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飛機總氣溫異常檢測.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610196857.4

申請日:

2016.03.31

公開號:

CN106257252A

公開日:

2016.12.28

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):G01K 13/02申請日:20160331|||公開
IPC分類號: G01K13/02 主分類號: G01K13/02
申請人: 羅斯蒙特航天公司
發明人: C.施維; M.R.道普; J.W.奈爾遜
地址: 美國明尼蘇達州
優先權: 2015.06.22 US 14/745798
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 張凌苗;王傳道
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610196857.4

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2018.01.19|||2016.12.28

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

飛機總氣溫異常檢測。一種示例方法包括由計算裝置從安裝在飛機上的溫度探針接收對測量總氣溫(TAT)的指示。所述方法還包括:由所述計算裝置確定與測量所述TAT的條件對應的理論溫度;以及由所述計算裝置基于所述測量TAT和與測量所述TAT的條件對應的所述理論溫度來對測量TAT異常狀況進行確定。

權利要求書

1.一種方法,其包括:
由計算裝置從安裝在飛機上的溫度探針接收對測量總氣溫(TAT)的指示;
由所述計算裝置確定與測量所述TAT的條件對應的理論溫度;以及
由所述計算裝置基于所述測量TAT和與所述測量TAT對應的所述理論溫度來對測量TAT
異常狀況進行確定。
2.根據權利要求1所述的方法,
其中與測量所述TAT的所述條件對應的所述理論溫度包括理論TAT;并且
其中確定與測量所述TAT的所述條件對應的所述理論溫度包括:基于所述飛機的測量
高度和所述飛機的測量馬赫數來確定所述理論TAT。
3.根據權利要求2所述的方法,其中基于所述飛機的所述測量高度和所述飛機的所述
測量馬赫數來確定所述理論TAT包括:基于所述飛機的所述測量高度和所述飛機的所述測
量馬赫數來確定國際標準大氣(ISA) TAT。
4.根據權利要求3所述的方法,其中確定所述ISA TAT包括根據以下方程式確定所述
ISA TAT:

其中SAT為大氣靜溫;并且
其中M為所述飛機的所述測量馬赫數。
5.根據權利要求4所述的方法,其中確定所述ISA TAT還包括根據以下方程式確定SAT:
IF(高度< 11,019 m)

ELSE IF(高度< 20,063 m)
SAT =
其中高度為以米計的所述飛機的所述測量高度。
6.根據權利要求2所述的方法,其中確定所述測量TAT異常狀況包括:響應于確定所述
測量TAT超過與所述理論TAT的閾值偏差來確定所述測量TAT異常狀況。
7.根據權利要求2所述的方法,其還包括:
由所述計算裝置確定所述測量TAT與所述理論TAT之間的差異相對于時間的變化率;
其中確定所述測量TAT異常狀況包括:響應于確定所述測量TAT與所述理論TAT之間的
所述差異相對于時間的所述變化率超過閾值偏差率來確定所述測量TAT異常狀況。
8.根據權利要求2所述的方法,其還包括:
由所述計算裝置確定作為所述測量TAT相對于時間的變化率的測量TAT率;
由所述計算裝置確定作為所確定的理論TAT相對于時間的變化率的理論TAT率;以及
由所述計算裝置確定所述測量TAT率與所述理論TAT率的比率;
其中確定所述測量TAT異常狀況包括:響應于確定所述測量TAT率與所述理論TAT率的
所述比率超過閾值比率偏差來確定所述測量TAT異常狀況。
9.根據權利要求1所述的方法,
其中與測量所述TAT的所述條件對應的所述理論溫度包括理論大氣靜溫(SAT);并且
其中確定與測量所述TAT的所述條件對應的所述理論溫度包括:基于所述飛機的測量
高度來確定所述理論SAT。
10.根據權利要求9所述的方法,其中基于所述飛機的所述測量高度來確定所述理論
SAT包括:基于所述飛機的所述測量高度來確定國際標準大氣(ISA)SAT。
11.根據權利要求10所述的方法,其中確定所述ISA SAT包括根據以下方程式確定所述
ISA SAT:
IF(高度< 11,019 m)

ELSE IF(高度< 20,063 m)
ISA SAT =
其中高度為以米計的所述飛機的所述測量高度。
12.根據權利要求9所述的方法,其還包括:
由所述計算裝置根據以下方程式基于接收的測量TAT和所述飛機的測量馬赫數來對測
量SAT進行確定:

其中TAT為所述接收的測量TAT;
其中M為所述飛機的所述測量馬赫數;并且
其中確定所述測量TAT異常狀況包括:基于所述測量SAT和所述理論SAT來確定所述測
量TAT異常狀況。
13.根據權利要求12所述的方法,其中基于所述測量SAT和所述理論SAT來確定所述測
量TAT異常狀況包括:響應于確定所述測量SAT超過與所述理論SAT的閾值偏差來確定所述
測量TAT異常狀況。
14.根據權利要求12所述的方法,其還包括:
由所述計算裝置確定所述測量SAT與所述理論SAT之間的差異相對于時間的變化率;
其中基于所述測量SAT和所述理論SAT來確定所述測量TAT異常狀況包括:響應于確定
所述測量SAT與所述理論SAT之間的所述差異相對于時間的所述變化率超過閾值偏差率來
確定所述測量TAT異常狀況。
15.一種計算裝置,其包括:
至少一個處理器;以及
計算機可讀存儲器,所述計算機可讀存儲器編碼有指令,所述指令在由所述至少一個
處理器執行時致使所述計算裝置進行以下操作:
從安裝在飛機上的溫度探針接收對測量總氣溫(TAT)的指示;
確定與測量所述TAT的條件對應的理論溫度;以及
基于所述測量TAT和與測量所述TAT的所述條件對應的所述理論溫度來確定測量TAT異
常狀況。
16.根據權利要求15所述的計算裝置,
其中與所述測量TAT對應的所述理論溫度包括理論TAT;并且
其中用于確定與測量所述TAT的所述條件對應的所述理論溫度的所述指令包括下述指
令,所述指令在由所述至少一個處理器執行時致使所述計算裝置基于所述飛機的測量高度
和所述飛機的測量馬赫數來確定所述理論TAT。
17.根據權利要求16所述的計算裝置,其中用于確定所述測量TAT異常狀況的所述指令
包括下述指令,所述指令在由所述至少一個處理器執行時致使所述計算裝置響應于確定所
述測量TAT超過與所述理論TAT的閾值偏差來確定所述測量TAT異常狀況。
18.根據權利要求16所述的計算裝置,
其中所述計算機可讀存儲器還編碼有指令,所述指令在由所述至少一個處理器執行時
致使所述計算裝置確定所述測量TAT與所述理論TAT之間的差異相對于時間的變化率;并且
其中用于確定所述測量TAT異常狀況的所述指令包括下述指令,所述指令在由所述至
少一個處理器執行時致使所述計算裝置響應于確定所述測量TAT與所述理論TAT之間的所
述差異相對于時間的所述變化率超過閾值偏差率來確定所述測量TAT異常狀況。
19.根據權利要求16所述的計算裝置,
其中所述計算機可讀存儲器還編碼有指令,所述指令在由所述至少一個處理器執行時
致使所述計算裝置進行以下操作:
確定作為所述測量TAT相對于時間的變化率的測量TAT率;
確定作為所確定的理論TAT相對于時間的變化率的理論TAT率;以及
確定所述測量TAT率與所述理論TAT率的比率;
其中用于確定所述測量TAT異常狀況的所述指令包括下述指令,所述指令在由所述至
少一個處理器執行時致使所述計算裝置響應于確定所述測量TAT率與所述理論TAT率的所
述比率超過閾值比率偏差來確定所述測量TAT異常狀況。
20.根據權利要求15所述的計算裝置,
其中與測量所述TAT的所述條件對應的所述理論溫度包括理論大氣靜溫(SAT);
其中用于確定與測量所述TAT的所述條件對應的所述理論溫度的所述指令包括下述指
令,所述指令在由所述至少一個處理器執行時致使所述計算裝置基于所述飛機的測量高度
來確定所述理論SAT;
其中所述計算機可讀存儲器還編碼有指令,所述指令在由所述至少一個處理器執行時
致使所述計算裝置基于所述接收的測量TAT和所述飛機的測量馬赫數來對測量SAT進行確
定;并且
其中用于確定所述測量TAT異常狀況的所述指令包括下述指令,所述指令在由所述至
少一個處理器執行時致使所述計算裝置基于以下中的至少一者來確定所述測量TAT異常狀
況:
所述測量SAT與所述理論SAT的比較;以及
所述測量SAT與所述理論SAT之間的差異相對于時間的變化率與閾值偏差率的比較。

說明書

飛機總氣溫異常檢測

發明背景

本公開內容總體上涉及飛機操作異常檢測,并且特別地涉及用于對測量總氣溫異常狀
況進行確定的技術。

許多現代飛機利用從定位在飛機各處的各種傳感器和計算裝置搜集的數據。這些
數據可尤其包括由(例如)配置成感測飛機的機身周圍的大氣的壓力與溫度的各種壓力傳
感器(例如,皮拖靜壓探針)和溫度傳感器所搜集的壓力與溫度數據。舉例來說,飛行數據計
算機(ADC)可利用由例如一或多個皮拖靜壓探針感測的總壓力(Pt)和靜壓(Ps)以供計算各
種飛行數據參數,例如飛機的標準高度和馬赫數。另外,ADC以及其它消耗系統可利用從定
位在飛機外部周圍的一或多個溫度探針(例如,TAT探針)接收的測量總氣溫(TAT)。作為示
例,TAT測量的消耗系統可包括飛行管理系統(例如,用于航路點布線、燃料燃燒計算、實際
空速計算或用于確定其它這類參數)、主要發動機控制系統、飛機飛行控制系統(例如,用于
飛行數據增益調度)、增強型視景系統、座艙數據服務器(例如,用于向乘客顯示各種飛行數
據)或其它飛機系統。因而,測量TAT信號可由飛機的多種飛行數據或其它這類系統用于確
定、監測和/或控制飛機的操作參數。

TAT的異常(例如,不正確)測量可危害各種TAT消耗系統的計算的完整性,從而可
能導致飛機的次佳飛行性能。這類TAT異常可由(例如)一或多個TAT探針的機械或電氣故
障、一或多個TAT探針的結冰狀況或其它這類故障導致。在一些情況下,結冰狀況或其它故
障可導致雖然異常(即,錯誤)但仍處于飛機操作范圍的正常溫度范圍內的測量TAT信號,從
而增大測量TAT異常的檢測難度。然而,如果通知了測量TAT異常狀況,那么具有測量TAT信
號的消耗系統可能會(例如)經由基于TAT獨立參數的經修改操作算法而繼續在正常操作邊
界內操作(雖然可能,但在較為不佳的條件下操作)。因此,測量TAT異常(例如,錯誤)檢測的
穩健性增強可有助于改進飛機的操作性能特性。

發明內容

在一個示例中,一種方法包括由計算裝置從安裝在飛機上的溫度探針接收對測量
總氣溫(TAT)的指示。所述方法還包括:由所述計算裝置確定與測量所述TAT的條件對應的
理論溫度;以及由所述計算裝置基于所述測量TAT和與測量所述TAT的條件對應的所述理論
溫度來對測量TAT異常狀況進行確定。

在另一示例中,一種計算裝置包括至少一個處理器和計算機可讀存儲器。所述計
算機可讀存儲器編碼有指令,所述指令在由所述至少一個處理器執行時致使所述計算裝置
從安裝在飛機上的溫度探針接收對測量總氣溫(TAT)的指示并且確定與測量所述TAT的條
件對應的理論溫度。所述計算機可讀存儲器還編碼有指令,所述指令在由所述至少一個處
理器執行時致使所述計算裝置基于所述測量TAT和與測量所述TAT的條件對應的所述理論
溫度來對測量TAT異常狀況進行確定。

附圖簡述

圖1為圖示示例計算裝置的方塊圖,該示例計算裝置可對測量總氣溫(TAT)異常狀況進
行確定。

圖2為圖示對測量TAT異常狀況進行確定的示例操作的流程圖。

圖3為圖示安裝在飛機上的所安裝示例計算裝置的方塊圖,所述示例計算裝置可
對測量TAT異常狀況進行確定。

具體實施方式

根據本公開內容的技術,飛機的計算裝置例如飛行數據計算機(ADC)可基于測量
總氣溫(TAT)和對應于TAT的理論溫度來對測量TAT的異常狀況進行檢測。所述異常狀況可
歸因于例如TAT探針的溫度傳感器的結冰狀況、TAT探針的機械或電氣故障或其它這類故
障。作為示例,該計算裝置可確定理論TAT,例如基于隨飛機的高度和馬赫數而變化的國際
標準大氣(ISA)模型的TAT,所述飛機的高度和馬赫數是基于測量值例如飛機的機身外殼周
圍的大氣的測量總壓力(Pt)和測量靜壓(Ps)來確定的。該計算裝置可響應于確定到以下條
件來確定異常狀況:測量TAT超過與理論TAT的閾值偏差、測量TAT與理論TAT之間的差異的
變化率超過閾值偏差率、或者對應大氣靜溫(SAT)測量值(例如理論SAT,諸如ISA SAT和基
于測量TAT所確定的測量SAT)超過閾值偏差或相關偏差率。

在某些示例中,該計算裝置可響應于確定到測量TAT的變化率與理論TAT(ISA
TAT)的變化率的比率超過閾值偏差來確定異常狀況。因而,由于所述比率的分子和分母中
的每一者均為飛機的高度和馬赫數的函數,因此可從異常檢測準則中有效排除對于TAT的
這類高度與馬赫效應,從而在高度和馬赫數的范圍內以及在其一者或兩者的快速變化期間
實現高效TAT異常檢測。因此,本公開內容的技術可實現在各種飛行條件下對測量TAT的異
常狀況的高效檢測,從而增強錯誤檢測的穩健性和對飛行至關重要的飛行數據的對應安全
性。

圖1為圖示計算裝置10的示例的方塊圖,該計算裝置可對測量總氣溫(TAT)異常狀
況進行確定。如圖1中所示,計算裝置10可包括一或多個處理器12、一或多個通信裝置14和
一或多個存儲裝置16。一或多個存儲裝置16可包括TAT異常檢測器18。

計算裝置10可為包括處理與接口電路的任何裝置,所述處理與接口電路被配置來
發送和接收對應于飛機操作數據的數據并且對測量TAT異常狀況進行確定,如下文另外描
述。舉例來說,計算裝置10可為配置成安裝在飛機(例如,商用、民用和/或軍用有人駕駛或
無人駕駛飛行器)上的飛行數據計算機(ADC)或其它這類計算裝置。

在一個示例中,一或多個處理器12被配置來實現功能和/或處理用于在計算裝置
10內執行的指令。舉例來說,處理器12可能夠處理在存儲裝置16中所存儲的指令。處理器12
的示例可包括微處理器、控制器、數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程
門陣列(FPGA)或其它等效離散或集成邏輯電路中的任一者或多者。

一或多個存儲裝置16可被配置來在操作期間存儲計算裝置10內的信息。在一些示
例中,存儲裝置16被描述為計算機可讀存儲介質。在一些示例中,計算機可讀存儲介質可包
括非暫態介質。術語“非暫態”可指示存儲介質不以載波或傳播信號體現。在某些示例中,非
暫態存儲介質可存儲可隨時間變化的數據(例如,在RAM或高速緩沖存儲器中)。在一些示例
中,存儲裝置16為暫態存儲器,這意味著存儲裝置16的主要目的并非長期存儲。在一些示例
中,存儲裝置16被描述為易失存儲器,這意味著存儲裝置16在計算裝置10的電力關斷時并
不維持所存儲的內容。易失存儲器的示例可包括隨機存取存儲器(RAM)、動態隨機存取存儲
器(DRAM)、靜態隨機存取存儲器(SRAM)以及其它形式的易失存儲器。在一些示例中,存儲裝
置16用于存儲供處理器12執行的程序指令。在一個示例中,在處理器12上執行的TAT異常檢
測器18將存儲裝置16用于在執行期間暫時存儲信息。

在一些示例中,存儲裝置16還包括一或多個計算機可讀存儲介質。與易失存儲器
相比,存儲裝置16可配置成存儲較大量的信息。存儲裝置16還可被配置用于長期存儲信息。
在一些示例中,存儲裝置16包括非易失存儲元件。這類非易失存儲元件的示例可包括磁性
硬盤、光盤、軟盤、閃速存儲器、或者電可編程存儲器(EPROM)或電可擦除可編程(EEPROM)存
儲器的形式。

如圖1所示,計算裝置10還包括一或多個通信裝置14。在一個示例中,計算裝置10
利用通信裝置14經由一或多個有線或無線網絡或者經由有線和無線網絡來與外部裝置通
信。這類網絡的示例可包括用于經由航空無線電公司(ARINC) 429、717或其它這類協議進
行通信的串行數據網絡(或數據總線)。在某些示例中,這類網絡可包括無線網絡,例如無線
電通信網絡、蜂窩式網絡或其它無線網絡等。通信裝置14可為網絡接口卡,例如以太網卡、
光收發器、射頻收發器或任何其它類型的可發送和接收信息的裝置。這類網絡接口的其它
示例可包括藍牙、3G、4G和WiFi無線電計算裝置以及通用串行總線(USB)。在一些示例中,通
信裝置14包括一或多個離散輸入和/或輸出引腳。部件10、12、14和16中的每一者可互連(以
實體方式、以通信方式、以電氣方式和/或以操作方式)以用于例如經由通信信道20的部件
間通信。

如圖1示意性所示,計算裝置10可配置成接收靜壓信號(Ps)22、總壓力信號(Pt) 24
和測量TAT信號26。Ps 22可指示機身外殼周圍的大氣的靜壓(例如,飛機飛行的高度處的大
氣壓力)。Pt 24可指示機身外殼周圍的大氣的總壓力(有時被稱為“皮托壓力(pitot
pressure)”或“駐點壓力(stagnation pressure)”)。測量TAT信號26可指示機身外殼周圍
的大氣的TAT。計算裝置10可利用Ps 22、Pt 24和測量TAT 26中的任何一或多者來計算多種
飛行數據參數,例如高度(例如,平均海平面以上的壓力高度)、馬赫數、空速(例如,所計算
的空速(CAS)、實際空速(TAS)或其它空速指示)、大氣靜溫(SAT)、TAT(例如,基于所確定的
高度和馬赫數的理論TAT)或其它飛行數據參數。

在一些示例中,計算裝置10可(例如,經由氣動管線)接收Ps 22和Pt 24作為直接壓
力測量值,并且可使用所接收的壓力來確定對應飛行數據參數例如高度和馬赫數。在其它
示例中,計算裝置10可經由例如ARINC 429通信例如從遠程計算裝置接收指示所感測的壓
力Ps 22和Pt 24的數據。在其它示例中,計算裝置10可經由例如ARINC 429或其它通信接口
(例如,經由通信裝置14)接收對由遠程計算裝置所計算的飛行數據參數的指示,例如,對高
度、空速或其它飛行數據參數的指示。在一些示例中,測量TAT 26可為指示由安裝在飛機上
的溫度探針所測量的TAT的壓力或其它信號。在其它示例中,計算裝置10可經由一或多個數
據通信報文例如經由通信裝置14的ARINC 429通信報文來接收所述測量TAT 26。

在計算裝置10的處理器12上執行的TAT異常檢測器18可基于所接收的測量TAT 26
和與測量所述測量TAT 26的條件對應的理論溫度來對測量TAT異常狀況進行確定。舉例來
說,理論溫度可為基于例如描述氣溫與高度之間的關系的國際標準大氣(ISA)模型來確定
的理論TAT。舉例來說,TAT異常檢測器18可根據以下方程式基于ISA模型確定理論SAT以用
于確定理論TAT:

如果(高度< 11,019 m)


否則如果(高度< 20,063 m)

(方程式1)

其中“SAT”為以攝氏度計的理論大氣靜溫(即,具有已由ISA模型表征的條件平均值的
自由流環境大氣溫度),并且“高度”為以米計的平均海平面(MSL)以上的測量基礎幾何高度
(例如,使用Ps 22所確定的飛機的當前高度)。在某些示例中,除了根據方程式1直接確定
SAT以外,TAT異常檢測器18可使用從方程式1推導出的(或以其它方式在功能上等效于方程
式1的)表格或其它數據結構來確定SAT,例如通過利用內插和/或外插技術來根據表格中包
括的離散值推導出SAT。

TAT異常檢測器18可根據以下方程式基于使用(例如)上文的方程式1所確定的理
論SAT來確定理論TAT(例如,ISA_TAT):

(方程式2)

其中“ISA_TAT”為理論TAT(即,具有由ISA模型表征的條件平均值),“SAT”為使用(例
如)方程式1所確定的理論大氣靜溫,并且“M”為使用(例如)Pt 24所確定的飛機的測量(例
如,當前)馬赫數。因此,TAT異常檢測器18可確定與測量所述測量TAT 26的高度與馬赫數條
件對應的理論TAT。

在一些示例中,TAT異常檢測器18可基于測量TAT 26與根據方程式2所確定的理論
ISA_TAT的比較來對測量TAT異常狀況進行確定。舉例來說,TAT異常檢測器18可響應于確定
到(例如從TAT探針所接收的)所述測量TAT 26超過與所確定理論TAT的閾值偏差來確定所
述測量TAT異常狀況,所述閾值偏差例如為所述測量TAT 26與所確定的ISA_TAT之間的10、
20、30、40或其它整數或分數溫度偏差。因此,TAT異常檢測器18可確定與異常的(例如,錯誤
的)測量TAT 26對應的TAT異常狀況。作為響應,TAT異常檢測器18可使用通信裝置14輸出例
如數據報文或其它指示等指示來向測量TAT 26的消耗系統(例如,飛行控制系統、飛行管理
系統、發動機控制系統、增強型視景系統、座艙服務器系統或其它消耗系統)通知與測量TAT
26對應的異常狀況的存在。

在某些示例中,TAT異常檢測器18可基于測量TAT 26與理論TAT(例如,使用方程式
2所確定的ISA_TAT)之間的差異的變化率來對測量TAT異常狀況進行確定。舉例來說,TAT異
常檢測器18可在第一時間和第二時間中的一者處確定所確定ISA_TAT與測量TAT 26之間的
差異,并且可使用(例如)有限差分方程式(例如,前向、后向或中心無限差分方程式)來確定
所述差異的變化率。TAT異常檢測器18可響應于確定到測量TAT 26與理論TAT(例如,ISA_
TAT)之間的差異相對于時間的所確定變化率超過閾值偏差率來確定與測量TAT 26對應的
測量TAT異常狀況,所述閾值偏差率例如為每秒一度、每秒五度、每秒十度或其它整數或分
數偏差率。

在一些示例中,TAT異常檢測器18可基于測量TAT 26的變化率與所確定的理論TAT
(例如,ISA_TAT)的變化率的比率來確定與測量TAT 26對應的測量TAT異常狀況。舉例來說,
TAT異常檢測器18可(例如)經由有限差分方程式或其它微分(或微分近似)技術來確定作為
測量TAT 26相對于時間的變化率的測量TAT率。TAT異常檢測器18可確定作為所確定的理論
TAT(例如,ISA_TAT)相對于時間的變化率的理論TAT率。TAT異常檢測器18可確定該測量TAT
率與理論TAT率的比率,并且可響應于確定到測量TAT率與理論TAT率的比率超過閾值比率
偏差(例如,該比率偏差為1、2、10或其它整數或分數閾值比率偏差)來確定與測量TAT 26對
應的測量TAT異常狀況。作為示例,TAT異常檢測器18可根據以下方程式確定該測量TAT率與
理論TAT率的比率:

(方程式3)

其中“TATt1”為第一時間處的測量TAT 26的值,“TATt2”為在晚于第一時間的第二時間
處的測量TAT 26的值,“ISA_TATt1”為第一時間處的理論TAT(即,根據例如方程式2所確定的
ISA_TAT)的值,并且“ISA_TATt2為第二時間處的理論TAT(即,根據例如方程式2所確定的
ISA_TAT)的值。因為TAT(例如,測量TAT 26)取決于飛機的馬赫數和高度條件二者,并且根
據(例如)上文的方程式1和2所確定的理論TAT(例如,ISA_TAT)隨飛機的馬赫數和高度條件
二者變化,所以方程式3的分子(即,dTAT)和分母(即,dISA_TAT)中的每一者隨飛機的馬赫
數和高度二者變化。因而,方程式3的測量TAT率與理論TAT率的比率(即,)與馬赫數
和高度二者無關。即,測量TAT率與理論TAT率的比率從分子和分母二者中消除馬赫數和高
度的影響。以此方式,方程式3的比率可使得TAT異常檢測器18能夠以多個高度和馬赫數確
定與測量TAT 26對應的測量TAT異常狀況,而無需額外考慮或算法細節來解釋馬赫數和高
度對測量TAT 26的影響。

在某些示例中,TAT異常檢測器18可基于所接收的測量TAT 26和理論SAT來對測量
TAT異常狀況進行確定。舉例來說,TAT異常檢測器18可根據上文的方程式1基于ISA模型來
確定理論SAT。另外,TAT異常檢測器18可根據以下方程式基于測量TAT 26來對測量SAT進行
確定:

(方程式4)

其中“TAT”為測量TAT 26的值,并且“M”為使用(例如)Pt 24所確定的飛機的測量(例
如,當前)馬赫數。

TAT異常檢測器18可基于測量SAT(例如,根據方程式4所確定的SAT測量)與根據方程
式1所確定的理論SAT的比較來對測量TAT異常狀況進行確定。舉例來說,TAT異常檢測器18
可響應于確定到測量SAT超過與理論SAT的閾值偏差來確定與測量TAT 26對應的TAT異常狀
況,所述閾值偏差例如為測量SAT與理論SAT之間的10、20、30、40或其它整數或分數溫度偏
差。

在一些示例中,TAT異常檢測器18可響應于確定到測量SAT與理論SAT之間的差異
相對于時間的變化率超過閾值偏差率來對測量TAT異常狀況進行確定。舉例來說,TAT異常
檢測器18可在第一時間和第二時間中的每一者處確定(例如使用方程式1所確定的)理論
SAT與(例如使用方程式4確定的)測量SAT之間的差異,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)來確定所述差異的變化率。TAT異常檢測器18可
響應于確定到測量SAT與理論SAT之間的差異相對于時間的所確定變化率超過閾值偏差率
來確定與測量TAT 26對應的測量TAT異常狀況,所述閾值偏差率例如為每秒一度、每秒五
度、每秒十度或其它整數或分數偏差率。因此,TAT異常檢測器18可響應于理論SAT與基于測
量TAT 26確定的SAT之間的偏差(或偏差率)來確定TAT異常狀況。

在一些示例中,TAT異常檢測器18可基于上文的示例技術中的任何一或多者的組
合來確定與測量TAT 26對應的測量TAT異常狀況。也就是說,在某些示例中,TAT異常檢測器
18可響應于確定到滿足以下條件中的任一者或多者(即,單獨地或以任何組合)來對測量
TAT異常狀況進行確定:測量TAT 26超過與理論TAT(例如,ISA_TAT)的閾值偏差;測量TAT
26與理論TAT(例如,ISA_TAT)之間的差異相對于時間的變化率超過閾值偏差率;測量TAT率
與理論TAT率的比率(例如,)超過閾值比率偏差;測量SAT(例如,SAT測量)超過與理論
SAT的閾值偏差;以及測量SAT(例如,SAT測量)與理論SAT之間的差異相對于時間的變化率超
過閾值偏差率。

因此,本文所描述的技術可使得計算裝置例如計算裝置10能夠基于測量TAT信號
和理論溫度(例如,TAT和/或SAT)來檢測從安裝在飛機上的溫度探針接收的TAT的異常(例
如,錯誤)測量。以此方式,本公開內容的技術可使得能夠基于所確定的理論值在多種飛行
條件下高效檢測與測量TAT信號對應的異常狀況(例如,使用測量TAT率與理論TAT率的比
率),從而增強錯誤檢測的穩健性并且提升系統故障容錯能力。

圖2為圖示對測量TAT異常狀況進行確定的示例操作的流程圖。為了清楚和易于討
論的目的,下文在圖1的計算裝置10的內容背景中描述示例操作。

可接收對測量TAT的指示(28)。舉例來說,安裝在飛機上的溫度探針(例如,TAT探
針)可測量飛機的機身外殼周圍的大氣的總氣溫。TAT探針可(例如)經由TAT探針與計算裝
置10之間的一或多個電氣和/或通信連接將對測量TAT的指示發射到計算裝置10。計算裝置
10可從TAT探針接收該測量TAT 26。

可確定與測量TAT的條件對應的理論溫度(30)。舉例來說,TAT異常檢測器18可根
據上文的方程式1基于ISA模型來確定理論SAT。TAT異常檢測器18可根據上文的方程式1和2
基于ISA模型來確定理論TAT。雖然圖2的示例圖示對在確定與測量TAT的條件對應的理論溫
度(例如,操作30)之前所接收(例如,操作28)的測量TAT的指示,但應理解本公開內容的各
方面不限于此。舉例來說,在一些示例中,可在接收該測量TAT之前或同時確定與測量TAT的
條件對應的理論溫度。

可確定是否存在測量TAT異常狀況(32)。舉例來說,TAT異常檢測器18可響應于確
定到滿足以下條件中的任一者或多者(即,單獨地或以任何組合)來對測量TAT異常狀況進
行確定:測量TAT 26超過與理論TAT(例如,ISA_TAT)的閾值偏差;測量TAT 26與理論TAT(例
如,ISA_TAT)之間的差異相對于時間的變化率超過閾值偏差率;測量TAT率與理論TAT率的
比率(例如,)超過閾值比率偏差;測量SAT(例如,SAT測量)超過與理論SAT的閾值偏差;
以及測量SAT(例如,SAT測量)與理論SAT之間的差異相對于時間的變化率超過閾值偏差率。

在確定不存在測量TAT異常狀況(32的“否”分支)的示例中,計算裝置10可繼續接
收對測量TAT的指示(28)。在確定存在測量TAT異常狀況的示例中,計算裝置10可輸出對測
量TAT異常狀況的指示(34)。舉例來說,計算裝置10可(例如經由通信裝置14)輸出對測量
TAT異常狀況的存在的指示、對確定所述測量TAT異常狀況的原因(例如,故障或錯誤代碼)
的指示、或者與測量TAT異常狀況對應的其它指示。可將所述指示輸出到任何一或多個消耗
系統,例如自動飛行控制系統、飛行管理系統、電子飛行儀表系統、發動機控制系統、或者對
直接或非直接取決于測量TAT信號的參數進行接收、使用或計算的任何其它系統。計算裝置
10可繼續從安裝在飛機上的溫度探針接收對測量TAT的指示(28)。

圖3是圖示安裝在飛機36上的可對測量TAT異常狀況進行的計算裝置10的示例的
示意性視圖。如圖3中所示,飛機36可包括計算裝置10、皮拖靜壓探針38A和38B(本文中統稱
為“皮拖靜壓探針38”)和TAT探針40A和40B(本文中統稱為“TAT探針40”)。

雖然圖示為商業運輸機,但飛機36可為配置成用于在各種高度和空速下飛行的任
何種類的飛機。舉例來說,飛機36可為軍用飛機、民用飛機、無人駕駛飛機(通常被稱為“無
人機”)或任何其它類型的飛機。皮拖靜壓探針38可定位在飛機36的外部以感測飛機36的機
身外殼周圍的大氣的靜壓(例如,Ps)和/或總壓力(例如,Pt)。TAT探針40可定位在飛機36的
外部并且可各自包括一或多個溫度探針來感測機身外殼周圍的大氣的TAT。在某些示例中,
TAT探針40中的任一者或多者可定位在例如發動機進氣口等的位置處。計算裝置10(例如,
ADC)可定位在飛機36的內部(例如在電子設備室內)并且耦接(例如,以電氣方式、以通信方
式、以氣動方式或以其它方式耦接)到皮拖靜壓探針38和TAT探針40。在一些示例中,計算裝
置10可與皮拖靜壓探針38和/或TAT探針40中的任一者或多者一體形成。舉例來說,在一些
示例中,可存在多個計算裝置10,每一計算裝置與皮拖靜壓探針38和/或TAT探針40中的一
者一體形成和/或以其它方式與皮拖靜壓探針38和/或TAT探針40中的一者耦接。在某些示
例中,皮拖靜壓探針38和TAT探針40中的任一者或多者可一體形成(通常被稱為感測機身外
殼周圍的大氣的皮托壓力、靜壓和TAT的“多功能”探針)。雖然圖3中圖示為包括兩個皮拖靜
壓探針38和兩個TAT探針40,但在其它示例中,飛機36可包括多于或少于兩個皮拖靜壓探針
38和多于或少于兩個TAT探針40,例如分別為一個、三個、四個或更多個。類似地,飛機36可
包括不同數目的皮拖靜壓探針38和TAT探針40,例如四個皮拖靜壓探針38和三個TAT探針
40。

如本文中所描述的計算裝置10可確定與從TAT探針40中的任一者或多者接收的測
量TAT信號對應的測量TAT異常狀況。舉例來說,計算裝置10可使用從皮拖靜壓探針38接收
的總壓力和/或靜壓來確定理論溫度(例如,理論TAT和/或SAT)。計算裝置10可基于所接收
的測量TAT和與測量TAT的條件對應的所確定理論溫度來確定所述測量TAT異常狀況。

因此,實施本公開內容的技術的計算裝置(例如,ADC)可確定與從安裝在飛機上的
溫度探針接收的一或多個錯誤測量TAT信號對應的測量TAT異常狀況。通過將測量TAT信號
與理論溫度進行比較,計算裝置可確定異常狀況而無需對所接收的TAT信號進行交叉比較
(即,無需對從多個TAT探針接收的數據進行交叉比較)。計算裝置可在多個飛行條件下并且
在飛機的高度和馬赫數中的任一者或兩者的變化(例如,快速變化)期間確定所述測量TAT
異常狀況。因此,實現本公開內容的技術的計算裝置可增強測量TAT信號的錯誤檢測的穩健
性并且促進系統故障容差能力。

以下為本發明的可能實施方案的非窮盡性描述。

在一個實施方案中,一種方法包括由計算裝置從安裝在飛機上的溫度探針接收對
測量總氣溫(TAT)的指示。所述方法還包括:由所述計算裝置確定與測量TAT的條件對應的
理論溫度;以及由所述計算裝置基于測量TAT和與測量TAT對應的理論溫度來對測量TAT異
常狀況進行確定。

前述段落的方法可視情況包括(另外和/或替代地)以下特征、配置、操作和/或額
外部件中的任一者或多者:

與測量TAT的條件對應的理論溫度可包括理論TAT。確定與測量TAT的條件對應的理論
溫度可包括基于飛機的測量高度和飛機的測量馬赫數來確定理論TAT。

基于飛機的測量高度和飛機的測量馬赫數來確定理論TAT可包括:基于飛機的測
量高度和飛機的測量馬赫數來確定國際標準大氣(ISA)TAT。

確定ISA TAT可包括根據以下方程式確定ISA TAT:


其中SAT為大氣靜溫,并且其中M為飛機的測量馬赫數。

確定ISA TAT還可包括根據以下方程式確定SAT:

如果(高度< 11,019 m)


否則,如果(高度< 20,063 m)

SAT

其中高度為以米計的飛機的測量高度。

確定所述測量TAT異常狀況可包括:響應于確定到測量TAT超過與理論TAT的閾值
偏差來確定所述測量TAT異常狀況。

所述方法還可包括由計算裝置確定所述測量TAT與理論TAT之間的差異相對于時
間的變化率。確定所述測量TAT異常狀況可包括:響應于確定到測量TAT與理論TAT之間的差
異相對于時間的變化率超過閾值偏差率來確定所述測量TAT異常狀況。

所述方法還可包括:由計算裝置確定作為測量TAT相對于時間的變化率的測量TAT
率;由計算裝置確定作為所確定的理論TAT相對于時間的變化率的理論TAT率;以及由計算
裝置確定所述測量TAT率與理論TAT率之間的比率。確定所述測量TAT異常狀況可包括:響應
于確定到測量TAT率與理論TAT率的比率超過閾值比率偏差來確定所述測量TAT異常狀況。

與測量TAT的條件對應的理論溫度可包括理論大氣靜溫(SAT)。確定與測量TAT的
條件對應的理論溫度可包括:基于飛機的測量高度來確定理論SAT。

基于飛機的測量高度來確定理論SAT可包括:基于飛機的測量高度來確定國際標
準大氣(ISA) SAT。

確定ISA SAT可包括根據以下方程式確定ISA SAT:

如果(高度< 11,019 m)


否則,如果(高度< 20,063 m)

ISA SAT =

其中高度為以米計的飛機的測量高度。

所述方法還可包括由計算裝置根據以下方程式基于所接收的測量TAT和飛機的測
量馬赫數來對測量SAT進行確定:


其中TAT為所接收的測量TAT,并且M為飛機的測量馬赫數。確定所述測量TAT異常狀況
可包括:基于測量SAT和理論SAT來確定所述測量TAT異常狀況。

基于測量SAT和理論SAT來確定所述測量TAT異常狀況可包括:響應于確定到測量
SAT超過與理論SAT的閾值偏差來確定所述測量TAT異常狀況。

所述方法還可包括由計算裝置確定所述測量SAT與理論SAT之間的差異相對于時
間的變化率。基于測量SAT和理論SAT來確定所述測量TAT異常狀況可包括:響應于確定到測
量SAT與理論SAT之間的差異相對于時間的變化率超過閾值偏差率來確定所述測量TAT異常
狀況。

在一個實施方案中,一種計算裝置包括至少一個處理器和計算機可讀存儲器。所
述計算機可讀存儲器編碼有指令,所述指令在由至少一個處理器執行時致使計算裝置從安
裝在飛機上的溫度探針接收對測量總氣溫(TAT)的指示并且確定與測量TAT的條件對應的
理論溫度。所述計算機可讀存儲器還編碼有指令,所述指令在由至少一個處理器執行時致
使計算裝置基于測量TAT和與測量TAT的條件對應的理論溫度來對測量TAT異常狀況進行確
定。

前述段落的計算裝置可視情況包括(另外和/或替代地)以下特征、配置、指令、操
作和/或額外部件中的任一者或多者:

與測量TAT對應的理論溫度可包括理論TAT。用于確定與測量TAT的條件對應的理論溫
度的指令可包括下述指令,所述指令在由至少一個處理器執行時致使計算裝置基于飛機的
測量高度和飛機的測量馬赫數來確定理論TAT。

用于確定所述測量TAT異常狀況的指令可包括下述指令,所述指令在由至少一個
處理器執行時致使計算裝置響應于確定到測量TAT超過與理論TAT的閾值偏差來確定所述
測量TAT異常狀況。

計算機可讀存儲器還可編碼有指令,所述指令在由至少一個處理器執行時致使計
算裝置確定所述測量TAT與理論TAT之間的差異相對于時間的變化率。用于確定所述測量
TAT異常狀況的指令可包括下述指令,所述指令在由至少一個處理器執行時致使計算裝置
響應于確定到測量TAT與理論TAT之間的差異相對于時間的變化率超過閾值偏差率來確定
所述測量TAT異常狀況。

所述計算機可讀存儲器還可編碼有指令,所述指令在由至少一個處理器執行時致
使計算裝置確定作為測量TAT相對于時間的變化率的測量TAT率、確定作為所確定理論TAT
相對于時間的變化率的理論TAT率以及確定所述測量TAT率與理論TAT率的比率。用于確定
所述測量TAT異常狀況的指令可包括下述指令,所述指令在由至少一個處理器執行時致使
計算裝置響應于確定到測量TAT率與理論TAT率的比率超過閾值比率偏差來確定所述測量
TAT異常狀況。

與測量TAT的條件對應的理論溫度可包括理論大氣靜溫(SAT)。用于確定與測量
TAT的條件對應的理論溫度的指令可包括下述指令,該指令在由至少一個處理器執行時致
使計算裝置基于飛機的測量高度來確定理論SAT。所述計算機可讀存儲器還可編碼有指令,
所述指令在由至少一個處理器執行時致使計算裝置基于所接收的測量TAT和飛機的測量馬
赫數來對測量SAT進行確定。用于確定所述測量TAT異常狀況的指令可包括下述指令,所述
指令在由至少一個處理器執行時致使計算裝置基于以下中的至少一者來確定所述測量TAT
異常狀況:測量SAT與理論SAT的比較;以及測量SAT與理論SAT之間的差異相對于時間的變
化率與閾值偏差率的比較。

雖然已參考示范性實施方案描述本發明,但所屬領域的技術人員應理解,在不脫
離本發明的范圍的情況下,可做出各種改變并且可用等效物取代其要素。另外,在不脫離本
發明的實質范圍的情況下,可做出許多修改以使特定情形或材料符合本發明的教示。因此,
并非旨在將本發明限于所公開的特定實施方案,而是本發明將包括屬于所附權利要求書的
范圍內的所有實施方案。

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飛機 氣溫 異常 檢測
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