[发明专利]基于温度序列相似性度量的积冰检测方法、系统、终端及应用

说明书

本发明公开了基于温度序列相似性度量的积冰检测方法、系统、终端及应用，涉及机翼积冰检测技术领域。采集有积冰现象的机翼表面温度变化序列，求得机翼温度变化率序列；通过动态时间规整方法计算机翼表面温度变化序列与当前气象条件下机翼表面结冰时标准的温度变化序列之间的距离D₁及机翼温度变化率序列与机翼表面积冰时标准的温度变化率序列之间的距离D₂；再根据积冰模型对上述距离D₁、距离D₂值进行处理，得到积冰检测结果，并能在结冰时及时示警。本发明提供的积冰检测方法具有响应快、抗干扰能力强、易于实施等优势；结合非接触式红外温度传感器可以做到无接触积冰检测，避免机翼气动外形受影响，有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于机翼积冰检测技术领域，尤其涉及基于温度序列相似性度量的积冰检测方法、系统、终端及应用。

背景技术

目前，飞机作为现代化的高效率的运输工具，给人们出行带来了极大方便。保证飞行安全是各国航空公司最关心的头等大事，也是每个乘机旅客最大的愿望。尽管飞机性能不断提高，地面保障设备不断改善，但飞机积冰仍是影响飞行安全的重要因素之一。机体表面尤其是机翼积冰会严重影响飞机起降安全，根据有关飞行试验，机翼上附着2-3毫米的积冰，会使飞机失速速度增加约35％，起飞滑跑距离增长一倍，起飞时离地升力系数比正常飞机小15％-20％，相当危险；民航局明确规定，任何飞机都不能带冰、雪、霜起飞。因此在飞机起飞前进行积冰检测，保证及时除冰是保障人民安全出行中至关重要的任务。目前广泛应用的积冰检测方法主要有图像处理方法和各种传感器检测方法。

图像处理方法是根据机翼表面结冰时，其光学特性会发生变化的机理，通过对采集到的机翼图像进行处理判断是否有积冰发生。由于其只需采集机翼表面图像，因此不会破坏机翼结构，容易实施；但这种方法对图像质量要求较高，受设备质量与环境等因素影响，图像可能会产生大量噪点，导致检测结果出现较大误差。

传感器检测方法主要是利用冰介质和空气介质各种不同的特性设计不同的传感器实现结冰检测；(1)根据红外光在空气和冰中的反射特性不同设计了红外式积冰传感器，通过检测接受到的反射回的红外光强弱判断是否有积冰；红外式积冰传感器具有精度高，响应快等优点，但是造价昂贵，受环境光影响较大，抗干扰能力弱；(2)根据膜片表面有积冰时其刚度和质量会发生变化，从而引起谐振频率改变的原理设计了谐振式积冰传感器，通过检测膜片的谐振频率来判断是否有积冰；谐振式积冰传感器具有高精度，良好的抗干扰能力等优势，但是体积较大，安装困难,不易实施。(3)此外还有光纤式结冰传感器，电容式结冰传感器，超声波结冰传感器等，但都普遍存在体积大，抗干扰能力弱，实时性差，布线繁杂，难以实现微型化智能化的需求等方面的缺陷；贾雅娜等人提出一种基于声表面波的积冰传感器(专利号：CN201811603907.1)，该传感器体积小，可无线无源测量，具有良好的应用前景，但制作工艺复杂繁琐，目前仍处于研究阶段，并未得到实际应用。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术中，使用图像处理方法进行积冰检测时对图像质量要求较高，各种外界因素对其检测精度影响较大，抗干扰能力较弱；

(2)现有技术中，大多数积冰传感器存在体积大、布线繁杂、安装困难、难以应用与推广等问题；

(3)受各种外界因素的影响，现有的积冰检测技术实际应用时在检测范围以及检测精度等方面都会受到一定限制。

解决以上问题及缺陷的意义为：

因此找寻一种抗干扰能力强，易于实施的积冰检测方法对飞机除冰作业的快速高效执行以及保障人民生命财产安全有极大的意义。