法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2015-09-02
授权
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2013-04-24
著录事项变更 IPC(主分类):G06F19/00 变更前: 变更后: 申请日:20120516
著录事项变更
2012-11-28
实质审查的生效 IPC(主分类):G06F19/00 申请日:20120516
实质审查的生效
2012-10-10
公开
公开
技术领域
本发明涉及电磁兼容领域,更特别的说,是一种针对航空电子系统面临电磁环境复 杂度的量化评估方法。
背景技术
随着飞机系统数字化程度的提高,在有限的、狭小的空间内集成了大量电子设备, 当这些设备共同工作时,机载电子设备间会出现相互干扰的问题,这是由于各设备的辐 射发射和传导发射所导致,它们是构成飞机内部电磁环境的主要因素。由于现代飞机种 类繁多、执行任务多样,使其在不同的任务状态下面临的外部电磁环境存在很大差异。 例如:飞机会遇到来自自然界电磁环境因素的影响,或者遇到来自其他电子设备的影响, 这些都是构成飞机外部电磁环境的主要因素。综合飞机内部和飞机外部两种电磁环境因 素的共同作用,使得飞机在执行任务时面临着非常复杂的电磁环境。
对于飞机而言,航空电子系统是电磁环境的主要作用对象,也是机载电子设备的主 要存在方式。在《军用航空电子系统》中第20页,将航空电子系统划分为导航分系统、 通信分系统、传感分系统、显示分系统、任务/控制分系统5个部分。在电磁环境作用 下,航空电子系统会出现导航失灵、通信中断等现象,直接对飞机的正常飞行造成影响, 后果不堪设想。
如果能在飞机方案阶段,对航空电子系统所面临电磁环境的复杂程度进行评估,通 过评估,采取相应的抗电磁干扰手段和电磁兼容措施,并落实到航空电子系统及其各分 系统的设计、制造当中,从而可以为飞机全寿命期的正常工作提供可靠保障。所以,对 航空电子系统面临电磁环境的复杂程度进行评估具有十分重要的意义。然而,对于电磁 环境复杂程度,行业内没有统一的定义和量化方法,对于一个飞机系统所面临电磁环境 的复杂程度很难给出明确的界定,如何对电磁环境复杂程度进行评估已经成为难题。
发明内容
本发明提出一种针对航空电子系统面临电磁环境复杂度的量化评估方法。本方法首 先采用专家打分法对航空电子系统中各分系统在其所面临的电磁环境下的效能进行评 估;接着,通过确定各分系统在航空电子系统中的权重关系,实现对航空电子系统效能 的评估;最后,通过对系统的失效概率的比对,完成对航空电子系统所面临电磁环境复 杂度的评估。在数据的处理上,本发明采用D-S矩阵理论法对专家打分得到的评估结 果进行处理,完成对各分系统的综合评估。该方法避免了统计算法中算数求平均值的方 法带来的误差,使得评估结果更加准确可信。
本发明的一种针对航空电子系统面临电磁环境复杂度的量化评估方法,该量化评估 包括有下列步骤:
第一步:构建航空电子系统因素集合U
将构成航空电子系统的影响因素采用集合形式表达为U={u1,u2,u3,u4,u5},对于航 空电子系统中任意一个影响因素记为ui,i=1,2,3,4,5;其中:通信分系统记为u1、导 航分系统记为u2、传感分系统记为u3、显示分系统记为u4、任务/控制分系统记为u5;
第二步:构建航空电子系统工作效能判定因素集合V
将构成航空电子系统工作效能判定的因素采用集合形式表达为V={v1,v2,v3},对于 航空电子系统中任意一个工作效能判定因素记为vp,p=1,2,3;其中:分系统工作正 常房记为v1、分系统效能下降记为v2、无法判断记为v3;
第三步:构建航空电子系统权重向量矩阵W
根据航空电子系统中各分系统中包含的三类设备的种类和数量,构成满足各分系统 相对于航空电子系统的权重矩阵,即相对权重矩阵W=[w1 w2 w3 w4 w5];w1表示 通信分系统u1相对于航空电子系统的权重值;w2表示导航分系统u2相对于航空电子系 统的权重值;w3表示传感分系统u3相对于航空电子系统的权重值;w4表示显示分系统u4相对于航空电子系统的权重值;w5表示任务/控制分系统u5相对于航空电子系统的权重 值;
第四步:采用D-S证据理论,构建评价矩阵R
第401步:选取由n名专家构成的专家组,对各分系统所面临电磁环境下的效能进 行评估;
第402步:采取D-S证据理论方法,对各分系统的评估结果进行综合评估;
将航空电子系统影响因素集合U={u1,u2,u3,u4,u5}中的第i个分系统判定为工作正 常的概率记为ui表示U={u1,u2,u3,u4,u5}中的某一个因素;
将航空电子系统因素集合U={u1,u2,u3,u4,u5}中的第i个分系统判定为效能下降的 概率记为ui表示U={u1,u2,u3,u4,u5}中的某一个因素;
对航空电子系统因素集合U={u1,u2,u3,u4,u5}中的第i个分系统的工作效能无法判 断的概率记为ui表示U={u1,u2,u3,u4,u5}中的某一个因素。
采用D-S证据理论对各个专家打分得到的数据进行处理,当判定ui效能正常时, 对于专家的合成意见,有其中,A1表示m1的焦元, A2表示m2的焦元,K表示归一化常数,
当判定ui效能正常时,对于n名专家的合成意见,即存在m1、m2、m3…mn时,有
第403步:通过步骤401和步骤402的计算,获得对于航空电子系统影响因素集 合U={u1,u2,u3,u4,u5}的综合效能评估矩阵R=[r1 r2 r3 r4 r5];其中:r1表示对通信 分系统的效能评估,且
所述综合效能评估矩阵R=[r1 r2 r3 r4 r5]转换表示为
第五步:构建航空电子系统的工作效能评估矩阵B
将航空电子系统的权重矩阵W=[w1 w2 w3 w4 w5]与综合效能评估矩阵
第六步:电磁环境复杂程度的评估
将步骤五得到的效能下降的概率b2进行查表对照,获得对于航空电子系统面临电磁 环境复杂程度的评估。
本发明针对航空电子系统面临电磁环境复杂度的量化评估方法的优点在于:
①基于航空电子影响因素及系统工作效能判定因素,本发明采用D-S证据理论法对专 家打分的结果进行综合处理,避免了统计算法中算数求平均值的方法带来的误差, 使得评估结果更加客观。
②本发明量化评估方法在评估对象上,通过对飞机航空电子系统中各分系统效能进行 评估,评估量化过程中涉及的参数较全面,保障航空电子系统全寿命期正常工作。
③由于本发明量化评估方法中引用多个标准进行影响参数的指导,使得本发明方法能 够成为对其他设备、分系统以及整机所面临电磁环境的复杂程度具有指导意义。
附图说明
图1是本发明电磁环境下航空电子系统的工作效能的量化评估的流程框图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明是一种针对航空电子系统面临电磁环境复杂度的量化评估方法,该量化评估 包括有下列步骤:
第一步:构建航空电子系统因素集合U
在《军用航空电子系统》中第20页,将航空电子系统划分为导航分系统、通信分 系统、传感分系统、显示分系统、任务/控制分系统5个部分,将此5个部分记为构成 航空电子系统的5个影响因素,其中:通信分系统记为u1、导航分系统记为u2、传感分 系统记为u3、显示分系统记为u4、任务/控制分系统记为u5。
在本发明中,将构成航空电子系统的影响因素采用集合形式表达为 U={u1,u2,u3,u4,u5}。为了下文的表述清楚,对于航空电子系统中任意一个影响因素记 为ui,i=1,2,3,4,5。
第二步:构建航空电子系统工作效能判定因素集合V
本发明通过对构成航空电子系统的各分系统工作效能的判定,来完成对航空电子系 统工作效能的判定。
由于航空电子系统自身具有抗电磁干扰能力,在电磁环境作用下,各分系统功能性 能指标正常,能够保持正常工作,在这种情况下,用分系统工作正常进行记录,符号记 为v1(简称为分系统工作正常v1);
随着电磁环境强度的增加,航空电子系统的各分系统出现:通讯中断、导航失灵、 传感器失效、显示消失、任务/控制分系统失控等现象,各分系统功能性能指标出现降 级,无法保持正常工作,在这种情况下,用分系统工作效能下降进行记录,符号记为v2(简称为分系统效能下降v2);
在多强的电磁环境作用下,各分系就不能保持正常工作,是无法给出明确界定的, 因此会出现不能明确判定航空电子系统中各分系统能否正常工作的情况,在这种情况 下,用分系统工作情况无法判定进行记录,符号记为v3(简称为无法判断v3);
在本发明中,将构成航空电子系统工作效能判定的因素采用集合形式表达为 V={v1,v2,v3}。为了下文的表述清楚,对于航空电子系统中任意一个工作效能判定因素 记为vp,p=1,2,3。
第三步:构建航空电子系统权重向量矩阵W
根据国军标GJB 72A-2002《电磁干扰和电磁兼容性术语》中2.1.56节,分系统 及设备的关键性类别之规定:所有安装在系统内的,或与系统相关的分系统及设备均应 划定为EMC关键类中的某一类。这些划分基于电磁干扰(EMI)可能造成的影响、故 障率、或对于指派任务的降级程序。可分为以下三种:
a)I类这类电磁兼容问题可能导致寿命缩短、运载工具受损、任务中断、代价 高昂的发射延迟或不可接受的系统效率下降;
b)II类这类电磁兼容问题可能导致运载工具故障、系统效率下降,并导致任务 无法完成;
c)III类这类电磁兼容问题可能引起噪声、轻微不适或性能降级,但不会降低系 统的预期有效性。
根据航空电子系统中各分系统中包含该三类设备的种类和数量,构成满足各分系统 相对于航空电子系统的权重矩阵,即相对权重矩阵W=[w1 w2 w3 w4 w5];w1表示 通信分系统u1相对于航空电子系统的权重值;w2表示导航分系统u2相对于航空电子系统 的权重值;w3表示传感分系统u3相对于航空电子系统的权重值;w4表示显示分系统u4相 对于航空电子系统的权重值;w5表示任务/控制分系统u5相对于航空电子系统的权重值。
第四步:采用D-S证据理论,构建评价矩阵R
专家打分法是指通过匿名方式征询有关专家的意见,对专家意见进行统计、处理、 分析和归纳,客观地综合多数专家经验与主观判断,对大量难以采用技术方法进行定量 分析的因素做出合理估算。在本发明中,所述有关专家是指电磁兼容专家和航空电子系 统专家。
第401步:选取由n名(n≥2)电磁兼容专家和航空电子系统专家构成的专家组, 对各分系统所面临电磁环境下的效能进行评估;
第402步:采取D-S证据理论方法,对各分系统的评估结果进行综合评估;
在本发明中,将航空电子系统影响因素集合U={u1,u2,u3,u4,u5}中的第i个分系统判 定为工作正常的概率记为ui表示U={u1,u2,u3,u4,u5}中的某一个因素;
将航空电子系统因素集合U={u1,u2,u3,u4,u5}中的第i个分系统判定为效能下降的 概率记为ui表示U={u1,u2,u3,u4,u5}中的某一个因素;
对航空电子系统因素集合U={u1,u2,u3,u4,u5}中的第i个分系统的工作效能无法判 断的概率记为ui表示U={u1,u2,u3,u4,u5}中的某一个因素。
以ui为例,采用D-S证据理论对各个专家打分得到的数据进行处理,其处理结果 如表1所示。
表1专家判定意见合成表
m1(v1)表示第1个专家判定ui效能正常的概率;
m2(v1)表示第2个专家判定ui效能正常的概率;
mn(v1)表示第n个专家判定ui效能正常的概率;
m1(v2)表示第1个专家判定ui效能下降的概率;
m2(v2)表示第2个专家判定ui效能下降的概率;
mn(v2)表示第n个专家判定ui效能下降的概率;
m1(v3)表示第1个专家对ui效能无法判断的概率;
m2(v3)表示第2个专家对ui效能无法判断的概率;
mn(v3)表示第n个专家对ui效能无法判断的概率;
m1表示第1个专家出示的判断概率值;
m2表示第2个专家出示的判断概率值;
mn表示第n个专家出示的判断概率值。
当判定ui效能正常时,对于两名专家的合成意见,有 其中,A1表示m1的焦元,A2表示m2的焦元,K表 示归一化常数,
当判定ui效能正常时,对于n名专家的合成意见,即存在m1、m2、m3…mn时,有
在本发明中,采用D-S证据理论法,可以得到各分系统工作效能的判定概率分别 为通信分系统正常工作概率通信分系统效能下降概率通信分系统无 法判断概率导航分系统正常工作概率导航分系统效能下降概率 导航分系统无法判断概率传感分系统正常工作概率传感分 系统效能下降概率传感分系统无法判断概率显示分系统正常工作概 率显示分系统效能下降概率显示分系统无法判断概率任务 /控制分系统正常工作概率任务/控制分系统效能下降概率和任务/控 制分系统无法判断概率
第403步:通过步骤401和步骤402的计算,获得对于航空电子系统影响因素集 合U={u1,u2,u3,u4,u5}的综合效能评估矩阵R=[r1 r2 r3 r4 r5];
其中:r1表示对通信分系统的效能评估;
r2表示对导航分系统的效能评估;
r3表示对传感分系统的效能评估;
r4表示对显示分系统的效能评估;
r5表示对任务/控制分系统的效能评估。
在本发明中,得到第i个分系统的效能评估矩阵,记为
构建通信分系统的效能评估矩阵为
构建导航分系统的效能评估矩阵为
构建传感分系统的效能评估矩阵为
构建显示分系统的效能评估矩阵为
构建任务/控制分系统的效能评估矩阵为
所述综合效能评估矩阵R=[r1 r2 r3 r4 r5]转换表示为
第五步:构建航空电子系统的工作效能评估矩阵B
将航空电子系统的权重矩阵W=[w1 w2 w3 w4 w5]与综合效能评估矩阵
为了简约,将航空电子系统判定为工作正常的概率记为b1;将航空电子系统判定为 效能下降的概率记为b2;对航空电子系统的工作效能无法判断的概率记为b3;则第二工 作效能评估矩阵B=[b1 b2 b3]。
第六步:电磁环境复杂程度的评估
将步骤五得到的效能下降的概率b2进行查表(表2)对照,从而获得对于航空电子 系统面临电磁环境复杂程度的评估。
在本发明中,表2是指2009年6月第25卷第3期《微波学报》中公开的,“电 磁环境复杂度定量分析方法研究”第2节内容。
表2电磁环境特定复杂性的评价标准
实施例
根据国军标GJB 72A-2002《电磁干扰和电磁兼容性术语》规定,电磁兼容性问 题对航空电子系统效能可能造成的后果和危害程度以及对飞机执行任务的影响程度。在 《军用航空电子系统》中第20页,将航空电子系统划分为导航分系统、通信分系统、 传感器分系统、任务分系统系统、显示/控制分系统5个部分。
依据本发明提出的一种针对航空电子系统面临电磁环境复杂度的量化评估方法,当 选择3名专家,对各分系统的在一定复杂电磁环境下的工作效能进行打分。
(1)对于通信分系统:
(2)对于导航分系统:
(3)对于任务/控制分系统:
(4)对于显示分系统:
(5)对于传感分系统:
(6)航空电子系统失效概率:
通过对比0.464与0.364发现,在计算航空电子系统失效概率的时候,采用D-S 证据理论的方法,比采用传统的算数平均方法高出10个百分点。
当采用表2的划分标准对航空电子系统面临的电磁环境进行划分的时候,采用算数 平均法就会将系统面临的电磁评估为“轻度复杂”,D-S方法评估为“中度复杂”。通过 采用本发明的评估方法,能够更客观反映航空电子系统面临的电磁环境,从而采取采取 具有针对性的抗电磁干扰手段和电磁兼容措施,并落实到航空电子系统及其各分系统的 设计、制造当中,保障航空电子系统全寿命期正常工作。
机译: 针对耶尔森氏菌的疫苗,包含一种或两种抗体,一种针对耶尔森氏菌F1-抗原,一种针对另一种,针对耶尔森氏菌V-抗原。
机译: 针对耶尔森氏菌的疫苗,包含一种或两种抗体,一种针对耶尔森氏菌F1-抗原,一种针对另一种,针对耶尔森氏菌V-抗原。
机译: 针对耶尔森氏菌的疫苗,包含一种或两种抗体,一种针对耶尔森氏菌F1-抗原,一种针对另一种,针对耶尔森氏菌V-抗原。