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Robust online monitoring of aircraft modal parameters using data fusion-based mode tracking

Volkmar, Robin und Soal, Keith Ian und Baum, Marcus und Böswald, Marc (2026) Robust online monitoring of aircraft modal parameters using data fusion-based mode tracking. Mechanical Systems and Signal Processing (MSSP), 250 (114171). Elsevier. doi: 10.1016/j.ymssp.2026.114171. ISSN 0888-3270.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2026.114171

Kurzfassung

Accurate real-time identification of modal parameters of aeroelastic systems, such as aircraft during flight vibration testing (FVT), remains a major challenge, e.g., due to low signal-to-noise ratios, variations in aerodynamic excitation, and the time-varying nature of flight conditions. This paper presents a robust methodology for online monitoring of aeroelastic systems using output-only modal analysis and data fusion techniques. A clustering-based Automated Modal Analysis framework enables the combination of time-domain (Stochastic Subspace Identification) and frequency-domain (Least-Squares Complex Frequency) methods, providing real-time uncertainty estimates for each identified mode. These results are fused across methods and over time using a Kalman filter, allowing for improved mode tracking and significant reduction of uncertainty. The proposed approach is validated using simulated data, wind tunnel experiments, and flight test data from a modified business jet. Results from wind tunnel testing demonstrate a reduction of the identification errors by up to 63% for eigenfrequency and 33% for the damping ratio. In addition, the results from the flight test demonstrate that the fusion of multiple identification methods with real-time uncertainty assessment and Kalman filtering enhances the robustness and resolution of aeroelastic parameter tracking - enabling more reliable real-time monitoring even under challenging operational conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223630/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Die Arbeit wurde durch das BMWK Projekt MuStHaF finanziert, Förderkennzeichen 20A2103C
Titel:Robust online monitoring of aircraft modal parameters using data fusion-based mode tracking
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Volkmar, RobinRobin.Volkmar (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5920-0686NICHT SPEZIFIZIERT
Soal, Keith IanKeith.Soal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5132-6823NICHT SPEZIFIZIERT
Baum, Marcusmarcus.baum (at) cs.uni-goettingen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Böswald, MarcMarc.Boeswald (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8260-8623NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 April 2026
Erschienen in:Mechanical Systems and Signal Processing (MSSP)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:250
DOI:10.1016/j.ymssp.2026.114171
Verlag:Elsevier
ISSN:0888-3270
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Operational modal analysis, Flight vibration test, Kalman filter, Mode tracking
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Digitale Technologien, L - Virtuelles Flugzeug und Validierung
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aeroelastik > Strukturdynamik und Systemidentifikation
Hinterlegt von: Volkmar, Robin
Hinterlegt am:08 Apr 2026 16:20
Letzte Änderung:08 Apr 2026 16:20

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