[发明专利]一种基于混合特征声的直升机监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于混合特征声的直升机监测方法及系统，涉及直升机应用健康与使用监测技术领域，解决了现有监测系统与机身结构的耦合程度深，不能适配不同机型的问题，其技术方案要点是：系统包括传感器分系统和处理主机，传感器分系统与处理主机连接；传感器分系统包括声阵列传感器、声节点传感器和外源传感器，声阵列传感器部署在机舱内，用于采集机舱内的声学数据，声节点传感器部署在机舱的特定位置，用于采集特定位置的声学数据，外源传感器与直升机操作系统连接，用于采集直升机的运行数据；处理主机输出包含预警信息、异常声源定位信息、故障类型和该故障类型的概率的监测信息；采用含声学传感器的探测网络配合针对性数据库，可适配不同的机型。

技术领域

本发明涉及直升机应用健康与使用监测技术领域，更具体地说，它涉及一种基于混合特征声的直升机监测方法及系统。

背景技术

随着直升机在军事作战、抢险救灾等多种领域的逐渐推广，直升机应用健康与使用监测系统(HUMS)也逐渐受到重视。它作为一种贯穿直升机整个设备使用生命周期的辅助系统，能帮助预警故障、发现潜在故障隐患、监测设备状态。HUMS的使用对于减少故障危害、提高维修保障性能、保障机组安全有着重要的价值。作为一种复杂的设备系统，HUMS中应用的技术对于其他设备的监测系统也有较好的应用示范价值。

在目前的HUMS中，最主要的传感器是接触式的振动传感器，通过测量发动机、传动系统、旋翼等部件的振动信号，结合直升机的运行状态，例如速度、发动机转速、温度等其它参数，来配合监测整个直升机系统的状态。

现有振动传感器基于测量固体振动、加速度信号的探测原理，多采用固定接触式安装，整个系统与机身结构的耦合程度深，如果系统需要安装在不同的直升机上，需要重新针对性地进行硬件调整。此外，节点式的加速度传感器安装相对不够灵活，数量少时对于故障的定位能力有限，数量多时布设复杂。而机械波在固体中传播速度快、波长大、传播路径也受到机械结构的限制和影响，这进一步影响了对于故障定位的能力，只能通过故障模式进行分析。而相应的，整个系统的结构灵活性也很小，进一步调整或扩展的空间也不大。

有鉴于此，发明人提出一种基于混合特征声的直升机监测方法及系统。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于混合特征声的直升机监测方法及系统，采用声学传感器建立覆盖机体的探测网络，实现故障的预警、定位及诊断，替代传统的基于振动信号的故障探测方案，可以广泛适配不同的机型。

本申请首先提供一种基于混合特征声的直升机监测方法，上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：方法包括

获取直升机的声学数据、运行数据和结构数据；

对所述声学数据进行预处理，从处理后的所述声学数据中提取至少一种低阶特征数据，将所述低阶特征数据与数据库中的常态数据进行比较，如异常则生成预警信息；

当所述声学数据异常时，通过所述声学数据、运行数据、结构数据和故障在机舱分布的先验概率，获得异常声源定位信息；

通过所述异常声源定位信息对所述声学数据进行筛选和增强，获得待识别声学特征数据，将所述待识别声学特征数据和运行数据输入基于注意力机制的诊断模型，获得故障类型和该故障类型的概率；

根据所述预警信息、异常声源定位信息、故障类型和该故障类型的概率生成监测结果。

采用上述技术方案，基于声学数据实现故障预警、故障定位和故障诊断全方位的监测，声学传感器无需与机身耦合即可进行采集，方法可适配不同机型，且声学探测的覆盖范围更大，易于构建整机的探测网络；采用声学数据、运行数据、结构数据和故障在机舱分布的先验概率联合进行故障定位，降低对传感器的依赖，减少传播路径结构带来的影响，定位更为精准。

进一步的，通过所述声学数据、运行数据、结构数据和故障在机舱分布的先验概率，获得异常声源定位信息，包括：