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《国防科学技术大学》 2003年
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机电产品BIT系统传感层降虚警的理论与技术研究

杨光  
【摘要】:武器装备及机电产品的日益复杂化和精密化,要求产品在设计阶段就要考虑系统的可靠性、维修性和测试性。机内测试(Built-in Test,BIT)技术是实现上述要求的有效途径之一,它在保证装备战备完好性、提高维修效率方面起着重要的作用。目前,BIT系统中虚警率较高是阻碍其进一步发展和应用的主要原因之一,如何降低和防止虚警是BIT技术研究中亟待突破的关键问题。针对该问题,本文开展BIT系统中传感层虚警产生的原因与机理分析及降低和防止虚警的理论与技术研究,主要研究内容及结论如下: 1) 虚警原因和机理分析是降低和防止虚警技术研究的前提和基础,针对该问题的研究现状,采用基于BIT的信息处理流程进行虚警产生原因及机理分析的策略,对BIT信息处理流程中各环节影响BIT虚警产生的原因进行了总结和分析。重点对数据获取层(传感层)虚警产生的原因和因素,从机理分析和数学建模两方面进行了深入研究,证明BIT系统传感层输出数据偏差或异常是导致虚警的重要原因之一。 2) 针对BIT系统传感层导致虚警的主要原因——传感器数据偏差或异常,进行了传感数据质量的影响因素分析和传感器不确定性分析。首先通过对传感器数据质量的定性研究,给出了异常数据的判定依据和准则。然后采用测试系统分析方法对导致不同数据异常变化类型的各种物理因素进行了总结和提炼。在此基础上,研究并实现了传感器系统的不确定性静态分析算法,它可有效揭示各种因素对传感器数据不确定性的影响程度。同时,为得到传感器在长期使用过程中的性能变化趋势,研究提出了不确定性动态分析算法,可获取传感器在执行功能过程中随时间发展的不确定性演化曲线。数据质量影响因素分析和不确定性分析结果为实施降低和防止虚警措施提供了定性和定量的依据。 3) 为在BIT系统传感层实现降低和防止虚警,开展了BIT系统虚警率及其传感层影响参数的数学建模分析。在构建和分析传统BIT系统虚警率数学模型的基础上,针对传感层影响因素,提出传感层反馈型BIT模型,系统地证明了改进型模型在降低虚警率、提高检测率和减少输出数据的不确定性等方面的有效性。分析确定了在传感层降低和防止BIT虚警主要是控制传感器系统故障率λ_S和测试数据异常检测的漏检率β_S两个关键参数,从而为BIT系统传感层降低和防止虚警的技术研究提供了理论指导。 4) 针对传感器系统硬件故障率λ_S的抑制问题,即如何解决传感器硬件故障带来的虚警问题,开展了传感层硬件优化设计技术研究。首先总结提出了机电设备BIT系统传感器优化选择的一般方法和原则。然后根据M-Out-Of-N原则对系统可靠性 国防科学技术大学研究生院学位论文 进行分析,得到系统可靠性受传感器数目和单个传感器故障率的限制而存在极大 值的结论,同时,针对多目标优化问题,获得了多目标优化过程中需要按照设计 目的选择多目标的优化顺序的结论,这些能较好地指导布局优化过程的实现。最 后,在考虑传感器失效概率的情况下,以传感器的失效概率和最小及传感器总价 格最小为优化目标,以故障检测率、故障隔离率及故障虚警率为约束,基于系统 故障—传感器的有向二部图模型,提出了基于非线性整数规划(MINLP)模型 的传感器布局优化方法。理论分析和案例分析应用表明,该模型方法有效、实用。 5)针对传感器系统数据异常检测漏检率几的抑制问题,即如何解决传感器数据输出 异常带来的BIT虚警问题,进行了基于传感器证实的降低和防止虚警技术研究。 在详细剖析传感器证实技术原理的基础上,针对机电BIT系统的特点,研究并改 进提出了基于传感器因果网络模型的传感器数据证实算法。该算法基于传感器因 果网络提供的冗余信息,通过链接状态检测发现异常节点,利用节点之间的影响 得到目标节点集合,最后融合相关链接状态信息实现目标传感器的证实。理论分 析和案例分析应用表明,该算法实时性较好,能有效辨识系统中出现输出异常的 传感器,有利于降低BIT系统的虚警率。 6)以某机电跟踪与稳定伺服平台BIT系统为研究对象,应用本文提出的虚警机理分 析方法和降低虚警技术,分析了该BIT系统传感层产生虚警的原因和主要影响因 素,对BIT系统的传感器选择、布局进行了优化设计,并在该BIT系统中实现了 基于传感器数据证实的算法。 关键词:机内测试虚警虚警率传感器系统不确定性分析传感器布局优化 传感器证实 第IV页
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP202

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王志颖;复杂装备智能机内测试技术研究[D];电子科技大学;2011年
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3 刘震;智能BIT诊断方法研究及其在多电飞机电源系统中的应用[D];西北工业大学;2007年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 张端金;张爱玲;;基于观测器的Delta算子系统故障检测[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 刘士荣;何文波;;基于强跟踪粒子滤波器的非线性系统故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 胡文金;周东华;;基于输入等价干扰的DC-DC变换器自适应控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 谭琳;文成林;;一种基于多模式的故障检测方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 李利娜;窦丽华;蔡涛;潘峰;;基于干扰观测器的滑模变结构控制器设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 胡绍林;KARL Meinke;;N体航天器姿态运动的动态-测量系统建模与应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
9 曹波伟;薛青;牛金涛;龚长虹;刘磊;;基于神经网络和专家系统的装备智能故障诊断的研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 陈丽;吴仁彪;卢丹;;一种加权的直接解算GPS定位算法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
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2 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
3 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
4 高峻;地壳高程方向周年运动特征的监测与研究[D];山东科技大学;2010年
5 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
6 邵建桥;液压混合动力汽车能量再生系统特性仿真研究[D];山东科技大学;2010年
7 张磊;基于ARM的矿用监测分站[D];山东科技大学;2010年
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9 孙磊;集成多路单体液压支柱密封质量监测仪的设计[D];山东科技大学;2010年
10 于振涛;矿用液压支架搬运车辆结构设计与液压驱动系统性能研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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1 李俭川;贝叶斯网络故障诊断与维修决策方法及应用研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
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5 杨仕平;分布式任务关键实时系统的防危(Safety)技术研究[D];电子科技大学;2004年
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 邹晓渔;60KVA变速恒频电源系统控制器研究[D];西北工业大学;2001年
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【二级引证文献】
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1 王志颖;复杂装备智能机内测试技术研究[D];电子科技大学;2011年
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2 贺建军;基于FPGA的飞机直流供电系统故障检测研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 王婷;基于2D-DKPCA的故障检测方法在青霉素发酵中的应用[D];东北大学;2008年
4 刘芳;执行器非线性系统观测器设计方法研究[D];杭州电子科技大学;2012年
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【二级参考文献】
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 刘冠军;徐哲;邱静;;直升机航向姿态系统机内测试降虚警方法[J];振动、测试与诊断;2008年03期
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6 王月芳;陈圣俭;;计算机测控系统机内测试综合设计新方法[A];第20届测控、计量、仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
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4 梅金超 陶佑林 刘程;探雷工程专家倪宏伟[N];人民日报;2005年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨光;机电产品BIT系统传感层降虚警的理论与技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
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5 刘震;智能BIT诊断方法研究及其在多电飞机电源系统中的应用[D];西北工业大学;2007年
6 吕克洪;基于时间应力分析的BIT降虚警与故障预测技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
7 单庆晓;级联型逆变器关键技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
8 王志颖;复杂装备智能机内测试技术研究[D];电子科技大学;2011年
9 李勐;红外序列图象弱小运动目标检测新方法研究[D];华中科技大学;2006年
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1 郑孝遥;网络IDS虚警处理技术研究[D];合肥工业大学;2005年
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7 龙小飞;分布式入侵检测系统检测代理的研究与实现[D];浙江大学;2006年
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9 杨成禹;光电经纬仪小系统测试性与故障检测的研究[D];吉林大学;2004年
10 周胜良;基于无线通信的弹载计算机系统BIT设计[D];哈尔滨工业大学;2008年
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