基于证据理论的复杂电子装备故障诊断方法浅析.doc

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1、基于证据理论的复杂电子装备故障诊断方法浅析摘要：本文首先分析了复杂电子装备故障的特点；针对其特点，提出了使用基于证据理论来诊断复杂电子装备故障，并对其具体方法进行了详细介绍；最后使用该方法对一实例进行了分析，验证了基于证据理论的复杂电子装备故障诊断方法的可行性和创新性。关键词：证据理论；复杂电子装备；故障诊断随着军队信息化建设的不断深入和武器装备的不断发展，越来越多的复杂电子装备列装到部队，其维修和维护已成为部队装备保障的一项重要工作。对于复杂电子装备的维修、维护来说，快速的故障诊断是保持、恢复、乃至提高电子装备战斗力的重要因素。它不仅

2、直接关系到电子装备的战术技术性能的发挥，而且对部队的快速反应能力、出动强度和持续战斗力起着决定性的作用。这已被二战以来的历次战争所证明。同吋，故障诊断和维修保障也是保持复杂电子装备战备完好性，延长其使用寿命的关键要素，复杂电子装备作为信息化武器系统的重要组成部分，是部队进行信息化作战的核心武器系统，必须使其始终保持良好的技术状态。本文主要针对复杂电子装备故障的特点，研究复杂电子装备的故障诊断方法，重点解决复杂电子装备的故障快速定位的问题；为保持复杂电子装备的战备完好性提供理论方法。1•复杂电子装备故障的特点电子装备的组成及复杂性决定了其

3、故障具有以下的几个突出特点：1.1层次性复杂电子装备一般由若干电子功能单元组成，每个单元又由许多电子模块构成，而每个模块又由若干电子元件组成。其屮任一电子元件出现故障，其所在的功能模块就会出现故障,而该功能模块所在的功能单元也必定会出现故障，因此，复杂屯子装备的故障具有明显的层次性。1.2传播性复杂电子装备作为一个复杂的系统，其屮任一个电子元件或功能模块出现故障，都可能造成其他电子元件或功能模块出现故障，具有明显的传播性。1.3不确定性复杂系统的一个突出特征就是不确定性。复杂电子装备作为一个复杂系统，同样具有这个突出特征，其故障很难确定

4、和定位，具有明显的不确定性。通过对复杂屯子装备故障特点的分析，可看出复杂电子装备故障难以进行精确的状态描述和完整的故障模拟，给诊断工作带來很人困难。而通常的诊断方法又需有统一的识别框架、完整的先验概率和条件概率知识等要求，但实际应用屮很难满足这些条件，因而不适宜解决数据不确定性问题。而证据理论则不需要先验概率和条件概率密度，采用信度函数，而不是概率作为度量，对不确定信息描述采用“区间估计”，而不是“点估计”方法，在区分未知与不确定方面及精确反映证据收集方面显示出很大灵活性。故本文针对复杂电子装备故障诊断屮的特点，探索利用证据理论加以解决

5、，提出基于证据理论故障诊断方法，來解决故障诊断屮的不确定性问题。2.基于证据理论的复杂电子装备故障诊断方法电子装备故障诊断屮，若干故障会产生症状，每个症状下各故障可能有一定的发生概率,D-S证据理论屮，用信度函数表达概率大小，由多诊断设备测试被诊断对象，得出每一诊断设备的症状属于各类故障的信度函数，再利用组合规则进行信息融合，得到融合后症状分别属于各类故障的信度函数，最后依判定准则确定故障类型，其诊断过程如图1。不同类型的诊断设备监测同一个H标或状态，每个诊断设备各自完成变换和处理，其屮包括数据预处理、特征提取、识别或判决，以建立对所监

6、测H标或状态的初步结论。血后通过证据组合处理，进行故障决策，最终获得联合推断结果。诊断结果输出图1基于证据理论的故障诊断决策模型2.1基本概率赋值与信任函数设Q是故障判决问题所有可能取值的集合，且所有在Q内元素间是互不相容的，则fM(0)=O称Q为识别框架。设函数M：2°t[0,1],且满足工m(a)=i时，称M(4)为A的基本概IauQ率赋值。表示对4的精确信任程度。定义Q丄的信任函数[儿[BEL:2。T[0,1]1BEL(A)=工M(B)(VAuQ)IBuA如果识别框架Q—•个子集为4,具有M(4)〉0,则称4为信任函数BEL的焦元

7、(FocalElement),所有焦元的并称为核(Cote)。对于电子装备故障诊断系统，设有〃个诊断设备，q个故障类别，则M^A.)表示诊断设备i测得的症状属于故障的每信度函数。2.2故障组合规则方法该方法提供组合两个证据规则。设和“2是2。上两个相互独立的基本概率赋值，即故障诊断设备，组合后的基本概率赋值：M=M㊉M2。设处厶和处厶2是识别框架Q的两个信任函数，和心分别是对应的基本概率赋值，焦元分别为A.，-A和,即待识别的故障模式⑶。又设：K=2Lwi(A/)M2(B/)<1则：M(C)=<^Bj=cVC(=QCh00CH0式屮，

8、若KhI,则M确定基本概率赋值；若K=l,附2矛盾，不能对基本概率赋值组合。由此证据组合规则称为Dumpster。对多个证据组合，可采用Dumpster对证据进彳亍两辆综合。2.3基于基木概率赋值的决策方法