CN111191340A - 一种舰载卫星通信系统可靠性测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种舰载卫星通信系统可靠性测试方法，选取舰载卫星通信系统中软、硬件模块构成最小系统，结合仿真和实测得出最小系统的工作综合环境条件，通过对最小系统的可靠性鉴定测试，考核舰载卫星通信系统中各型号设备的可靠性指标，有效提高测试的费效比。本方法代替舰载卫星通信系统传统综合可靠性测试，大幅度节约测试成本。本发明综合考虑了产品可靠性设计、可靠性研制、测试室测试及产品使用阶段的可靠性数据，可考核产品全寿命周期可靠性指标，能够正确评估舰载卫星通信系统中各设备的可靠性指标。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信领域，具体地涉及一种适用于舰载卫星通信系统装备的可靠性测试优化方法。
背景技术
舰载卫星通信系统由多种类型的舰载卫星通信设备组成，主要安装在不同型号的水面舰船、潜艇。为舰船之间、舰船与地面基地之间提供数据、话音、视频等超视距通信业务。
舰载卫星通信系统设备由舱内信道设备和舱外天线设备组成，产品多、标准化、系列化、通用化水平较高。作为一种高可靠性大型电子设备，受试品的重量1吨以上、功耗约10kw，对测试场地要求较高，按照GJB 899A规定，即使选择短时高风险方案，单设备测试也长达数月。现有的可靠性鉴定测试方法组织难度大、周期长、费用多，难以满足舰载卫星通信系统可靠性鉴定的需要。
发明内容
发明目的：为了解决舰载卫星通信系统的可靠性鉴定测试困难的问题，本发明提供一种舰载卫星通信系统可靠性测试方法。本方法选取舰载卫星通信系统中软、硬件模块构成最小系统，结合仿真和实测得出最小系统的工作综合环境条件，通过对最小系统的可靠性鉴定测试，考核舰载卫星通信系统中各型号设备的可靠性指标，有效提高测试的费效比。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种舰载卫星通信系统可靠性测试方法，包括以下步骤：
步骤1，开展受试品分析：收集舰载卫星通信系统各受试品信息，根据受试品信息确定受试品的组成及环境技术要求；
步骤2，构建最小系统：从舰载卫星通信系统各受试品的模块中按品种和比例选择硬件构成最小系统，保留全系统测试端口，各模块之间硬件接口关系应与全系统一致，实现舰载卫星通信系统的功能和性能，并可进行功能、性能检测；
步骤3，确定可靠性测试综合应力：可靠性测试综合应力包括电应力、温湿度和振动，综合各模块环境要求，取最严酷包络；合并各模块的原综合环境要求，形成最小系统测试的综合测试应力；
步骤4，计算最小系统的可靠性指标：根据最小系统的组成和可靠性框图，结合产品研制过程中的可靠性设计数据，统计各模块的可靠性指标，计算最小系统可靠性指标；
其中，RS(t)表示最小系统可靠度，λS表示最小系统失效率，λ1为天线的失效率；λ2为信道的失效率，MTBF表示最小系统可靠性指标；
步骤5，确定测试方案：根据最小系统可靠性指标和综合环境条件设计最小系统可靠性鉴定测试剖面，并根据系统内各设备可靠性指标，计算最小系统的可靠性接收的判决标准。
优选的：步骤3中无环境要求的模块应首先进行实验室实测，无法实测的可参考振动、热仿真值确定。
优选的：舰载卫星通信系统内共有n种硬件模块，共计m个，m≥n，最小系统固有可靠性模型看做n个不同模块组成的串联系统，天线由i个模块组成，信道由j个模块组成，满足i+j＝n。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
1)、本方法代替舰载卫星通信系统传统综合可靠性测试，大幅度节约测试成本。
2)、此方法采用仿真与实测结合的方法，确定各模块的应力剖面，提高了可靠性测试考核的充分性和科学性。
3)、此方法综合考虑了产品可靠性设计、可靠性研制、测试室测试及产品使用阶段的可靠性数据，可考核产品全寿命周期可靠性指标，能够正确评估舰载卫星通信系统中各设备的可靠性指标。
附图说明
图1为舰载卫星通信系统组成示意图。
图2为合成战斗损伤频谱。
图3为合成运输振动频谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种舰载卫星通信系统可靠性测试方法，包括以下步骤：
步骤1，开展受试品分析：收集舰载卫星通信系统各受试品信息，根据受试品信息确定受试品的组成及环境技术要求；
舰载卫星通信系统组成如图1所示。此实施方案为Ku波段卫星通信系统，由网管中心站、舰载站、岸站等组成。共包括5种站型：1.8米舰载站、1.5米舰载站、0.9米舰载站、0.6米通信型舰载站和1.2米岸站。
5站型属于系列化产品，均由信道机柜和天线组成，各站型能够互联互通，工作体制、业务种类和主要功能性能指标相同，仅信道数量不同。4型舰载站环境要求一致且比岸站严酷。
步骤2，构建最小系统：从舰载卫星通信系统各受试品的模块中按品种和比例选择硬件构成最小系统，保留全系统测试端口，各模块之间硬件接口关系应与全系统一致，实现舰载卫星通信系统的功能和性能，并可进行功能、性能检测；
本实施例中五型站中信道为标准机柜，1.8米舰载站信道硬件种类最全，每种保留1个。天线部分除1.8米舰载站使用150W发射机，其他站型采用80W发射机外均一致。因此，选用1.8米舰载站天线，增加80W发射机并按照连接关系和考核需要在信道机柜增加一路供电模块构成该舰载舰载卫星通信系统的最小系统。
步骤3，确定可靠性测试综合应力：包括电应力、温湿度和振动。原则上综合各设备环境要求，取最严酷包络。无环境要求的模块应首先进行实验室实测，无法实测的可参考振动、热仿真值确定，合并各模块的原综合环境要求，形成最小系统测试的综合测试应力；
本实施例中，各站型电应力要求一致，温湿度应力一致，振动应力，信道机柜各站型环境要求一致。天线部分包括运输谱和战斗损伤谱，考虑结构形式不同，结合振动仿真选取振动响应最严酷的1.5米站，对其发射机、控制器等关键部件进行了实测，根据实测结果进行了剖面合成，如图2、3所示。
步骤4，计算最小系统的可靠性指标：根据最小系统的组成和可靠性框图，结合产品研制过程中的可靠性设计数据，统计各模块的可靠性指标，计算最小系统可靠性指标；
舰载卫星通信系统内共有n种硬件模块，共计m个，m≥n，最小系统固有可靠性模型可看做n个不同模块组成的串联系统，天线由i个模块组成，信道由j个模块组成，满足i+j＝n。
其可靠度为：
根据各模块失效率，由上述公式计算得出最小系统可靠性指标：
其中，RS(t)表示最小系统可靠度，λS表示最小系统失效率，λ1为天线的失效率；λ2为信道的失效率，MTBF表示最小系统可靠性指标；
步骤5，确定测试方案：根据最小系统可靠性指标和综合环境条件设计最小系统可靠性鉴定测试剖面，并根据系统内各设备可靠性指标，计算最小系统的可靠性接收的判决标准。
本实施例中选用GJB899A-2009《可靠性鉴定和验收测试》中定时截尾测试方案30-1，总测试台时数T＝1.2MTBF。其中天线的测试剖面按照GJB 899A-2009中的舱外产品测试剖面，振动采用合成谱进行测试，信道测试剖面按照GJB899A-2009中舱内产品测试剖面进行测试，振动采用1.8米舰载站振动要求执行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种舰载卫星通信系统可靠性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，开展受试品分析：收集舰载卫星通信系统各受试品信息，根据受试品信息确定受试品的组成及环境技术要求；
步骤2，构建最小系统：从舰载卫星通信系统各受试品的模块中按品种和比例选择硬件构成最小系统，保留全系统测试端口，各模块之间硬件接口关系应与全系统一致，实现舰载卫星通信系统的功能和性能，并可进行功能、性能检测；
步骤3，确定可靠性测试综合应力：可靠性测试综合应力包括电应力、温湿度和振动，综合各模块环境要求，取最严酷包络；合并各模块的原综合环境要求，形成最小系统测试的综合测试应力；
步骤4，计算最小系统的可靠性指标：根据最小系统的组成和可靠性框图，结合产品研制过程中的可靠性设计数据，统计各模块的可靠性指标，计算最小系统可靠性指标；
其中，RS(t)表示最小系统可靠度，λS表示最小系统失效率，λ1为天线的失效率；λ2为信道的失效率，MTBF表示最小系统可靠性指标；
步骤5，确定测试方案：根据最小系统可靠性指标和综合环境条件设计最小系统可靠性鉴定测试剖面，并根据系统内各设备可靠性指标，计算最小系统的可靠性接收的判决标准。
2.根据权利要求1所述舰载卫星通信系统可靠性测试方法，其特征在于：步骤3中无环境要求的模块应首先进行实验室实测，无法实测的可参考振动、热仿真值确定。
3.根据权利要求1所述舰载卫星通信系统可靠性测试方法，其特征在于：舰载卫星通信系统内共有n种硬件模块，共计m个，m≥n，最小系统固有可靠性模型看做n个不同模块组成的串联系统，天线由i个模块组成，信道由j个模块组成，满足i+j＝n。
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