CN104597892A - 一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法 - Google Patents

一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出的一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法，解决现有装备故障诊断技术故障检测率低、故障覆盖率不高、故障隔离能力差等问题。步骤一、装备故障模式分析：包括装备故障模型构建、故障特征提取、故障仿真及验证评估；步骤二、构建层次化故障模型：根据步骤一的仿真验证结果对装备故障模式分析结果进行优化，进而反向指导***故障模型层次化优化；步骤三、构建故障诊断***：根据上述步骤一和二得到的故障模式分析结果和层次化故障模型，选用软硬件资源；步骤四、装备***级故障诊断验证：完成装备的***级诊断测试。

Description

一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法
技术领域
本发明涉及武器装备综合测试诊断技术领域，尤其涉及一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法。
背景技术
在综合测试与诊断领域，随着电子信息武器装备***复杂性的提高，装备结构组成复杂各分***之间联系紧密，其故障具有层次性、相关性和综合性特点，同时传统装备故障诊断思想、实现的技术途径、***的构成方法、采用的软硬件技术存在对故障检测率低、故障覆盖率不高、故障隔离能力差、虚警率高等问题，大大限制了装备作战效能的发挥，无法满足装备维修保障任务需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题的针对现有装备故障诊断技术故障检测率低、故障覆盖率不高、故障隔离能力差等问题，突破电子信息装备***级故障诊断技术，构建层次化的故障诊断***，以提高装备诊断的效率和准确性。
为解决上述技术问题，本发明提出的一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法，包括以下步骤：
步骤一、装备故障模式分析：包括装备故障模型构建、故障特征提取、故障仿真及验证评估；首先通过用户需求分析、装备故障整理和原始资料搜集对装备进行层次分解和测试性分析得到装备故障模式及影响分析FMEA报告，并在TEAMS仿真软件中建立***故障模型；运用TEAMS仿真软件根据装备FMEA模拟注入各种类型故障，对***故障特征提取，并对注入故障进行测试诊断，进而验证评估***的测试性，得到仿真验证结果；
步骤二、构建层次化故障模型：根据步骤一的仿真验证结果对装备故障模式分析结果进行优化，进而反向指导***故障模型层次化优化；
步骤三、构建故障诊断***：根据上述步骤一和二得到的故障模式分析结果和层次化故障模型，选用软硬件资源，包括故障注入软硬件配置、测试软硬件配置，构建故障诊断***；
步骤四、装备***级故障诊断验证：根据上述步骤一、二得到的装备故障模式分析结果，运用步骤三构建的故障诊断***对装备进行故障注入、故障特征提取和故障推理得到装备***故障诊断结果，对比步骤一的软件仿真结果对装备***级故障诊断进行验证，完成装备的***级诊断测试。
本发明的有益效果：
本发明能利用电子信息装备自身结构、功能的层次性特点，通过对装备故障传播特性的分析研究，从装备和装备故障模式两方面进行***级层次划分，建立层次化诊断模型，结合装备分布式BIT与外部ATE测试获取测试数据，采用BP神经网络和D-S证据理论相结合的信息融合算法进行故障推理，来实现装备的***级故障诊断。根据装备和故障间的内在联系，用装备***级层次模型规范故障模式空间的选取，将装备知识和专家指导性知识引入故障诊断过程从而融合装备知识和故障知识两方面的信息，以指导故障诊断过程。
附图说明
图1为本发明电子信息装备***级故障诊断技术总体方案示意图；
图2为本发明装备故障模式分析方案流程图；
图3为本发明装备***级层次化故障诊断策略过程示意图；
图4为本发明***级故障诊断验证***框图；
图5为本发明故障推理流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
(1)电子信息装备故障模式分析将基于装备的综合信息，结合被测电子信息装备可测试性分析展开。故障模式分析过程包括装备故障模型构建、故障特征提取、故障仿真及验证评估等。电子信息装备故障模型的有效建立可为故障诊断***在测试算法生成、以及相应的故障仿真和推理技术的应用提供***机理上的支持。
(2)利用装备自身结构、功能层次化特点，通过对装备故障传播特性的分析研究，从装备和装备故障模式两方面进行层次规划，依据装备和故障间的内在联系，建立层次化故障模型，使故障诊断思维条理化。
(3)根据电子信息装备故障模式分析结果构建故障诊断***，硬件平台以便携测试仪器、PXI总线仪器、上架仪器及故障注入设备等组成，***软件平台以获取装备测试数据为输入，实现故障信息融合、故障推理诊断等功能。
(4)以实际电子信息装备为验证对象，通过对实际装备的***级故障诊断，以及故障诊断***自测试、自诊断试验，检验故障诊断***对电子信息装备的故障检测及故障推理能力，验证层次化故障诊断方法的合理性。
图1是本发明电子信息装备***级故障诊断技术总体方案示意图。如图所示，电子信息装备***级故障诊断技术分为电子信息装备测试诊断需求分析、故障模式及影响分析、层次化故障模型构建及测试性设计优化、***级故障诊断方法研究及软件实现、***级故障诊断***构建、以及故障诊断试验验证等几方面研究内容。其中，装备故障模型将结合装备结构特征、装备测试数据、BIT数据、装备故障特征参量等多方面的装备信息，对装备进行需求分析，并将电子信息装备故障模型进行层次化分解，构建装备层次模型，为形成装备层次化故障诊断策略提供支撑。
图2是本发明故障模式分析方案流程图，电子信息装备故障模式分析中，装备故障模型构建非常重要。多信号流图模型方法可应用于复杂***的测试性设计、故障模式影响与危害度分析、故障诊断和测试性评估等。故障特征库是故障诊断***的重要组成部分，主要用于存放领域专家的专门知识和仿真推理得到的故障特征。故障特征库是根据定性分析和专家经验知识、规则以及实际中得到故障特征等有关信息资料组成，并以一定的知识形式来表示。故障特征库应该不断扩充、修改、更新，特别是新的故障知识的增加和获取。
图3是本发明***级层次化故障诊断策略过程示意图。首先，根据获取的故障特征参量，选取故障模式层次中的***进行故障推理诊断，得到初步的***及诊断结果所对应的节点A；选取节点A对应的装备层次模型节点S1，由关联关系确定与节点S1相互作用的节点；由在装备层次模型中选取的节点，结合获取的故障特征参量和一次故障诊断信息，对故障层次模型进行有关联的剪裁,确定对应于装备层次中第二层的节点S1’，这里的诊断过程对应于层次诊断中的层内诊断过程；在剪裁出来的故障子模式空间中选取第二层装备节点S1’进行故障推理诊断，得到故障层次结果对应的节点B，这里的诊断过程对应于层次诊断中的层间诊断过程；选取节点B对应的装备层次模型节点S2，由关联关系确定与节点S2相互作用的节点，结合获取的故障特征参量和一次、二次故障诊断信息，对故障层次模型进行有关联的剪裁,确定对应于装备层次中第三层的节点S2’，将电子信息装备故障定位至LRU/LRM。
图4是本发明本发明***级故障诊断验证***框图。以实际电子信息装备为验证对象，构建***级故障诊断验证***，如图所示，验证***主要由被测装备和故障诊断***组成。
图5是本发明故障推理流程图。根据故障诊断***采集被测装备故障状态数据，将特征提取后的主故障参数作为输入层，故障模式作为输出层，其余中间各层为隐层。首先对各种征兆域进行人工神经网络计算，用D-S证据理论进行输出结果的局部信息融合，在***中将单通道输出直接转化为证据推理模型，即将神经网络的单通道输出经过归一化处理，直接作为各焦点元素的基本概率分配，从而避免了构造基本概率分配函数的复杂性，然后用D-S证据理论的组合规则逐次合并各通道的诊断信息，得到该征兆域独立的局部诊断结果。
本方法依据装备和故障间的内在联系，通过***级层次化分析可以提供一个完备的空间，使任何诊断都可在这个空间中找到解答，层次性结构可使装备在诊断过程中能够***地反映各故障模式间的内部联系，且利于根据显式故障模式求解潜隐性故障模式；本方法基于装备层次性，全面有层次地分析装备的故障状态原因，并给出相关联故障间的逻辑关系，以清晰完备的表达装备的故障模式层次，为检测、隔离及排除故障提供指导；运用基于装备分布式BIT与外部ATE测试所获取的各主因子特征参数，采用BP神经网络和D-S证据理论相结合的信息融合方法进行正反诊断推理，即有效地结合了诊断推理***的效率和完备性，从而满足故障诊断***对实时性和准确性的要求。

Claims (5)

1.一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、装备故障模式分析：包括装备故障模型构建、故障特征提取、故障仿真及验证评估；首先通过用户需求分析、装备故障整理和原始资料搜集对装备进行层次分解和测试性分析得到装备故障模式及影响分析FMEA报告，并在TEAMS仿真软件中建立***故障模型；运用TEAMS仿真软件根据装备FMEA模拟注入各种类型故障，对***故障特征提取，并对注入故障进行测试诊断，进而验证评估***的测试性，得到仿真验证结果；
步骤二、构建层次化故障模型：根据步骤一的仿真验证结果对装备故障模式分析结果进行优化，进而反向指导***故障模型层次化优化；
步骤三、构建故障诊断***：根据上述步骤一和二得到的故障模式分析结果和层次化故障模型，选用软硬件资源，包括故障注入软硬件配置、测试软硬件配置，构建故障诊断***；
步骤四、装备***级故障诊断验证：根据上述步骤一、二得到的装备故障模式分析结果，运用步骤三构建的故障诊断***对装备进行故障注入、故障特征提取和故障推理得到装备***故障诊断结果，对比步骤一的软件仿真结果对装备***级故障诊断进行验证，完成装备的***级诊断测试。
2.如权利要求1所述的一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法，其特征在于，其中所述的装备故障模型将结合装备结构特征、装备测试数据、BIT数据、装备故障特征参量多方面的装备信息，对装备进行需求分析。
3.如权利要求1所述的一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法，其特征在于，所述的故障诊断***还包括故障特征库，用于存放领域专家的专门知识和仿真推理得到的故障特征；故障特征库根据定性分析和专家经验知识、规则以及实际中得到故障特征有关信息资料组成，并以一定的知识形式来表示。
4.如权利要求1所述的一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法，其特征在于，其中层次化故障模型优化包括以下步骤：
4.1根据获取的故障特征参量，选取故障模式层次中的***进行故障推理诊断，得到初步的***及诊断结果所对应的节点A；
4.2选取节点A对应的层次化故障模型节点S1，由关联关系确定与节点S1相互作用的节点；
4.3由在层次化故障模型中选取的节点，结合获取的故障特征参量和一次故障诊断信息，对层次化故障模型进行有关联的剪裁,确定对应于装备层次中第二层的节点S1’；
4.4从剪裁出来的故障子模式空间中选取第二层装备节点S1’进行故障推理诊断，得到故障层次结果对应的节点B；
4.5选取节点B对应的装备层次模型节点S2，由关联关系确定与节点S2相互作用的节点，结合获取的故障特征参量和故障诊断信息，对层次化故障模型进行有关联的剪裁,确定对应于装备层次中第三层的节点S2’，将电子信息装备故障定位。
5.如权利要求1所述的一种用于电子信息装备层次化故障诊断方法，其特征在于，其中故障推理根据故障诊断***采集被测装备故障状态数据，将特征提取后的主故障参数作为输入层，故障模式作为输出层，其余中间各层为隐层；首先对各种征兆域进行人工神经网络计算，用D-S证据理论进行输出结果的局部信息融合，在***中将单通道输出直接转化为证据推理模型，即将神经网络的单通道输出经过归一化处理，直接作为各焦点元素的基本概率分配，从而避免了构造基本概率分配函数的复杂性，然后用D-S证据理论的组合规则逐次合并各通道的诊断信息，得到该征兆域独立的局部诊断结果。
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