机载电子设备故障诊断技术的研究分析

范方川

（昌河飞机工业(集团)有限责任公司，江西 景德镇 333000）

新时期背景下，我国航空工业发展速度越来越快，促进机载电子设备结构日益复杂，虽然有效提高了设备性能，并拓宽了适用范围，但也对运行安全提出了更高要求，这也在一定程度上加大了机载电子设备测试维修难管理难度。另外，设备生命周期的缩短，以及新科技的不断引入，使得传统人工故障检测手段不再适用，无法充分满足机载电子设备安全运行要求。只有积极应用以计算机技术为核心的故障诊断技术，才能够实现电子部件、机载系统等自动化检测目标，从而为航空系统安全运行提供保障。

1 故障诊断技术概述

故障诊断，顾名思义，主要涵盖“诊”和“断”两个方面。所谓“诊”，就是查找机载电子设备潜在故障的一个过程。而“断”就是在“诊”的基础上对故障进行合理定位。简单来说，故障诊断是基于信息论、系统论、控制论等理论知识，利用现代化检测仪器设备对被检测对象进行全面分析。结合机载电子设备故障诊断技术发展进程来看，可以将其归纳为3个阶段：第一阶段主要以人工检测为主，简单仪器设备检测为辅。第二阶段，主要以动态测试技术和传感技术为主。第三阶段，则广泛引入了计算机技术和人工智能技术，促进故障检测逐渐向自动化、智能化趋势发展。该阶段的故障检测具有集专家经验和传统诊断技术于一体的优势和特点，实现了人机联合诊断目标。

机载电子设备的故障诊断过程是一个循序渐进的过程，可以归纳为3个步骤：第一是对特征信号进行采集，第二是对潜在故障进行提取，第三是对故障进行识别、定位，并做出合理决策。该过程是一个复杂烦琐的过程，需要进行反复探索，并将各类知识交替使用，确保故障诊断科学合理。该过程是一个复杂烦琐的过程，需要进行反复探索，并将各类知识交替使用，确保故障诊断科学合理。该过程是一个复杂烦琐的过程，需要反复探索，并对各类知识进行交替使用，确保故障诊断科学合理。

现阶段，将智能化诊断技术引入复杂系统故障诊断领域，已经成为智能技术研究的大势所趋。尤其针对航空航天领域，想要确保卫星、火箭等机载电子设备安全稳定运行，就要积极应用智能化故障诊断技术和专业维修专家。当前，我国已经研究出诸多机载电子设备故障诊断平台，包括基础性规则体系诊断平台、故障树诊断平台、神经网络诊断平台等。结合实际应用效果来看，已经取得了较为显著的成绩。众所周知，我国故障诊断技术相对于发达国家而言起步较晚，但发展速度相对较快，当前很多理论研究已经趋于国际先进水平。这也意味着，现代化故障诊断技术在未来具有广阔发展空间，需要予以重视。

2 机载电子设备故障诊断平台

2.1 基础性规则体系故障诊断平台

这种故障诊断平台需要以规则形式为基础，建立行之有效的故障诊断及处理机制。只有满足这一要求，才能够获取科学可靠的数据信息，并对与数据信息相匹配的处理机制进行灵活调用。如此，既能够保证系统完全匹配，又能够为数据信息处理和添加奠定良好基础。另外，值得关注的是，充分利用基础性规则体系诊断平台，还能够借助迭代重复管理，实现机载电子设备管控最优化效果。然而，由于新时期多样化机载电子设备应运而生，并且结构日益复杂，所以也在一定程度上提高了对系统的依赖程度，这就需要不断完善规则库，以此来克服机载电子设备中出现的新问题和新挑战。

2.2 故障树诊断平台

该故障诊断平台需要将测试结果作为项目起点，确保决策组和相关活动形成分叉结构，才能够充分发挥决策树的作用和功能，从而保证故障诊断和维修活动能够严格按照维修建议实施，这也是确保故障仿真效果达到最佳水平的有效途径，有利于为后续评价测试矩阵处理奠定良好基础。另外，利用故障树诊断平台，还要提炼各种典型案例，并对案例使用的故障诊断技术进行深入分析，在此基础上建立故障树，如此有利于简化整体操作难度。但需要注意的是。如果机载电子设备较小，则容易出现故障树无法更新现象。

2.3 模糊故障诊断平台

在对机载电子设备的故障进行研究时，需要将设备和征兆有效连接到一起。在此过程中，需要注意，运行体系中的各种因素存在复杂性特点，需要借助模糊故障诊断平台对故障和征兆关系进行判定，尤其对于状态较为模糊的故障，采用这种方式能够突出便捷性特点。在对结构较为复杂的记载，电子设备故障进行处理时，尤其在处理模拟电路过程中，需要根据元器件容差对电路理论进行升级，统筹分析模糊现象，判定设备是否存在潜在故障，从而为后续量化处理提供保障。

2.4 神经网络故障诊断平台

众所周知，神经网络诊断平台具有容错性、非线性特点，能够对机载电子设备故障诊断处理信息进行合理整合，而后在神经网络系统中构建微观值模型。在保证微观值模型科学准确基础上，将专家知识和典型案例相结合，全面提高权值和阈值判定水平，为后续科学处理提供保障。

3 机载电子设备故障诊断技术分类

3.1 基于信号的故障诊断技术

这种故障诊断技术发展时间较早，在实际应用中需要构建阈值模型，大多采用幅值、频域等特性对信号进行分析。并且信号处理方式多种多样，包括对均方根值、峰值、波性系数等参数进行处理。信号处理方法可以归为两种类型：其一，稳态或准稳态信号处理。由于这种处理方法发展时间较早，所以相关理论相对成熟，当前被广泛应用到机载电子设备故障处理领域，采用这种处理方法的优势在于能够将信号分解成不同频率分量，但也存在一定缺陷，就是信号中的重要特征容易被忽略，尤其针对细微信息更为显著。其二，非平稳信号处理方法。较为常见的处理方法包括小波分析、参数跟踪法等，虽然这些处理方法应用范围较广，但由于起步较晚，所以在实际应用方面依然存在一定局限，也正因如此，导致这种信息处理方法当前只能应用到机载电子设备信号特征提取方面，需要在未来研究中加大研发力度，拓展处理方法使用范围。

3.2 基于解析模型的故障诊断技术

这种故障诊断技术的中心思想，是根据机载电子设备系统组成结构和元件之间存在的联系，建立故障诊断系统模型。通常情况下，模型需要使用逻辑语言来表述。在构建系统基础上，可以将系统预期行为与系统实际行为进行对比，如果存在差异，说明系统存在潜在故障，需要相关人员基于逻辑推理对潜在故障进行分析和解决，当前基于解析模型演变而来的故障诊断技术逐渐向多样化趋势发展，其中包括最小二乘类方法、滤波器方法等。可以将这些技术分为2个流派：第一，一致性诊断流派，也就是建立在不正常工作原件基础上进行观察和诊断；第二，溯因诊断流派，也就是将诊断概念建立在诊断模型或不正常工作原件基础上，通过逻辑推断判定是否存在故障。现阶段在机载电子设备在结构日益复杂的同时，诊断技术也越来越先进，人们逐渐将2种流派融于一体，有效提高了故障诊断综合水平。

3.3 基于知识的故障诊断技术

基于知识的故障诊断技术，其核心思想是在理论知识方面不断对技术进行优化和完善，实现辩证与数理之间的集合，满足符号与阈值统一处理需求，从而使机载电子设备故障诊断向智能化、自动化趋势发展。当前，这种诊断方法越来越丰富，其中包括专家系统故障诊断方法、模糊故障诊断方法、故障树诊断方法等。这种故障诊断技术相对其他诊断技术而言，对理论知识要求更高，并且诊断效果较好，当前被广泛应用到机载电子设备故障诊断中，全面提高了诊断效率和质量。

4 机载电子设备故障诊断技术分析

4.1 集成化故障诊断技术

机载电子设备在运行过程中受各种因素影响，容易产生故障，想要确保潜在故障及时发现，就要将各种技术要点进行合理整合，全面贯彻统筹性管控手段。结合大量实践来看，整合各种故障诊断技术，能够全面提高系统诊断的综合性特点，不仅能够对故障进行准确识别和判断，还可以确保自动化发展水平达到最优。另外，上文提到，当前涌现出的故障诊断技术大多具有智能化特点，将这些智能化技术整合到一个体系内，实现了人机联合处理目标，以全面提高故障诊断管理水平。在集成化故障诊断技术实际应用中，需要对被诊断对象的特点进行全面分析，在此基础上对技术管理结构进行不断优化和完善，并制定相应的管控策略。

基于基础性规则和构建的模型，全面降低局限性对智能化故障诊断系统造成的不良影响，有效提高机载电子设备故障诊断水平。现阶段，在机载电子设备故障诊断中引入的集成化故障诊断技术主要包括四个模块，分别为模型分析模块、规则分析模块、案例分析模块以及神经网络分析模块。可以充分利用策略控制中心统筹管理知识组织体系，确保检验解释具有一致性特点，能够为相关工作开展提供正确指导，使系统框架结构达到最佳效果。

4.2 综合性故障诊断技术

针对机载电子设备建立智能化诊断机制时，想要从根源上提高故障诊断效果，确保机载电子设备安全运行，这就要全面分析工程项目的检测环境。与此同时，还要确保维护单元通讯机制切实可行、服务标准科学合理。这也是后续故障诊断工作有条不紊落实必须具备的条件。现阶段，在故障诊断中引入综合性诊断技术已经成为机载电子设备故障分析领域较为常见的现象。想要充分发挥综合性故障诊断技术的优势和作用，就要全面遵循IEEE1123，2相关定义。在切实维护服务标准的基础上，充分发挥软件的可移植作用，根据相关故障诊断处理标准，确保故障诊断工作贯穿于机载电子设备设计、使用全过程。这也是不断优化和完善故障诊断系统的有效措施，可以使系统更加完整，从而扩大适用范围，为机载电子设备复杂故障处理提供保障。

4.3 软件工具开发利用

上文提到，随着科学技术不断进步，机载电子设备结构也日益复杂，如果依然采用传统人工故障诊断方式，则无法全面分析其中存在的故障隐患，不利于保证设备安全稳定运行。想要切实扭转这一弊端，全面落实动态化故障诊断手措施，就要针对不同记载，电子设备的使用周期和维护要求，不断完善和优化工程系统智能化软件，全面提高故障诊断效率和质量。但需要关注的是当前涌现出的新兴体系。也是机器学习的一个过程，可以在实现总结和管理要求基础上，对自动化知识获取和智能化处理进行不断完善，从而全面提高系统知识处理水平。现阶段，机载电子设备使用周期逐渐缩短，系统复杂程度不断增加，并且生产和维护费用大幅度降低，加上科技更新换代速度逐渐加快，使得工程系统对智能软件提出更高要求。在这一背景下，只有不断研发经济性、实用性、功能性软件工具，才能够为故障诊断技术进一步发展奠定良好的基础。

5 结语

在新时期背景下，我国机载电子设备逐渐向多样化趋势发展，并且结构日益复杂，在一定程度上提高了设备运行效率。但与此同时，也对设备故障检修提出了更高的要求，传统人工故障检测方法已经无法充分满足设备安全运行需求。只有积极引入以计算机智能化等先进技术为核心的故障诊断方法，才能够保证机载电子设备的安全运行，从而为行业健康发展奠定良好的基础。