Page 130 - 航空电子传感器技术的研究与应用

第三章 航空电子传感器技术

（四）当前面临问题及未来发展趋势
1. 当前面临问题
随着飞机各系统的复杂度不断提高，机载先进传感器的种类也在不断增多，

造成冗余技术复杂性提升。例如在冗余中要考虑到空间隔离、非相似信号和时间
同步等问题。复杂系统的非预期故障或多故障组合的检测与隔离也是当前的技术
难点之一。因此，在飞机的设计上，需要对机载设备的配置进行全局分析，结合
先进方法，保证设计能覆盖所有指标。从故障诊断算法角度来说，虽然可以从软

件上解决飞控系统传感器故障诊断问题，为航空器带来成本上的优势，但软件的
故障诊断始终无法从安全性角度充分表明其符合适航规章要求。一方面，从理论
上无法充分表明符合性，其设计需求、稳定性判据等都与传统的算法有很大的区
别。现阶段，故障诊断技术也围绕着越来越多的学习算法展开，但学习算法展现

出的大量不确定性（如给定相同的输入时在不同学习阶段可能输出不同结果）是
现有适航审定条款和常用符合性方法无法覆盖的。因此，如何表明先进算法设计
的安全性始终是技术推广至应用的“鸿沟”。另一方面，现阶段仍缺乏大量的实
际飞行数据，不能用充分的试验来暴露问题，为适航审定积累信心。除上述问题

外，各类不同算法虽然在理论证明和仿真试验中表现出具有一定程度的先进性和
鲁棒性，但实际上也会面临依赖模型精度、设计和计算过程复杂、无法直接与物
理概念挂钩等缺点。

2. 未来发展趋势
硬件与软件复合冗余方式。传统的硬件冗余方法可以带来充分的安全性，已
有多型号飞机通过适航审定并持续安全运行。软件方法可以在不增加额外设备的
前提下，实现对飞控系统中故障的检测和分析。但现有大部分软件方法还较难表
明其安全性达到适航要求，先进方法在飞机上的应用还需要在适航符合性方面加

强。两种方法各有优缺点，现阶段复合冗余方式更为合适。利用硬件余度加强安
全性，满足适航要求；同时，利用软件余度提升故障诊断性能，增加试飞数据，
可以为下一步适航审定提供支撑。
多传感器的信息融合带来安全性的提升。现阶段机载传感器种类和数量不断

增多，可以实现对多种飞机运动信息精确测量。飞机的传感器信息处理也在朝着
综合化与交互化的方向发展。现阶段信息交互与信息融合是计算机和自动化技术
发展的重要方向之一。下一步可以基于此技术，探索将其应用于某一类型传感器

115