[发明专利]基于中间件的无人机PHM系统

说明书

本发明提供一种基于中间件的无人机PHM系统，系统包括：机载系统、中间件和地面系统；中间件包括接口模块、数据采集模块、系统管理模块和数据库；接口模块、数据采集模块、数据库和系统管理模块相连；接口模块用于和无人机进行对接；数据采集模块与接口模块相连，用于采集无人机的运行数据，并输入到数据库；系统管理模块用于中间件中各个模块的管理；数据库用于将所述采集到的运行数据进行存储、整理、转换和规范，再传输到地面系统，或/和用于接受地面系统的更新参数。通过该PHM系统，避免了每次无人机都需要停到地面系统旁进行数据传输，提高了数据采集的效率，且系统结构简单，无人机维护时间短，管理效率高。

技术领域

本发明涉及无人机的PHM领域，具体涉及一种基于中间件的无人机PHM系统。

背景技术

PHM(故障预测与健康管理，Prognostics and Health Management)起源于航空行业，其通用的流程如图1所示。PHM在军机上采用的典型结构为：机载系统+接口+地面系统。机载系统携带简单的故障诊断及健康管理功能，其在移动过程中，实时采集机上需要监测的相关运行状态数据，并根据模型进行故障诊断。地面系统为完整的故障诊断及健康预测功能，其利用更多的信息和计算能力对机载系统采集的数据和故障判断进行确认和更进一步的分析；地面系统(机下系统)可以将更新后的模型、状态参数等回传给机载系统，为下次及以后的飞行提供更准确的模型和判定阈值。对确认的故障或预测到会发生的、危害较大的故障会安排维修计划及示警地面人员更换相关设备或进行相关维修，从而使得故障发生的概率大大减少，因此，可以极大的减少系统整体的维护成本。

PHM在航空业及那些贵重资产行业应用意义重大，但也存在着整体系统太复杂、实验成本太昂贵等弊端。

无人机(消费级)是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。因多种品牌的产品相对比较稳定，价格低廉，飞行能力强，被广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等，是近年来发展非常迅速的行业。

无人机飞行完一次或多次任务之后，必须要飞回到地面系统旁边，通过接口，进行数据的传输，传输给地面系统以进行更进一步的分析。虽然无人机的体积较其他航空飞行器相比体积较小，但仍然存在体积偏大或场地限制等原因，紧靠接口很难方便地将数据传输给地面系统，而且每架无人机不可能每次都可以停到地面系统旁边传输，从而导致PHM系统使用不便，获取试验数据时间长，试验试飞效率低。

因无人机没有机上驾驶员的存在，只能由地面上的飞手进行操控，导致无人机出现物理碰撞等问题的概率大大增加。现有的无人机PHM系统通常移植“机载系统+接口+地面系统”常规PHM系统的架构，但这种架构采集的数据只包含飞行过程中相关参数的运行状态数据，并不包含各种物理外在因素等导致的损坏或状态数据；而物理外在因素所导致的状态数据，是运行数据或历史数据得到的数学模型所无法表达的，因此不能完整、全面地对无人机进行故障预测与健康管理。

现有的无人机多是个人爱好与个人维护，其PHM系统都是针对单机级的PHM系统，一个PHM系统针对一种类型的无人机，具有适用于该类型的无人机的机载系统、接口和地面系统，但其不能适用于其他类型的无人机。随着无人机的发展，无人机群的管理需求与日俱增；与单个无人机的维护系统不同，无人机群的管理系统面临各种各样的问题，尤其是无人机具有多种类型的问题，如：不同厂家、不同类型、不同架次、不同数据接口、不同类型电池、不同类型电机、不同的飞手使用等等。如何将多种类型的无人机通过一个PHM系统进行有效管理，尤其是将各种不同类型的无人机的数据进行传输，地面系统如何处理如此庞杂的数据等面临着巨大的挑战，如果管理不到位，无人机出问题的概率则会大大增加。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于中间件的无人机PHM系统，该无人机PHM系统用于无人机的系统维护，并避免了每次数据的传输需要无人机回到地面系统旁，提高了数据的传输效率。