8、巡航E0』、進場E10、復飛E9、最終進場E11、著陸E12、觸地復飛(touch and go) E14、滑入 E15。
[0055]關於不同飛行階段的解釋可以參考文獻:商用航空安全組，國際民航組織，「phaseof flight definit1ns and usage notes，，, 2010 年 6 月。
[0056]狀態模式包括轉換，1'1、了2、了3、了4、了5、了6、了7、了8、了9、1'10、1'11、1'12、1'13、1'14、1'15、T16、T17、T18、T19、T20、T21、T22、T23、T24，所述轉換限定了不同狀態之間的切換。
[0057]狀態模式還包括兩個初始化標準TC、TC』，其對應於狀態模式的初始狀態E0、E0』。
[0058]初始化標準TO、T0』兩者是狀態模式中的兩個可能輸入。
[0059]每個轉換以及每個初始化標準取決於至少一個可以在飛行器的飛行期間記錄的特徵參數。
[0060]特徵參數優選在多數飛行器中常規記錄的參數。
[0061]這些參數是(在航空學中所使用的常用術語):渦輪旋轉速度(N2)、發動機燃料流
1、發動機燃料流2、廢氣溫度(EGT)、垂直加速度、縱向加速度、高度、起落架的位置、航向、相對地面的速度、副翼的配置、垂直速度、馬赫數、氣壓高度、雷達高度。
[0062]在本分析方法的範圍內，在第二步驟200中，從記錄的飛行數據中提取關於飛行器的特徵參數的飛行數據。這些參數已在上面列出。
[0063]為了繼續進行飛行數據的截取，在步驟300中，計算初始化標準。具體來說，將檢測對應於飛行器的初始狀態的飛行數據所在的記錄時刻。狀態模式的初始狀態是「飛行器正在巡航」E0』或「飛行器處於飛行結束」E0。
[0064]該步驟300例如能夠消除關於不完整飛行的飛行數據，即，消除在飛行數據對應初始狀態的時刻之前的飛行數據。
[0065]替代地，也可以分析這些數據以為其他目的，這是因為飛行階段可能不與這些數據相聯繫。
[0066]接下來，在步驟400中，在初始時刻之後將根據關於記錄的特徵參數的飛行數據來計算狀態模式的若干轉換，以便檢測關於飛行器的特徵參數的飛行數據對應狀態模式的狀態改變的時刻。
[0067]換句話說，一旦檢測到了初始狀態，將檢測來自該檢測的初始狀態的可能轉換中的一個。然後將重複該用於計算轉換的階段，以便處理全部的有效記錄持續時間。
[0068]應當注意，轉換的計算包括依據關於飛行器的至少一個特徵參數的飛行數據來計算判定標準。
[0069]例如，如圖3所示，如果從狀態EO開始，檢測到轉換T5，則可以得到飛行器處於狀態E2的結論。
[0070]因此，通過檢測轉換，可以推測飛行數據對應狀態模式的狀態期間的時間間隔。
[0071]因此，根據轉換檢測，可以得到狀態改變的結論。
[0072]通過使用狀態模式，能以避免窮舉搜索。實際上，從一個狀態開始，只會檢測到有限數量的轉換。
[0073]在探測轉換之後，在步驟500在，根據由此確定的時刻截取飛行數據，以便使得記錄的飛行數據對應於飛行階段。
[0074]該方法在記錄的每一秒處執行。然而，在更高的頻率需要某些參數，因此算法的迭代可以使用在位於程序的執行步驟(IHz)之外的時刻的參數值。
[0075]如上所述，轉換取決於飛行器的至少一個特徵參數。
[0076]轉換可以取決於單一特徵參數。在該情況下，轉換根據關於該特徵參數的飛行數據來計算，而且之後的轉換與閾值比較，以便例如確定是否檢測到轉換。
[0077]轉換可以取決於若干特徵參數。在該情況下，對關於這些特徵參數的飛行數據進行處理，對它們進行組合而且將結果與閾值進行比較，以便例如確定是否檢測到轉換。
[0078]作為計算起飛狀況的實例，將使用四個參數:發動機燃料流1，以便檢測發動機I正在聚集動量；發動機燃料流2，以便檢測發動機2正在聚集動量；相對地面的速度，以便檢測飛行器正在移動；以及縱向加速度，以便檢測飛行器正處於加速階段。
[0079]進行轉換的計算的同時，首先檢查若干參數，並將權重關聯至每個檢測。
[0080]檢測的參數如下:
[0081]-如果關於發動機燃料流I的參數等於特定值至少3秒，則發動機I正在聚集動量;
[0082]-如果關於發動機燃料流I的參數等於特定值至少3秒，則發動機2正在聚集動量;
[0083]-如果相對地面的速度大於5海裡每小時，則飛行器正在移動；
[0084]-如果縱向加速度大於0.1g,則飛行器正在加速。
[0085]對於每個檢查，如果滿足條件，關聯值1，如果不滿足，關聯值零。
[0086]為了檢測飛行器正在起飛，如果將四個條件相加，得到至少為3的值(四個條件中滿足了三個)，則將檢測到轉換。
【權利要求】
1.一種分析在飛行器的至少一次飛行期間記錄的飛行數據的方法，所述飛行數據包括關於所述飛行的特徵參數的數據，所述方法包括以下步驟: -確定飛行的狀態模式(10)，所述狀態模式包括若干狀態(E0-E16、E0』)，每個狀態對應於所述飛行器的可能飛行階段，所述狀態模式包括轉換(T1-T19)以及至少一個標準(Τ0-Τ0』)，所述轉換限定在這些所說的狀態之間的切換，所述至少一個標準(Τ0-Τ0』)用於所述狀態模式的初始化，所述初始化標準(TO、TO』 )對應於所述狀態模式的初始狀態(E0、E0』)，每個轉換和每個初始化標準取決於能夠在所述飛行器的飛行期間記錄的至少一個特徵參數； 所述方法還依次地包括以下步驟: -從記錄的飛行數據中提取關於所述飛行器的特徵參數的飛行數據(20)； -根據關於所述飛行器的特徵參數的飛行數據計算初始化標準(30)，以便檢測所述飛行數據開始對應所述狀態模式的初始狀態的初始時刻； -在所述初始時刻之前根據關於記錄的特徵參數的飛行數據來計算所述狀態模式的多個轉換(40)，以便檢測關於所述飛行器的特徵參數的飛行數據開始對應所述狀態模式的狀態改變的時刻； -依據由此確定的時刻截取所述飛行數據(50)，以便將記錄的飛行數據與飛行階段匹配。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述轉換的計算包括在所述初始狀態的檢測之後至少一個所述狀態模式的轉換的計算，其給出從所述初始狀態轉到對應於飛行階段的被稱當前狀態的狀態的概率。
3.根據前一權利要求所述的方法，其中所述轉換的計算包括至少一個轉換的計算，其給出從所述當前狀態轉到晚於所述當前狀態的狀態的概率。
4.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其中確定在兩個轉換之間的時間間隔，以便確定所述飛行數據對應所述狀態模式的狀態的持續時間。
5.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其中所述狀態模式的初始狀態是正在巡航的飛行器或者處於飛行結束時的飛行器。
6.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其中轉換的計算包括依據關於所述飛行器的至少一個特徵參數的飛行數據來計算判定標準。
7.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其中消除了在所述飛行數據開始對應初始狀態的時刻之前的所述飛行數據。
8.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其中所述特徵參數為:垂直加速度、水平加速度、縱向加速度、高度、副翼的配置、垂直速度和水平速度、氣壓高度、雷達高度、起落架的狀態、航向。
9.根據前述權利要求中的一項所述的方法，其中所述狀態模式的狀態為:飛行結束、發動機啟動、滑出、起飛、拒絕起飛、第二環節、初始上升、上升、下降、巡航、進場、復飛、最終進場、著陸、觸地復飛、滑入。
10.一種用於分析飛行數據的系統，包括處理單元和存儲單元，所述處理單元適用於應用根據前述權利要求中的一項的方法，所述存儲單元用於存儲狀態模式。
【文檔編號】G05B23/02GK104246637SQ201380018475
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月4日 優先權日:2012年4月4日
【發明者】E·加尼爾迪拉巴爾艾爾, V·勒菲弗 申請人:薩熱姆防務安全公司