基于北斗系统的飞行器安全控制系统设计与故障诊断研究

摘要

飞行器的飞行试验是验证飞行器性能、完善产品设计的必要途径。飞行试验期间，由于产品质量难保证，飞行试验故障率相对较高，易对地面人员设施产生危害，因此需要对产品试验过程实施有效的全程安全控制。近年来，随着GPS、GLONASS等全球导航定位系统的广泛应用，极大地提高了中、低轨卫星的自主定轨能力。但是考虑到政治因素和可靠性因素，我国飞行试验中尤其是对于关系到人员和设施安全的飞行器安全控制系统中不能将其作为主要定位和测量手段。本论文利用北斗卫星系统为用户提供的快速定位、通信和定时服务，针对飞行器的飞行特点与飞行试验对安全控制的总体需求，设计了基于北斗卫星系统的飞行器安全控制系统。随着北斗卫星系统区域卫星系统建设目标的实现，其在军民领域具有广泛的应用前景。
　　在系统设计过程中研究了飞行目标的安全控制技术，确定了飞行试验过程中的安全控制任务。重点对飞行器安全控制的原理、安全控制的方法、目标保护策略的提出等关键问题进行了深入的研究。分析了北斗卫星系统在飞行器试验的安全控制工作的应用领域，提出了一种以天基测控站为核心，兼顾地面、空基测控的通用化天基一体化的飞行器安全控制系统方案。同时，对系统可靠性在分系统层面进行粗略计算，设计实现试验场安全控制系统平台，能够对飞行器及测量设备的监控，完成飞行数据的显示和参试设备故障检索等功能。
　　本文运用故障树分析法对飞行器的试验安全影响因素进行分析。建立故障树，并进行了定性和定量分析，克服了只能针对典型试验航路进行试验安全因素的定量计算的问题，使得试验安全因素的分析计算更加科学合理，更贴近实际。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 项目背景及意义

1．2 安全控制及研究现状

1．2．1 安全控制系统概况

1．2．2 故障诊断研究概况

1．3 北斗卫星系统简介

1．4 课题主要研究内容

第2章 飞行器安全控制综述

2．1 飞行器基本原理

2．2 飞行器安全控制概述

2．2．1 飞行器安全控制的任务

2．2．2 飞行器安全控制的影响因素

2．3 飞行器安全控制方法

2．3．1 地面视距方式

2．3．2 控制转发方式

2．3．3 空基测控站安控方式

2．4 飞行器安全控制原理

2．4．1 飞行器上安全控制

2．4．2 试验场安全控制

2．5 飞行器安全控制目标保护策略

2．5．1 目标保护相关概念

2．5．2 目标保护策略

2．6 本章小结

第3章 基于北斗的飞行器安全控制系统设计

3．1 北斗卫星导航系统

3．1．1 北斗卫星导航系统组成

3．1．2 北斗系统工作原理

3．1．3 北斗卫星导航系统在飞行器试验领域的应用

3．2 系统设计需求

3．2．1 试验安全t-VN对于北斗系统的主要需求

3．2．2 飞行器飞行试验安全控制的主要需求

3．2．3 系统设计要求

3．3 系统结构设计

3．3．1 试验场安全控制分系统

3．3．2 飞行器上安全控制分系统

3．3．3 北斗遥测分系统

3．4 系统远程控制设计

3．4．1 远程控制的系统模型

3．4．2 远程控制的信道设计

3．4．3 远程控制的工作原理

3．5 安控主机系统设计

3．5．1 功能模块设计

3．5．2 外部接口设计

3．6 本章小结

第4章 飞行器安全控制系统故障诊断研究

4．1 基于故障树分析的专家系统

4．1．1 专家系统

4．1．2 故障树分析

4．2 飞行器安全控制分系统故障特征提取

4．2．1 影响飞行试验安全的主要因素

4．2．2 系统故障分类及特点

4．2．3 故障树的构建

4．2．4 定性分析

4．2．5 定量分析

4．3 飞行器安全控制系统知识表示

4．3．1 系统结构知识表示

4．3．2 系统测试流程知识表示

4．3．3 领域专家知识表示

4．4 知识库建立

4．5 推理机策略

4．6 系统工作流程

4．7 本章小结

第5章 试验场安全控制系统实现

5．1 系统实现

5．1．1 系统登录

5．1．2 设备状态监视界面

5．1．3 飞行器数据显示界面

5．1．4 平台自检界面

5．1．5 故障检索界面

5．1．6 设备信息界面

5．1．7 系统管理界面

5．2 可靠性分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢