[发明专利]一种自确认大气数据系统测量不确定度的在线估计方法

摘要

本发明属于测量不确定度估计技术领域，涉及一种自确认大气数据系统测量不确定度的在线估计方法；该方法首先基于自确认大气数据传感系统的工作状态和结构组成，明确系统中压力测量单元的数目及其状态；其次针对每一个压力测量单元，利用模糊理论构造其测量值对应的模糊变量，以表征其压力测量值的不确定度；最后依据模糊变量的逻辑运算原则，对系统中用于表征所有压力测量单元测量值准确度的模糊变量进行合成运算，获取各种大气参数的测量不确定度。本发明不但可给出更多的置信水平及其置信区间，丰富不确定度信息，而且其计算过程中仅涉及相对简单的模糊逻辑运算，可降低计算负担，利于在线不确定度估计的实时性实现。

主权项

1.一种自确认大气数据系统测量不确定度的在线估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、根据自确认大气数据传感系统的结构组成，获取自确认大气数据传感系统中压力测量单元通道的数目N；根据自确认大气数据压力测量单元通道的工作状态及故障类型，获取每一路压力测量单元通道的工作状态及故障类型；步骤二、针对每一路压力测量单元通道，利用模糊理论构建模糊变量来表述每一路压力测量单元通道压力测量值的不确定度；步骤三、根据步骤二获取的每一路压力测量单元通道输出的压力测量值不确定度，压力测量值不确定度由模糊变量表征，利用模糊变量的逻辑运算法则，对所有压力测量单元通道输出的模糊变量进行合成运算，获取用模糊变量表述的自确认大气数据传感系统大气参数测量输出值及其测量不确定度；所述压力测量单元通道的工作状态为正常状态或故障状态；故障状态的故障类型为瞬时性故障或永久性故障；所述模糊变量包括内部隶属函数和外部隶属函数；内部隶属函数表征压力测量单元通道压力测量结果受非随机因素的影响，外部隶属函数表征压力测量单元通道压力测量结果受随机因素的影响；所述模糊变量的构造过程如下：当某一路压力测量单元通道压力测量状态为正常时，非随机因素对压力测量不确定度的影响可用B类不确定度方法估计，压力测量单元通道的测量输出值落在已定的内部置信区间内，由内部置信区间构造的隶属函数称为内部隶属函数；随机因素对压力测量不确定度的影响是利用相同实验环境下对压力测量单元通道压力测量值的重复性测量来获取，在该随机因素影响下，压力测量单元的测量输出值会落在外部置信区间和内，由外部区间和构造的隶属函数称为外部隶属函数；当该压力测量单元通道压力测量状态为故障时，附加一个新的加性不确定度分量b_add，利用加性不确定度分量b_add表示当前的压力输出值是一个估计值，是在该压力测量单元发生故障时通过容错处理得到的；加性不确定度分量b_add对测量值不确定度的影响属于非随机因素，会改变内部隶属函数的形状和内部置信区间的大小，变化后的内部置信区间为如式(2)所示；内部隶属函数的取值为压力测量单元的生产厂家提供的校准数据确定；外部隶属函数的取值用概率分布函数来表示重复性测量结果的分布，是自确认大气数据传感系统中N路压力测量单元通道的压力输出值的均值，std_y是自确认大气数据传感系统中N路压力测量单元通道的压力输出值的标准差，std_y计算公式如式(1)所示：式中：N是压力测量单元通道数量，y_i是第i路压力测量单元通道的输出值；加性不确定度分量b_add的取值与对应压力测量单元通道压力测量的故障类型有关；当故障类型为瞬时性故障时，加性不确定度分量b_add取值为内部置信区间的0.4倍～0.6倍；当故障类型为永久性故障，加性不确定度分量b_add取值为内部置信区间的1.0倍～1.5倍；自确认大气数据传感系统大气参数包括气压高度和马赫数；大气参数气压高度和马赫数的计算公式如(3)和(4)所示：H＝f(P₁，P₂，…，P_N)           (3)M＝g(P₁，P₂，…，P_N)             (4)式中：H为气压高度，f为标准HB 6127中计算模型，M为马赫数，g为标准HB 6127中计算模型，P₁，P₂，…，P_N分别为N路压力测量单元通道的压力测量值；根据式(3)和式(4)，气压高度和马赫数的模糊变量表述形式如式(5)和(6)所示；式中：FV_H为气压高度的模糊变量，FV_M为马赫数的模糊变量，分别为N路压力测量单元通道的模糊变量，模糊变量之间的逻辑运算是每两个模糊变量间依次进行。