信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System,CPS）具有網(wǎng)絡(luò)性、異構(gòu)性、實時性和安全可靠性,能夠解決信息化條件下武器裝備故障檢測效率低、維修成本高等問題。根據(jù)通用武器裝備應(yīng)用需求,將信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System,CPS）引入裝備的健康管理中。從CPS的概念、特性和關(guān)鍵環(huán)節(jié)等方面對CPS進行概要介紹,詳細討論了基于CPS的裝備故障預(yù)測和健康管理平臺架構(gòu),最后指明了下一步工作重點。 

【文章來源】：數(shù)字通信世界. 2020,(04)

【文章頁數(shù)】：2 頁

【部分圖文】：

CPS環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)閉環(huán)圖

單元級CPS是CPS層次結(jié)構(gòu)中最小的、不可分割的基本單元。單元級CPS的實質(zhì)是通過物理硬件、自身嵌入式軟件及通信模塊對物理實體進行狀態(tài)感知、計算分析、科學(xué)決策并最終控制該物理實體,從而構(gòu)建最基本的數(shù)據(jù)自動流動的閉環(huán),實現(xiàn)了物理世界和信息世界的交互。圖2給出了武器裝備故障預(yù)測與健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)單元級CPS體系架構(gòu)。該單元級CPS架構(gòu)主要可細分為兩大部分:其一是物理裝置;其二是信息殼。物理實體包括武器裝備和人及裝備電子標簽、傳感器和與外界交互的裝置等,是物理過程的實際操作部分。裝備電子標簽用以定位裝備型號、編號及配發(fā)單位番號;傳感器用來檢測、感知外界的信號、物理條件及化學(xué)組成。信息殼的功能主要體現(xiàn)在感知、控制、計算、通信等方面。信息殼是物理世界中重要的接口,該接口滿足信息世界與物理裝置的連接需要。武器裝備配發(fā)的管理軟件可類比為信息殼的作用,通過管理軟件可進行裝備使用情況日志采集、分析與控制,同時通過與中心管理系統(tǒng)通信,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。

圖3給出了武器裝備故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)級CPS體系架構(gòu)。每一個單元級CPS可類比為一個作戰(zhàn)單位,多個單元級CPS通過網(wǎng)絡(luò),可以實現(xiàn)更大范圍、更寬領(lǐng)域的數(shù)據(jù)自動流動,實現(xiàn)了多個單元級CPS的互聯(lián)互通,提高了資源配置的廣度、深度和精度。因此,通過CPS總線可以將多個作戰(zhàn)單位集成在一起,形成系統(tǒng)級CPS體系結(jié)構(gòu)。同時該體系結(jié)構(gòu)的功能還包括協(xié)同控制、數(shù)據(jù)互操作、邊緣網(wǎng)關(guān)、互聯(lián)互通等。其中數(shù)據(jù)互操作、邊緣網(wǎng)關(guān)、互聯(lián)互通的作用主要體現(xiàn)在異構(gòu)集成單元級CPS等方面;協(xié)同控制,即聯(lián)富力城、協(xié)同控制各個單元CPS;監(jiān)視與診斷的作用是實時監(jiān)控、診斷單元級CPS以判斷其是否具備相關(guān)能力。在武器裝備故障預(yù)測與健康管理這個問題上,每一個作戰(zhàn)單位根據(jù)單元級CPS狀態(tài)感知、計算分析和科學(xué)決策,可以初步判斷裝備故障所在,從而進行精準執(zhí)行,消除故障,這樣實現(xiàn)了局部的自組織、自配置、自決策和自優(yōu)化;由于技術(shù)限制和實際情況,一旦故障沒有解決,大單位的系統(tǒng)級CPS的監(jiān)視與診斷功能發(fā)現(xiàn)該作戰(zhàn)單位這一級的單元CPS沒有能力解決,發(fā)出向上傳遞指令,該單元級CPS通過網(wǎng)絡(luò)將故障分析報告向上傳遞給大單位,即通過CPS總線傳遞到系統(tǒng)級CPS,系統(tǒng)級CPS進行分析決策,通過遠程診斷和維護,保障武器裝備的健康情況。


本文編號：3280822