機載電子設備故障診斷技術的研究分析

范方川

（昌河飛機工業(集團)有限責任公司，江西 景德鎮 333000）

新時期背景下，我國航空工業發展速度越來越快，促進機載電子設備結構日益復雜，雖然有效提高了設備性能，并拓寬了適用范圍，但也對運行安全提出了更高要求，這也在一定程度上加大了機載電子設備測試維修難管理難度。另外，設備生命周期的縮短，以及新科技的不斷引入，使得傳統人工故障檢測手段不再適用，無法充分滿足機載電子設備安全運行要求。只有積極應用以計算機技術為核心的故障診斷技術，才能夠實現電子部件、機載系統等自動化檢測目標，從而為航空系統安全運行提供保障。

1 故障診斷技術概述

故障診斷，顧名思義，主要涵蓋“診”和“斷”兩個方面。所謂“診”，就是查找機載電子設備潛在故障的一個過程。而“斷”就是在“診”的基礎上對故障進行合理定位。簡單來說，故障診斷是基于信息論、系統論、控制論等理論知識，利用現代化檢測儀器設備對被檢測對象進行全面分析。結合機載電子設備故障診斷技術發展進程來看，可以將其歸納為3個階段：第一階段主要以人工檢測為主，簡單儀器設備檢測為輔。第二階段，主要以動態測試技術和傳感技術為主。第三階段，則廣泛引入了計算機技術和人工智能技術，促進故障檢測逐漸向自動化、智能化趨勢發展。該階段的故障檢測具有集專家經驗和傳統診斷技術于一體的優勢和特點，實現了人機聯合診斷目標。

機載電子設備的故障診斷過程是一個循序漸進的過程，可以歸納為3個步驟：第一是對特征信號進行采集，第二是對潛在故障進行提取，第三是對故障進行識別、定位，并做出合理決策。該過程是一個復雜煩瑣的過程，需要進行反復探索，并將各類知識交替使用，確保故障診斷科學合理。該過程是一個復雜煩瑣的過程，需要進行反復探索，并將各類知識交替使用，確保故障診斷科學合理。該過程是一個復雜煩瑣的過程，需要反復探索，并對各類知識進行交替使用，確保故障診斷科學合理。

現階段，將智能化診斷技術引入復雜系統故障診斷領域，已經成為智能技術研究的大勢所趨。尤其針對航空航天領域，想要確保衛星、火箭等機載電子設備安全穩定運行，就要積極應用智能化故障診斷技術和專業維修專家。當前，我國已經研究出諸多機載電子設備故障診斷平臺，包括基礎性規則體系診斷平臺、故障樹診斷平臺、神經網絡診斷平臺等。結合實際應用效果來看，已經取得了較為顯著的成績。眾所周知，我國故障診斷技術相對于發達國家而言起步較晚，但發展速度相對較快，當前很多理論研究已經趨于國際先進水平。這也意味著，現代化故障診斷技術在未來具有廣闊發展空間，需要予以重視。

2 機載電子設備故障診斷平臺

2.1 基礎性規則體系故障診斷平臺

這種故障診斷平臺需要以規則形式為基礎，建立行之有效的故障診斷及處理機制。只有滿足這一要求，才能夠獲取科學可靠的數據信息，并對與數據信息相匹配的處理機制進行靈活調用。如此，既能夠保證系統完全匹配，又能夠為數據信息處理和添加奠定良好基礎。另外，值得關注的是，充分利用基礎性規則體系診斷平臺，還能夠借助迭代重復管理，實現機載電子設備管控最優化效果。然而，由于新時期多樣化機載電子設備應運而生，并且結構日益復雜，所以也在一定程度上提高了對系統的依賴程度，這就需要不斷完善規則庫，以此來克服機載電子設備中出現的新問題和新挑戰。

2.2 故障樹診斷平臺

該故障診斷平臺需要將測試結果作為項目起點，確保決策組和相關活動形成分叉結構，才能夠充分發揮決策樹的作用和功能，從而保證故障診斷和維修活動能夠嚴格按照維修建議實施，這也是確保故障仿真效果達到最佳水平的有效途徑，有利于為后續評價測試矩陣處理奠定良好基礎。另外，利用故障樹診斷平臺，還要提煉各種典型案例，并對案例使用的故障診斷技術進行深入分析，在此基礎上建立故障樹，如此有利于簡化整體操作難度。但需要注意的是。如果機載電子設備較小，則容易出現故障樹無法更新現象。

2.3 模糊故障診斷平臺

在對機載電子設備的故障進行研究時，需要將設備和征兆有效連接到一起。在此過程中，需要注意，運行體系中的各種因素存在復雜性特點，需要借助模糊故障診斷平臺對故障和征兆關系進行判定，尤其對于狀態較為模糊的故障，采用這種方式能夠突出便捷性特點。在對結構較為復雜的記載，電子設備故障進行處理時，尤其在處理模擬電路過程中，需要根據元器件容差對電路理論進行升級，統籌分析模糊現象，判定設備是否存在潛在故障，從而為后續量化處理提供保障。

2.4 神經網絡故障診斷平臺

眾所周知，神經網絡診斷平臺具有容錯性、非線性特點，能夠對機載電子設備故障診斷處理信息進行合理整合，而后在神經網絡系統中構建微觀值模型。在保證微觀值模型科學準確基礎上，將專家知識和典型案例相結合，全面提高權值和閾值判定水平，為后續科學處理提供保障。

3 機載電子設備故障診斷技術分類

3.1 基于信號的故障診斷技術

這種故障診斷技術發展時間較早，在實際應用中需要構建閾值模型，大多采用幅值、頻域等特性對信號進行分析。并且信號處理方式多種多樣，包括對均方根值、峰值、波性系數等參數進行處理。信號處理方法可以歸為兩種類型：其一，穩態或準穩態信號處理。由于這種處理方法發展時間較早，所以相關理論相對成熟，當前被廣泛應用到機載電子設備故障處理領域，采用這種處理方法的優勢在于能夠將信號分解成不同頻率分量，但也存在一定缺陷，就是信號中的重要特征容易被忽略，尤其針對細微信息更為顯著。其二，非平穩信號處理方法。較為常見的處理方法包括小波分析、參數跟蹤法等，雖然這些處理方法應用范圍較廣，但由于起步較晚，所以在實際應用方面依然存在一定局限，也正因如此，導致這種信息處理方法當前只能應用到機載電子設備信號特征提取方面，需要在未來研究中加大研發力度，拓展處理方法使用范圍。

3.2 基于解析模型的故障診斷技術

這種故障診斷技術的中心思想，是根據機載電子設備系統組成結構和元件之間存在的聯系，建立故障診斷系統模型。通常情況下，模型需要使用邏輯語言來表述。在構建系統基礎上，可以將系統預期行為與系統實際行為進行對比，如果存在差異，說明系統存在潛在故障，需要相關人員基于邏輯推理對潛在故障進行分析和解決，當前基于解析模型演變而來的故障診斷技術逐漸向多樣化趨勢發展，其中包括最小二乘類方法、濾波器方法等。可以將這些技術分為2個流派：第一，一致性診斷流派，也就是建立在不正常工作原件基礎上進行觀察和診斷；第二，溯因診斷流派，也就是將診斷概念建立在診斷模型或不正常工作原件基礎上，通過邏輯推斷判定是否存在故障。現階段在機載電子設備在結構日益復雜的同時，診斷技術也越來越先進，人們逐漸將2種流派融于一體，有效提高了故障診斷綜合水平。

3.3 基于知識的故障診斷技術

基于知識的故障診斷技術，其核心思想是在理論知識方面不斷對技術進行優化和完善，實現辯證與數理之間的集合，滿足符號與閾值統一處理需求，從而使機載電子設備故障診斷向智能化、自動化趨勢發展。當前，這種診斷方法越來越豐富，其中包括專家系統故障診斷方法、模糊故障診斷方法、故障樹診斷方法等。這種故障診斷技術相對其他診斷技術而言，對理論知識要求更高，并且診斷效果較好，當前被廣泛應用到機載電子設備故障診斷中，全面提高了診斷效率和質量。

4 機載電子設備故障診斷技術分析

4.1 集成化故障診斷技術

機載電子設備在運行過程中受各種因素影響，容易產生故障，想要確保潛在故障及時發現，就要將各種技術要點進行合理整合，全面貫徹統籌性管控手段。結合大量實踐來看，整合各種故障診斷技術，能夠全面提高系統診斷的綜合性特點，不僅能夠對故障進行準確識別和判斷，還可以確保自動化發展水平達到最優。另外，上文提到，當前涌現出的故障診斷技術大多具有智能化特點，將這些智能化技術整合到一個體系內，實現了人機聯合處理目標，以全面提高故障診斷管理水平。在集成化故障診斷技術實際應用中，需要對被診斷對象的特點進行全面分析，在此基礎上對技術管理結構進行不斷優化和完善，并制定相應的管控策略。

基于基礎性規則和構建的模型，全面降低局限性對智能化故障診斷系統造成的不良影響，有效提高機載電子設備故障診斷水平。現階段，在機載電子設備故障診斷中引入的集成化故障診斷技術主要包括四個模塊，分別為模型分析模塊、規則分析模塊、案例分析模塊以及神經網絡分析模塊。可以充分利用策略控制中心統籌管理知識組織體系，確保檢驗解釋具有一致性特點，能夠為相關工作開展提供正確指導，使系統框架結構達到最佳效果。

4.2 綜合性故障診斷技術

針對機載電子設備建立智能化診斷機制時，想要從根源上提高故障診斷效果，確保機載電子設備安全運行，這就要全面分析工程項目的檢測環境。與此同時，還要確保維護單元通訊機制切實可行、服務標準科學合理。這也是后續故障診斷工作有條不紊落實必須具備的條件。現階段，在故障診斷中引入綜合性診斷技術已經成為機載電子設備故障分析領域較為常見的現象。想要充分發揮綜合性故障診斷技術的優勢和作用，就要全面遵循IEEE1123，2相關定義。在切實維護服務標準的基礎上，充分發揮軟件的可移植作用，根據相關故障診斷處理標準，確保故障診斷工作貫穿于機載電子設備設計、使用全過程。這也是不斷優化和完善故障診斷系統的有效措施，可以使系統更加完整，從而擴大適用范圍，為機載電子設備復雜故障處理提供保障。

4.3 軟件工具開發利用

上文提到，隨著科學技術不斷進步，機載電子設備結構也日益復雜，如果依然采用傳統人工故障診斷方式，則無法全面分析其中存在的故障隱患，不利于保證設備安全穩定運行。想要切實扭轉這一弊端，全面落實動態化故障診斷手措施，就要針對不同記載，電子設備的使用周期和維護要求，不斷完善和優化工程系統智能化軟件，全面提高故障診斷效率和質量。但需要關注的是當前涌現出的新興體系。也是機器學習的一個過程，可以在實現總結和管理要求基礎上，對自動化知識獲取和智能化處理進行不斷完善，從而全面提高系統知識處理水平。現階段，機載電子設備使用周期逐漸縮短，系統復雜程度不斷增加，并且生產和維護費用大幅度降低，加上科技更新換代速度逐漸加快，使得工程系統對智能軟件提出更高要求。在這一背景下，只有不斷研發經濟性、實用性、功能性軟件工具，才能夠為故障診斷技術進一步發展奠定良好的基礎。

5 結語

在新時期背景下，我國機載電子設備逐漸向多樣化趨勢發展，并且結構日益復雜，在一定程度上提高了設備運行效率。但與此同時，也對設備故障檢修提出了更高的要求，傳統人工故障檢測方法已經無法充分滿足設備安全運行需求。只有積極引入以計算機智能化等先進技術為核心的故障診斷方法，才能夠保證機載電子設備的安全運行，從而為行業健康發展奠定良好的基礎。