数据驱动的雷达健康预测技术研究

发布时间：2020-04-04 20:12

【摘要】：雷达作为代表性的电子系统装备,其复杂性和集成化程度越来越高。对于雷达而言,不停机、连续可靠工作的特点需要其在性能下降时告警,便于使用人员及时发现和排除故障隐患。因此需要对雷达实施健康管理,完善开放式雷达健康管理系统架构,建立健康数据存储与挖掘机制,并开展适用于雷达的健康预测技术研究。论文主要的研究内容和成果如下:一、针对雷达健康管理系统的体系架构不完善、工程开发不规范的问题,总结梳理了一种开放式雷达健康管理系统总体架构,包括系统级、分系统级和模块级三个层级。二、工程中对健康信息的采集、传输、存储与处理缺乏有效的设计考虑。为了支撑预测等功能的高效执行,对健康管理系统架构中的数据存储架构进行了优化完善,建立了健康信息的分布式采集、逐级处理与传输、集中存储与挖掘分析机制。三、梳理了雷达性能的系统级、分系统级、模块级和参数级评估指标,对雷达性能参数序列的部分特征进行了分析;对于雷达性能参数序列能否预测的问题,采用混沌理论分析性能参数监测序列的可预测性,证明了部分雷达性能参数监测序列是可预测的。四、针对雷达系统不同时间的健康状态和工况不同时,性能参数监测序列的统计规律随时间变化的问题,设计了一种自适应预测算法,采用不同阶次和参数的两类模型建模预测,定义准则自动寻优,优先采用简单高效的模型,工程应用时采用多线程并行的建模策略。五、雷达结构组成复杂,其性能的衰退由多个互不相关的失效因素导致,彼此不相关失效因素使得单一模型预测很难发挥效力。区分雷达作用机制或失效因素并对其作用规律分别建模,利用线性、非线性模型分别对趋势成分和随机成分建模预测;建立失效因素的最优拆分模型,并改进了多项式系数自回归模型对不同序列成分建模预测,有效降低了建模偏差。六、采用MATLAB和Qt混合编程的方法将预测算法作为功能插件应用于开放式健康管理系统中,实现了预测功能的落地应用。
【图文】：

策逡逑任务计划逡逑图１．邋２邋ＯＳＡ－ＣＢＭ体系架构逡逑国外几种典型ＰＨＭ软件平台为ＰＨＭ系统的发展起到了重要作用：ＶＳＥ－ＰＨＭ，逡逑Ｉｍｐａｃｔ邋ＰＨＭ，邋Ｒｉｄｇｅｔｏｐ邋ｅＰＨＭ邋（美国）等，具有对产品测试的大数据挖掘分析和逡逑管理功能；能进行实时监控、故障诊断及预测、维修决策、管理等功能。在平台逡逑设计开发过程中，统一接口以便综合集成各级ＰＨＭ软件；针对不同对象的相应算逡逑法模型开发工具可应用于不同类型的ＰＨＭ系统设计和开发验证，具有通用性。逡逑４逡逑

逡逑图１．邋１邋Ｆ－３５健康管理系统结构逡逑国外成熟的标准体系和应用框架如ＯＳＡ－ＣＢＭ标准Ｄ６］［ｉｍｉ８］已在包括美军舰船、逡逑民用车辆、飞机等领域得到初步验证，指导构建ＰＨＭ平台。在ＯＳＡ－ＣＢＭ开发过程逡逑中使用的ＣＢＭ功能层有：数据采集、状态监测、健康评估、预测和人机接口层。逡逑每个层都能够根据需要从任何功能层请求数据，数据流通常在相邻层之间传输。逡逑物理模型逡逑自逡逑复逦赴堆数状逦健故动逡逑杂一＼数＾￥和据—一Ｎ态卜■＾康逦朿一－推一接逡逑系邋＾１／逦＾邋处一Ｖ邋监一／邋评］￥邋一邋理—７邋口逡逑统逦理测逦估测决逡逑策逡逑任务计划逡逑图１．邋２邋ＯＳＡ－ＣＢＭ体系架构逡逑国外几种典型ＰＨＭ软件平台为ＰＨＭ系统的发展起到了重要作用：ＶＳＥ－ＰＨＭ，逡逑Ｉｍｐａｃｔ邋ＰＨＭ，邋Ｒｉｄｇｅｔｏｐ邋ｅＰＨＭ邋（美国）等，具有对产品测试的大数据挖掘分析和逡逑管理功能；能进行实时监控、故障诊断及预测、维修决策、管理等功能。在平台逡逑设计开发过程中，统一接口以便综合集成各级ＰＨＭ软件；针对不同对象的相应算逡逑法模型开发工具可应用于不同类型的ＰＨＭ系统设计和开发验证，具有通用性。逡逑４逡逑
【学位授予单位】：中国电子科技集团公司电子科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN95

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本文编号：2614024