太阳城集团

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飞机总气温异常检测.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610196857.4

申请日:

2016.03.31

公开号:

CN106257252A

公开日:

2016.12.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01K 13/02申请日:20160331|||公开
IPC分类号: G01K13/02 主分类号: G01K13/02
申请人: 罗斯蒙特航天公司
发明人: C.施维; M.R.道普; J.W.奈尔逊
地址: 美国明尼苏达州
优先权: 2015.06.22 US 14/745798
专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 张凌苗;王传道
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201610196857.4

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2018.01.19|||2016.12.28

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

飞机总气温异常检测。一种示例方法包括由计算装置从安装在飞机上的温度探针接收对测量总气温(TAT)的指示。所述方法还包括:由所述计算装置确定与测量所述TAT的条件对应的理论温度;以及由所述计算装置基于所述测量TAT和与测量所述TAT的条件对应的所述理论温度来对测量TAT异常状况进行确定。

权利要求书

1.一种方法,其包括:
由计算装置从安装在飞机上的温度探针接收对测量总气温(TAT)的指示;
由所述计算装置确定与测量所述TAT的条件对应的理论温度;以及
由所述计算装置基于所述测量TAT和与所述测量TAT对应的所述理论温度来对测量TAT
异常状况进行确定。
2.根据权利要求1所述的方法,
其中与测量所述TAT的所述条件对应的所述理论温度包括理论TAT;并且
其中确定与测量所述TAT的所述条件对应的所述理论温度包括:基于所述飞机的测量
高度和所述飞机的测量马赫数来确定所述理论TAT。
3.根据权利要求2所述的方法,其中基于所述飞机的所述测量高度和所述飞机的所述
测量马赫数来确定所述理论TAT包括:基于所述飞机的所述测量高度和所述飞机的所述测
量马赫数来确定国际标准大气(ISA) TAT。
4.根据权利要求3所述的方法,其中确定所述ISA TAT包括根据以下方程式确定所述
ISA TAT:

其中SAT为大气静温;并且
其中M为所述飞机的所述测量马赫数。
5.根据权利要求4所述的方法,其中确定所述ISA TAT还包括根据以下方程式确定SAT:
IF(高度< 11,019 m)

ELSE IF(高度< 20,063 m)
SAT =
其中高度为以米计的所述飞机的所述测量高度。
6.根据权利要求2所述的方法,其中确定所述测量TAT异常状况包括:响应于确定所述
测量TAT超过与所述理论TAT的阈值偏差来确定所述测量TAT异常状况。
7.根据权利要求2所述的方法,其还包括:
由所述计算装置确定所述测量TAT与所述理论TAT之间的差异相对于太阳城集团的变化率;
其中确定所述测量TAT异常状况包括:响应于确定所述测量TAT与所述理论TAT之间的
所述差异相对于太阳城集团的所述变化率超过阈值偏差率来确定所述测量TAT异常状况。
8.根据权利要求2所述的方法,其还包括:
由所述计算装置确定作为所述测量TAT相对于太阳城集团的变化率的测量TAT率;
由所述计算装置确定作为所确定的理论TAT相对于太阳城集团的变化率的理论TAT率;以及
由所述计算装置确定所述测量TAT率与所述理论TAT率的比率;
其中确定所述测量TAT异常状况包括:响应于确定所述测量TAT率与所述理论TAT率的
所述比率超过阈值比率偏差来确定所述测量TAT异常状况。
9.根据权利要求1所述的方法,
其中与测量所述TAT的所述条件对应的所述理论温度包括理论大气静温(SAT);并且
其中确定与测量所述TAT的所述条件对应的所述理论温度包括:基于所述飞机的测量
高度来确定所述理论SAT。
10.根据权利要求9所述的方法,其中基于所述飞机的所述测量高度来确定所述理论
SAT包括:基于所述飞机的所述测量高度来确定国际标准大气(ISA)SAT。
11.根据权利要求10所述的方法,其中确定所述ISA SAT包括根据以下方程式确定所述
ISA SAT:
IF(高度< 11,019 m)

ELSE IF(高度< 20,063 m)
ISA SAT =
其中高度为以米计的所述飞机的所述测量高度。
12.根据权利要求9所述的方法,其还包括:
由所述计算装置根据以下方程式基于接收的测量TAT和所述飞机的测量马赫数来对测
量SAT进行确定:

其中TAT为所述接收的测量TAT;
其中M为所述飞机的所述测量马赫数;并且
其中确定所述测量TAT异常状况包括:基于所述测量SAT和所述理论SAT来确定所述测
量TAT异常状况。
13.根据权利要求12所述的方法,其中基于所述测量SAT和所述理论SAT来确定所述测
量TAT异常状况包括:响应于确定所述测量SAT超过与所述理论SAT的阈值偏差来确定所述
测量TAT异常状况。
14.根据权利要求12所述的方法,其还包括:
由所述计算装置确定所述测量SAT与所述理论SAT之间的差异相对于太阳城集团的变化率;
其中基于所述测量SAT和所述理论SAT来确定所述测量TAT异常状况包括:响应于确定
所述测量SAT与所述理论SAT之间的所述差异相对于太阳城集团的所述变化率超过阈值偏差率来
确定所述测量TAT异常状况。
15.一种计算装置,其包括:
至少一个处理器;以及
计算机可读存储器,所述计算机可读存储器编码有指令,所述指令在由所述至少一个
处理器执行时致使所述计算装置进行以下操作:
从安装在飞机上的温度探针接收对测量总气温(TAT)的指示;
确定与测量所述TAT的条件对应的理论温度;以及
基于所述测量TAT和与测量所述TAT的所述条件对应的所述理论温度来确定测量TAT异
常状况。
16.根据权利要求15所述的计算装置,
其中与所述测量TAT对应的所述理论温度包括理论TAT;并且
其中用于确定与测量所述TAT的所述条件对应的所述理论温度的所述指令包括下述指
令,所述指令在由所述至少一个处理器执行时致使所述计算装置基于所述飞机的测量高度
和所述飞机的测量马赫数来确定所述理论TAT。
17.根据权利要求16所述的计算装置,其中用于确定所述测量TAT异常状况的所述指令
包括下述指令,所述指令在由所述至少一个处理器执行时致使所述计算装置响应于确定所
述测量TAT超过与所述理论TAT的阈值偏差来确定所述测量TAT异常状况。
18.根据权利要求16所述的计算装置,
其中所述计算机可读存储器还编码有指令,所述指令在由所述至少一个处理器执行时
致使所述计算装置确定所述测量TAT与所述理论TAT之间的差异相对于太阳城集团的变化率;并且
其中用于确定所述测量TAT异常状况的所述指令包括下述指令,所述指令在由所述至
少一个处理器执行时致使所述计算装置响应于确定所述测量TAT与所述理论TAT之间的所
述差异相对于太阳城集团的所述变化率超过阈值偏差率来确定所述测量TAT异常状况。
19.根据权利要求16所述的计算装置,
其中所述计算机可读存储器还编码有指令,所述指令在由所述至少一个处理器执行时
致使所述计算装置进行以下操作:
确定作为所述测量TAT相对于太阳城集团的变化率的测量TAT率;
确定作为所确定的理论TAT相对于太阳城集团的变化率的理论TAT率;以及
确定所述测量TAT率与所述理论TAT率的比率;
其中用于确定所述测量TAT异常状况的所述指令包括下述指令,所述指令在由所述至
少一个处理器执行时致使所述计算装置响应于确定所述测量TAT率与所述理论TAT率的所
述比率超过阈值比率偏差来确定所述测量TAT异常状况。
20.根据权利要求15所述的计算装置,
其中与测量所述TAT的所述条件对应的所述理论温度包括理论大气静温(SAT);
其中用于确定与测量所述TAT的所述条件对应的所述理论温度的所述指令包括下述指
令,所述指令在由所述至少一个处理器执行时致使所述计算装置基于所述飞机的测量高度
来确定所述理论SAT;
其中所述计算机可读存储器还编码有指令,所述指令在由所述至少一个处理器执行时
致使所述计算装置基于所述接收的测量TAT和所述飞机的测量马赫数来对测量SAT进行确
定;并且
其中用于确定所述测量TAT异常状况的所述指令包括下述指令,所述指令在由所述至
少一个处理器执行时致使所述计算装置基于以下中的至少一者来确定所述测量TAT异常状
况:
所述测量SAT与所述理论SAT的比较;以及
所述测量SAT与所述理论SAT之间的差异相对于太阳城集团的变化率与阈值偏差率的比较。

说明书

飞机总气温异常检测

发明背景

本公开内容总体上涉及飞机操作异常检测,并且特别地涉及用于对测量总气温异常状
况进行确定的技术。

许多现代飞机利用从定位在飞机各处的各种传感器和计算装置搜集的数据。这些
数据可尤其包括由(例如)配置成感测飞机的机身周围的大气的压力与温度的各种压力传
感器(例如,皮拖静压探针)和温度传感器所搜集的压力与温度数据。举例来说,飞行数据计
算机(ADC)可利用由例如一或多个皮拖静压探针感测的总压力(Pt)和静压(Ps)以供计算各
种飞行数据参数,例如飞机的标准高度和马赫数。另外,ADC以及其它消耗系统可利用从定
位在飞机外部周围的一或多个温度探针(例如,TAT探针)接收的测量总气温(TAT)。作为示
例,TAT测量的消耗系统可包括飞行管理系统(例如,用于航路点布线、燃料燃烧计算、实际
空速计算或用于确定其它这类参数)、主要发动机控制系统、飞机飞行控制系统(例如,用于
飞行数据增益调度)、增强型视景系统、座舱数据服务器(例如,用于向乘客显示各种飞行数
据)或其它飞机系统。因而,测量TAT信号可由飞机的多种飞行数据或其它这类系统用于确
定、监测和/或控制飞机的操作参数。

TAT的异常(例如,不正确)测量可危害各种TAT消耗系统的计算的完整性,从而可
能导致飞机的次佳飞行性能。这类TAT异常可由(例如)一或多个TAT探针的机械或电气故
障、一或多个TAT探针的结冰状况或其它这类故障导致。在一些情况下,结冰状况或其它故
障可导致虽然异常(即,错误)但仍处于飞机操作范围的正常温度范围内的测量TAT信号,从
而增大测量TAT异常的检测难度。然而,如果通知了测量TAT异常状况,那么具有测量TAT信
号的消耗系统可能会(例如)经由基于TAT独立参数的经修改操作算法而继续在正常操作边
界内操作(虽然可能,但在较为不佳的条件下操作)。因此,测量TAT异常(例如,错误)检测的
稳健性增强可有助于改进飞机的操作性能特性。

发明内容

在一个示例中,一种方法包括由计算装置从安装在飞机上的温度探针接收对测量
总气温(TAT)的指示。所述方法还包括:由所述计算装置确定与测量所述TAT的条件对应的
理论温度;以及由所述计算装置基于所述测量TAT和与测量所述TAT的条件对应的所述理论
温度来对测量TAT异常状况进行确定。

在另一示例中,一种计算装置包括至少一个处理器和计算机可读存储器。所述计
算机可读存储器编码有指令,所述指令在由所述至少一个处理器执行时致使所述计算装置
从安装在飞机上的温度探针接收对测量总气温(TAT)的指示并且确定与测量所述TAT的条
件对应的理论温度。所述计算机可读存储器还编码有指令,所述指令在由所述至少一个处
理器执行时致使所述计算装置基于所述测量TAT和与测量所述TAT的条件对应的所述理论
温度来对测量TAT异常状况进行确定。

附图简述

图1为图示示例计算装置的方块图,该示例计算装置可对测量总气温(TAT)异常状况进
行确定。

图2为图示对测量TAT异常状况进行确定的示例操作的流程图。

图3为图示安装在飞机上的所安装示例计算装置的方块图,所述示例计算装置可
对测量TAT异常状况进行确定。

具体实施方式

根据本公开内容的技术,飞机的计算装置例如飞行数据计算机(ADC)可基于测量
总气温(TAT)和对应于TAT的理论温度来对测量TAT的异常状况进行检测。所述异常状况可
归因于例如TAT探针的温度传感器的结冰状况、TAT探针的机械或电气故障或其它这类故
障。作为示例,该计算装置可确定理论TAT,例如基于随飞机的高度和马赫数而变化的国际
标准大气(ISA)模型的TAT,所述飞机的高度和马赫数是基于测量值例如飞机的机身外壳周
围的大气的测量总压力(Pt)和测量静压(Ps)来确定的。该计算装置可响应于确定到以下条
件来确定异常状况:测量TAT超过与理论TAT的阈值偏差、测量TAT与理论TAT之间的差异的
变化率超过阈值偏差率、或者对应大气静温(SAT)测量值(例如理论SAT,诸如ISA SAT和基
于测量TAT所确定的测量SAT)超过阈值偏差或相关偏差率。

在某些示例中,该计算装置可响应于确定到测量TAT的变化率与理论TAT(ISA
TAT)的变化率的比率超过阈值偏差来确定异常状况。因而,由于所述比率的分子和分母中
的每一者均为飞机的高度和马赫数的函数,因此可从异常检测准则中有效排除对于TAT的
这类高度与马赫效应,从而在高度和马赫数的范围内以及在其一者或两者的快速变化期间
实现高效TAT异常检测。因此,本公开内容的技术可实现在各种飞行条件下对测量TAT的异
常状况的高效检测,从而增强错误检测的稳健性和对飞行至关重要的飞行数据的对应安全
性。

图1为图示计算装置10的示例的方块图,该计算装置可对测量总气温(TAT)异常状
况进行确定。如图1中所示,计算装置10可包括一或多个处理器12、一或多个通信装置14和
一或多个存储装置16。一或多个存储装置16可包括TAT异常检测器18。

计算装置10可为包括处理与接口电路的任何装置,所述处理与接口电路被配置来
发送和接收对应于飞机操作数据的数据并且对测量TAT异常状况进行确定,如下文另外描
述。举例来说,计算装置10可为配置成安装在飞机(例如,商用、民用和/或军用有人驾驶或
无人驾驶飞行器)上的飞行数据计算机(ADC)或其它这类计算装置。

在一个示例中,一或多个处理器12被配置来实现功能和/或处理用于在计算装置
10内执行的指令。举例来说,处理器12可能够处理在存储装置16中所存储的指令。处理器12
的示例可包括微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程
门阵列(FPGA)或其它等效离散或集成逻辑电路中的任一者或多者。

一或多个存储装置16可被配置来在操作期间存储计算装置10内的太阳城集团。在一些示
例中,存储装置16被描述为计算机可读存储介质。在一些示例中,计算机可读存储介质可包
括非暂态介质。术语“非暂态”可指示存储介质不以载波或传播信号体现。在某些示例中,非
暂态存储介质可存储可随太阳城集团变化的数据(例如,在RAM或高速缓冲存储器中)。在一些示例
中,存储装置16为暂态存储器,这意味着存储装置16的主要目的并非长期存储。在一些示例
中,存储装置16被描述为易失存储器,这意味着存储装置16在计算装置10的电力关断时并
不维持所存储的内容。易失存储器的示例可包括随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储
器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)以及其它形式的易失存储器。在一些示例中,存储装
置16用于存储供处理器12执行的程序指令。在一个示例中,在处理器12上执行的TAT异常检
测器18将存储装置16用于在执行期间暂时存储太阳城集团。

在一些示例中,存储装置16还包括一或多个计算机可读存储介质。与易失存储器
相比,存储装置16可配置成存储较大量的太阳城集团。存储装置16还可被配置用于长期存储太阳城集团。
在一些示例中,存储装置16包括非易失存储元件。这类非易失存储元件的示例可包括磁性
硬盘、光盘、软盘、闪速存储器、或者电可编程存储器(EPROM)或电可擦除可编程(EEPROM)存
储器的形式。

如图1所示,计算装置10还包括一或多个通信装置14。在一个示例中,计算装置10
利用通信装置14经由一或多个有线或无线网络或者经由有线和无线网络来与外部装置通
信。这类网络的示例可包括用于经由航空无线电公司(ARINC) 429、717或其它这类协议进
行通信的串行数据网络(或数据总线)。在某些示例中,这类网络可包括无线网络,例如无线
电通信网络、蜂窝式网络或其它无线网络等。通信装置14可为网络接口卡,例如以太网卡、
光收发器、射频收发器或任何其它类型的可发送和接收太阳城集团的装置。这类网络接口的其它
示例可包括蓝牙、3G、4G和WiFi无线电计算装置以及通用串行总线(USB)。在一些示例中,通
信装置14包括一或多个离散输入和/或输出引脚。部件10、12、14和16中的每一者可互连(以
实体方式、以通信方式、以电气方式和/或以操作方式)以用于例如经由通信信道20的部件
间通信。

如图1示意性所示,计算装置10可配置成接收静压信号(Ps)22、总压力信号(Pt) 24
和测量TAT信号26。Ps 22可指示机身外壳周围的大气的静压(例如,飞机飞行的高度处的大
气压力)。Pt 24可指示机身外壳周围的大气的总压力(有时被称为“皮托压力(pitot
pressure)”或“驻点压力(stagnation pressure)”)。测量TAT信号26可指示机身外壳周围
的大气的TAT。计算装置10可利用Ps 22、Pt 24和测量TAT 26中的任何一或多者来计算多种
飞行数据参数,例如高度(例如,平均海平面以上的压力高度)、马赫数、空速(例如,所计算
的空速(CAS)、实际空速(TAS)或其它空速指示)、大气静温(SAT)、TAT(例如,基于所确定的
高度和马赫数的理论TAT)或其它飞行数据参数。

在一些示例中,计算装置10可(例如,经由气动管线)接收Ps 22和Pt 24作为直接压
力测量值,并且可使用所接收的压力来确定对应飞行数据参数例如高度和马赫数。在其它
示例中,计算装置10可经由例如ARINC 429通信例如从远程计算装置接收指示所感测的压
力Ps 22和Pt 24的数据。在其它示例中,计算装置10可经由例如ARINC 429或其它通信接口
(例如,经由通信装置14)接收对由远程计算装置所计算的飞行数据参数的指示,例如,对高
度、空速或其它飞行数据参数的指示。在一些示例中,测量TAT 26可为指示由安装在飞机上
的温度探针所测量的TAT的压力或其它信号。在其它示例中,计算装置10可经由一或多个数
据通信报文例如经由通信装置14的ARINC 429通信报文来接收所述测量TAT 26。

在计算装置10的处理器12上执行的TAT异常检测器18可基于所接收的测量TAT 26
和与测量所述测量TAT 26的条件对应的理论温度来对测量TAT异常状况进行确定。举例来
说,理论温度可为基于例如描述气温与高度之间的关系的国际标准大气(ISA)模型来确定
的理论TAT。举例来说,TAT异常检测器18可根据以下方程式基于ISA模型确定理论SAT以用
于确定理论TAT:

如果(高度< 11,019 m)


否则如果(高度< 20,063 m)

(方程式1)

其中“SAT”为以摄氏度计的理论大气静温(即,具有已由ISA模型表征的条件平均值的
自由流环境大气温度),并且“高度”为以米计的平均海平面(MSL)以上的测量基础几何高度
(例如,使用Ps 22所确定的飞机的当前高度)。在某些示例中,除了根据方程式1直接确定
SAT以外,TAT异常检测器18可使用从方程式1推导出的(或以其它方式在功能上等效于方程
式1的)表格或其它数据结构来确定SAT,例如通过利用内插和/或外插技术来根据表格中包
括的离散值推导出SAT。

TAT异常检测器18可根据以下方程式基于使用(例如)上文的方程式1所确定的理
论SAT来确定理论TAT(例如,ISA_TAT):

(方程式2)

其中“ISA_TAT”为理论TAT(即,具有由ISA模型表征的条件平均值),“SAT”为使用(例
如)方程式1所确定的理论大气静温,并且“M”为使用(例如)Pt 24所确定的飞机的测量(例
如,当前)马赫数。因此,TAT异常检测器18可确定与测量所述测量TAT 26的高度与马赫数条
件对应的理论TAT。

在一些示例中,TAT异常检测器18可基于测量TAT 26与根据方程式2所确定的理论
ISA_TAT的比较来对测量TAT异常状况进行确定。举例来说,TAT异常检测器18可响应于确定
到(例如从TAT探针所接收的)所述测量TAT 26超过与所确定理论TAT的阈值偏差来确定所
述测量TAT异常状况,所述阈值偏差例如为所述测量TAT 26与所确定的ISA_TAT之间的10、
20、30、40或其它整数或分数温度偏差。因此,TAT异常检测器18可确定与异常的(例如,错误
的)测量TAT 26对应的TAT异常状况。作为响应,TAT异常检测器18可使用通信装置14输出例
如数据报文或其它指示等指示来向测量TAT 26的消耗系统(例如,飞行控制系统、飞行管理
系统、发动机控制系统、增强型视景系统、座舱服务器系统或其它消耗系统)通知与测量TAT
26对应的异常状况的存在。

在某些示例中,TAT异常检测器18可基于测量TAT 26与理论TAT(例如,使用方程式
2所确定的ISA_TAT)之间的差异的变化率来对测量TAT异常状况进行确定。举例来说,TAT异
常检测器18可在第一太阳城集团和第二太阳城集团中的一者处确定所确定ISA_TAT与测量TAT 26之间的
差异,并且可使用(例如)有限差分方程式(例如,前向、后向或中心无限差分方程式)来确定
所述差异的变化率。TAT异常检测器18可响应于确定到测量TAT 26与理论TAT(例如,ISA_
TAT)之间的差异相对于太阳城集团的所确定变化率超过阈值偏差率来确定与测量TAT 26对应的
测量TAT异常状况,所述阈值偏差率例如为每秒一度、每秒五度、每秒十度或其它整数或分
数偏差率。

在一些示例中,TAT异常检测器18可基于测量TAT 26的变化率与所确定的理论TAT
(例如,ISA_TAT)的变化率的比率来确定与测量TAT 26对应的测量TAT异常状况。举例来说,
TAT异常检测器18可(例如)经由有限差分方程式或其它微分(或微分近似)技术来确定作为
测量TAT 26相对于太阳城集团的变化率的测量TAT率。TAT异常检测器18可确定作为所确定的理论
TAT(例如,ISA_TAT)相对于太阳城集团的变化率的理论TAT率。TAT异常检测器18可确定该测量TAT
率与理论TAT率的比率,并且可响应于确定到测量TAT率与理论TAT率的比率超过阈值比率
偏差(例如,该比率偏差为1、2、10或其它整数或分数阈值比率偏差)来确定与测量TAT 26对
应的测量TAT异常状况。作为示例,TAT异常检测器18可根据以下方程式确定该测量TAT率与
理论TAT率的比率:

(方程式3)

其中“TATt1”为第一太阳城集团处的测量TAT 26的值,“TATt2”为在晚于第一太阳城集团的第二太阳城集团
处的测量TAT 26的值,“ISA_TATt1”为第一太阳城集团处的理论TAT(即,根据例如方程式2所确定的
ISA_TAT)的值,并且“ISA_TATt2为第二太阳城集团处的理论TAT(即,根据例如方程式2所确定的
ISA_TAT)的值。因为TAT(例如,测量TAT 26)取决于飞机的马赫数和高度条件二者,并且根
据(例如)上文的方程式1和2所确定的理论TAT(例如,ISA_TAT)随飞机的马赫数和高度条件
二者变化,所以方程式3的分子(即,dTAT)和分母(即,dISA_TAT)中的每一者随飞机的马赫
数和高度二者变化。因而,方程式3的测量TAT率与理论TAT率的比率(即,)与马赫数
和高度二者无关。即,测量TAT率与理论TAT率的比率从分子和分母二者中消除马赫数和高
度的影响。以此方式,方程式3的比率可使得TAT异常检测器18能够以多个高度和马赫数确
定与测量TAT 26对应的测量TAT异常状况,而无需额外考虑或算法细节来解释马赫数和高
度对测量TAT 26的影响。

在某些示例中,TAT异常检测器18可基于所接收的测量TAT 26和理论SAT来对测量
TAT异常状况进行确定。举例来说,TAT异常检测器18可根据上文的方程式1基于ISA模型来
确定理论SAT。另外,TAT异常检测器18可根据以下方程式基于测量TAT 26来对测量SAT进行
确定:

(方程式4)

其中“TAT”为测量TAT 26的值,并且“M”为使用(例如)Pt 24所确定的飞机的测量(例
如,当前)马赫数。

TAT异常检测器18可基于测量SAT(例如,根据方程式4所确定的SAT测量)与根据方程
式1所确定的理论SAT的比较来对测量TAT异常状况进行确定。举例来说,TAT异常检测器18
可响应于确定到测量SAT超过与理论SAT的阈值偏差来确定与测量TAT 26对应的TAT异常状
况,所述阈值偏差例如为测量SAT与理论SAT之间的10、20、30、40或其它整数或分数温度偏
差。

在一些示例中,TAT异常检测器18可响应于确定到测量SAT与理论SAT之间的差异
相对于太阳城集团的变化率超过阈值偏差率来对测量TAT异常状况进行确定。举例来说,TAT异常
检测器18可在第一太阳城集团和第二太阳城集团中的每一者处确定(例如使用方程式1所确定的)理论
SAT与(例如使用方程式4确定的)测量SAT之间的差异,并且可使用(例如)有限差分方程式
(例如,前向、后向或中心有限差分方程式)来确定所述差异的变化率。TAT异常检测器18可
响应于确定到测量SAT与理论SAT之间的差异相对于太阳城集团的所确定变化率超过阈值偏差率
来确定与测量TAT 26对应的测量TAT异常状况,所述阈值偏差率例如为每秒一度、每秒五
度、每秒十度或其它整数或分数偏差率。因此,TAT异常检测器18可响应于理论SAT与基于测
量TAT 26确定的SAT之间的偏差(或偏差率)来确定TAT异常状况。

在一些示例中,TAT异常检测器18可基于上文的示例技术中的任何一或多者的组
合来确定与测量TAT 26对应的测量TAT异常状况。也就是说,在某些示例中,TAT异常检测器
18可响应于确定到满足以下条件中的任一者或多者(即,单独地或以任何组合)来对测量
TAT异常状况进行确定:测量TAT 26超过与理论TAT(例如,ISA_TAT)的阈值偏差;测量TAT
26与理论TAT(例如,ISA_TAT)之间的差异相对于太阳城集团的变化率超过阈值偏差率;测量TAT率
与理论TAT率的比率(例如,)超过阈值比率偏差;测量SAT(例如,SAT测量)超过与理论
SAT的阈值偏差;以及测量SAT(例如,SAT测量)与理论SAT之间的差异相对于太阳城集团的变化率超
过阈值偏差率。

因此,本文所描述的技术可使得计算装置例如计算装置10能够基于测量TAT信号
和理论温度(例如,TAT和/或SAT)来检测从安装在飞机上的温度探针接收的TAT的异常(例
如,错误)测量。以此方式,本公开内容的技术可使得能够基于所确定的理论值在多种飞行
条件下高效检测与测量TAT信号对应的异常状况(例如,使用测量TAT率与理论TAT率的比
率),从而增强错误检测的稳健性并且提升系统故障容错能力。

图2为图示对测量TAT异常状况进行确定的示例操作的流程图。为了清楚和易于讨
论的目的,下文在图1的计算装置10的内容背景中描述示例操作。

可接收对测量TAT的指示(28)。举例来说,安装在飞机上的温度探针(例如,TAT探
针)可测量飞机的机身外壳周围的大气的总气温。TAT探针可(例如)经由TAT探针与计算装
置10之间的一或多个电气和/或通信连接将对测量TAT的指示发射到计算装置10。计算装置
10可从TAT探针接收该测量TAT 26。

可确定与测量TAT的条件对应的理论温度(30)。举例来说,TAT异常检测器18可根
据上文的方程式1基于ISA模型来确定理论SAT。TAT异常检测器18可根据上文的方程式1和2
基于ISA模型来确定理论TAT。虽然图2的示例图示对在确定与测量TAT的条件对应的理论温
度(例如,操作30)之前所接收(例如,操作28)的测量TAT的指示,但应理解本公开内容的各
方面不限于此。举例来说,在一些示例中,可在接收该测量TAT之前或同时确定与测量TAT的
条件对应的理论温度。

可确定是否存在测量TAT异常状况(32)。举例来说,TAT异常检测器18可响应于确
定到满足以下条件中的任一者或多者(即,单独地或以任何组合)来对测量TAT异常状况进
行确定:测量TAT 26超过与理论TAT(例如,ISA_TAT)的阈值偏差;测量TAT 26与理论TAT(例
如,ISA_TAT)之间的差异相对于太阳城集团的变化率超过阈值偏差率;测量TAT率与理论TAT率的
比率(例如,)超过阈值比率偏差;测量SAT(例如,SAT测量)超过与理论SAT的阈值偏差;
以及测量SAT(例如,SAT测量)与理论SAT之间的差异相对于太阳城集团的变化率超过阈值偏差率。

在确定不存在测量TAT异常状况(32的“否”分支)的示例中,计算装置10可继续接
收对测量TAT的指示(28)。在确定存在测量TAT异常状况的示例中,计算装置10可输出对测
量TAT异常状况的指示(34)。举例来说,计算装置10可(例如经由通信装置14)输出对测量
TAT异常状况的存在的指示、对确定所述测量TAT异常状况的原因(例如,故障或错误代码)
的指示、或者与测量TAT异常状况对应的其它指示。可将所述指示输出到任何一或多个消耗
系统,例如自动飞行控制系统、飞行管理系统、电子飞行仪表系统、发动机控制系统、或者对
直接或非直接取决于测量TAT信号的参数进行接收、使用或计算的任何其它系统。计算装置
10可继续从安装在飞机上的温度探针接收对测量TAT的指示(28)。

图3是图示安装在飞机36上的可对测量TAT异常状况进行的计算装置10的示例的
示意性视图。如图3中所示,飞机36可包括计算装置10、皮拖静压探针38A和38B(本文中统称
为“皮拖静压探针38”)和TAT探针40A和40B(本文中统称为“TAT探针40”)。

虽然图示为商业运输机,但飞机36可为配置成用于在各种高度和空速下飞行的任
何种类的飞机。举例来说,飞机36可为军用飞机、民用飞机、无人驾驶飞机(通常被称为“无
人机”)或任何其它类型的飞机。皮拖静压探针38可定位在飞机36的外部以感测飞机36的机
身外壳周围的大气的静压(例如,Ps)和/或总压力(例如,Pt)。TAT探针40可定位在飞机36的
外部并且可各自包括一或多个温度探针来感测机身外壳周围的大气的TAT。在某些示例中,
TAT探针40中的任一者或多者可定位在例如发动机进气口等的位置处。计算装置10(例如,
ADC)可定位在飞机36的内部(例如在电子设备室内)并且耦接(例如,以电气方式、以通信方
式、以气动方式或以其它方式耦接)到皮拖静压探针38和TAT探针40。在一些示例中,计算装
置10可与皮拖静压探针38和/或TAT探针40中的任一者或多者一体形成。举例来说,在一些
示例中,可存在多个计算装置10,每一计算装置与皮拖静压探针38和/或TAT探针40中的一
者一体形成和/或以其它方式与皮拖静压探针38和/或TAT探针40中的一者耦接。在某些示
例中,皮拖静压探针38和TAT探针40中的任一者或多者可一体形成(通常被称为感测机身外
壳周围的大气的皮托压力、静压和TAT的“多功能”探针)。虽然图3中图示为包括两个皮拖静
压探针38和两个TAT探针40,但在其它示例中,飞机36可包括多于或少于两个皮拖静压探针
38和多于或少于两个TAT探针40,例如分别为一个、三个、四个或更多个。类似地,飞机36可
包括不同数目的皮拖静压探针38和TAT探针40,例如四个皮拖静压探针38和三个TAT探针
40。

如本文中所描述的计算装置10可确定与从TAT探针40中的任一者或多者接收的测
量TAT信号对应的测量TAT异常状况。举例来说,计算装置10可使用从皮拖静压探针38接收
的总压力和/或静压来确定理论温度(例如,理论TAT和/或SAT)。计算装置10可基于所接收
的测量TAT和与测量TAT的条件对应的所确定理论温度来确定所述测量TAT异常状况。

因此,实施本公开内容的技术的计算装置(例如,ADC)可确定与从安装在飞机上的
温度探针接收的一或多个错误测量TAT信号对应的测量TAT异常状况。通过将测量TAT信号
与理论温度进行比较,计算装置可确定异常状况而无需对所接收的TAT信号进行交叉比较
(即,无需对从多个TAT探针接收的数据进行交叉比较)。计算装置可在多个飞行条件下并且
在飞机的高度和马赫数中的任一者或两者的变化(例如,快速变化)期间确定所述测量TAT
异常状况。因此,实现本公开内容的技术的计算装置可增强测量TAT信号的错误检测的稳健
性并且促进系统故障容差能力。

以下为本发明的可能实施方案的非穷尽性描述。

在一个实施方案中,一种方法包括由计算装置从安装在飞机上的温度探针接收对
测量总气温(TAT)的指示。所述方法还包括:由所述计算装置确定与测量TAT的条件对应的
理论温度;以及由所述计算装置基于测量TAT和与测量TAT对应的理论温度来对测量TAT异
常状况进行确定。

前述段落的方法可视情况包括(另外和/或替代地)以下特征、配置、操作和/或额
外部件中的任一者或多者:

与测量TAT的条件对应的理论温度可包括理论TAT。确定与测量TAT的条件对应的理论
温度可包括基于飞机的测量高度和飞机的测量马赫数来确定理论TAT。

基于飞机的测量高度和飞机的测量马赫数来确定理论TAT可包括:基于飞机的测
量高度和飞机的测量马赫数来确定国际标准大气(ISA)TAT。

确定ISA TAT可包括根据以下方程式确定ISA TAT:


其中SAT为大气静温,并且其中M为飞机的测量马赫数。

确定ISA TAT还可包括根据以下方程式确定SAT:

如果(高度< 11,019 m)


否则,如果(高度< 20,063 m)

SAT

其中高度为以米计的飞机的测量高度。

确定所述测量TAT异常状况可包括:响应于确定到测量TAT超过与理论TAT的阈值
偏差来确定所述测量TAT异常状况。

所述方法还可包括由计算装置确定所述测量TAT与理论TAT之间的差异相对于时
间的变化率。确定所述测量TAT异常状况可包括:响应于确定到测量TAT与理论TAT之间的差
异相对于太阳城集团的变化率超过阈值偏差率来确定所述测量TAT异常状况。

所述方法还可包括:由计算装置确定作为测量TAT相对于太阳城集团的变化率的测量TAT
率;由计算装置确定作为所确定的理论TAT相对于太阳城集团的变化率的理论TAT率;以及由计算
装置确定所述测量TAT率与理论TAT率之间的比率。确定所述测量TAT异常状况可包括:响应
于确定到测量TAT率与理论TAT率的比率超过阈值比率偏差来确定所述测量TAT异常状况。

与测量TAT的条件对应的理论温度可包括理论大气静温(SAT)。确定与测量TAT的
条件对应的理论温度可包括:基于飞机的测量高度来确定理论SAT。

基于飞机的测量高度来确定理论SAT可包括:基于飞机的测量高度来确定国际标
准大气(ISA) SAT。

确定ISA SAT可包括根据以下方程式确定ISA SAT:

如果(高度< 11,019 m)


否则,如果(高度< 20,063 m)

ISA SAT =

其中高度为以米计的飞机的测量高度。

所述方法还可包括由计算装置根据以下方程式基于所接收的测量TAT和飞机的测
量马赫数来对测量SAT进行确定:


其中TAT为所接收的测量TAT,并且M为飞机的测量马赫数。确定所述测量TAT异常状况
可包括:基于测量SAT和理论SAT来确定所述测量TAT异常状况。

基于测量SAT和理论SAT来确定所述测量TAT异常状况可包括:响应于确定到测量
SAT超过与理论SAT的阈值偏差来确定所述测量TAT异常状况。

所述方法还可包括由计算装置确定所述测量SAT与理论SAT之间的差异相对于时
间的变化率。基于测量SAT和理论SAT来确定所述测量TAT异常状况可包括:响应于确定到测
量SAT与理论SAT之间的差异相对于太阳城集团的变化率超过阈值偏差率来确定所述测量TAT异常
状况。

在一个实施方案中,一种计算装置包括至少一个处理器和计算机可读存储器。所
述计算机可读存储器编码有指令,所述指令在由至少一个处理器执行时致使计算装置从安
装在飞机上的温度探针接收对测量总气温(TAT)的指示并且确定与测量TAT的条件对应的
理论温度。所述计算机可读存储器还编码有指令,所述指令在由至少一个处理器执行时致
使计算装置基于测量TAT和与测量TAT的条件对应的理论温度来对测量TAT异常状况进行确
定。

前述段落的计算装置可视情况包括(另外和/或替代地)以下特征、配置、指令、操
作和/或额外部件中的任一者或多者:

与测量TAT对应的理论温度可包括理论TAT。用于确定与测量TAT的条件对应的理论温
度的指令可包括下述指令,所述指令在由至少一个处理器执行时致使计算装置基于飞机的
测量高度和飞机的测量马赫数来确定理论TAT。

用于确定所述测量TAT异常状况的指令可包括下述指令,所述指令在由至少一个
处理器执行时致使计算装置响应于确定到测量TAT超过与理论TAT的阈值偏差来确定所述
测量TAT异常状况。

计算机可读存储器还可编码有指令,所述指令在由至少一个处理器执行时致使计
算装置确定所述测量TAT与理论TAT之间的差异相对于太阳城集团的变化率。用于确定所述测量
TAT异常状况的指令可包括下述指令,所述指令在由至少一个处理器执行时致使计算装置
响应于确定到测量TAT与理论TAT之间的差异相对于太阳城集团的变化率超过阈值偏差率来确定
所述测量TAT异常状况。

所述计算机可读存储器还可编码有指令,所述指令在由至少一个处理器执行时致
使计算装置确定作为测量TAT相对于太阳城集团的变化率的测量TAT率、确定作为所确定理论TAT
相对于太阳城集团的变化率的理论TAT率以及确定所述测量TAT率与理论TAT率的比率。用于确定
所述测量TAT异常状况的指令可包括下述指令,所述指令在由至少一个处理器执行时致使
计算装置响应于确定到测量TAT率与理论TAT率的比率超过阈值比率偏差来确定所述测量
TAT异常状况。

与测量TAT的条件对应的理论温度可包括理论大气静温(SAT)。用于确定与测量
TAT的条件对应的理论温度的指令可包括下述指令,该指令在由至少一个处理器执行时致
使计算装置基于飞机的测量高度来确定理论SAT。所述计算机可读存储器还可编码有指令,
所述指令在由至少一个处理器执行时致使计算装置基于所接收的测量TAT和飞机的测量马
赫数来对测量SAT进行确定。用于确定所述测量TAT异常状况的指令可包括下述指令,所述
指令在由至少一个处理器执行时致使计算装置基于以下中的至少一者来确定所述测量TAT
异常状况:测量SAT与理论SAT的比较;以及测量SAT与理论SAT之间的差异相对于太阳城集团的变
化率与阈值偏差率的比较。

虽然已参考示范性实施方案描述本发明,但所属领域的技术人员应理解,在不脱
离本发明的范围的情况下,可做出各种改变并且可用等效物取代其要素。另外,在不脱离本
发明的实质范围的情况下,可做出许多修改以使特定情形或材料符合本发明的教示。因此,
并非旨在将本发明限于所公开的特定实施方案,而是本发明将包括属于所附权利要求书的
范围内的所有实施方案。

关 键 词:
飞机 气温 异常 检测
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