采用传导测试超标策略对传导干扰故障修复的优化方法

摘要

本发明公开了一种采用传导测试超标策略对传导干扰故障修复的优化方法，该方法利用传导发射曲线和传导敏感度曲线分别与国军标要求进行对比，得到超标区域；采用面积积分对超标区域进行量化得到传导发射指标权重、传导敏感度指标权重；最后结合机载设备电磁兼容分类权重、传导发射指标权重、传导敏感度指标权重得到机载设备电磁兼容传导干扰权重期望。该方法依靠指标量化和权重分配提出一种将机载设备电磁兼容传导干扰故障与整机电磁兼容性联系在一起，综合考虑各机载设备电磁兼容传导发射、传导敏感度、电磁兼容性分类等因素，并进行指标量化和相应的权重分配，得到机载设备传导干扰故障对整机电磁兼容性的影响程度，确定机载设备电磁兼容传导干扰故障修复顺序的优先级，为确定电磁兼容整改的先后顺序提供了依据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机电磁兼容整改优化方法，具体来说是指一种在多机载设备发生传导的电磁兼容传导干扰环境下，针对飞机的传导干扰故障修复优化方法。 

背景技术

随着电子、电气、计算机、控制理论与控制工程等科学技术的发展，飞机电子设备类型、数量和工作方式愈来愈多，频率覆盖范围不断扩展，发射功率愈来愈大，接收灵敏度愈来愈高，飞机机载设备与系统受电磁干扰的影响越来越大。电磁干扰不仅影响系统的正常工作，而且还可能造成飞行事故。 

飞机的电磁兼容性问题主要是由于机载设备间的相互干扰引起，其中设备的传导干扰是主要的干扰方式。传导干扰主要是机载设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰。 

为了考核机载设备的电磁兼容性能，几乎所有的机载电子设备都要求必须通过国家军用标准规定的电磁兼容性试验测试。在GJB151A-1997《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB152A-1997《军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量》对设备或分系统的电磁兼容传导发射和敏感度试验要求和试验方法做出了明确的规定。在GJB72A-2002《电磁干扰和电磁兼容性术语》中对分系统和设备的关键性类别进行分类。 

在很多情况下，飞机上多个机载设备同时出现电磁兼容传导干扰故障，无法满足GJB151A-1997中关于传导发射和传导敏感度试验要求。但是目前没有一个合理可行的电磁兼容传导干扰故障修复方法，无法确定出现电磁兼容传导干扰的机载设备整改顺序优先级关系，往往使电磁兼容整改工作耗时、反复和成本增加，甚至导致飞机无法按时定型、批量生产。 

发明内容

为了量化分析机载设备传导干扰超标值对于整机电磁兼容性的影响程度，本发明提出一种采用传导测试超标策略对传导干扰故障修复的优化方法。该方法依靠测试系统、指标量化和权重分配提出一种将机载设备电磁兼容传导干扰故障与整机电磁兼容性联系在一起，综合考虑各机载设备电磁兼容传导发射、传导敏感度、电磁兼容性分类等因素，并进行指标量化和相应的权重分配，得到机载设备传导干扰故障对整机电磁兼容性的影响程度，确定机载设备电磁兼容传导干扰故障修复顺序的优先级，为确定电磁兼容整改的先后顺序提供了依据。在确保优化效果前提下，明确了优化的针对性，缩短了电磁兼容整改时间，提高了优化速度。 

在本发明中，利用传导发射曲线和传导敏感度曲线分别与国军标要求进行对比，并得到超标区域；采用面积积分对超标区域进行量化，得到传导发射指标权重、传导敏感度指标权重；最后结合机载设备电磁兼容分类权重、传导发射指标权重、传导敏感度指标权重得到机载设备电磁兼容传导干扰权重期望。 

本发明的一种采用传导测试超标策略对传导干扰故障修复的优化方法，其特征在于包括有下列步骤： 

第一步：获得CE102的测试曲线； 

第二步：计算传导发射指标； 

第三步：计算传导发射指标权重； 

第四步：获得CS114测试曲线； 

第五步：计算传导敏感度指标； 

第六步：计算传导敏感度指标权重； 

第七步：计算电磁兼容分类指标； 

第八步：计算电磁兼容分类权重； 

第九步：计算电磁兼容传导干扰权重期望。 

本发明传导干扰故障修复优化方法的优点在于： 

(1)基于传导发射和传导敏感度进行机载设备电磁兼容传导干扰分析，不需要考虑复杂的耦合情况，简化了传导干扰的分析。 

(2)利用超标区域面积积分、结合权重分配的原则解决了不同机载设备在GJB151A -1997和GJB152A-1997中CE102和CS114测试项目中超标部分无法量化分析的问题。 

(3)通过计算机载设备电磁兼容分类权重、传导发射指标权重、传导敏感度指标权重，建立了机载设备传导发射和传导敏感度与整机电磁兼容性之间的关系，并实现了传导干扰故障修复的优化。 

附图说明

图1是构建的第一测试系统配置图。 

图1A是CE102测试曲线和国军标极限值曲线对比图。 

图2是构建的第二测试系统配置图。 

图2A是 CS114测试曲线和国军标极限值曲线对比图。 

图3是本发明传导干扰故障修复的优化流程图。 

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。 

参见图1所示的第一测量系统平台，该第一测量系统平台包括有第一计算机(其内安装有EMC32测试软件)、第一测量接收机(德国罗德与施瓦茨R&S公司生产的ESIB-40型号)、衰减器(上海华湘计算机通讯工程有限公司生产的DTS300300W型号)和线性阻抗稳定网络(德国惠美HAMEG公司生产的HM6050-2型号)；第一计算机与第一测量接收机通过第一导线连接，第一测量接收机通过第二导线与衰减器连接，衰减器通过第三导线与线性阻抗稳定网络连接；第一测量接收机、衰减器和线性阻抗稳定网络三者的连接，是为了保证第一测量接收机的正常工作。 

第一计算机控制第一测量接收机通过衰减器、线性阻抗稳定网络对机载设备进行传导发射数据测量； 

所述第一计算机依据EMC32测试软件对所述的机载设备传导发射数据进行满足CE102的曲线绘制，即得到如图1A所示的CE102测试曲线Tce(f_发射)，f_发射表示机载设备的传导发射测试频率。 

参见图2所示的第二测量系统平台，该第二测量系统平台包括有第二计算机(其内安装有EMC32测试软件)、第二测量接收机(德国罗德与施瓦茨R&S公司生产的ESIB-40型号)、电流注入探头(美国Solar公司生产的9123-1N型号)、电流监测 探头(美国Solar公司生产的9310-1N型号)、功率放大器(美国IFI公司生产的TCCX2500型号)、信号发生器(德国罗德与施瓦茨R&S公司生产的SMB100A型号)；第二计算机通过第四导线与信号发生器连接，信号发生器通过第五导线与功率放大器连接，功率放大器通过第六导线与电流注入探头连接；第二计算机通过第七导线与第二测量接收机连接，第二测量接收机通过第八导线与电流监测探头连接，电流监测探头夹持在机载设备的被测电缆上，电流注入探头夹持在机载设备的被测电缆上。 

电流注入探头用于产生被测电缆上传输的电流信息； 

电流监测探头用于采集被测电缆上的监测电流信息； 

信号发生器用于产生被测设备所需特定参数的电测试信号； 

功率放大器一方面将信号发生器产生的测试信号进行放大处理后，另一方面输出放大后的测试信号给电流注入探头； 

第二计算机中的EMC32测试软件对所述数字量的电流信号进行满足CS 114的曲线绘制，即得到如图2A所示的CS114测试曲线Tcs(f_敏感度)，f_敏感度表示机载设备的传导敏感度测试频率。 

在本发明中，EMC32测试软件(版本号：8.30.0.10)是ROHDE&SCHWARZ公司开发的。 

在本发明中，可以在第一计算机或者第二计算机中，运行Matlab(Matlab 7.1)软件来对机载设备进行权重处理，从而获得权重期望值。第一计算机与第二计算机可以通过数据传输线实现采集数据的共享。 

参见图3所示，本发明的采用传导测试超标策略对传导干扰故障修复的优化方法，包括有下列步骤： 

第一步：获得CE102的测试曲线 

参见图1、图1A所示，步骤101：根据图1所示的第一测量系统平台对m个机载设备进行传导发射测量，并将采集到的传导发射测试数据绘制成CE102测试曲线Tce(f_发射)； 

将第一个机载设备CE102的测试曲线记为Tce₁(f_发射)，将第二个机载设备CE102的测试曲线记为Tce₂(f_发射)，……，将第m个机载设备CE102的测试曲线 记为Tce_m(f_发射)，为了方便后面的叙述清楚，第m个机载设备CE102的测试曲线也称为任意一机载设备的CE102的测试曲线Tce_m(f_发射)，将所有机载设备CE102的测试曲线采用集合形式表达为Tce(f_发射)＝{Tce₁(f_发射)，Tce₂(f_发射)，…，Tce_m(f_发射)}。 

参见图1A所示，步骤102：根据GJB151A-1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB 152A-1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度测量》中CE102测试项目要求和方法，得到CE102的极限值曲线Sce(f_发射)； 

将第一个机载设备CE102的极限值曲线记为Sce₁(f_发射)，将第二个机载设备CE102的极限值曲线记为Sce₂(f_发射)，……，将第m个机载设备CE102的极限值曲线记为Sce_m(f_发射)，为了方便后面的叙述清楚，第m个机载设备CE102的极限值曲线也称为任意一机载设备的CE102的极限值曲线Sce_m(f_发射)，将所有机载设备CE102的极限值曲线采用集合形式表达为Sce(f_发射)＝{Sce₁(f_发射)，Sce₂(f_发射)，…，Sce_m(f_发射)}。 

第二步：计算传导发射指标 

步骤201：对比步骤101获得的CE102测试曲线Tce(f_发射)与步骤102获得的CE102的极限值曲线Sce(f_发射)，提取出m个机载设备的传导发射超标区域； 

CE102测试曲线Tce(f_发射)超过CE102的极限值曲线Sce(f_发射)的部分称为传导发射超标区域，所述传导发射超标区域如图1A中的剖面线所示。 

步骤202：对m个机载设备的传导发射超标区域分别进行面积积分 量化，得到m个机载设备的传导发射指标EMCE＝{emce₁，emce₂，…，emce_m}；f_发射表示传导发射测试频率，单位Hz； 

其中A_m(f_发射)表示机载设备进行国军标CE102测试中超标频点上的超标量值，

本发明中用传导发射指标EMCE来量化不同机载设备在第一测量系统平台测试的曲线、以及国军标下的CE102曲线传导发射的超标部分。 

在本发明中，第一个机载设备的超标区域进行面积积分量化，得到第一个机载设 备的传导发射指标emce₁；第二个机载设备的超标区域进行面积积分量化，得到第二个机载设备的传导发射指标emce₂；……；第m个机载设备的超标区域进行面积积分量化，得到第m个机载设备的传导发射指标emce_m。 

第三步：计算传导发射指标权重 

采用传导发射比例分配关系 对m个机载设备传导发射指标EMCE＝{emce₁，emce₂，…，emce_m}进行数据处理，获得传导发射指标权重CE＝{ce₁，ce₂，…，ce_m}。 

J表示求和元素；j表示求和指标；emce_j表示求和指标j下的传导发射指标； 

ce₁表示第一个机载设备的传导发射指标emce₁的权重； 

ce₂表示第二个机载设备的传导发射指标emce₂的权重； 

ce_m表示第M个机载设备的传导发射指标emce_m的权重。 

在本发明中，用传导发射指标权重CE来衡量不同机载设备传导发射超标对整机电磁兼容性的影响程度。 

第四步：获得CS114测试曲线 

参见图2、图2A所示，步骤401：根据图2所示的第二测量系统平台对m个机载设备进行传导敏感度测量，并将采集到的传导敏感度测试数据绘制成CE102测试曲线Tcs(f_敏感度)； 

将第一个机载设备CS114的测试曲线记为Tcs₁(f_敏感度)，将第二个机载设备CS114的测试曲线记为Tcs₂(f_敏感度)，……，将第m个机载设备CS114的测试曲线记为Tcs_m(f_敏感度)，将所有机载设备CS114的测试曲线采用集合形式表达为Tcs(f_敏感度)＝{Tcs₁(f_敏感度)，Tcs₂(f_敏感度)，…，Tcs_m(f_敏感度)}。 

参见图2A所示，步骤402：根据GJB151A-1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和GJB 152A-1997《军用设备设备和分系统电磁发射和敏感度测量》中CS114测试项目要求和方法，得到CS114的极限值曲线Scs(f_敏感度)； 

将第一个机载设备CS114的极限值曲线记为Scs₁(f_敏感度)，将第二个机载设备 CS114的极限值曲线记为Scs₂(f_敏感度)，……，将第m个机载设备CS114的极限值曲线记为Scs_m(f_敏感度)，将所有机载设备CE114的极限值曲线采用集合形式表达为Scs(f_敏感度)＝{Scs₁(f_敏感度)，Scs₂(f_敏感度)，…，Scs_m(f_敏感度)}。 

第五步：计算传导敏感度指标 

步骤501：对比步骤401获得的CE102测试曲线Tcs(f_敏感度)与步骤402获得的CS114的极限值曲线Scs(f_敏感度)，提取出m个机载设备的传导敏感度超标区域； 

CE102测试曲线Tcs(f_敏感度)超过CS114的极限值曲线Scs(f_敏感度)的部分称为传导敏感度超标区域，所述传导敏感度超标区域如图2A中的剖面线所示。 

步骤502：针对m个机载设备的传导敏感度超标区域分别进行面积积分 量化，得到m个机载设备的传导敏感度指标EMCS＝{emcs₁，emcs₂，…，emcs_m}；f_敏感度表示传导敏感度测试频率，单位Hz； 

其中B_m(f_敏感度)表示机载设备进行国军标CS114测试中超标频点上的超标量值，

本发明中用传导敏感度指标EMCS来量化不同机载设备传导敏感度的超标部分。 

第六步：计算传导敏感度指标权重 

采用传导敏感度比例分配关系 对m个机载设备传导敏感度指标EMCS＝{emcs₁，emcs₂，…，emcs_m}进行数据处理，获得传导敏感度指标权重CS＝{cs₁，cs₂，…，cs_m}； 

L表示求和元素；l表示求和指标；emcs_l表示求和指标l下的传导敏感度指标； 

cs₁表示第一个机载设备的传导敏感度指标emcs₁的权重； 

cs₂表示第二个机载设备的传导敏感度指标emcs₂的权重； 

cs_m表示第M个机载设备的传导敏感度指标emcs_m的权重。 

在本发明中，用传导敏感度指标权重CS来衡量不同机载设备传导敏感度超标对 整机电磁兼容性的影响程度。 

第七步：计算电磁兼容分类指标 

根据GJB 72A-2002《电磁干扰和电磁兼容性术语》中对分系统和设备的关键性类别分类原则，列出m个机载设备电磁兼容分类指标EML＝{eml₁，eml₂，…，eml_m}。 

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。 

在本发明中，为了进行数字化的计算，对满足I类的机载设备的电磁兼容分类指标记为AA；对满足II类的机载设备的电磁兼容分类指标记为AB；对满足III类的机载设备的电磁兼容分类指标记为AC；则有${\mathrm{eml}}_m=\left(\begin{array}{c}\mathrm{AA}\\ \mathrm{AB}\\ \mathrm{AC}\end{array}\right),$且AA＞AB＞AC。 

在本发明中，用电磁兼容分类指标EML来说明电磁兼容危害对不同机载设备的影响。 

第八步：计算电磁兼容分类权重 

采用电磁兼容比例分配关系 对m个机载设备电磁兼容分类指标EML＝{eml₁，eml₂，…，eml_m}进行数据处理，获得机载设备电磁兼容分类权重EM＝{em₁，em₂，…，em_m}； 

Q表示求和元素；q表示求和指标；eml_q表示求和指标q下的电磁兼容分类指标； 

em₁表示第一个机载设备的电磁兼容分类指标eml₁的权重； 

em₂，表示第二个机载设备的电磁兼容分类指标eml₂的权重； 

em_m表示第M个机载设备的电磁兼容分类指标eml_m的权重。 

在本发明中，用机载设备电磁兼容分类权重EM来衡量不同机载设备电磁兼容危害对整机电磁兼容性的影响程度。 

第九步：计算电磁兼容传导干扰权重期望 

采用统计分析关系 对第三步获得的传导发射指标权重CE、第六步获得的传导敏感度指标权重CS和第八步获得的电磁兼容分类权重EM进行处理，获得机载设备电磁兼容传导干扰权重期望EEMC＝{Eemc₁，Eemc₂，…，Eemc_m}； 

Eemc₁表示第一个机载设备的电磁兼容传导干扰权重期望值； 

Eemc₂表示第二个机载设备的电磁兼容传导干扰权重期望值； 

Eemc_m表示第M个机载设备的电磁兼容传导干扰权重期望值。 

根据不同机载设备电磁兼容传导干扰权重期望值EEMC按照从大至小进行排序，然后，依据排序后的机载设备进行电磁兼容传导干扰故障修复。 

若电磁兼容传导干扰权重期望值越大，则具有较高的故障修复优先级；反之，电磁兼容传导干扰权重期望值越小，则故障修复的优先级越低。 

在本发明中，运行Matlab软件对第三步输出结果、第六步输出结果、第八步输出结果进行计算，得到m个机载设备的电磁兼容传导干扰权重期望值。 

实施例 

设定三个机载设备对整机电磁兼容性都会产生传导干扰，在GJB151A和GJB152A中CE102、CS114电磁兼容试验中得到三个机载设备的测试曲线，对超标部分进行量化处理和数据处理，得到传导发射指标权重和传导敏感度指标权重。同时根据国军标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，得到电磁兼容分类指标权重。综合传导发射指标权重、传导敏感度指标权重和电磁兼容分类指标权重，即可得出机载设备电磁兼容传导干扰权重期望，确定三个机载设备电磁兼容传导干扰故障修复顺序。如表1所示： 

表1实施例中三个机载设备传导干扰量化结果 

根据三个机载设备电磁兼容传导干扰权重期望值的大小，对三个机载设备电磁兼容传导干扰故障修复顺序进行排序，首先修复第三机载设备传导干扰故障，其次修复第二机载设备传导干扰故障，最后修复第一机载设备传导干扰故障。