[发明专利]一种基于多维隐马尔可夫模型的飞行控制系统评估方法

说明书

本发明公开了一种基于多维隐马尔可夫模型的飞行控制系统评估方法，能更加准确的评估飞行控制系统的性能，包括：数据收集模块收集飞行环境数据和飞行控制系统的状态数据，并将所收集的所述数据发送至参数计算模块；模型存储模块存有飞行控制模型，飞行控制模型中的多计算通道受到外界环境干扰产生的数字干扰的随机特性与外界环境的关系用多维隐马尔可夫模型描述，飞行控制系统的状态方程为切换线性系统；参数计算模块读取模型存储模块中的飞行控制模型，接收数据收集模块发来的数据，并据此确定所述多维隐马尔可夫模型的参数；性能评估模块读取模型存储模块中的飞行控制模型，并根据已确定参数的多维隐马尔可夫模型对飞行控制系统性能进行评估。

技术领域

本发明涉及飞行控制领域，特别涉及一种基于多维隐马尔可夫模型的飞行控制系统评估方法。

背景技术

飞行控制系统是飞机的核心组成部分之一，而飞行控制系统的控制稳定性则是对飞行控制系统评估的重要内容之一。在飞行过程中，飞机的飞行控制系统不可避免地会受到来自外部电磁环境的数字干扰。这些干扰主要有三种来源：机载系统、乘客携带的设备以及外部电磁环境，其中，外部电磁环境是数字飞行控制系统的主要干扰来源。实际飞行中，外部电磁环境包括自然闪电以及人造高强辐射场(High Intensity Radiated Fields,HIRF)。HIRF是一类异常复杂的电磁场，其场强、频率、功率、辐射角等参数随机变化，通常频率从十几KHz变化到几十GHz，相应的场强也从几十Vpm变化到几千Vpm。

HIRF会对数字飞行控制系统造成不同程度的干扰(upsets)，其中最常见的形式是电瞬变脉冲，它会造成数字模块中一系列的数字位数的翻转，进而导致整个飞行控制器失效。早期飞机只有一个飞行控制器，一旦失效就会造成整个飞行控制系统的失效。为提高飞行控制系统的可靠性，现代飞机上广泛采用以多计算通道冗余为基础的容错控制技术。然而外界电磁环境往往会使所有的冗余控制器同时失效，也就是发生所谓的共模干扰。

而现有的对飞行控制系统的评估方法所使用的传统模型，由于其认为各计算通道之间的干扰是相互独立的，无法描述多计算通道数字干扰的共模特性。而实际飞机上的计算通道都封装在同一飞行控制系统模块内，处于相同的电磁环境中，其电磁干扰过程必然存在一定的联系，并非相互独立。因而现有的对飞行控制系统的评估方法无法充分考虑真实的情况，容易造成对飞行控制系统的评估错误。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种基于多维隐马尔可夫模型的飞行控制系统评估方法。本发明提供的一种基于多维隐马尔可夫模型的飞行控制系统评估方法，包括：

数据收集模块收集飞行环境数据和飞行控制系统的状态数据，并将所收集的所述数据发送至参数计算模块；

模型存储模块存有飞行控制模型，飞行控制模型中的多计算通道受到外界环境干扰产生的数字干扰的随机特性与外界环境的关系用多维隐马尔可夫模型(Multi-Dimensional Hidden Markov Model,MDHMM)描述，用以描述外界环境产生的共模干扰以及系统影响之间的关系，飞行控制系统的状态方程为切换线性系统；

参数计算模块读取模型存储模块中的飞行控制模型，接收数据收集模块发来的数据，并据此确定所述多维隐马尔可夫模型的参数；

性能评估模块读取模型存储模块中的飞行控制模型，并根据已确定参数的多维隐马尔可夫模型对飞行控制系统性能进行评估。

优选的，所述数据收集模块，还可以按照预设的规则生成飞行环境数据。

优选的，所述多维隐马尔可夫模型的隐状态为飞行环境的电磁状态，其状态值集合包括强和弱两个状态；所述多维隐马尔可夫模型的观测值向量为每个计算通道的工作状态所组成的全部计算通道的工作状态形成的向量，所述工作状态包括正常和失效两个状态；多维隐马尔可夫模型的初始概率分布以概率1取正常状态。