基于一组卡尔曼滤波器信息融合的故障诊断

为了能及时准确地诊断发动机的传感器和执行机构故障,文章提出了基于一组卡尔曼滤波器信息融合的方法进行故障诊断;首先根据传感器特性设计了一组滤波器用于传感器故障诊断、隔离,每个滤波器针对一个传感器进行设计;其次根据执行机构故障特性设计了一组卡尔曼滤波器进行执行机构偏差估计,从而对执行机构进行故障诊断、隔离;接着给出了传感器、执行机构信息融合的诊断方案;最后分别给传感器、执行机构添加故障进行方案验证,仿真结果得出在传感器或者执行机构任意部件出故障的情况下,该融合方法可以有效地诊断并隔离出有故障的传感器或者执行机构。     

多传感器采样系统的分布式容错估计

研究了多传感器采样系统在发生一类典型故障情况下的分布式融合估计问题;首先,针对局部传感器,利用Kalman滤波获得的新息进行故障检测;然后在最小方差意义下发展了传感器故障在线递归估计方案;进一步将所获得的估计结果对故障传感器的测量值进行重构,并应用射影定理建立了局部传感器容错更新算法;最后基于线性最小方差融合原则给出了多传感器采样系统的分布式容错估计方案;相比于已有融合估计方法,所提方案不仅能及时检测传感器故障,并且能进一步充分利用故障传感器信息来提高估计精度;数值仿真验证了方法的有效性和优越性。     

基于深度卷积网络的多传感器信号故障诊断方法研究

针对传统故障诊断方法中多传感器数据融合技术难度大、特征提取困难等问题,提出了一种基于深度卷积网络的多传感器信号故障诊断方法,通过构建测量数据帧进行卷积计算实现多通道数据的自然融合,利用深度网络结构实现高层特征的自动提取和分类,从而高效地实现了故障分类诊断;经分别采用小规模数据集REF和大规模故障数据集BI02进行实验验证,均取得了较高的故障识别准确率,具有很强的工程应用价值。     

运载火箭多表冗余捷联惯组的故障诊断与决策

为了提高运载火箭惯导系统的可靠性,介绍了一种多表冗余捷联惯性测量组合的故障诊断和冗余信息重构技术,对陀螺仪和加速度计信息采取三取二的冗余、诊断的管理策略,将故障定位到具体惯组的某个敏感轴,对故障惯组隔离后进行信息重构,实现故障情况下的导航信息的正常输出,增强了运载火箭对惯组故障的适应能力。     

基于案例推理和故障树诊断的专家系统设计

以A320自动飞行控制系统的故障为例,在故障诊断方案设计中将案例推理和故障树分析法两种常见的故障诊断方法进行融合,通过对两种诊断方法优缺点的相互弥补而得到一个较为完善的故障诊断方案,所设计出的故障诊断方案可为航空公司构建更完善的专家系统提供参考。     

基于灰色关联和D-S证据理论的感应电转子故障诊断

针对单一的灰色关联或D-S证据理论在转子故障诊断中存在的不足,将灰色关联和D-S证据理论相融合的决策级信息融合方法应用到感应电机转子故障诊断中;首先用灰色关联对故障进行初步诊断,然后,将灰色关联分析的诊断输出结果作为D-S证据理论的基本概率分配,最后,依据证据组合规则进行合成,得出转子故障的最终诊断结果;实验仿真结果验证了方法在转子故障诊断中的有效性,可以减小诊断的不确定性,提高故障的诊断准确率和诊断精度。     

冲突信息条件下的装备故障诊断方法

针对冲突信息条件下的故障诊断难题,研究了基于近似表示空间的故障诊断方法;采用冲突诊断信息系统描述冲突故障信息,并将冲突诊断信息系统转化为近似表示空间,进而对其进行属性约简;设计了基于包含度的针对完备信息对象的故障诊断方法,采用向量补齐方法设计了针对不完备信息对象的近似表示空间故障诊断方法;最后,将该方法应用于航空发动机故障诊断,验证了该方法可有效处理冲突、不完备信息,显著提高了故障诊断准确率。     

舰用压力测量系统故障诊断方法研究

针对舰员进行舰艇现场修理的需求,开展了舰用压力测量系统的故障诊断研究。分析了其基本组成和实装布置,归纳总结了常发生的典型故障,结合舰员级修理的特点,进行了详细的故障诊断需求分析。针对信号处理电路模块故障、压力传感器故障、压力测量通道接线故障三种典型故障类型,分别制定了具体的故障诊断方案。在故障诊断方案的基础上,基于虚拟仪器思想开展了故障诊断系统的硬件、软件设计。在通用硬件平台的基础上,为实现不同诊断对象的诊断,分别设计了相应的接口电路和信号调理电路。利用LabVIEW作为开发软件,编写了各故障类型的故障诊断子程序。软硬件联合调试结果表明,该故障诊断装置界面直观、操作简单、功能完善。     

卷积稀疏表示图像融合与超分辨率联合实现

为避免图像融合与超分辨率分步实现的不足,提出了基于卷积稀疏表示的融合与超分辨率重建联合实现方法。假设低分辨率与高分辨率图像之间具有相同的稀疏特征图,设计了一种高、低分辨率滤波器联合学习框架,实现对图像高低频成分的分离,并根据不同成分的形态特性设计了不同的融合规则:对于高频成分,根据稀疏特征图亮度信息和像素活跃性水平,设计了一种像素显著性度量方案来指导高频特征图的融合;对于低频成分,根据脉冲耦合神经网络能捕获邻域相似像素点火的特性,设计了低频成分融合方法。所提方法不需要将图像分割成重叠的块,避免块向量化的缺陷。实验结果表明,能有效提高图像融合的质量。     

无人机远程故障测试与诊断技术研究

为了确保众多无人机能够远程共享测试设备与技术人员等资源,设计了一种基于DataSocket技术和信息融合理论的远程故障测试与诊断系统;该系统采用PXI总线模块作为数据采集设备,利用DataSocket技术和虚拟仪器实现测试数据的远程传输;采用基于D-S证据理论的多智能诊断算法数据融合技术,提高故障诊断的准确率;同时为了便于故障信息的管理,把诊断出的结果存放在数据库中,远端使用B/S架构获取诊断数据;该远程故障测试与诊断系统可提高故障诊断正确率,实现故障信息的统一管理,节约成本提高效率,有一定的工程应用价值。     

基于MDARM和VxWorks的小型无人机执行器故障检测方法

由于目前在小型无人机执行器故障诊断中存在着智能化程度较低,容易受到人为因素干扰,从而出现故障漏检等问题,难以满足小型无人机对飞行安全的要求。为此,本文提出一种基于多维数据关联规则挖掘(Multidimensional Data Association Rules Mining: MDARM)和VxWorks操作系统的小型无人机执行器故障诊断方法,通过建立执行器内部传感器测量的温度、压力、流速、力矩等相关变量的历史数据库,并对这些数据进行预处理,以避免带来噪声污染,并利用可测量参数与不可测量参数之间的关联性,建立故障诊断知识库,避免了诊断过程中的人为因素干扰,实现小型无人机执行器故障的精准测量。实验结果证明,这种方法能够有效地提高故障准确率64.7%,对小型无人机执行器的智能诊提供有效指导,应用前景广阔。     

基于DPCA与LSSVM的飞机发动机异常状态识别

针对飞机发动机异常状态识别精度差、效率低和易误诊漏诊等问题,提出了一种基于动态主元分析 (Dynamic Principal Component Analysis, DPCA)和最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine, LSSVM)的飞机发动机润滑系统异常状态识别方法。首先对发动机润滑系统参数进行DPCA处理以及在线检测是否有故障发生,如果有故障发生,再采用LSSVM方法进行异常状态识别。以某型飞机发动机润滑系统为例,对文中所提方法的准确性进行试验验证,由试验结果得出文中方法能有效提高飞机发动机异常状态识别准确率。     

实时运动结构重建在自主导航系统中的应用

实时运动结构重建是自主车辆、机器人导航、空间探测器自主降落、智能监控等领域中的重要研究课题。目前实时运动结构重建主要存在着特征匹配困难、鲁棒性差、系统无法自动获取初始参数和需要大量人工干预等诸多问题。利用高速CMOS摄像机与惯性传感数据融合提高了运动结构重建算法的精度及其鲁棒性。该算法在扩展卡尔曼滤波框架下是通过融合惯性与视觉传感器的数据来进行运动估计的。对场景中的每一个待估计结构的特征点建立对应的卡尔曼滤波器,以估计其空间三维结构信息。运动估计模块与结构估计模块交替运行,减小了系统运算的复杂度,提高了实时性能。通过对真实场景图像序列的实验验证结果表明,惯性传感器的额外信息能够有效地提高运动结构估计的精度,能够增强算法的鲁棒性。     

逼近积分点数下限的五阶容积卡尔曼滤波定轨算法

为了在保持滤波定轨精度不变的条件下提高定轨计算的实时性,提出一种新的逼近积分点个数下限的五阶容积卡尔曼滤波定轨算法.首先,采用一种数值容积准则对非线性函数的高斯加权积分进行近似,该准则所需的积分点个数仅比五阶代数精度容积准则积分点个数的理论下限多一个积分点,并在贝叶斯滤波算法框架下推导出本文算法的更新步骤.然后,给出实时定轨所需的状态方程和量测方程,在状态方程中考虑了J2项引力摄动和大气阻力摄动,在量测方程中利用坐标系转换推导了轨道状态与测量元素之间的非线性关系.仿真实验结果表明,本文所提算法在定轨精度方面与已有的五阶滤波算法相当,但所需的积分点个数最少,计算实时性最高,从而验证了本文算法的有效性.     

一种云环境下的发动机健康管理系统及其应用

针对航空公司对大量飞机发动机进行健康管理的需求,通过建立发动机健康管理云端数据中心,建立了一种云环境下的民航发动机健康管理系统,该系统对于验证发动机故障诊断方法的有效性具有突出优势,并且对于实现多种方法协同进行发动机故障诊断具有重要价值;提出了一种基于灰色关联分析的灰色故障识别方法,通过在云端平台使用灰色故障识别方法实现JT9D-7R4发动机的典型气路性能故障诊断为例,表明云环境下的发动机健康管理系统可以有效地进行航空发动机故障诊断。     

A novel low-cost and small-size human tracking system with pyroelectric infrared sensor mesh network

This paper presents a low-cost and small-size human tracking system based on pyroelectric infrared (PIR) sensor mesh network. A wireless pyroelectric sensor network is developed using PIRs and PIR cone optics. The layout of PIRs and sensor nodes are well investigated and the real detection range of PIR is analyzed. A simple and effective PIR signal processing method is designed to get the event signal, and an innovative location method based on detecting angle bisectors of PIRs and data fusion is proposed. An improved Kalman filter and a particle filter are used for human tracking respectively. Simulation and Experimental results have shown that the human tracking system can effectively recognize, locate and track a human target with promising accuracy.     

小波网络辅助卡尔曼滤波的捷联惯导传递对准

初始对准精度是捷联惯导系统的主要误差来源之一。针对舰载机捷联惯导的传递对准模型准确建模困难,且测量噪声和过程噪声随舰船动态而变化,这样就会降低滤波的精度,卡尔曼滤波有一定的局限性,提出了将小波神经网络辅助卡尔曼滤波器用于惯导系统的传递对准。把能直接影响卡尔曼滤波估计误差的参数作为网络的输入,进过样本训练后,把网络的输出与经过卡尔曼滤波得到的结果相加,实现了捷联惯导的传递对准的滤波功能。这种新算法在实际应用中的非线性情况下优于传统卡尔曼滤波方法。仿真结果表明了其实用性和有效性。     

A Kalman filter algorithm based on exact modeling for FOG GPS/SINS integration

The Kalman filter is widely applied in fiber optic gyro (FOG) inertial integrated navigation system. To solve the problem of hard acquirement of Kalman filter parameters, a novel algorithm for FOG GPS/SINS integration navigation based on exact modeling is proposed in this paper. The models of inertial sensors using Allan variance analysis are established in proposed algorithm and the precise Kalman filter model is obtained based on the correspondence between Allan variance coefficients and inertial sensors parameters. The simulation and experimental results show that Kalman filter parameters can be obtained for GPS/SINS integrated navigation system precisely and efficiently based on Allan variance modeling method, and the algorithm has reference value for theoretical perfection and engineering applications.     

某型飞机发动机故障诊断专家系统设计

针对某型飞机发动机故障诊断困难以及视情维修对维修技术提出的更高要求,利用专家系统人工智能技术设计了该型飞机发动机故障诊断专家系统。该系统利用自动检测技术获得发动机状态参数,通过智能诊断实现故障定位。系统利用模块化设计思想进行了人机交互界面设计、故障知识数据库建立、推理机制设计、获取知识程序设计、解释程序设计,实现了发动机故障的快速定位,提高了发动机诊断维修的时效性,保证了发动机的完好率。     

利用地球红外辐射的旋转飞行体姿态估计方法

针对导航控制系统对姿态测试技术多元化、新型化和低成本的要求, 提出了一种基于地球红外辐射的旋转飞行体姿态估计方法. 首先, 根据地球红外辐射的产生机理, 结合红外辐射在大气中的传播规律, 建立了地球红外辐射模型. 然后, 分析了旋转飞行体的运动特征, 构建了红外传感器的测量模型. 为了探索红外传感器的输出信号与旋转飞行体的姿态信息之间的内在联系, 研究了不同姿态角和视场角下的传感器输出信号特征. 最后, 为了提高旋转飞行体的姿态测试精度, 设计了基于三轴红外传感器的扩展卡尔曼滤波算法来估计姿态角和横滚角速度. 结果表明: 利用地球红外辐射场进行姿态测试的方法有效可行, 俯仰角估计误差在±0.1°, 横滚角估计误差在±0.05°, 横滚角速度估计误差在±1 rad/s. 该姿态测量方法简单有效, 能够满足旋转飞行体的姿态测量要求.