CN103488703B

CN103488703B - 一种考虑端口交联关系的d矩阵合成方法

Info

Publication number: CN103488703B
Application number: CN201310401512.4A
Authority: CN
Inventors: 石君友; 陈龙; 王晓天; 彭银银
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beijing Hengxing Yikang Technology Co ltd
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: CN103488703A

Abstract

本发明公开了一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法，具体步骤如下：步骤一：建立各单元的端口扩展D矩阵；步骤二：建立各单元之间的综合端口关联矩阵；步骤三：建立初始合成D矩阵；步骤四：建立最终合成D矩阵；步骤五：根据合成D矩阵进行诊断；本发明提供了从单元端口扩展D矩阵建立、综合端口关联矩阵建立到D矩阵合成的一套完整方法；利用本方法可以在单元的D矩阵基础上，直接进行合成得到产品的D矩阵，避免了将单元模型合成产品模型的过程；在产品模型巨大时，可以采用本方法进行分项搜索，建立各单元的D矩阵，然后再合成得到产品的D矩阵，提高搜索效率。

Description

一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法

技术领域

本发明涉及一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法，属于测试性技术领域。

背景技术

故障-测试相关性矩阵（简称相关性矩阵或D矩阵），是被测对象的组成单元故障与测试相关性的一种表示形式，是对产品进行测试性分析和预计以及构造故障字典和诊断策略实施故障诊断的基础。

假设被测单元由m个部件组成，各部件故障用F_i表示，其在初选n个测试T_j上的反应用d_ij表示。根据功能框图和信号流程分析可得到D矩阵：

D_{m \times n} = [\begin{matrix} d_{11} & d_{12} & . . . & d_{1 n} \\ d_{21} & d_{22} & . . . & d_{2 n} \\ . & . & . \\ . & . & . \\ . & . & . \\ d_{m 1} & d_{m 2} & . . . & d_{mn} \end{matrix}] - - - (1)

式中：第i行矩阵F_i＝[d_i1 d_i2…d_in]表明了F_i与各个测试T_j(j＝1,2,…,n)的相关性；第j列矩阵T_j＝[d_1j d_2j…d_mj]^T表明了T_j与各部件F_i(i＝1,2,…,m)的相关性；

矩阵中各元素

在应用时，首先建立产品的相关性图形模型，然后进行信号流搜索，建立D矩阵，根据D矩阵完成故障检测率、故障隔离率预计。工程上，利用D矩阵对产品进行测试性分析应用已经十分广泛。当产品存在多个组成单元时，常采用每个组成单元单独建模分析后，再进行组合分析的情况。目前，采取的处理方式是将单元的模型合成产品模型后，对产品模型进行搜索，得到产品的D矩阵。这种处理方式存在两个问题：一是单元建模所用的工具可能不同，导致无法进行产品模型合成；二是单元较多时，合成模型巨大，导致信号流搜索工作量几何级数增长。对此，还没有有效的解决方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法，即将产品各单元的D矩阵进行端口扩展的基础上，利用各单元之间的综合端口关联矩阵，直接将单元D矩阵进行合成，得到产品的D矩阵。

一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法，具体步骤如下：

步骤一：建立各单元的端口扩展D矩阵

步骤二：建立各单元之间的综合端口关联矩阵

步骤三：建立初始合成D矩阵

步骤四：建立最终合成D矩阵

步骤五：根据合成D矩阵进行诊断

本发明的优点在于：

（1）本发明提供了从单元端口扩展D矩阵建立、综合端口关联矩阵建立到D矩阵合成的一套完整方法；

（2）利用本方法可以在单元的D矩阵基础上，直接进行合成得到产品的D矩阵，避免了将单元模型合成产品模型的过程；

（3）在产品模型巨大时，可以采用本方法进行分项搜索，建立各单元的D矩阵，然后再合成得到产品的D矩阵，提高搜索效率；

（4）本方法弥补了D矩阵合成方法的空白。

附图说明

图1：考虑端口关系的D矩阵合成方法原理；

图2：建立单元端口扩展D矩阵流程；

图3：建立综合端口关联矩阵流程；

图4：建立合成D矩阵流程；

图5：IPU的相关性框图模型；

图6：IRU的相关性框图模型；

图7：LU的相关性框图模型；

图8：AMS各单元端口之间的相关性框图模型。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法，如图1所示，具体步骤如下：

步骤一：建立各单元的端口扩展D矩阵

单元的端口扩展D矩阵定义如下：

式中：表示系统中第p个单元的端口扩展D矩阵；

[\begin{matrix} T_{1}^{p} & T_{2}^{p} & . . . & T_{n_{p}}^{p} \end{matrix}]

表示第p个单元的全部测试；

[\begin{matrix} O_{1}^{p} & O_{2}^{p} & . . . & O_{v_{p}}^{p} \end{matrix}]

表示第p个单元的全部输出端口；

{[\begin{matrix} F_{1}^{p} & F_{2}^{p} & . . . & F_{m_{p}}^{p} \end{matrix}]}^{T}

表示第p个单元的全部故障；

{[\begin{matrix} I_{1}^{p} & I_{2}^{p} & . . . & I_{u_{p}}^{p} \end{matrix}]}^{T}

表示第p个单元全部输入端口；

D^p表示第p个单元的D矩阵；

表示第p个单元的故障-输出端口关系矩阵；

表示第p个单元的输入端口-测试关系矩阵；

表示第p个单元的输入端口-输出端口关系矩阵。

故障-输出端口关系矩阵定义如下：

式中：表示第p个单元的故障-输出端口关系矩阵；

m_p表示第p个单元的故障数；

v_p表示第p个单元的输出端口数；

表示第p个单元中第i个故障，i＝1,2…m_p；

表示第p个单元中第j个输出端口，j＝1,2…v_p；

输入端口-测试关系矩阵定义如下：

式中：表示第p个单元的输入端口-测试关系矩阵；

u_p表示第p个单元的输入端口数；

n_p表示第p个单元的测试数；

表示第p个单元中第i个输入端口，i＝1,2…u_p；

表示第p个单元中第j个测试，j＝1,2…n_p；

输入端口-输出端口关系矩阵定义如下：

式中：表示第p个单元的输入端口-输出端口关系矩阵；

u_p表示第p个单元的输入端口数；

v_p表示第p个单元的输出端口数；

表示第p个单元中第i个输入端口，i＝1,2…u_p；

表示第p个单元中第j个输出端口，j＝1,2…v_p；

建立单元的端口扩展D矩阵的流程如图2所示，具体步骤如下：

(1)确定产品的单元组成信息、各单元的相关性框图模型和D矩阵；

单元组成信息包括：单元名称、单元的故障、单元的测试数、单元的输入端口和单元的输出端口，填写到表1所示的表格中。

表1单元组成信息

单元名称	故障	测试	输入端口	输出端口

此外，确定各单元的相关性框图模型和相应的D矩阵；

(2)选择一个单元，确定其故障-输出端口关系矩阵：

a)根据该单元故障组成与输出端口组成，建立空的故障-输出端口关系矩阵；

b)选择一个故障，根据该单元的相关性框图模型，查看故障向后的信号流向，对其信号流可达的输出端口，在故障-输出端口关系矩阵相应的d_ij处填写“1”；

c)选择下一个故障，重复步骤b)，直到所有故障选择完毕；

d)将故障-输出端口关系矩阵中其余的d_ij处填写“0”；

(3)对该单元，确定其输入端口-测试关系矩阵

a)根据该单元输入端口组成与测试组成，建立空的输入端口-测试关系矩阵；

b)选择一个输入端口，根据该单元的相关性框图模型，查看输入端口向后的信号流向，对其信号流可达的测试，在输入端口-测试关系矩阵相应的d_ij处填写“1”；

c)选择下一个输入端口，重复步骤b)，直到所有输入端口选择完毕；

d)将输入端口-测试关系矩阵中其余的d_ij处填写“0”。

(4)对该单元，确定其输入端口-输出端口关系矩阵：

a)根据该单元输入端口组成与输出端口组成，建立空的输入端口-输出端口关系矩阵；

b)选择一个输入端口，根据该单元的相关性框图模型，查看输入端口向后的信号流向，对其信号流可达的输出端口，在输入端口-输出端口关系矩阵相应的d_ij处填写“1”；

d)将输入端口-输出端口关系矩阵中其余的d_ij处填写“0”。

(5)根据公式（2）的定义形式，将该单元D矩阵D^p、故障-输出端口关系矩阵输入端口-测试关系矩阵以及输入端口-输出端口关系矩阵进行合并，得到该单元的端口扩展D矩阵

(6)选择下一个单元，重复步骤(2)至步骤(5)，直到所有单元分析完毕。

步骤二：建立各单元之间的综合端口关联矩阵

各单元之间的综合端口关联矩阵定义如下：

式中：C_Z表示各单元之间的输出-输入综合端口关联矩阵；

N表示被测对象的子单元数；

{[\begin{matrix} O_{1}^{p} & O_{2}^{p} & . . . & O_{v_{p}}^{p} \end{matrix}]}^{T}

表示第p个子单元的全部输出端口，p＝1,2…N；

[\begin{matrix} I_{1}^{q} & I_{2}^{q} & . . . & I_{u_{q}}^{q} \end{matrix}]

表示第q个子单元全部输入端口，q＝1,2…N；

C_p-q表示p-q端口关系矩阵，即第p个子单元的输出端口与第q个子单元的输入端口的一阶相关性矩阵。p-q端口关系矩阵定义如下：

式中：C_p-q表示p-q端口关系矩阵；

表示第p个子单元中第i个输出端口，i＝1,2…v_p；

表示第q个子单元中第j个输入端口，j＝1,2…u_p；

建立各单元之间的综合端口关联矩阵的流程如图3所示，具体步骤如下：

(1)隐藏单元内部细节，建立各单元端口之间的相关性框图模型；

(2)根据表1中各单元的输入端口和输出端口信息，建立空的综合端口关联矩阵；

(3)选择一个输出端口，根据其向后的信号流向，确定出与其直接相连的输入端口，将综合端口关联矩阵中这些输入端口对应的c_ij处填写“1”；

(4)选择下一个输出端口，重复步骤(3)，直到所有输出端口分析完毕；

(5)将综合端口关联矩阵中其余的c_ij处填写“0”。

步骤三：建立初始合成D矩阵

初始合成D矩阵定义如下：

式中，D_H0表示初始合成D矩阵；

{[\begin{matrix} F_{1}^{p} & F_{2}^{p} & . . . & F_{m_{p}}^{p} \end{matrix}]}^{T}

表示第p个单元的全部故障，p＝1,2…N

[\begin{matrix} T_{1}^{q} & T_{2}^{q} & . . . & T_{n_{q}}^{q} \end{matrix}]

表示第q个单元的全部测试，q＝1,2…N

表示系统中第p个单元的D矩阵D^p中的所有“1”元素形成的矩阵，其余“0”的位置处暂时为空。

初始合成D矩阵的建立方法如下：根据表1中的各单元故障和测试组成，建立空的合成D矩阵；根据各单元的D矩阵，将D矩阵中为“1”的数值填写到合成D矩阵相应故障与测试交叉位置，形成初始合成D矩阵。

步骤四：建立最终合成D矩阵

建立合成D矩阵的流程如图4所示，具体步骤如下：

(1)从初始合成D矩阵中选择一个故障；

(2)建立该故障的相关性搜索表，相关性搜索表包括：搜索步骤、搜索结果、合并结果，如表2所示。

表2相关性搜索表

搜索步骤	搜索结果	合并结果

建立相关性搜索表的具体步骤如下：

a)根据该故障所在单元的端口扩展D矩阵，确定与该故障有相关性（端口扩展D矩阵中该故障所在行的元素为“1”）的输出端口集合，将其填写到搜索结果列与合并结果列中。若合并结果列为空，则结束相关性搜索表建立，否则继续；

b)相关性搜索表下移一行，若上一行合并结果列中存在测试，则将其填写到本行的合并结果中；从上一行合并结果列的输出端口集合中，选择一个输出端口，根据综合端口关联矩阵，确定与该输出端口有相关性的输入端口集合，填写到搜索结果列中；选择下一个输出端口，重复该过程，直到输出端口集合中所有输出端口分析完毕。将得到的所有输入端口进行相同项合并，并将与之前各行合并结果中已存在的输入端口重复的项删除，最后结果填写到合并结果列中。若合并结果列中不存在输入端口，则结束相关性搜索表建立，否则继续；

c)相关性搜索表下移一行，若上一行合并结果列中存在测试，则将其填写到本行的搜索结果中；从上一行的合并结果列的输入端口集合中，选择一个输入端口，根据该输入端口所在单元的端口扩展D矩阵，确定与该输入端口有相关性的测试和输出端口混合集合，填写到搜索结果列中；选择下一个输入端口，重复该过程，直到输入端口集合中所有输入端口分析完毕。将得到的所有测试和输出端口进行相同项合并，并将与之前各合并结果中已存在的测试和输出端口重复的项删除，最后结果填写到合并结果列中。若合并结果列中不存在输出端口，则结束相关性搜索表建立，否则跳至步骤b)；

(3)判断相关性搜索表最后一行的合并结果中是否存在测试，若存在测试，在合成D矩阵中将该故障与这些测试的交叉位置填写“1”；

(4)选择下一个故障，重复步骤(2)和(3)，直到所有故障分析完毕；

(5)将合成D矩阵剩余空项填写“0”，得到最终合成D矩阵。

步骤五：根据合成D矩阵进行诊断

执行测试，获取各测试的结果，当测试结果中存在“1”时，说明系统存在故障，需要进行诊断。

将测试结果按合成D矩阵中的测试排列次序进行排列，构成测试结果状态行，与合成D矩阵的每一行进行对比。在合成D矩阵，与测试结果状态行相同的行对应的故障，即是发生的故障。

下面以某惯性测量系统（AMS）为例，对该方法进行说明。

该测量系统包括三个单元：信息处理单元（IPU）、惯性感知单元（IRU）、底板单元（LU）。

步骤一：建立各单元的端口扩展D矩阵

(1)AMS的单元组成信息、各单元的相关性框图模型和D矩阵

AMS的单元组成信息可以采用表3所示表格进行描述。

表3AMS的单元组成信息

IPU、IRU和LU的相关性框图模型分别如图5、图6、图7所示。

IPU单元的D矩阵如表4所示。

表4IPU单元D矩阵

	AD测试	AP测试	CPU测试	PS电路测试
					AD故障	1	0	1	0
AP故障	0	1	0	0
					CPU故障	0	0	1	0
IO故障	0	0	1	0
					PS电路故障	1	1	1	1

IRU单元的D矩阵如表5所示。

表5IRU单元D矩阵

	加速度计A测试	GX测试	GY测试
				加速度计A故障	1	0	0
GX故障	0	1	0
				GY故障	0	0	1

LU单元的D矩阵如表6所示。

表6LU单元D矩阵

	板间信号通讯测试
		板间信号无法正常通讯	1
接插件接触不良	0

(2)IPU单元的端口扩展D矩阵

a)IPU单元的故障-输出端口关系矩阵

根据IPU的故障组成与输出端口组成，建立空的IPU的故障-输出端口关系矩阵，即矩阵的行头为AD故障、AP故障、CPU故障、IO故障和PS电路故障，矩阵的列头为RS422_TX、G放大信号和IPU_5V，如表7所示。

对于AD故障，根据IPU的相关性框图模型，查看其向后的信号流向，该信号流可以达到RS422_TX输出端口，在矩阵中AD故障与RS422_TX交叉位置填写“1”。对于其他故障，采用同样方法处理。最后，将矩阵中剩余位置填写“0”，得到IPU单元的故障-输出端口关系矩阵，如表7所示。

表7IPU故障-输出端口关系矩阵

	RS422_TX	G放大信号	IPU_5V
				AD故障	1	0	0
AP故障	0	1	0
				CPU故障	1	0	0
IO故障	1	0	0
				PS电路故障	1	1	1

b)IPU单元的输入端口-测试关系矩阵

根据IPU的输入端口组成与测试组成，建立空的IPU的输入端口-测试关系矩阵，即矩阵的行头为IPU_15V、IPU_A输入和IPU_G输入，矩阵的列头为AD测试、AP测试、CPU测试和PS电路测试，如表8所示。

对于输入端口IPU_15V，根据IPU的相关性框图模型，查看其向后的信号流向，该信号流可以达到AD测试、AP测试、CPU测试和PS电路测试，在矩阵中IPU_15V与AD测试、AP测试、CPU测试和PS电路测试交叉位置填写“1”。对于其他输入端口，采用同样方法处理。最后，将矩阵中剩余位置填写“0”，得到IPU单元的输入端口-测试关系矩阵，如表8所示。

表8IPU输入端口-测试关系矩阵

c)IPU单元的输入端口-输出端口关系矩阵

根据IPU的输入端口组成与输出端口组成，建立空的IPU的输入端口-输出端口关系矩阵，即矩阵的行头为IPU_15V、IPU_A输入和IPU_G输入，矩阵的列头为RS422_TX、G放大信号和IPU_5V，如表9所示。

对于输入端口IPU_15V，根据IPU的相关性框图模型，查看其向后的信号流向，该信号流可以达到RS422_TX、G放大信号和IPU_5V，在矩阵中IPU_15V与RS422_TX、G放大信号和IPU_5V交叉位置填写“1”。对于其他输入端口，采用同样方法处理。最后，将矩阵中剩余位置填写“0”，得到IPU单元的输入端口-输出端口关系矩阵，如表9所示。

表9IPU输入端口-输出端口关系矩阵

	RS422_TX	G放大信号	IPU_5V
				IPU_15V	1	1	1
IPU_A输入	1	0	0
				IPU_G输入	1	1	0

d)IPU单元的端口扩展D矩阵

根据公式（2）的定义形式，将IPU的D矩阵、故障-输出端口关系矩阵、输入端口-测试关系矩阵以及输入端口-输出端口关系矩阵进行合并，得到IPU的端口扩展D矩阵，如表10所示。

表10IPU的端口扩展D矩阵

(3)IRU单元的端口扩展D矩阵

采用与IPU单元相同的方法，建立IRU单元的端口扩展D矩阵如表11所示。

表11IRU的端口扩展D矩阵

(4)LU单元的端口扩展D矩阵

采用与IPU单元相同的方法，建立LU单元的端口扩展D矩阵如表12所示。

表12LU的端口扩展D矩阵

步骤二：建立各单元之间的综合端口关联矩阵

(1)AMS各单元之间端口关系框图模型

AMS各单元之间端口关系的框图模型如图8所示。

(2)AMS的综合端口关联矩阵

根据表3中的输入端口和输出端口信息，建立空的综合端口关联矩阵，即以所有输出端口为行头，所有输入端口为列头。

对于输出端口RS422_TX，根据AMS各单元之间端口关系的框图模型，确定与其直接相连的输入端口为RS422_TX_in，将RS422_TX行和RS422_TX_in列交叉位置填写“1”。对于其他输出端口，采用同样方法处理。最后，将矩阵中剩余位置填写“0”，得到AMS各单元之间的综合端口关联矩阵，如表13所示。

表13AMS各单元之间的综合端口关联矩阵

步骤三：建立初始合成D矩阵

根据表3中的故障组成和测试组成信息，建立空的合成D矩阵，即以所有故障为行头，所有测试为列头。根据各单元D矩阵，将D矩阵中为“1”的数值填写到合成D矩阵相应故障与测试交叉位置，形成初始合成D矩阵，如表14所示。

表14AMS初始合成D矩阵

步骤四：建立最终合成D矩阵

(1)各故障的相关性搜索表

对于AD故障：

第一步搜索：根据AD故障所在单元IPU的端口扩展D矩阵，确定与其有相关性的输出端口为RS422_TX，填写到搜索结果列与合并结果列中。由于合并结果列不为空，继续进行搜索表建立；

第二步搜索：对于上一行合并结果中的输出端口RS422_TX，根据综合端口关联矩阵，确定与该输出端口有相关性的输入端口为RS422_TX_in，填写到搜索结果列中。由于本次搜索结果列中只有一个输入端口，且与之前各行合并结果中的项均不重复，故将RS422_TX_in填写到合并结果中。合并结果列中存在输入端口，继续进行搜索表建立；

第三步搜索：对于上一行合并结果中的输入端口RS422_TX_in，根据其所在单元LU的端口扩展D矩阵，确定与其有相关性的测试不存在，与其有相关性的输出端口为RS422_TX_out，填写到搜索结果列中。由于本次搜索结果列中只有一个输出端口，且与之前各行合并结果中的项均不重复，故将RS422_TX_in填写到合并结果中。合并结果列中存在输出端口，继续进行搜索表建立；

第四步搜索：对于上一行合并结果中的输出端口RS422_TX_out，根据综合端口关联矩阵，确定与该输出端口有相关性的输入端口集为空，将空集符号填写到搜索结果列中与合并结果列中。合并结果列中不存在输入端口，相关性搜索表建立结束。

AD故障相关性搜索表如表15所示。

表15AD故障相关性搜索表

由于AD故障相关性搜索表最后一行的合并结果中不存在测试，故在合成D矩阵中AD故障行没有更多位置需要填写“1”。

同理，可建立其他故障的相关性搜索表，如表16至表24所示

表16AP故障相关性搜索表

表17CPU故障相关性搜索表

表18IO故障相关性搜索表

表19PS电路故障相关性搜索表

表20加速度计A故障相关性搜索表

表21GX故障相关性搜索表

表22GY故障相关性搜索表

表23板间信号无法正常通讯故障相关性搜索表

表24接插件接触不良故障相关性搜索表

(2)AMS的合成D矩阵

在AMS初始合成D矩阵的基础上，根据各故障的相关性搜索表，建立AMS最终合成D矩阵。

对于AD故障、AP故障、CPU故障以及IO故障，观察表15至表18，各故障的相关性搜索表最后一行的合并结果中均不存在测试，故在AMS合成D矩阵中AD故障、AP故障、CPU故障以及IO故障行均没有更多位置需要填写“1”；

对于PS电路故障，观察表19，相关性搜索表最后一行的合并结果中存在测试GX测试、GY测试、AD测试、AP测试、以及CPU测试，故在AMS合成D矩阵中PS电路故障行与GX测试、GY测试、AD测试、AP测试、以及CPU测试列的交叉位置填写“1”。若矩阵中原位置存在“1”，将其保留；

对于其他故障，采用同样方法。所有故障处理完成后，将合成D矩阵中剩余空项填写“0”，得到AMS最终合成D矩阵，如表25所示。

表25AMS的合成D矩阵

步骤五：根据合成D矩阵进行诊断

执行AMS的各项测试，得到测试结果如下：

●AD测试结果：1；

●AP测试结果：1；

●CPU测试结果：1；

●PS电路测试结果：0；

●加速度计A测试结果：0；

●GX测试结果：1；

●GY测试结果：0；

●板间信号通讯测试结果：0。

测试结果中存在“1”，说明AMS系统中发生了故障，形成测试结果状态行为：“1，1，1，0，0，1，0，0”。

与AMS合成D矩阵的各行进行对比，GX故障对应的行与测试结果状态行相同，因此，AMS系统发生的故障为GX故障。

Claims

1.一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法，具体步骤如下：

步骤一：建立各单元的端口扩展D矩阵

单元的端口扩展D矩阵为：

式中：表示系统中第p个单元的端口扩展D矩阵；

表示第p个单元的全部测试；

表示第p个单元的全部输出端口；

表示第p个单元的全部故障；

表示第p个单元全部输入端口；

D^p表示第p个单元的D矩阵；

表示第p个单元的故障-输出端口关系矩阵；

表示第p个单元的输入端口-测试关系矩阵；

表示第p个单元的输入端口-输出端口关系矩阵；

故障-输出端口关系矩阵为：

式中：表示第p个单元的故障-输出端口关系矩阵；

m_p表示第p个单元的故障数；

v_p表示第p个单元的输出端口数；

F_i ^p表示第p个单元中第i个故障，i＝1,2…m_p；

表示第p个单元中第j个输出端口，j＝1,2…v_p；

输入端口-测试关系矩阵为：

式中：表示第p个单元的输入端口-测试关系矩阵；

u_p表示第p个单元的输入端口数；

n_p表示第p个单元的测试数；

表示第p个单元中第i个输入端口，i＝1,2…u_p；

表示第p个单元中第j个测试，j＝1,2…n_p；

输入端口-输出端口关系矩阵为：

式中：表示第p个单元的输入端口-输出端口关系矩阵；

u_p表示第p个单元的输入端口数；

v_p表示第p个单元的输出端口数；

表示第p个单元中第i个输入端口，i＝1,2…u_p；

表示第p个单元中第j个输出端口，j＝1,2…v_p；

步骤二：建立各单元之间的综合端口关联矩阵

各单元之间的综合端口关联矩阵为：

式中：C_Z表示各单元之间的输出-输入综合端口关联矩阵；

N表示被测对象的子单元数；

表示第p个子单元的全部输出端口，p＝1,2…N；

表示第q个子单元全部输入端口，q＝1,2…N；

C_p-q表示p-q端口关系矩阵，即第p个子单元的输出端口与第q个子单元的输入端口的一阶相关性矩阵；p-q端口关系矩阵为：

式中：C_p-q表示p-q端口关系矩阵；

表示第p个子单元中第i个输出端口，i＝1,2…v_p；

表示第q个子单元中第j个输入端口，j＝1,2…u_p；

步骤三：建立初始合成D矩阵

初始合成D矩阵为：

式中，D_H0表示初始合成D矩阵；

表示第p个单元的全部故障，p＝1,2…N

表示第q个单元的全部测试，q＝1,2…N

表示系统中第p个单元的D矩阵D^p中的所有“1”元素形成的矩阵，其余“0”的位置处暂时为空；

步骤四：建立最终合成D矩阵

具体步骤如下：

(1)从初始合成D矩阵中选择一个故障；

(2)建立该故障的相关性搜索表，相关性搜索表包括：搜索步骤、搜索结果、合并结果，如表2所示；

表2相关性搜索表

建立相关性搜索表的具体步骤如下：

a)根据该故障所在单元的端口扩展D矩阵，确定与该故障有相关性的输出端口集合，将其填写到搜索结果列与合并结果列中；若合并结果列为空，则结束相关性搜索表建立，否则继续；

b)相关性搜索表下移一行，若上一行合并结果列中存在测试，则将其填写到本行的合并结果中；从上一行合并结果列的输出端口集合中，选择一个输出端口，根据综合端口关联矩阵，确定与该输出端口有相关性的输入端口集合，填写到搜索结果列中；选择下一个输出端口，重复该过程，直到输出端口集合中所有输出端口分析完毕；将得到的所有输入端口进行相同项合并，并将与之前各行合并结果中已存在的输入端口重复的项删除，最后结果填写到合并结果列中；若合并结果列中不存在输入端口，则结束相关性搜索表建立，否则继续；

c)相关性搜索表下移一行，若上一行合并结果列中存在测试，则将其填写到本行的搜索结果中；从上一行的合并结果列的输入端口集合中，选择一个输入端口，根据该输入端口所在单元的端口扩展D矩阵，确定与该输入端口有相关性的测试和输出端口混合集合，填写到搜索结果列中；选择下一个输入端口，重复该过程，直到输入端口集合中所有输入端口分析完毕；将得到的所有测试和输出端口进行相同项合并，并将与之前各合并结果中已存在的测试和输出端口重复的项删除，最后结果填写到合并结果列中；若合并结果列中不存在输出端口，则结束相关性搜索表建立，否则跳至步骤b)；

(5)将合成D矩阵剩余空项填写“0”，得到最终合成D矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法，所述的步骤一中建立单元的端口扩展D矩阵，具体包括以下几个步骤：

单元组成信息包括：单元名称、单元的故障、单元的测试数、单元的输入端口和单元的输出端口，填写到表1所示的表格中；

表1单元组成信息

此外，确定各单元的相关性框图模型和相应的D矩阵；

(2)选择一个单元，确定其故障-输出端口关系矩阵

c)选择下一个故障，重复步骤b)，直到所有故障选择完毕；

d)将故障-输出端口关系矩阵中其余的d_ij处填写“0”；

(3)对该单元，确定其输入端口-测试关系矩阵

d)将输入端口-测试关系矩阵中其余的d_ij处填写“0”；

(4)对该单元，确定其输入端口-输出端口关系矩阵

d)将输入端口-输出端口关系矩阵中其余的d_ij处填写“0”；

(5)根据公式(2)的定义形式，将该单元D矩阵D^p、故障-输出端口关系矩阵输入端口-测试关系矩阵以及输入端口-输出端口关系矩阵进行合并，得到该单元的端口扩展D矩阵

3.根据权利要求2所述的一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法，所述的步骤二中建立各单元之间的综合端口关联矩阵，具体包括以下几个步骤：

(5)将综合端口关联矩阵中其余的c_ij处填写“0”。

4.根据权利要求2所述的一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法，所述的步骤三中初始合成D矩阵，具体为：根据表1中的各单元故障和测试组成，建立空的合成D矩阵；根据各单元的D矩阵，将D矩阵中为“1”的数值填写到合成D矩阵相应故障与测试交叉位置，形成初始合成D矩阵。

5.根据权利要求1或者2所述的一种考虑端口交联关系的D矩阵合成方法，还包括步骤五，根据合成D矩阵进行诊断，具体为：

执行测试，获取各测试的结果，当测试结果中存在“1”时，说明系统存在故障，需要进行诊断；

将测试结果按合成D矩阵中的测试排列次序进行排列，构成测试结果状态行，与合成D矩阵的每一行进行对比；在合成D矩阵，与测试结果状态行相同的行对应的故障，即是发生的故障。