基于云邊協(xié)同的新一代機(jī)載預(yù)測(cè)及健康管理架構(gòu)設(shè)計(jì)

周國強(qiáng)， 王宇健， 周子涵

航空工業(yè)沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所,遼寧 沈陽 110035)

下一代制空作戰(zhàn)裝備在未來我軍裝備體系中的一大重要定位是作為穿透性打擊的重要裝備擊破敵方體系，同時(shí)在未來可以預(yù)見的高烈度沖突下，戰(zhàn)爭(zhēng)節(jié)奏快，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，火力猛烈精確，因此裝備要具有遠(yuǎn)航久航、高殺傷力和強(qiáng)信息對(duì)抗等特點(diǎn)，這些新特點(diǎn)對(duì)機(jī)載故障預(yù)測(cè)與健康管理(Prognostics and Health Management，PHM)提出迫切的新需求，例如：遠(yuǎn)航久航需要關(guān)鍵故障實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，避免長時(shí)間留空時(shí)設(shè)備性能退化影響裝備作戰(zhàn)效能；高烈度戰(zhàn)爭(zhēng)中戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，對(duì)安全狀態(tài)感知提出了更高的自適應(yīng)能力要求；隨著戰(zhàn)爭(zhēng)節(jié)奏加快，當(dāng)作為獨(dú)立作戰(zhàn)系統(tǒng)時(shí)，裝備需要根據(jù)自身健康狀態(tài)快速給出輔助任務(wù)決策，通過智能化的手段減輕飛行員操作負(fù)擔(dān)。

根據(jù)上述需求分析，在傳統(tǒng)機(jī)載PHM通過增強(qiáng)故障診斷保證“飛行安全、任務(wù)可靠、保障便利”的基礎(chǔ)上，下一代制空作戰(zhàn)裝備機(jī)載PHM技術(shù)應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)智能化水平，提升信息融合處理能力，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵故障精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、安全狀態(tài)全面感知、輔助任務(wù)決策快速生成。

目前，傳統(tǒng)機(jī)載PHM部分劃分為飛機(jī)級(jí)、區(qū)域級(jí)和成員級(jí)3個(gè)層次，強(qiáng)調(diào)通過增強(qiáng)故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)提升飛機(jī)診斷能力。而面向下一代制空作戰(zhàn)裝備機(jī)載PHM功能需求存在以下問題：一是面向新需求，傳統(tǒng)機(jī)載PHM具有的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和增強(qiáng)故障診斷功能無法滿足，需要進(jìn)行能力提升；二是新增能力需要采集更多的趨勢(shì)分析數(shù)據(jù)、壽命信息等，且機(jī)載設(shè)備數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長，預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到TB級(jí)別，大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸會(huì)占用大量總線帶寬；三是傳統(tǒng)機(jī)載PHM中區(qū)域級(jí)和飛機(jī)級(jí)管理器無論飛機(jī)有無故障都要一直處理數(shù)據(jù)、診斷推理，占用大量的計(jì)算資源，而新增能力需要運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能算法，復(fù)雜的運(yùn)算邏輯將會(huì)占用更多的計(jì)算資源，影響機(jī)載計(jì)算資源余量；四是傳統(tǒng)架構(gòu)中一旦飛機(jī)級(jí)管理器故障，會(huì)導(dǎo)致全機(jī)健康狀態(tài)無法準(zhǔn)確感知。因此急需設(shè)計(jì)一種具備更高信息處理能力的機(jī)載PHM架構(gòu)，開展數(shù)據(jù)與模型混合驅(qū)動(dòng)的機(jī)載系統(tǒng)處理、網(wǎng)絡(luò)、軟件的統(tǒng)一架構(gòu)設(shè)計(jì)，形成分布式智能系統(tǒng)全機(jī)統(tǒng)一架構(gòu)系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)將整個(gè)系統(tǒng)融為一個(gè)具有綜合高性能的柔性整體的無節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中心。

分級(jí)分布、靈活可組是下一代制空作戰(zhàn)裝備機(jī)載架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，云邊協(xié)同是一種可以支撐開放式統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)的典型方法。云計(jì)算服務(wù)是一種集中式服務(wù)，所有機(jī)載健康數(shù)據(jù)都通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆朴?jì)算中心進(jìn)行處理[1]。然而，面對(duì)數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長，基于云計(jì)算模型的聚合性服務(wù)逐漸顯露出了其在實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)制約、資源開銷上的不足。邊緣計(jì)算是指在網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行計(jì)算的一種新型計(jì)算模型，這里的邊緣是指從數(shù)據(jù)源到云計(jì)算中心之間的任意資源，其操作對(duì)象包括來自于云服務(wù)的下行數(shù)據(jù)和萬物互聯(lián)服務(wù)的上行數(shù)據(jù)。邊緣計(jì)算模型和云計(jì)算模型兩者是互補(bǔ)關(guān)系[2]，邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)對(duì)海量機(jī)載健康數(shù)據(jù)的處理可對(duì)云計(jì)算中心進(jìn)行支撐，而云計(jì)算中心強(qiáng)大的計(jì)算能力和海量存儲(chǔ)能力也可為邊緣計(jì)算提供支持。云邊協(xié)同的聯(lián)合式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在支撐開放式統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)的同時(shí)，可以有效減少機(jī)載健康數(shù)據(jù)傳輸并可合理地動(dòng)態(tài)分配計(jì)算資源，因此本文提出了一種基于云邊協(xié)同的新一代機(jī)載PHM架構(gòu)。

1 云邊協(xié)同概述及研究現(xiàn)狀

云邊協(xié)同的PHM架構(gòu)可以用較小的代價(jià)解決未來數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長以及現(xiàn)有機(jī)上PHM結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)新功能將需要占用大量計(jì)算資源的問題，因此研究云邊協(xié)同的PHM架構(gòu)是相當(dāng)必要的。首先簡(jiǎn)要介紹一下云邊協(xié)同的含義，邊緣計(jì)算為云計(jì)算范式的延伸，它將資源和服務(wù)從云端的核心網(wǎng)絡(luò)中引入到設(shè)備端,是一個(gè)虛擬化的平臺(tái)，提供存儲(chǔ)、計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[3]。邊緣計(jì)算在云計(jì)算的統(tǒng)一規(guī)劃下，遵照就近原則，節(jié)省數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間并減少占用帶寬資源，提高了系統(tǒng)的時(shí)效性且節(jié)省了成本，實(shí)現(xiàn)了裝備的“局部自治”；反過來云計(jì)算在邊緣計(jì)算的輔助配合下，將自身強(qiáng)大的計(jì)算能力充分發(fā)揮，為邊緣側(cè)分配對(duì)應(yīng)計(jì)算資源，保證體積小的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)也可以有足夠的能力處理設(shè)備數(shù)據(jù)。邊緣計(jì)算和云計(jì)算協(xié)同發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，互相彌補(bǔ)不足，為裝備機(jī)載PHM架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)提供了一種全新的解決方案。

施耐德電氣與微軟Azure共同研發(fā)的Realift Rod Pump控制器在網(wǎng)絡(luò)邊緣實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)分析和預(yù)測(cè)，目前已經(jīng)在油田行業(yè)中進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。華為使用智能網(wǎng)關(guān)提供智能服務(wù)，對(duì)維護(hù)對(duì)象的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，預(yù)測(cè)維護(hù)對(duì)象可能出現(xiàn)的故障，并進(jìn)行信息上報(bào)。云計(jì)算中心根據(jù)多個(gè)對(duì)象的綜合信息進(jìn)行全面評(píng)估，并能不斷迭代和優(yōu)化邊緣節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的預(yù)測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)部署[2，4]。GE公司在2012年推出了第一個(gè)為工業(yè)企業(yè)提供應(yīng)用和服務(wù)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)——Predix平臺(tái)[5]，分為邊緣端、平臺(tái)端和應(yīng)用端3大部分。在2015年，GE公司將發(fā)動(dòng)機(jī)的診斷數(shù)據(jù)遷移至Predix平臺(tái)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過準(zhǔn)確快捷的分析來捕捉更多有價(jià)值的數(shù)據(jù)，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供異常預(yù)警。

2 機(jī)載PHM功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 傳統(tǒng)機(jī)載PHM功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

以F-35為代表的典型4代機(jī)PHM功能架構(gòu)采用基于狀態(tài)維修的架構(gòu)思想，將PHM系統(tǒng)工作原理劃分為7個(gè)邏輯層次，包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、健康評(píng)價(jià)、故障預(yù)測(cè)、決策生成、接口/表達(dá)。其中機(jī)載PHM功能架構(gòu)如圖1所示，具體功能如下。

圖1 傳統(tǒng)機(jī)載PHM功能清單

① PHM數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)：采集、存儲(chǔ)與PHM系統(tǒng)相關(guān)的各類數(shù)據(jù)，包含模型算法等。

② 狀態(tài)監(jiān)測(cè)：基于飛機(jī)狀態(tài)信息，判斷目前狀態(tài)與預(yù)期是否一致，從而實(shí)現(xiàn)故障/異常檢測(cè)的目的。

③ 增強(qiáng)故障診斷：在成品BIT能力有限的情況下，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)級(jí)、飛機(jī)級(jí)的診斷能力，通過增強(qiáng)故障診斷實(shí)現(xiàn)故障診斷和抑制虛警的目的。

④ 消耗品和故障信息回傳：在飛機(jī)返航階段，將消耗品使用情況和故障信息提前回傳至地面，觸發(fā)保障系統(tǒng)提前準(zhǔn)備。

傳統(tǒng)機(jī)載PHM功能架構(gòu)存在的問題包括：① 只進(jìn)行了增強(qiáng)故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，未進(jìn)行故障預(yù)測(cè)和設(shè)備故障影響分析，無法實(shí)時(shí)評(píng)估飛機(jī)剩余任務(wù)能力和健康狀態(tài)，以及響應(yīng)故障狀態(tài)進(jìn)行輔助任務(wù)決策；② 區(qū)域級(jí)管理器中故障診斷模型是固定不變的，不能根據(jù)外部環(huán)境、工況和飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)整，診斷能力有進(jìn)一步提升的空間。

2.2 新一代機(jī)載PHM功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

為在未來高烈度戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和資源有限的地勤保障環(huán)境下保障航空裝備飛行員和飛機(jī)的生存能力，滿足未來先進(jìn)航空裝備智能檢測(cè)與健康管理需求，具備在產(chǎn)品性能惡化前故障動(dòng)態(tài)管理、故障條件下軟硬件資源在線重構(gòu)能力，以及裝備健康狀態(tài)和剩余任務(wù)能力綜合評(píng)估能力，支持未來先進(jìn)航空裝備故障在線管理、智能化自主作戰(zhàn)、敏捷保障等作戰(zhàn)使用要求，新一代機(jī)載PHM功能補(bǔ)充了故障預(yù)測(cè)、健康評(píng)價(jià)、輔助任務(wù)決策能力，具體如下。

① 故障預(yù)測(cè)能力：實(shí)時(shí)給出設(shè)備故障預(yù)測(cè)發(fā)生時(shí)間，及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行管理控制，同時(shí)便于地面準(zhǔn)備保障資源，減少再次出動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間。

② 健康評(píng)價(jià)能力：依據(jù)飛機(jī)裝備功能原理與故障機(jī)理，以增強(qiáng)故障診斷、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)測(cè)等設(shè)備級(jí)狀態(tài)信息為輸入，分析機(jī)載健康狀態(tài)傳遞關(guān)系，實(shí)時(shí)感知設(shè)備級(jí)健康狀態(tài)對(duì)裝備級(jí)功能狀態(tài)的影響。

③ 輔助任務(wù)決策能力：通過動(dòng)態(tài)分析各分系統(tǒng)之間的容錯(cuò)和重構(gòu)策略，準(zhǔn)確感知系統(tǒng)健康狀態(tài)，以最大限度保全飛機(jī)安全運(yùn)行、最高任務(wù)的完成度等作為輸入信息，綜合評(píng)估飛機(jī)的剩余任務(wù)能力，支持作戰(zhàn)任務(wù)動(dòng)態(tài)決策和機(jī)務(wù)準(zhǔn)備放飛決策。

基于云邊協(xié)同機(jī)載PHM系統(tǒng)功能邏輯層次如圖2所示，主要包括物理資源層、虛擬資源層、邊緣計(jì)算層、云計(jì)算層和用戶層[6-7]。

圖2 基于云邊協(xié)同的機(jī)載PHM系統(tǒng)功能邏輯層次

其中，物理資源層主要提供面向PHM的知識(shí)、軟件和硬件資源；虛擬資源層通過將物理資源云端化、虛擬化封裝，將資源轉(zhuǎn)變?yōu)槠脚_(tái)可識(shí)別的形式，為后續(xù)邊緣計(jì)算和云計(jì)算的調(diào)用提供支撐；邊緣計(jì)算層主要具備數(shù)據(jù)處理、故障預(yù)測(cè)等基礎(chǔ)PHM能力，可將診斷、預(yù)測(cè)等結(jié)果上傳至云計(jì)算層，有效減少機(jī)載健康數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)接收云計(jì)算層下傳的控制指令；云計(jì)算層具備健康評(píng)價(jià)、輔助任務(wù)決策、動(dòng)態(tài)統(tǒng)籌規(guī)劃等頂層PHM能力，接收邊緣節(jié)點(diǎn)診斷、預(yù)測(cè)等結(jié)果進(jìn)行綜合處理得到健康評(píng)價(jià)結(jié)果等，上傳至用戶層，同時(shí)接收用戶層下傳的操作、指令，并處理形成如資源調(diào)度、診斷策略優(yōu)化等控制指令進(jìn)一步下傳至邊緣節(jié)點(diǎn)，合理動(dòng)態(tài)分配計(jì)算資源；用戶層則為用戶提供人機(jī)交互界面，主要面向飛行員、地勤人員等，接收云計(jì)算層健康評(píng)價(jià)結(jié)果，輔助任務(wù)決策結(jié)果等，做出判斷并進(jìn)行操作、指令等，下傳至云計(jì)算層[8]。

3 機(jī)載PHM物理架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 傳統(tǒng)機(jī)載PHM物理架構(gòu)設(shè)計(jì)

以空客A340為代表的民機(jī)中央維護(hù)系統(tǒng)普遍采用集中式機(jī)載PHM架構(gòu)，飛行管理系統(tǒng)將功能失效信息發(fā)送至中央維護(hù)計(jì)算機(jī)(Central Maintenance Computer,CMC)，CMC同時(shí)還接收操作數(shù)據(jù)、綜合參數(shù)和維護(hù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合處理后得出的LRU故障結(jié)果[9]。空客A340中央維護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 空客A340中央維護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

以F-35為代表的軍機(jī)普遍采用集中-分布式架構(gòu)，成員層將有關(guān)信息直接交給區(qū)域級(jí)管理器，各區(qū)域級(jí)管理器將區(qū)域故障信息經(jīng)過整理后傳送給飛機(jī)級(jí)管理器，綜合確認(rèn)并隔離故障，最終形成維修信息和供飛行員使用的知識(shí)信息[10]。F-35機(jī)載PHM物理架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 F-35機(jī)載PHM物理架構(gòu)

3.2 基于云邊協(xié)同的機(jī)載健康管理物理架構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證不同任務(wù)層級(jí)的數(shù)字化裝備能夠順利地完成組網(wǎng)、資源分配、協(xié)同計(jì)算等服務(wù)，并滿足各種類型的作戰(zhàn)任務(wù)需求，在F-35機(jī)載PHM物理架構(gòu)基礎(chǔ)上，將區(qū)域?qū)尤∠?，進(jìn)行扁平化處理，根據(jù)不同故障診斷和故障預(yù)測(cè)需求在設(shè)備、子系統(tǒng)或分系統(tǒng)處設(shè)置邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，并將飛機(jī)級(jí)管理器替換為云端健康管理模塊，基于云邊協(xié)同的機(jī)載PHM物理架構(gòu)如圖5所示[11-12]，圖5中列舉了典型的邊緣側(cè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，部分邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)間可共享健康數(shù)據(jù)，如供電-發(fā)動(dòng)機(jī)-液壓及供電-任務(wù)等，各邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)將故障診斷及預(yù)測(cè)信息整理后發(fā)送給云計(jì)算層。云計(jì)算層通過對(duì)接收信息進(jìn)行處理分析，綜合生成控制指令再反饋給對(duì)應(yīng)邊緣節(jié)點(diǎn)，快速生成供飛行員使用的輔助任務(wù)決策并將故障信息等傳送給地面PHM系統(tǒng)。

圖5 基于云邊協(xié)同的機(jī)載PHM物理架構(gòu)

針對(duì)上文所描述的集中式、集中分布式和基于云邊協(xié)同3種機(jī)載PHM物理架構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，如表1所示。

表1 機(jī)上PHM物理架構(gòu)對(duì)比

綜合來說，在可合理設(shè)置邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置和分配計(jì)算資源的條件下，為滿足機(jī)載復(fù)雜邏輯運(yùn)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸需求，基于云邊協(xié)同的機(jī)載PHM物理架構(gòu)比較有優(yōu)勢(shì)且適用于下一代制空作戰(zhàn)裝備。

4 新一代機(jī)載PHM關(guān)鍵功能運(yùn)行邏輯設(shè)計(jì)

新一代機(jī)載PHM系統(tǒng)的運(yùn)行基于飛機(jī)裝備健康數(shù)據(jù)的高效處理，依托云邊協(xié)同的機(jī)載架構(gòu)，具備“實(shí)時(shí)狀態(tài)感知能力強(qiáng)、全機(jī)敏捷協(xié)同工作效率高、動(dòng)態(tài)調(diào)整環(huán)境適應(yīng)性好”等特點(diǎn)，重點(diǎn)針對(duì)輔助任務(wù)決策、增強(qiáng)故障診斷和故障預(yù)測(cè)等典型功能運(yùn)行邏輯進(jìn)行規(guī)劃。

4.1 輔助任務(wù)決策運(yùn)行邏輯

為方便說明輔助任務(wù)決策運(yùn)行邏輯，將圖5簡(jiǎn)化為圖6所示的基于云邊協(xié)同的機(jī)載PHM物理架構(gòu)。

圖6 基于云邊協(xié)同的機(jī)載PHM物理架構(gòu)

規(guī)劃基于云邊協(xié)同的機(jī)載PHM輔助任務(wù)決策運(yùn)行邏輯如圖7所示[4,13]。

圖7 基于云邊協(xié)同的機(jī)載PHM輔助任務(wù)決策運(yùn)行邏輯圖

所有邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)都運(yùn)行診斷程序，并將結(jié)果傳向云端健康管理模塊；當(dāng)有邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到故障征兆時(shí)，進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，并將結(jié)果上傳至云端，云端開始輔助任務(wù)決策，預(yù)測(cè)剩余任務(wù)能力，提前進(jìn)行故障管理，避免故障蔓延，合理規(guī)劃后續(xù)任務(wù)執(zhí)行；當(dāng)有邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)上報(bào)故障時(shí)，云端控制系統(tǒng)響應(yīng)失效開展故障管理，例如進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)、故障恢復(fù)等操作；云端下達(dá)控制指令，相關(guān)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作，保證飛機(jī)安全與任務(wù)執(zhí)行，同時(shí)云端收集機(jī)載健康數(shù)據(jù)，評(píng)估失效影響，分析剩余任務(wù)能力，輔助決策是否繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

4.2 增強(qiáng)故障診斷及故障預(yù)測(cè)運(yùn)行邏輯

云邊協(xié)同模式下，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整邊緣側(cè)增強(qiáng)故障診斷和故障預(yù)測(cè)模型，使診斷和預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，同時(shí)也會(huì)使健康評(píng)價(jià)結(jié)果更加精準(zhǔn)。以典型系統(tǒng)為對(duì)象，規(guī)劃基于云邊協(xié)同增強(qiáng)故障診斷運(yùn)行邏輯如圖8所示[14-15]。

圖8 基于云邊協(xié)同的增強(qiáng)故障診斷運(yùn)行邏輯圖

發(fā)動(dòng)機(jī)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)收集轉(zhuǎn)速、溫度等參數(shù)，在邊緣計(jì)算層首先進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如果發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度等參數(shù)符合當(dāng)前故障診斷模型，則邊緣層進(jìn)行增強(qiáng)故障診斷，并給出結(jié)果；否則將發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)傳到云計(jì)算層，同時(shí)云計(jì)算層收到從飛控系統(tǒng)和任務(wù)系統(tǒng)上傳的環(huán)境、工況及任務(wù)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以及環(huán)境、工況及任務(wù)綜合分析，生成控制指令更新邊緣增強(qiáng)故障診斷模型，給出故障診斷結(jié)果，并將故障信息和消耗品回傳至地面PHM系統(tǒng)。

5 結(jié)束語

下一代制空作戰(zhàn)裝備機(jī)載PHM需求由機(jī)載增強(qiáng)故障診斷保證任務(wù)可靠、保障便利向飛機(jī)剩余任務(wù)能力實(shí)時(shí)評(píng)估、輔助任務(wù)決策快速生成轉(zhuǎn)變，而目前傳統(tǒng)機(jī)載PHM架構(gòu)為滿足新需求存在機(jī)載健康數(shù)據(jù)傳輸會(huì)占用大量總線帶寬和關(guān)鍵功能占用大量的計(jì)算資源的問題。云邊協(xié)同是一種可以支撐開放式統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)的典型方法，符合下一代制空作戰(zhàn)裝備機(jī)載架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，可以有效減少機(jī)載健康數(shù)據(jù)傳輸并可合理動(dòng)態(tài)分配計(jì)算資源。在傳統(tǒng)機(jī)載PHM的基礎(chǔ)上，筆者提出了一種基于云邊協(xié)同的新一代機(jī)載PHM功能及物理架構(gòu)，進(jìn)行對(duì)比分析，并闡述關(guān)鍵功能運(yùn)行邏輯。

下一步的研究重點(diǎn)工作包含以下幾個(gè)方面：

① 設(shè)計(jì)適應(yīng)邊緣計(jì)算特點(diǎn)的虛擬化技術(shù)。邊緣計(jì)算的能力有限，虛擬化技術(shù)應(yīng)最大化資源利用率，使有限的資源在同一時(shí)間內(nèi)滿足更多的需求。

② 基于邊緣技術(shù)的傳輸優(yōu)化技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)。利用邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)，針對(duì)不同類型的設(shè)備和應(yīng)用場(chǎng)景，提供靈活的接入方式與精細(xì)化的管理能力。

③ 云邊協(xié)同的算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)。將分布在不同位置的邊緣節(jié)點(diǎn)與云層連接起來，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一調(diào)配，形成算力網(wǎng)絡(luò)。