一种供在用于监测载具携载的探针的系统中使用的协调器包括：第一通信接口，所述第一通信接口被配置为与多个边缘装置中的至少一个边缘装置交换数据；第二通信接口，所述第二通信接口被配置为与云基础设施和至少一个载具系统交换数据；以及处理单元。所述处理单元被配置为分析合成数据，所述合成数据包括来自所述多个边缘装置中的至少一个边缘装置的第一数据输出、来自所述多个边缘装置中的至少一个边缘装置的第二数据输出和来自所述至少一个载具系统的数据。所述处理单元还被配置为实施数据处理应用程序以分析所述合成数据从而生成第三数据输出，并将所述合成数据和所述第三数据输出合并到数据包中。三数据输出合并到数据包中。三数据输出合并到数据包中。
【技术实现步骤摘要】
动态空气数据探针预测健康监测协调器
技术介绍
[0001]所公开的主题总体上涉及预测健康监测，并且更具体地，涉及一种用于空气数据探针的模块化预测健康监测系统。
[0002]空气数据探针是安装在所有现代飞行器上的安全关键传感器，以用于测量总压力、静压力等参数，并且在一些情况下测量攻角和侧滑的压力。这些探针在飞行器外部并且暴露在恶劣的天气条件和零下温度下。此类情况可能会导致探针的一部分上结冰，从而导致空气数据参数的测量不正确。因此，在空气数据探针中安装电阻加热元件以防止结冰。为了加热探针，通过加热元件来提供操作电压。长时间使用和频繁切换(即，在关状态和开状态之间)导致加热元件突然失效。当加热元件发生故障时，必须在飞行器随后起飞之前更换探针，以确保持续监测空气数据参数。因此，空气数据探针的健康监测至关重要。
[0003]现有的基于飞行器的健康监测系统可监测各种探针参数，但缺乏使用复杂健康监测算法来分析数据的经验。为此，必须将数据传输到地面站。类似地，在当前系统中修改监测参数需要移除并重新安装更新的数据采集模块。需要一种用于以高精度水平实时预计剩余使用寿命和空气数据探针的预计故障的动态健康监测系统。
技术实现思路
[0004]一种供在用于监测载具携载的探针的系统中使用的协调器包括：第一通信接口，所述第一通信接口被配置为与多个边缘装置中的至少一个边缘装置交换数据；第二通信接口，所述第二通信接口被配置为与云基础设施和至少一个载具系统交换数据；以及处理单元。所述处理单元被配置为分析合成数据，所述合成数据包括来自所述多个边缘装置中的至少一个边缘装置的第一数据输出、来自所述多个边缘装置中的至少一个边缘装置的第二数据输出和来自所述至少一个载具系统的数据。所述处理单元还被配置为实施数据处理应用程序以分析所述合成数据从而生成第三数据输出，并将所述合成数据和所述第三数据输出合并到数据包中。
[0005]一种操作用于监测载具携载的探针的系统中的协调器的方法包括：给所述协调器通电；验证来自多个边缘装置中的至少一个边缘装置的连接请求；通过所述协调器的第一通信接口从所述多个边缘装置中的至少一个边缘装置接收第一数据输出；监测来自载具系统的载具参数数据；以及在发生触发条件后，通过所述协调器的处理单元对所述第一数据输出和所述载具参数数据实施数据分析应用程序。
附图说明
[0006]图1是预测健康监测系统的图。
[0007]图2是预测健康监测系统的边缘装置的图。
[0008]图3是边缘装置的选定软件的图。
[0009]图4A是示出1级数据处理应用程序和预加载的2级数据处理应用程序的操作的曲线图。
[0010]图4B是示出1级数据处理应用程序和动态加载的2级数据处理应用程序的操作的曲线图。
[0011]图4C是示出1级数据处理应用程序和替代的动态加载的2级数据处理应用程序的操作的曲线图。
[0012]图5是预测健康监测系统的智能协调器的图。
[0013]图6是示出由智能协调器实施的3级数据分析应用程序的操作的曲线图。
[0014]图7是示出如由预测健康监测系统的云基础设施实施的确定剩余使用寿命和预计探针即将发生的故障的方法的流程图。
[0015]虽然以上标识的图阐述了本公开的一个或多个实施方案，但是也设想了其他实施方案，如在讨论中指出的。在所有情况下，本公开以代表性而非限制性方式呈现本专利技术。应理解，本领域技术人员可设想许多其他修改和实施方案，它们都落在本专利技术的原理的范围和精神内。附图可能未按比例绘制，并且本专利技术的应用和实施方案可包括附图中未具体示出的特征和部件。
具体实施方式
[0016]本公开提出了一种用于估计剩余使用寿命(RUL)和预计载具携载的探针(诸如飞行器空气数据探针)的即将发生的故障的预测健康监测(PHM)系统和方法。该系统包括与每个被监测的探针通信的一个或多个传感器。与探针相关联的边缘装置接收感测数据并执行各种级别的数据分析。来自每个边缘装置的数据输出被发送到系统的智能协调器以进行附加的监测和分析。协调器将数据打包并发送到云基础设施和地面站以进行详细分析。
[0017]图1是用于监测一个或多个空气数据探针12的多级PHM系统10的示例性实施方案的示意框图。系统10包括与每个探针12通信的传感器16，以用于监测每个探针12的加热元件14的特性。在一些实施方案中，多于一个传感器16可与相应的探针12通信。每个传感器16还与动态边缘装置18通信以执行感测数据的初始处理和监测。每个边缘装置18与智能协调器20通信，该智能协调器监测来自每个边缘装置18的预处理数据，以及来自一个或多个航空电子系统22的飞行器参数。飞行器上的网关24将协调器20与云26和地面站28连接。下面更详细地讨论了系统10的各个部件。
[0018]每个探针12可以是被配置为测量飞行器操作参数(诸如压力和/或温度)的皮托管探针、总空气温度(TAT)探针或攻角(AOA)探针，仅举几个非限制性示例。在替代实施方案中，探针12可安装到其他类型的(非航空)载具并且可适于测量此类载具的操作参数。每个探针12包括由交流(AC)或直流(DC)电流源供电的电阻加热元件14，诸如加热丝。流过加热元件14的电流为相关联的探针12提供加热以防止积冰。与相应探针12通信的一个或多个传感器16可测量相关联的加热元件14的特性，诸如电流、电容和/或电压。
[0019]每个传感器16将感测到的加热元件14数据输出到相关联的边缘装置18。图2是作为模块化端节点的示例性边缘装置18的示意框图。作为边缘装置18的一部分，在图2中示出了模数转换器(ADC)30、装置标识(ID)32、装置位置标识(ID)34、信号调节器36、电源38、处理单元40、存储器42、可信平台模块(TPM)44、数模转换器(DAC)46，以及输入/输出通信接口48。
[0020]在系统10的操作中，来自传感器16的数据由边缘装置18经由有线(例如，以太网、
AFDX、ARINC 429、RS232/422/485、CAN等)或无线(例如，蓝牙、Wi
‑
Fi、蜂窝等)第一/输出通信接口48来接收。后一种类型的连接准许传感器16和相关联的边缘装置18在飞行器上处于物理上分开的位置。ADC 30将接收到的传感器16输出信号转换成数字信号。随后的信号调节(例如，滤波、线性化、放大等)由信号调节器36执行。电源38可以是任何合适的电源，诸如电池、能量收集装置或飞行器上的其他源。在边缘装置18加电后，处理单元40读取装置ID 32和装置位置ID 34以确定/确认边缘装置18的类型和物理位置。处理单元40然后读取存储在存储器42中的装置配置并且基于装置ID 32和位置ID 34来配置边缘装置18。存储器42还可存储数据和应用程序以供处理单元40访问。处理单元40可以是例如微处理器或微控制器，其被配置为执行下面更详细地讨论的各种数据处理和分析任务并经由第二/输出通信接口48将经处理的数据输出到协调器20。输出通信接口48可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种供在用于监测载具携载的探针的系统中使用的协调器，所述协调器包括：第一通信接口，所述第一通信接口被配置为与多个边缘装置中的至少一个边缘装置交换数据；第二通信接口，所述第二通信接口被配置为与以下各项交换数据：云基础设施；以及至少一个载具系统；以及处理单元，所述处理单元被配置为：分析合成数据，所述合成数据包括：来自所述多个边缘装置中的至少一个边缘装置的第一数据输出；来自所述多个边缘装置中的至少一个边缘装置的第二数据输出；以及来自所述至少一个载具系统的数据；实施数据处理应用程序以分析所述合成数据从而生成第三数据输出；以及将所述合成数据和所述第三数据输出合并到数据包中。2.如权利要求1所述的协调器，其中载具是飞行器，所述至少一个载具系统是航空电子系统，并且来自所述至少一个航空电子系统的所述数据包括飞行器参数。3.如权利要求2所述的协调器，其中所述飞行器参数包括空速、轮载重量、纬度、经度和高度中的至少一者。4.如权利要求2所述的协调器，其中所述处理单元还被配置为对所述第一数据输出实施目标评估应用程序以生成所述第二数据输出。5.如权利要求2所述的协调器，其中所述协调器被配置为经由所述第二通信接口将所述数据包发送到所述云基础设施。6.如权利要求2所述的协调器，其中所述处理单元还被配置为：验证所述多个边缘装置中的至少一个边缘装置；从所述云基础设施检索更新；以及将所述更新传输到所述多个边缘装置中的至少一个边缘装置。7.一种用于监测载具携载的探针的系统，所述系统包括：云基础设施，所述云基础设施经由数据网关与权利要求2所述的协调器通信，所述云基础设施被配置为分析数据包以估计剩余使用寿命并预计所述探针的故障。8.如权利要求7所述的系统，其中所述探针是皮托管探针、总空气温度探针和攻角探针中的一者。9.如权利要求7所述的系统，其还包括：地面站，所述地面站与所述云基础设施通信并且被配置为访问并分析所述数据包。10.一种操作用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：罗斯蒙特航天公司，
类型：发明
国别省市：
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