故障注入技术在飞行器非电系统中的应用进展

故障注入是一种基于试验的测评方法，是飞行器综合健康管理的重要组成部分，在提高飞行器的安全性方面具有重要作用。本文介绍了故障注入技术的基本原理，详细阐述了故障注入的各种实现方法在飞行器中的应用现状，重点分析了故障注入技术在飞行器结构、防热、液压、机械等非电系统应用中的关键技术以及存在的技术难点，并展望了该领域的发展。     

故障注入在无人机飞行仿真中的应用

首先引入故障注入的一般概念、各种分类方法以及目前国内外的应用情况。其次研究了用于飞行控制仿真试验的故障注入系统的组成、设计、测试和试验方法，分析了相应故障注入技术的特点。最后介绍了一种在飞行控制系统的研制、试验过程中进行故障注入试验的专用装置——故障注入与分析装置的设计、实现及应用。     

基于软件的无人机故障注入技术研究

故障注入是一种用于容错计算机系统验证的有效技术,其应用效果直接取决于所采用的故障注入方法的正确性。文中采用硬件覆盖和故障模型的方法,模拟无人机系统的硬件故障,并着重讨论了在总线上注入故障的试验策略。然后用软件的方法构造了一个用于测评无人机飞行控制系统容错控制机制的故障注入工具UAVFI_01。在无人机动态测试过程中,故障注入试验结果表明了这种方案的正确性和可行性。     

高超声速飞行器气动力/热参数辨识研究综述

飞行器气动力和气动热参数辨识是高超声速飞行器设计的关键技术之一。笔者对高超声速飞行器的气动力和气动热参数辨识技术进行了综述。介绍了飞行器气动力、气动热参数辨识的基本原理与主要方法,气动力、气动热参数辨识技术在高超声速飞行器研发中的应用情况与发展趋势。同时也简要介绍了中国空气动力研究与发展中心（CARDC）在气动力和气动热参数辨识研究方面的研究概况。     

飞行器轨迹优化方法综述

飞行器轨迹优化是飞行器总体设计的关键环节,特别是在现代空间飞行器和高超声速飞行器设计过程中发挥着重要作用.在全面调研国内外现有轨迹优化技术的基础上,提出了飞行器轨迹优化新的分类方式,概述了多种飞行器轨迹优化的原理和应用,并详细分析了各自的优缺点和发展趋势.最后介绍了现在实际应用的多种轨迹优化软件.     

飞行器任务规划技术综述

任务规划是各类飞行器尤其是军用飞行器成功遂行任务的有效支撑和重要保证。首先,介绍了飞行器任务规划的基本概念;其次,系统地分析和梳理了任务规划技术的体系结构,从研究方法及对象的角度,将其归纳为面向多飞行器任务分配及协同的行动规划、面向飞行器战术动作实施方法设计的战术动作规划和面向飞行路径生成的航线/轨迹规划3个层次;随后,阐述了国内外飞行器任务规划各层次的研究现状,在问题建模与求解上所形成的代表性方法及其特点,以及飞行器任务规划在军事领域的应用现状;最后,论述了飞行器任务规划的关键技术及发展趋势。     

容错计算机故障注入系统

介绍了一种采用先进的ＥＤＡ工具和ＦＰＧＡ技术研制的基于总线技术的故障注入系统及应用此系统进行软件容错能力测试的原理和方法．     

飞行器RCS近场测试技术研究进展与工程应用

雷达散射截面(RCS)测试是隐身技术和目标特性研究的基础。无论是研究物体的电磁散射特性还是研制具有突防能力的隐身武器系统,RCS测试都具有非常重要的意义。通过RCS测试可以验证电磁散射计算的理论和方法,更重要的是,对部分飞行器目标进行电磁散射理论计算非常困难,而通过测试可以直观地获得目标的电磁散射特性数据,从而避开复杂的电磁仿真计算。与外场、紧缩场RCS测试方法相比,近年来得到广泛应用与发展的RCS近场测试方法在飞行器目标的散射特性测试方面具有效率高、成本低的优势。介绍了飞行器RCS测试评估方法,综述了国内外RCS近场测试技术研究的最新进展与工程应用实例,分析展望了飞行器RCS近场测试技术面临的机遇与挑战。     

飞行器仿生防冰涂层技术现状与趋势

飞行器结冰一直是影响飞行安全的主要气象因素之一,高效可靠的防除冰技术是保障飞行器全天候飞行安全的基本要求。本文结合国内外飞行器防除冰技术的发展现状介绍了现有飞行器防除冰技术的技术手段、优缺点、应用现状和发展趋势,重点探讨了仿生防冰涂层技术的低粘附防冰机理和面向飞行器防除冰应用的挑战,分析讨论了仿生低粘附防冰涂层与新型电热/光热涂层主被动复合节能防冰的可行性,并对飞行器仿生防冰涂层技术的发展前景进行了分析和展望。     

面向飞行器结构健康监测智能蒙皮的柔性传感器网络综述

飞行器智能蒙皮技术是一项改变未来先进飞行器设计的革命性新技术,结构健康监测是其功能的重要体现之一。为了实现飞行器结构健康监测智能蒙皮,需要在飞行器结构中一体化集成大规模的柔性传感器网络,针对飞行器智能蒙皮应用的实际需求和限制,结合不同的结构健康监测方法,综述了相应的柔性传感器网络的设计、制造工艺和功能实现。最后总结和展望未来飞行器智能蒙皮技术发展面临的关键挑战。     

Linux下无人机软件故障注入系统研究与设计

基于linux系统的软件故障注入方法,设计了一个软件故障注入系统UAVFI_L,采用硬件覆盖和故障模型的方法,模拟无人机系统的硬件故障,并着重讨论了在总线上注入故障的试验策略。最后用一台工控机和飞控计算机通讯,注入故障。故障注入试验结果表明了这种方案的正确性和可行性。     

基于HIL的车用电机控制器故障保护策略测试

随着新能源汽车电控系统的发展以及复杂度和集成度的提高,整车故障保护策略已成为软件开发的重要组成部分之一,但测试难度较大且风险较高,尤其针对电机控制系统,传统的台架和实车测试往往不能满足需求。通过对电机控制系统故障保护策略及硬件在环(HIL)测试方案的介绍,并结合dSPACE仿真系统,针对车用电机控制单元搭建了信号级HIL仿真测试平台。借助上位机实时模拟电机不同故障工况,并进行试验和测试结果的分析,验证了电机控制器故障保护策略的正确性,同时体现出HIL测试方法的优越性。     

基于阶比分析技术的燃气发生器转子支承松动

振动特征分析是燃气发生器健康监测与故障诊断的重要手段,其中非平稳信号阶比分析技术是机械振动特征分析的重要方法。针对某型双转子燃气发生器变速工况下发生的转子支承松动故障,在分析该故障振动机理的基础上,介绍了阶比分析技术与发生器整机振动测试系统,通过实例分析进行了故障诊断,找到了故障发生的原因,验证了方法的有效性和可靠性     

冗余配置捷联惯导系统故障检测门限的确定

以5个单敏感轴陀螺斜置式安装为例 ,讨论了当系统采用广义似然比方法进行故障检测时2个重门限值的设定 ,利用最小错误概率和系统最大可靠性2种指标对门限值进行了优化 ,并对这2种方法的适用范围和优化结果进行了讨论。     

Software implemented transient fault detection in space computer

Computer systems operating in space environment are subject to different radiation phenomena, whose effects are often called “Soft Error”. Generally, these systems employ hardware techniques to address soft-errors, however, software techniques can provide a lower-cost and more flexible alternative. This paper presents a novel, software-only, transient-fault-detection technique, which is based on a new control flow checking scheme combined with software redundancy. The distinctive advantage of our approach over other fault tolerance techniques is the lower performance overhead with the higher fault coverage. It is able to cope with transient faults affecting data and the program control flow. By applying the proposed technique on several benchmark applications, we evaluate the error detection capabilities by means of several fault injection campaigns. Experimental results show that the proposed approach can detect more than 98% of the injected bit-flip faults with a mean execution time increase of 153%.     

A Diagnostic Tree Approach for Fault Cause Identification in the Attitude Control Subsystem of Satellites

Space and Earth observation programs demand stringent guarantees ensuring smooth and reliable operations of space vehicles and satellites. Due to unforeseen circumstances and naturally occurring faults, it is desired that a fault-diagnosis system be capable of detecting, isolating, identifying, or classifying faults in the system. Unfortunately, none of the existing fault-diagnosis methodologies alone can meet all the requirements of an ideal fault- diagnosis system due to the variety of fault types, their severity, and handling mechanisms. However, it is possible to overcome these shortcomings through the integration of different existing fault-diagnosis methodologies. In this paper, a novel learning-based, diagnostic-tree approach is proposed which complements and strengthens existing efficient fault detection mechanisms with an additional ability to classify different types of faults to effectively determine potential fault causes in a subsystem of a satellite. This extra capability serves as a semiautomatic diagnostic decision support aid to expert human operators at ground stations and enables them to determine fault causes and to take quick and efficient recovery/reconfiguration actions. The developed diagnosis/analysis procedure exploits a qualitative technique denoted as diagnostic tree (DX-tree) analysis as a diagnostic tool for fault cause analysis in the attitude control subsystem (ACS) of a satellite. DX-trees constructed by our proposed machine-learning-based automatic tree synthesis algorithm are demonstrated to be able to determine both known and unforeseen combinations of events leading to different fault scenarios generated through synthetic attitude control subsystem data of a satellite. Though the immediate application of our proposed approach would be at ground stations, the proposed technique has potential for being integrated with causal model-based diagnosis and recovery techniques for future autonomous space vehicle missions.     

高超声速飞行器自适应神经网络容错控制

针对高超声速飞行器巡航段执行器控制效益损失故障和卡死故障问题,基于高超声速飞行器纵向运动模型,将自适应算法与改进的径向基函数神经网络(RBFNN)方法相结合,设计了一种自适应神经网络容错控制器。所提出的容错控制方法具有无需估计执行器故障值的优点,且设计的控制算法结构简单,无需大量实时计算,可以快速处理故障的发生,确保系统在参数不确定、恒定或时变执行器故障与卡死故障情况下仍具有稳定跟踪能力。最后,仿真验证了该方法的有效性。     

Real time recovery of fault tolerant processing elements

A critical problem in the design of ultra-reliable fault tolerant systems is that of how to bring a redundant member back on-line, after a transient fault, without degrading critical real-time functions. Recovery from transients is imperative to maintain necessary system reliability in the face of transient errors which have been estimated to occur at a rate of 5 to 100 times that of permanent failures. Excessive delays associated with recovery become a problem when as much as 1 Mbytes of RAM in the faulty processor must be made congruent with the processing majority while maintaining full functionality of critical, real-time control algorithms. This paper describes a hardware assisted recovery technique which uses memory “tags” to determine which memory segments need to be restored such that recovery can be performed incrementally without affecting real-time operational tasks. Also presented is performance data associated with this technique's application to a Draper Laboratory quad-redundant processor responsible for vehicle control of a manned undersea vehicle     

综合化飞行器管理计算机技术研究

目前国外新一代飞机的设计中,为进一步提高飞机的性能,同时降低系统费用,采用飞行器管理系统综合管理包括飞行控制、发动机控制、机电公共设备管理等飞机平台的功能.飞行器管理系统核心是飞行器管理计算机,细粒度可配置飞行器管理计算机不同于以往基于通道容错的计算机系统,它是基于模块级容错的计算机系统,细粒度可配置飞行器管理计算机设计利用综合化技术,通过采用通用的、标准的模块,提高系统的可靠性和可用性.它既要具有飞行控制系统的多余度安全,同时又需要满足发动机控制、机电管理等不同系统、不同余度配置的安全要求.另一方面飞行器管理计算机从系统结构、容错技术等方面要适应不断变化的微电子技术和计算机技术的发展,保持飞机平台具有相对的稳定性,更要具有灵活的系统配置能力.主要介绍了细粒度可配置飞行器管理计算机体系结构、软件要求、容错结构的实现.     

基于故障传递特性的位置不可访问故障注入方法

为解决位置不可访问故障的有效注入问题,在深入分析影响故障注入有效性主要因素的基础上,建立了基于贝叶斯信度传播算法的故障-状态、故障-故障之间传递特性分析模型,并以故障传递特性为依据,研究建立了包含故障传递特性的故障模型,提出了基于该故障模型的位置不可访问故障注入方法.研究表明基于故障传递特性的故障注入方法能在保证较高的...