基于数字孪生的机载光电探测系统性能退化建模研究

作者:任涛;于劲松;唐荻音;时祎瑜; 刊名:航空兵器 上传者:马文浩

【摘要】依据数字孪生模型的思想,提出了一套描述光电探测系统性能退化的模型体系,借助调制传递函数将子系统故障和退化对性能的影响统一映射到能量域,解决系统性能退化多场耦合的问题。在能量域模型基础上,基于动态贝叶斯网络(DBN)对系统性能退化规律建模,描述系统退化的动态过程和量化不确定性因素。仿真结果证明了所提方法的有效性。

全文阅读

DOI: 10.12132/ISSN.1673-5048.2018.0049 基于数字孪生的机载光电探测系统性能退化建模研究 任 涛1* ,于劲松2,唐荻音2,时祎瑜2 ( 1. 中国空空导弹研究院,河南 洛阳 471009; 2. 北京航空航天大学,北京 100191) 摘 要: 依据数字孪生模型的思想,提出了一套描述光电探测系统性能退化的模型体系,借助调制传递函数将子系统故障和退化对性能的影响统一映射到能量域,解决系统性能退化多场耦合的问题。在能量域模型基础上,基于动态贝叶斯网络( DBN) 对系统性能退化规律建模,描述系 统退化的动态过程和量化不确定性因素。仿真结果证明了所提方法的有效性。 关键词: 光电探测系统; 数字孪生模型; 动态贝叶斯网络; 退化建模 中图分类号: TJ760; TN012 文献标识码: A 文章编号: 1673-5048( 2019) 02-0075-06 0 引 言 机载光电探测系统是目前先进作战飞机广泛装备的光机电一体化系统,主要用于对目标被动搜索、精确跟踪及武器制导,是能够对抗雷达隐身飞机的主要利器,其性能优劣将直接关系到战机的作战效能。从苏 27 飞机引进开始,国内第三代主战飞机和最新的第四代战机都已广泛装备光电探测系统,装备数量庞大、使用维护成本高昂。但其性能测试评价还只局限于设计和生产阶段,在实验室环境下依赖专门的测试设备和辅助工装进行。在外场装机状态下,机载光电探测系统的性能退化主要依靠用户主观评判,很难定量测试,难以满足现代化武器装备战备完好性及长期保障可承受性的要求。 近年来,随着多学科建模与仿真技术的飞速发展,数字孪生( Digital Twin) 概念及应用逐步推广[1],即充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概 率的仿真过程,在虚拟空间中完成复杂实体装备的映射,进而与实体装备全生命周期同步演化。 2016 年 10 月,著名咨询公司 Gartner 将数字孪生技术评为 2017 年十大技术趋势之一[2]。美国国防部是数字孪生技术最早倡导者,首先提出将数字孪生技术用于飞行器的健康维护与保障 [3]。Grieves 等将物理系统与其等效的虚拟系统相结合,研究了基于数字孪生的复杂系统故障预测与消除方法,并在 NASA 相关系统中开展应用验证[4]; 美国空军研究实验室结构科学中心通过将超高精度的飞机虚拟模型与影响飞行的结构偏差和温度计算模型相结合,提出了一种如何将数字孪生思想应用于飞机结构寿命预测的概念模型,并总结了数字孪生的技术优势和应用难点[5]; 2015 年,美国通用电气公司计划基于数字孪生体,并通过其自身搭建的云服务平台 Predix,采用大数据、物联网等先进技术,实现对发动机的实时监控、及时检查和预测性维护。数字孪生更强调面对变化环境模型具有的学习和进化能力,使其能够更真实反 收稿日期: 2018-11-20 作者简介: 任涛( 1975-) ,男,河南洛阳人,高级工程师,硕士,研究方向是光电探测与电子信息工程。 * E-mail: Lyrtao@ 163.com 引用格式:任涛,于劲松,唐荻音,等.基于数字孪生的机载光电探测系统性能退化建模研究[J].航空兵器,2019,26(2) :75-80 . RenTao,YuJinsong,TangDiyin,etal.PerformanceDegradationPredictionTheoryandMethodforAirborneElectro-OpticalDetectio n SystemB

参考文献

引证文献

问答

我要提问