[发明专利]一种大气数据系统在故障时的异常测量值数据自恢复方法

权利要求书

1.一种大气数据系统在故障时的异常测量值数据自恢复方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、确定训练样本数据；

获取大气数据系统中压力测量通道的数目N，依据每一路压力测量通道的压力测量数据，确定其对应的训练样本序列P_i＝[p_i(1)，p_i(2)，…p_i(m)]，i＝1,2,…,N，其中i是压力通道，m是第i路压力测量通道对应的无故障样本数；

步骤二、构建训练样本集；

大气数据系统中每一路压力测量通道故障下，训练样本集包括输入样本集和目标样本集；

构建第i路压力测量通道的输入训练样本集X_i见式(1)所示，目标样本集Y_i见式(2)所示：

Y_i＝[p_i(k+1)，p_i(k+2)，…，p_i(m)]^T (2)

式中：k是时间步长，i表示压力测量通道编号，m表示无故障训练样本时间点序列；

步骤三、建立大气数据系统中的每一路压力测量通道的数据恢复模型；

第i路压力测量数据恢复模型如式(3)所示：

Y_iR＝W_i·ker(X_i)+B_ii＝1,2,…,N (3)

式中：W_i和B_i是利用多核相关向量机获取的第i路压力测量数据恢复模型参数，Y_iR是对应的多核相关向量机输出，ker(X_i)是核函数；

步骤四、利用步骤三建立的数据恢复模型进行数据恢复；

将第i路压力测量通道测量数据的测试样本向量输入到数据恢复模型，得到下一时刻点m+1处的预测值输出并将该预测值和实际测量值p_i(m+1) 进行比较，若偏差小于设定阈值δth，则表明该路压力测量通道工作正常；若该偏差大于阈值，则判定为故障；

当连续几个时刻点或一段时间内均判定为故障，则该故障类型为永久性故障；若仅仅几个时刻点处出现故障，然后重新回到正常工作状态，则该故障类型为瞬时性故障；

当检测到大气数据系统中的某路压力测量发生故障后，大气数据系统选择数据恢复模型输出的预测值的历史最佳估计值代替故障的错误输出值p_i(m+1) ，实现数据恢复。

2.根据权利要求1所述的一种大气数据系统在故障时的异常测量值数据自恢复方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

步骤五、更新步骤三中所述的数据恢复模型；

当时刻点m+1处，第i路压力测量通道未发生故障或正常输出，则实际输出值p_i(m+1)更新到训练样本集的输出样本中，同时去除第1个时间点处的样本数据，更新后输入样本和输出样本分别如式(4)和(5)所示：

当时刻点m+1处，第i路压力测量通道发生故障时，此时将数据恢复模型输出的预测值更新到训练样本集的输出样本中，如式(6)所示：

3.根据权利要求2所述的一种大气数据系统在故障时的异常测量值数据自恢复方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

步骤六、利用大气数据系统数据恢复后的压力测量值，进行大气参数气压高度和马赫数的解算并输出；

通过所有压力测量通道的压力测量值获取气压高度和马赫数参数的计算公式如式(7)和式(8)所示：

式中：H为气压高度，f为已知模型具体参考标准HB 6127，M为马赫数，g为已知模型具体参考标准HB 6127，分别为N路压力测量通道经数据恢复后的输出值。

4.根据权利要求1所述的一种大气数据系统在故障时的异常测量值数据自恢复方法，其特征在于，所述核函数为多项式和小波核函数，多项式和小波核函数的权值比重为0.5。

5.根据权利要求1所述的一种大气数据系统在故障时的异常测量值数据自恢复方法，其特征在于，所述阈值δth的取值为大气数据系统中压力测量通道在正常工作时的预测值与实际值的均方根误差的5～8倍。