摘 要：飛機安全監(jiān)控是第一時間獲取試飛數(shù)據(jù)的有效通道，也是掌握飛行安全和飛行質(zhì)量主動權(quán)的最佳途徑.本文根據(jù)新型飛機的試飛特點，提出了基于趨勢預(yù)警的飛機安全智能化監(jiān)控設(shè)計思想，在原有監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)下，以最直觀的方式顯示，及時掌握飛行中危及試飛安全的測試參數(shù)或結(jié)果，實現(xiàn)趨勢預(yù)警，為指揮員提供最直接的決策信息，及時糾正試飛員飛行操縱信息，高效地保證試飛科目的順利進行。

關(guān)鍵詞：趨勢；預(yù)警；智能化；安全監(jiān)控

中圖分類號：TP333

隨著計算機技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)用，飛行試驗安全實時監(jiān)控取得了長足的發(fā)展和完善，它是第一時間獲取試飛數(shù)據(jù)的有效通道，是掌握飛行安全和飛行質(zhì)量主動權(quán)的最佳途徑[1]。航空工業(yè)的不斷發(fā)展，飛機結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，新型飛機設(shè)計中大量新技術(shù)和新材料的應(yīng)用，使得試飛風(fēng)險陡增，對試飛安全監(jiān)控提出了新的挑戰(zhàn)。為滿足試飛新技術(shù)特點和安全的需要，有必要增加監(jiān)控界面的顯示參數(shù)和形式，優(yōu)化界面的顯示效果，提高安全監(jiān)控性能。

本文根據(jù)飛行試驗經(jīng)驗，在總結(jié)多年試飛安全監(jiān)控的基礎(chǔ)上，提出了基于趨勢預(yù)警的飛機安全智能化監(jiān)控設(shè)計思想。以傳統(tǒng)安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，完成對物理量數(shù)據(jù)的實時計算、可視化顯示、安全預(yù)警、應(yīng)急處置輔助決策、語音告警、實時數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控顯示等功能的設(shè)計開發(fā)，制定安全監(jiān)控設(shè)計規(guī)范，最終將地面監(jiān)控系統(tǒng)作為信息全面、顯示直觀、決策依據(jù)準(zhǔn)確的地面重要的試飛指揮平臺。

1 設(shè)計方法及技術(shù)

目前，常用的試飛安全監(jiān)控主要以遙測數(shù)據(jù)處理技術(shù)為主，并配套地面試飛數(shù)據(jù)事后預(yù)處理系統(tǒng)來滿足常規(guī)性的飛行試驗需要[2]。但是，現(xiàn)有的安全監(jiān)控軟件只能對遙測數(shù)據(jù)進行異常告警，還未實現(xiàn)預(yù)警，對于突發(fā)事件沒有預(yù)留充分的處理時間；事后預(yù)處理無法滿足準(zhǔn)實時評估的需求，紙質(zhì)應(yīng)急處置手冊也無法滿足突發(fā)故障應(yīng)急處置信息快速查詢的需求。

基于趨勢預(yù)警的飛機安全智能化監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)避了以上問題，可在統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)下，實現(xiàn)各專業(yè)獨具特色的顯示格式和畫面，以最直觀的方式顯示各類飛機信息，及時掌握飛行中危及試飛安全的測試參數(shù)或結(jié)果，實現(xiàn)趨勢預(yù)警，為指揮員提供最直接的決策信息，及時糾正試飛員飛行操縱信息，高效地保證試飛科目的順利進行。

本系統(tǒng)擬從以下幾個方面進行設(shè)計：

1.1 包含參數(shù)、專業(yè)覆蓋面齊全

系統(tǒng)需包含目前飛行試驗中所涉及的絕大部分專業(yè)，據(jù)初步統(tǒng)計，需要監(jiān)控24個專業(yè)，遙測4000多參數(shù)，設(shè)計38個畫面，包含1000余條故障判據(jù)，數(shù)據(jù)量巨大。

1.2 飛機狀態(tài)直觀顯示

采用三維動畫技術(shù)，實現(xiàn)飛機機體關(guān)鍵部位、可動部件及主要系統(tǒng)的狀態(tài)信息的動態(tài)監(jiān)控，以突出的形式監(jiān)控顯示飛機重要信息的變化過程，為保證安全試飛提供了又一道重要的防線。

1.3 提前判斷故障趨勢，安全關(guān)口前移

設(shè)置故障判斷標(biāo)準(zhǔn)和門限，特別針對關(guān)鍵系統(tǒng)的某些故障在發(fā)展初期就設(shè)置不同的參數(shù)門限，提早發(fā)現(xiàn)和預(yù)警，為應(yīng)急處置留出盡可能多的時間。

1.4 分級故障，創(chuàng)新告警機制實現(xiàn)全方位立體化告警，實現(xiàn)自上而下集中式故障警示

設(shè)計了分級告警、綜合式告警相結(jié)合的新型告警機制，并設(shè)計了準(zhǔn)確嚴(yán)密的飛機離地距離算法。分級告警將安全關(guān)口前移，實現(xiàn)了提示、警示、告警三級故障警告方式[3]，提前判斷故障發(fā)展趨勢，為飛行試驗空中特情處置爭取到更多的時間，顯著降低了突發(fā)故障對試飛員生命和飛機安全帶來的威脅，以及對試飛進度的影響。綜合式告警設(shè)計了樹型告警結(jié)構(gòu)，達到監(jiān)控一點防范一片的效果。飛機離地距離算法是結(jié)合地形特點實時計算并顯示飛機到地面的相對距離，避免在高山地區(qū)和云層中高度表給飛行員帶來錯覺和由此造成的重大飛行事故。

1.5 利用TTS[4]技術(shù)，使監(jiān)控軟件“開口說話”

突破性的將文字識別與語音告警應(yīng)用于地面實時監(jiān)控，TTS能將任意文字信息實時轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)流暢的語音朗讀出來，相當(dāng)于給機器裝上了嘴巴。在飛機出現(xiàn)異?；蚋婢瘯r，將告警信息內(nèi)容通過中文語音進行播報，通過視覺與聽覺相互結(jié)合，為試飛任務(wù)安全高效的進行提供了全方位的立體保證。

1.6 首次在實時監(jiān)控過程中實現(xiàn)了試飛任務(wù)的準(zhǔn)實時評估

在試飛安全監(jiān)控中引入嵌入技術(shù)[5]，將功能強大的Matlab嵌入到Labview中，實現(xiàn)動作段的即時截取與準(zhǔn)實時處理，根據(jù)bode圖和相干函數(shù)曲線計算并評估系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，為下一個動作的成功率提供技術(shù)依據(jù)和安全保證。

1.7 建立了試飛安全專家知識庫，建立應(yīng)急處置輔助決策機制

以飛行員應(yīng)急手冊、飛行手冊為依據(jù)，首次引入試飛安全專家?guī)斓睦砟睿瑯?gòu)建了大量的試飛安全模型，建立了應(yīng)急處置輔助決策機制，一旦出現(xiàn)告警安全監(jiān)控軟件自動從專家?guī)熘兴阉餍畔⒘⒓葱纬蓱?yīng)急處置方案，縮短特情的應(yīng)急處置決策時間，提高空中特情的應(yīng)急處置成功率。

1.8 建立規(guī)范的安全監(jiān)控制度

通過規(guī)范各專業(yè)的安全監(jiān)控手冊，梳理完成的監(jiān)控流程，制定職責(zé)明確的安全職責(zé)分工，完善安全監(jiān)控制度，保證了飛行試驗安全監(jiān)控的有序進行。

2 應(yīng)用前景及結(jié)論

基于趨勢預(yù)警的飛機安全智能化監(jiān)控系統(tǒng)可全面監(jiān)控飛機狀態(tài)，將安全關(guān)口前移，實現(xiàn)了提示、警示、告警三級故障警告方式，提前判斷故障發(fā)展趨勢，及時發(fā)現(xiàn)飛行中的嚴(yán)重故障，輔助指揮員指揮決策，避免重大安全事故的發(fā)生，可有效保證試飛安全、提高試飛效率。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型飛機結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，試飛風(fēng)險陡增，對試飛周期也提出更加嚴(yán)格的要求，智能化地面實時安全監(jiān)控技術(shù)其關(guān)鍵技術(shù)和先進方法可在多種型號試飛中推廣應(yīng)用，可極大地提升型號綜合試飛設(shè)計水平、試飛技術(shù)狀態(tài)管控規(guī)范化程度和試飛安全保證能力，并有效地提高試飛效率，加快武器裝備形成戰(zhàn)斗力的進程，從而產(chǎn)生極大的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]魯旭紅，劉永.新型飛行監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與實時處理技術(shù)研究[J].航空電子技術(shù)，2012（43）：34-38.

[2]袁炳南，于艷，張俊芳.飛行試驗多目標(biāo)遙測監(jiān)控及其技術(shù)實現(xiàn)[A].2008年航空試驗測試技術(shù)峰會論文集[C]，2008.

[3]晁海濤.飛行品質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)運行探索[J].科技資訊，2009（33）：197.

[4]宗思瑤，尚麗娜.TTS技術(shù)在飛行試驗咽側(cè)監(jiān)控中的應(yīng)用[J].測控技術(shù)，2014（33）.

[5]張藝陽，馬小軍，丁正洋.基于LabVIEW與嵌入式的重大危險源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，2012（39）：59-62.

作者簡介：馮巧寧（1982-），女，陜西西安人，工程師，碩士，研究方向：飛行試驗光電測試、圖像處理；吳立?。?984-），男，河北唐山人，工程師，碩士，研究方向：飛行試驗結(jié)構(gòu)強度試驗；劉茜（1972-），女，湖南人，工程師，研究方向：航空改裝，視頻信號處理。

作者單位：中國飛行試驗研究院，西安 710089