CN103995192A - 一种电子装备电磁环境适应性能的测试评估方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子装备测试评估技术领域，公开一种电子装备电磁环境适应性能的测试评估方法及设备，所述方法采用的电子装备电磁环境适应性能的测试设备，具有电磁环境因素的n个模拟信号源通过信号合成电路与待评估电子装备相连，待评估电子装备通过数据传输线缆与电磁环境适应性能评估装置相连，信号合成电路通过数据传输线缆与电磁环境适应性能评估装置相连。本发明具有寻求各种电磁环境信号因子和不同水平数之间的合理搭配，减少测试次数，具有将kⁿ种电磁环境下待评估电子装备完成任务的能力数据存储于Flash数据存储器，并计算评估该待评估电子装备的电磁环境适应性能。该评估装置适用于商用雷达、电台等商用电子装备的电磁环境适应性能的测试评估。

Description

一种电子装备电磁环境适应性能的测试评估方法及设备

技术领域

本发明涉及电子装备测试评估技术领域，尤其涉及一种电子装备电磁环境适应性能的测试评估方法及设备。 

背景技术

目前，电子装备电磁环境适应性能的测试评估一直是公认的难题之一。目前的评估方法以大量的定性评估为主，少量的电磁环境单个因素适应能力的定量评估为辅；而实际电子装备工作性能受到n个电磁环境因素的影响，还不能实现电磁环境适应性能的综合评估。其中n一般为大于等于2、小于10的自然数，本发明的目的就是实现电子装备对n个电磁环境因素的适应性能的综合评估。 

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种电子装备电磁环境适应性能的测试评估方法及设备。 

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下技术方案： 

一种电子装备电磁环境适应性能的测试评估设备，包括：电磁环境因素的n个模拟信号源、信号合成电路、待评估电子装备、电磁环境适应性能评估装置，所述电磁环境因素的n个模拟信号源通过数据传输线缆与信号合成电路相连，信号合成电路通过数据传输线缆与待评估电子装备相连，待评估电子装备通过数据传输线缆与电磁环境适应性能评估装置相连，信号合成电路通过数据传输线缆与电磁环境适应性能评估装置相连。 

一种电子装备电磁环境适应性能的测试评估设备，所述电磁环境适应 性能评估装置由数据接口电路、电源电路、复位电路、Flash数据存储器、基于FPGA的算法程序块、触摸屏及其接口电路组成，所述数据接口电路通过Flash数据存储器、基于FPGA的算法程序块与触摸屏接口电路相连，其中，基于FPGA的算法程序块与复位电路相连，触摸屏接口电路与触摸屏相连。 

一种电子装备电磁环境适应性能的评估方法，其特征在于：采用n个信号源模拟电子装备所处的电磁环境信号，n个电磁环境模拟信号通过信号合成电路传输至待评估电子装备，处于这n个电磁环境模拟信号中的待评估电子装备完成任务的能力数据和n个电磁环境模拟信号传输至电磁环境适应性能评估装置，电磁环境适应性能评估装置根据测试方案设定、测试的电磁环境信号数据与待评估电子装备完成任务的能力数据能够对电子装备的给定电磁环境适应性能进行评估，其具体评估方法是： 

电磁环境具有大小不同水平的电磁环境信号，当每一种电磁环境信号都有n个电磁环境信号，k个水平数，形成了kⁿ种的电磁环境，待评估电子装备在该电磁环境中完成任务的能力，是该待评估电子装备的电磁环境适应性能； 

正交设计方法是设定所有电磁环境信号因子组合为样本空间，基于正交表从样本空间中挑选样本点进行电子装备电磁环境适应性能测试，然后根据测试结果分析各因子不同水平的效应，以此为基础针对各电磁环境信号因子、各水平搭配形成的电磁环境条件下对电子装备电磁环境适应性能进行正确评估： 

正交表一般记为L_m(kⁿ)，其中L表示正交表，m表示正交表安排的测 试次数，即正交表的行数，n表示运用该正交表可安排的电磁环境信号因子的个数，即正交表的列数，k表示各电磁环境信号因子的水平数； 

在进行电子装备电磁环境适应性能测试时，首先选择对电子装备电磁环境适应性能结果有影响的电磁环境信号因子、因子的水平，或设计正交表，确定正交表的列数n稍大于或等于选择的电磁环境信号因子个数，随机地进行m个测试设置为测试序号m，测试结果为电子装备完成任务能力y₁,y₂,…,y_m，并记录于表中y₁,y₂,…,y_m； 

将测试数据对电子装备电磁环境适应性能进行评估，评估计算方法包括：计算总离差平方和、各列的离差平方和及其自由度、确定试验误差平方和， 

①总离差平方和计算，假设给定不同电磁环境信号因子诸水平的搭配组合条件下的测试结果来自正态分布的样本与相互独立，且测试结果的期望值可能不同，但是方差相同。在该假设条件下，所得的m个测试结果y₁,y₂,…,y_m是m个相互独立的正态变量，期望和方差分别为 

E(y_j)＝u_j，D(y_j)＝σ²，j＝1,2,…,m  (1) 

把每个电磁环境信号因子第i(i＝1,2,…,k)水平所对应的测试结果分别相加，求出每个水平下的总和，用T_i(i＝1,2,…,k)表示。并在正交表中增加相应的行表示。 

计算测试结果的总平均值，即 

$\hat{u}=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{y}_j---\left(2\right)$

并计算总离差平方和，即 

$S_T^2=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{(y_j-\hat{u})}^2---\left(3\right)$

②各列的离差平方和及其自由度计算，计算不同电磁环境信号因子各水平的测试结果的平均值，即用T₁,T₂,…,T_k分别除以各水平下的测试次数，记为称为电磁环境信号因子在i水平下指标的平均估计，在正交表中增加相应的行表示。同时可以计算不同电磁环境信号因子各水平的效应估计，即并在正交表中增加相应的行表示； 

计算各列的离差平方和及其自由度，如第i列的离差平方和及其自由度f_i分别为 

$\left\{\begin{array}{c}{S}_i^2=\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}r{({\stackrel{\‾}{T}}_j-\hat{u})}^2\\ f_i=k-1\end{array}\right.---\left(4\right)$

式中r为各水平的重复测试次数，i为正交表列号，为第i个电磁环境信号因子在水平j(j＝1,2,…,k)的测试结果的平均值。 

③确定误差平方和及其自由度f_e1，算法为 

误差平方和＝总离差平方和—各因子离差平方和之和 

                       (5) 

误差自由度＝总自由度(n-1)—各因子自由度之和 

                        (6) 

根据误差平方和及其自由度f_e1，可得σ²的估计为 

${\mathrm{\σ}}^2=\frac{S_{e1}^2}{f_{e1}}---\left(7\right)$

④在不同电磁环境信号因子组合条件下，对于给定的α(0<α<1)，可以构造出电子装备电磁环境适应性能评估值y的置信水平为1-α的置信 区间。将y表示成测试结果y_i(i＝1,2,…,m)的线性函数，即有 

$y=\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h{y}_h---\left(8\right)$

由于前面已经假设y_h～N(u_h,σ²)，所以有 

$y~N(\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h{y}_h,\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h^2{\mathrm{\&sigma;}}^2)---\left(9\right)$

并有 

$\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h{\hat{u}}_h=\hat{y}---\left(10\right)$

由统计理论可知 

$\frac{S_E^2}{{\mathrm{\&sigma;}}^2}~{\mathrm{\&chi;}}^2\left(f_E\right)$

则有 

$\frac{y-\hat{y}}{\sqrt{\underset{h=1}{\overset{25}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h^2{\mathrm{\&sigma;}}^2}}/\sqrt{\frac{S_E^2}{{\mathrm{\&sigma;}}^2{f}_E}}=\frac{y-\hat{y}}{\sqrt{\underset{h=1}{\overset{25}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h^2}}/\sqrt{\frac{S_E^2}{f_E}}~t\left(f_E\right)---\left(11\right)$

式中t(f_E)表示自由度为f_E的t分布； 

定义可得电子装备电磁环境适应性能评估值y的置信水平为1-α的置信区间为 

$[\hat{y}-\frac{t_{1-\mathrm{\&alpha;}/2}\left(f_E\right)\widehat{\mathrm{\&sigma;}}}{\sqrt{n_E}},\hat{y}+\frac{t_{1-\mathrm{\&alpha;}/2}\left(f_E\right)\widehat{\mathrm{\&sigma;}}}{\sqrt{n_E}}]---\left(12\right).$

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性： 

本发明一种电子装备电磁环境适应性能的测试评估方法及设备，通过 正交计算评估方法，不仅可以寻求各种电磁环境信号因子和不同水平之间的合理搭配，并且在不影响对电子装备电磁环境适应性能进行准确评估的前提下减少测试次数。在kⁿ种电磁环境。由n个电磁环境信号及其k个水平通过HM8134-2射频信号合成器合成下，通过数据接口电路将kⁿ种电磁环境下如商用雷达、商用电台等待评估电子装备完成任务的能力数据存储于Flash数据存储器，经过FPGA算法程序模块，可准确计算评估该待评估电子装备的电磁环境适应性能。该评估装置不仅适用于如商用雷达、商用电台等的电磁环境适应性能的测试评估，而且还可适用于其它等商用电子装备的测试评估。 

附图说明

图1为电子装备电磁环境适应性能的测试评估设备的电路应用方框图； 

具体实施方式

如图l所示，一种电子装备电磁环境适应性能的测试评估设备，包括：电磁环境因素的n个模拟信号源、信号合成电路、待评估电子装备、电磁环境适应性能评估装置，所述电磁环境因素的n个模拟信号源通过数据传输线缆与信号合成电路相连，信号合成电路通过数据传输线缆与待评估电子装备相连，待评估电子装备通过数据传输线缆与电磁环境适应性能评估装置相连，信号合成电路通过数据传输线缆与电磁环境适应性能评估装置相连。其中，信号合成电路为HM8134-2射频信号合成器。 

所述电磁环境适应性能评估装置由数据接口电路、电源电路、复位电路、Flash数据存储器、基于FPGA的算法程序块、触摸屏及其接口电路 组成，所述数据接口电路通过Flash数据存储器、基于FPGA的算法程序块与触摸屏接口电路相连，其中，基于FPGA的算法程序块与复位电路相连，触摸屏接口电路与触摸屏相连。 

一种电子装备电磁环境适应性能的评估方法，采用n个信号源模拟电子装备所处的电磁环境信号，n个电磁环境模拟信号通过信号合成电路传输至待评估电子装备，处于这n个电磁环境模拟信号中的待评估电子装备完成任务的能力数据和n个电磁环境模拟信号传输至电磁环境适应性能评估装置，电磁环境适应性能评估装置根据测试方案设定、测试的电磁环境信号数据与待评估电子装备完成任务的能力数据能够对电子装备的给定电磁环境适应性能进行评估，其具体评估方法是： 

电磁环境具有大小不同水平的电磁环境信号，当每一种电磁环境信号都有n个电磁环境信号，k个水平数，形成了kⁿ种的电磁环境，即形成了不同的待评估电子装备完成任务所处的电磁环境，待评估电子装备在该电磁环境中完成任务的能力，是该待评估电子装备的电磁环境适应性能； 

在n个电磁环境信号及其k个水平形成了kⁿ种电磁环境，需要对kⁿ种电子装备电磁环境适应性能进行测试，假设k＝5、n＝4，则有kⁿ＝625次，做这么多的测试，不仅要花费大量的人力、物力，而且所需要的测试时间也会很长，显然完成该测试任务很困难，也不符合实际。 

本发明通过正交设计方法，寻求各种电磁环境信号因子和不同水平之间的合理搭配，在不影响对电子装备电磁环境适应性能进行正确评估的前提下，尽可能地减少测试次数。 

正交设计的基本方法是：设定所有电磁环境信号因子组合为样本空 间，基于正交表从样本空间中挑选样本点进行电子装备电磁环境适应性能测试，然后根据测试结果分析各因子不同水平的效应，以此为基础针对各电磁环境信号因子、各水平搭配形成的电磁环境条件下对电子装备电磁环境适应性能进行正确评估： 

正交表一般记为L_m(kⁿ)，其中L表示正交表，m表示正交表安排的测试次数，即正交表的行数，n表示运用该正交表可安排的电磁环境信号因子的个数，即正交表的列数，k表示各电磁环境信号因子的水平数； 

运用正交表，如表1粗线的上半部分，进行电子装备电磁环境适应性能测试时，首先选择或设计合适的正交表，对电子装备电磁环境适应性能结果有影响的电磁环境信号因子、因子的水平、因子的交互作用是挑选正交表的重要依据。根据因子的水平个数确定相应水平的正交表，如果是混合水平的正交测试设计问题，则应挑选混合型正交表。一般情况下，只要正交表的列数稍大于或等于因子的个数即可，这样既可以安排下全部要考虑的电磁环境信号因子，又能达到减少测试次数的目的。运用设计的正交表进行电子装备电磁环境适应性能的测试，如表1粗线的上半部分，共随机地进行m个测试，测试结果y₁,y₂,…,y_m记录于表中。 

表1电子装备电磁环境适应性能测试结果分析示意表 

(注：表中灰色阴影部分数据根据随选择的正交表确定) 

利用测试数据对电子装备电磁环境适应性能进行评估，评估计算方法包括：计算总离差平方和、各列的离差平方和及其自由度、确定试验误差平方和， 

①总离差平方和计算，假设给定不同电磁环境信号因子诸水平的搭配组合条件下的测试结果来自正态分布的样本与相互独立，且测试结果的期望值可能不同，但是方差相同。在该假设条件下，所得的m个测试结果y₁,y₂,…,y_m是m个相互独立的正态变量，期望和方差分别为 

E(y_j)＝u_j，D(y_j)＝σ²，j＝1,2,…,m  (1) 

把每个电磁环境信号因子第i(i＝1,2,…,k)水平所对应的测试结果分别相加，求出每个水平下的总和，用T_i(i＝1,2,…,k)表示。并在正交表中增加相应的行表示。 

计算测试结果的总平均值，即 

$\hat{u}=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{y}_j---\left(2\right)$

并计算总离差平方和，即 

$S_T^2=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(y_j-\hat{u})}^2---\left(3\right)$

②各列的离差平方和及其自由度计算，计算不同电磁环境信号因子各水平的测试结果的平均值，即用T₁,T₂,…,T_k分别除以各水平下的测试次数，记为称为电磁环境信号因子在i水平下指标的平均估计，在正交表中增加相应的行表示。同时可以计算不同电磁环境信号因子各水平的效应估计，即并在正交表中增加相应的行表示； 

计算各列的离差平方和及其自由度，如第i列的离差平方和及其自由度f_i分别为 

$\left\{\begin{array}{c}{S}_i^2=\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}r{({\stackrel{\&OverBar;}{T}}_j-\hat{u})}^2\\ f_i=k-1\end{array}\right.---\left(4\right)$

式中r为各水平的重复测试次数，i为正交表列号，为第i个电磁环境信号因子在水平j(j＝1,2,…,k)的测试结果的平均值。 

③确定误差平方和及其自由度f_e1，算法为 

误差平方和＝总离差平方和—各因子离差平方和之和 

               (5) 

误差自由度＝总自由度(n-1)—各因子自由度之和 

                 (6) 

根据误差平方和及其自由度f_e1，可得σ²的估计为 

${\mathrm{\&sigma;}}^2=\frac{S_{e1}^2}{f_{e1}}---\left(7\right)$

④在不同电磁环境信号因子组合条件下，对于给定的α(0<α<1)，可以构造出电子装备电磁环境适应性能评估值y的置信水平为1-α的置信区间。将y表示成测试结果y_i(i＝1,2,…,m)的线性函数，即有 

$y=\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h{y}_h---\left(8\right)$

由于前面已经假设y_h～N(u_h,σ²)，所以有 

$y~N(\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h{y}_h,\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h^2{\mathrm{\&sigma;}}^2)---\left(9\right)$

并有 

$\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h{\hat{u}}_h=\hat{y}---\left(10\right)$

由统计理论可知 

$\frac{S_E^2}{{\mathrm{\&sigma;}}^2}~{\mathrm{\&chi;}}^2\left(f_E\right)$

则有 

$\frac{y-\hat{y}}{\sqrt{\underset{h=1}{\overset{25}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h^2{\mathrm{\&sigma;}}^2}}/\sqrt{\frac{S_E^2}{{\mathrm{\&sigma;}}^2{f}_E}}=\frac{y-\hat{y}}{\sqrt{\underset{h=1}{\overset{25}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h^2}}/\sqrt{\frac{S_E^2}{f_E}}~t\left(f_E\right)---\left(11\right)$

式中t(f_E)表示自由度为f_E的t分布； 

定义可得电子装备电磁环境适应性能评估值y的置信水平为1-α的置信区间为 

$[\hat{y}-\frac{t_{1-\mathrm{\&alpha;}/2}\left(f_E\right)\widehat{\mathrm{\&sigma;}}}{\sqrt{n_E}},\hat{y}+\frac{t_{1-\mathrm{\&alpha;}/2}\left(f_E\right)\widehat{\mathrm{\&sigma;}}}{\sqrt{n_E}}]---\left(12\right).$

具体实施例 

本部分利用本发明的方法对待评估电子装备如商用雷达、商用电台通信装备的电磁环境，假设4个电磁环境信号因子，适应性能以信号侦察能力为例进行评估示例。 

又假设4个电磁环境信号因子的变化水平为5，则利用正交表L₂₅(5⁶)来安排该型号通信装备信号侦察能力的测试，测试结果及计算结果如表2所示。 

表2该型号通信侦察装备信号侦察能力的测试结果分析表 

根据上表求得总离差平方和为 

$S_T^2=\underset{j=1}{\overset{25}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(y_j-\hat{u})}^2=2.496416$

因素的离差平方和为 

$S_F^2=0.016664+0.044604+2.300504+0.101604=2.463416$

则有误差平方和为 

$\begin{array}{c}{S}_E^2=S_T^2-S_F^2\\ =2.496416-2.463416=0.033\end{array}$

误差自由度为 

$\begin{array}{c}{f}_E=(25-1)-(4+4+4+4)\\ =8\end{array}$

则可得σ²的估计为 

${\mathrm{\&sigma;}}^2=\frac{S_E^2}{f_E}=0.004125$

$\mathrm{\&sigma;}=\sqrt{\frac{S_E^2}{f_E}}=0.06423$

如在本实例中，对于电磁环境信号Ⅰ的水平1、电磁环境信号Ⅱ的水平3、电磁环境信号Ⅲ的水平5、电磁环境信号Ⅳ的水平1组合所形成的电磁环境，对该型号通信装备该电磁环境下的信号侦察能力未安排测试，可以基于上述方法进行该型号通信装备该电磁环境适应性能的区间估计。有信号侦察能力，即该电磁环境适应性能； 

$\begin{array}{c}\hat{y}=\hat{u}+{\hat{a}}_1+{\hat{b}}_3+{\hat{c}}_5+{\hat{d}}_1\\ =0.5444-0.0444-0.0044-0.3944-0.0644\\ =0.0368\end{array}$

式中为电磁环境信号Ⅰ对应的信号侦察能力效应估计 为电磁环境信号Ⅱ对应的信号侦察能力效应估计 为电磁环境信号 Ⅲ对应的信号侦察能力效应估计 为电磁环境信号Ⅳ对应的信号侦察能力效应估计

同时又有 

$\begin{array}{c}\hat{y}=\hat{u}+{\hat{a}}_1+{\hat{b}}_3+{\hat{c}}_5+{\hat{d}}_1\\ ={\stackrel{\&OverBar;}{A}}_1+{\stackrel{\&OverBar;}{B}}_3+{\stackrel{\&OverBar;}{C}}_5+{\stackrel{\&OverBar;}{D}}_1-3\hat{u}\end{array}$

式中为电磁环境信号Ⅰ在水平1下的信号侦察能力均值，为电磁环境信号Ⅱ在水平3下的信号侦察能力均值，为电磁环境信号Ⅲ在水平5下的信号侦察能力均值，为电磁环境信号Ⅳ在水平1下的信号侦察能力均值。 

进一步有 

$\begin{array}{c}\hat{y}={\stackrel{\&OverBar;}{A}}_1+{\stackrel{\&OverBar;}{B}}_3+{\stackrel{\&OverBar;}{C}}_5+{\stackrel{\&OverBar;}{D}}_1-3\hat{u}\\ =\frac{1}{5}(y_1+y_6+y_{11}+y_{16}+y_{21})+\frac{1}{5}(y_{11}+y_{12}+y_{13}+y_{14}+y_{15})+\frac{1}{5}(y_2+y_8+y_{14}+y_{20}+y_{21})\\ +\frac{1}{5}(y_3+y_{10}+y_{12}+y_{19}+y_{21})-\frac{3}{25}(y_1+y_2+y_3+y_4+y_5+y_6+y_7+y_8+y_9+\\ y_{10}+y_{11}+y_{12}+y_{13}+y_{14}+y_{15}+y_{16}+y_{17}+y_{18}+y_{19}+y_{20}+y_{21}+y_{22}+y_{23}+y_{24}+y_{25})\\ =\frac{2}{25}{y}_1+\frac{2}{25}{y}_2+\frac{2}{25}{y}_3-\frac{3}{25}y4-\frac{3}{25}{y}_5+\frac{2}{25}{y}_6-\frac{3}{25}{y}_7+\frac{2}{25}{y}_8-\frac{3}{25}{y}_9+\frac{2}{25}{y}_{10}+\frac{7}{25}{y}_{11}+\frac{7}{25}{y}_{12}+\frac{2}{25}{y}_{13}\\ +\frac{7}{25}{y}_{14}+\frac{2}{25}{y}_{15}+\frac{2}{25}{y}_{16}-\frac{3}{25}{y}_{17}-\frac{3}{25}{y}_{18}+\frac{2}{25}{y}_{19}+\frac{2}{25}{y}_{20}+\frac{12}{25}{y}_{21}-\frac{3}{25}{y}_{22}-\frac{3}{25}{y}_{23}-\frac{3}{25}{y}_{24}-\frac{3}{25}{y}_{25}\end{array}$

于是可得 

$\begin{array}{c}{n}_E={(11*{\left(\frac{2}{25}\right)}^2+10*{\left(\frac{3}{25}\right)}^2+3*{\left(\frac{7}{25}\right)}^2+{\left(\frac{12}{25}\right)}^2)}^{-1}\\ =1.470588\end{array}$

则当α＝0.05时，查t分布临界值表得t_1-α/2(f_E)＝1.860，进而可求得 

$\frac{t_{1-\mathrm{\&alpha;}/2}\left(f_E\right)\widehat{\mathrm{\&alpha;}}}{\sqrt{n_E}}=\frac{1.860*0.06423}{\sqrt{1.470588}}=0.0985$

于是求得置信水平为0.95时该型号通信装备该电磁环境适应性能的 区间估计为 

$\begin{array}{c}[\hat{y}-\frac{t_{1-\mathrm{\&alpha;}/2}\left(f_E\right)\widehat{\mathrm{\&sigma;}}}{\sqrt{n_E}},\hat{y}+\frac{t_{1-\mathrm{\&alpha;}/2}\left(f_E\right)\widehat{\mathrm{\&sigma;}}}{\sqrt{n_E}}]\\ =[0.0368-\mathrm{0.0985,0.0368}+0.0985]\&ap;\left[\mathrm{0,0.1353}\right]\end{array}.$

同理可求取该型号通信装备对其它电磁环境适应性能的区间估计。 

Claims (3)

1.一种电子装备电磁环境适应性能的测试设备，其特征在于：包括：电磁环境因素的n个模拟信号源、信号合成电路、待评估电子装备、电磁环境适应性能评估装置，所述电磁环境因素的n个模拟信号源通过数据传输线缆与信号合成电路相连，信号合成电路通过数据传输线缆与待评估电子装备相连，待评估电子装备通过数据传输线缆与电磁环境适应性能评估装置相连，信号合成电路通过数据传输线缆与电磁环境适应性能评估装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种电子装备电磁环境适应性能的测试设备，其特征在于：所述电磁环境适应性能评估装置由数据接口电路、电源电路、复位电路、Flash数据存储器、基于FPGA的算法程序块、触摸屏及其接口电路组成，所述数据接口电路通过Flash数据存储器、基于FPGA的算法程序块与触摸屏接口电路相连，其中，基于FPGA的算法程序块与复位电路相连，触摸屏接口电路与触摸屏相连。

3.如权利要求1所述一种电子装备电磁环境适应性能测试设备的评估方法，其特征在于：采用n个信号源模拟电子装备所处的电磁环境信号，n个电磁环境模拟信号通过信号合成电路传输至待评估电子装备，处于这n个电磁环境模拟信号中的待评估电子装备完成任务的能力数据和n个电磁环境模拟信号传输至电磁环境适应性能评估装置，电磁环境适应性能评估装置根据测试方案设定、测试的电磁环境信号数据与待评估电子装备完成任务的能力数据能够对电子装备的给定电磁环境适应性能进行评估，其具体评估方法是：

电磁环境具有大小不同水平的电磁环境信号，当每一种电磁环境信号都有n个电磁环境信号，k个水平数，形成了kⁿ种的电磁环境，待评估电子装备在该电磁环境中完成任务的能力，是该待评估电子装备的电磁环境适应性能；

正交设计方法是设定所有电磁环境信号因子组合为样本空间，基于正交表从样本空间中挑选样本点进行电子装备电磁环境适应性能测试，然后根据测试结果分析各因子不同水平的效应，以此为基础针对各电磁环境信号因子、各水平搭配形成的电磁环境条件下对电子装备电磁环境适应性能进行正确评估：

正交表一般记为L_m(kⁿ)，其中L表示正交表，m表示正交表安排的测试次数，即正交表的行数，n表示运用该正交表可安排的电磁环境信号因子的个数，即正交表的列数，k表示各电磁环境信号因子的水平数；

在进行电子装备电磁环境适应性能测试时，首先选择对电子装备电磁环境适应性能结果有影响的电磁环境信号因子、因子的水平，或设计正交表，确定正交表的列数n稍大于或等于选择的电磁环境信号因子个数，随机地进行m个测试设置为测试序号m，测试结果为电子装备完成任务能力y₁,y₂,…,y_m，并记录于表中y₁,y₂,…,y_m；

将测试数据对电子装备电磁环境适应性能进行评估，评估计算方法包括：计算总离差平方和、各列的离差平方和及其自由度、确定试验误差平方和；

①总离差平方和计算，假设给定不同电磁环境信号因子诸水平的搭配组合条件下的测试结果来自正态分布的样本与相互独立，且测试结果的期望值可能不同，但是方差相同。在该假设条件下，所得的m个测试结果y₁,y₂,…,y_m是m个相互独立的正态变量，期望和方差分别为

E(y_j)＝u_j，D(y_j)＝σ²，j＝1,2,…,m  (1)

把每个电磁环境信号因子第i(i＝1,2,…,k)水平所对应的测试结果分别相加，求出每个水平下的总和，用T_i(i＝1,2,…,k)表示。并在正交表中增加相应的行表示。

计算测试结果的总平均值，即

$\hat{u}=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{y}_j---\left(2\right)$

并计算总离差平方和，即

$S_T^2=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(y_j-\hat{u})}^2---\left(3\right)$

②各列的离差平方和及其自由度计算，计算不同电磁环境信号因子各水平的测试结果的平均值，即用T₁,T₂,…,T_k分别除以各水平下的测试次数，记为称为电磁环境信号因子在i水平下指标的平均估计，在正交表中增加相应的行表示。同时可以计算不同电磁环境信号因子各水平的效应估计，即并在正交表中增加相应的行表示；

计算各列的离差平方和及其自由度，如第i列的离差平方和及其自由度f_i分别为

$\left\{\begin{array}{c}{S}_i^2=\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}r{({\stackrel{\&OverBar;}{T}}_j-\hat{u})}^2\\ f_i=k-1\end{array}\right.---\left(4\right)$

式中r为各水平的重复测试次数，i为正交表列号，为第i个电磁环境信号因子在水平j(j＝1,2,…,k)的测试结果的平均值。

③确定误差平方和及其自由度f_e1，算法为

误差平方和＝总离差平方和—各因子离差平方和之和

                 (5)

误差自由度＝总自由度(n-1)—各因子自由度之和

                (6)

根据误差平方和及其自由度f_e1，可得σ²的估计为

${\mathrm{\&sigma;}}^2=\frac{S_{e1}^2}{f_{e1}}---\left(7\right)$

④在不同电磁环境信号因子组合条件下，对于给定的α(0<α<1)，可以构造出电子装备电磁环境适应性能评估值y的置信水平为1-α的置信区间。将y表示成测试结果y_i(i＝1,2,…,m)的线性函数，即有

$y=\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h{y}_h---\left(8\right)$

由于前面已经假设y_h～N(u_h,σ²)，所以有

$y~N(\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h{y}_h,\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h^2{\mathrm{\&sigma;}}^2)---\left(9\right)$

并有

$\underset{h=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h{\hat{u}}_h=\hat{y}---\left(10\right)$

由统计理论可知

$\frac{S_E^2}{{\mathrm{\&sigma;}}^2}~{\mathrm{\&chi;}}^2\left(f_E\right)$

则有

$\frac{y-\hat{y}}{\sqrt{\underset{h=1}{\overset{25}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h^2{\mathrm{\&sigma;}}^2}}/\sqrt{\frac{S_E^2}{{\mathrm{\&sigma;}}^2{f}_E}}=\frac{y-\hat{y}}{\sqrt{\underset{h=1}{\overset{25}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_h^2}}/\sqrt{\frac{S_E^2}{f_E}}~t\left(f_E\right)---\left(11\right)$

式中t(f_E)表示自由度为f_E的t分布；

定义可得电子装备电磁环境适应性能评估值y的置信水平为1-α的置信区间为

$[\hat{y}-\frac{t_{1-\mathrm{\&alpha;}/2}\left(f_E\right)\widehat{\mathrm{\&sigma;}}}{\sqrt{n_E}},\hat{y}+\frac{t_{1-\mathrm{\&alpha;}/2}\left(f_E\right)\widehat{\mathrm{\&sigma;}}}{\sqrt{n_E}}]---\left(12\right).$