CN113466823A - 一种数字阵列模块大冗余度健康管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种数字阵列模块大冗余度健康管理方法,包括:第一步,通过校正分机,对阵面DAM进行收发校正,根据校正结果判断阵面收发通道的好坏,并保存到数据库;第二步,将DAM的故障进行分类,将不同故障点的状态信息汇总到数字收发板,由数字收发板对故障BITE进行采集,初步关联并传送给监控系统;第三步,监控系统对收到的状态信息进行取信和判断,按照不同的标准对DAM的状态信息进行分类,部分DAM的状态信息直接上报,部分DAM的状态信息按照不同的标准分类故障、关联故障;第四步,根据上述故障分类和关联关系,送界面显示。本发明的优点在于:构建了一套完整的DAM故障树,通过故障关联分析解决了DAM的健康管理和自我保护的需求,提高DAM的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电子信息技术领域,特别是应用于数字阵列雷达模块的监控方法。
背景技术
数字阵列雷达收发分系统以数字阵列模块(DAM)为核心,每个阵列单元均包含完整的数字化收发通道。接收通道,实现雷达回波信号的接收、放大、变频、滤波和数字化,发射通道,实现基于直接数字频率综合器DDS技术的雷达发射波形信号数字化形成以及变频、滤波和功率放大。
DAM一般主要包括以下几部分:时钟(基准时钟、采样钟、本振等)、电源(接收模拟电源、发射模拟电源、数字电源、大容量储能电容等)、发射通道(中频滤波器、变频模块、开关滤波器、功放等)、接收通道(中频滤波器、变频模块、开关滤波器、场放等)、数字收发(收发开关、DAC、ADC、FPGA、光通信口等)。任何功能单元故障都会影响DAM的工作,不同的故障对DAM的工作影响大小不同,因此需要建立一套DAM的健康管理机制,对DAM的状态进行合理的描述和监控。
而数字阵列相控阵雷达是以DAM为基本结构构成,一般由数十、数百、数千、甚至更多的DAM采用类似于搭积木的方式构成,如公开号为CN106646393A公开的一种一种模块化、积木式数字阵列雷达系统,因此DAM是整机的高价值的部分。整机的DAM的可靠性是所有DAM可靠性的乘积,在DAM的可靠性一定的情况下,随着DAM数量的增加,整机所有DAM的可靠性由单个DAM可靠性来决定。比如阵面共有N的DAM,其可靠性分别为σ1,σ2,…,σN(其中0<σ<1),则N个DAM的整体可靠性为:σtotal=σ1σ2...σN,如果所有DAM的可靠性都一样,其值为σ,则σtotal=σ1σ2...σN=σN,其值一定小于任意一个DAM的可靠性。因此要提高整机的可靠性,必须提高单个DAM的可靠性,使得σ的值尽量接近1。
因此构建一套合理的DAM的健康管理机制,对DAM内部各功能单元进行定期监测和实时监测、并对故障信息进行统计和分析,有针对性的优化DAM设计和加工的薄弱环节,是提高DAM可靠性的有效途径。另外,DAM的健康管理机制还包括,设定DAM自我保护逻辑,防止极端情况对DAM的损坏,使得局部损坏被锁住不扩散。同时当DAM受控条件超过边界条件时自我锁定不相应外界控制,进入自我保护状态,防止整机的高价值DAM由于某些极端情况而损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何满足数字阵列模块DAM的状态监控、健康管理、防止极端损坏的需求。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的:一种数字阵列模块大冗余度健康管理方法,包括以下步骤:
第一步,通过校正分机,对阵面DAM进行收发校正,多次校正后,根据校正结果判断阵面收发通道的好坏,并保存到数据库;
第二步,将DAM的故障进行分类,将不同故障点的状态信息汇总到数字收发板,由数字收发板对故障BITE进行采集,初步关联,并传送给监控系统;
第三步,监控系统根据通讯的状态,对收到的DAM内部的状态信息进行取信和判断,监控系统按照不同的标准对DAM的状态信息进行分类,部分DAM的状态信息是直接上报给监控系统,部分DAM的状态信息需要进行故障关联,按照不同的标准分类故障、关联故障;
第四步,根据上述故障分类和关联关系,送界面显示,采用总页和分页的方式进行显示,监控系统同时对故障进行记录、定期进行故障分析。
进一步的,所述第二步中,状态信息通过光口和RS422串口同时送给监控系统,其中光口是主通讯口,RS422串口是辅助通讯口。
进一步的,所述第三步中,DAM的状态信息按照以下几个标准来分类和关联:(1)按硬件模块类别;(2)按功能指标划分;(3)按有源部分类型来划分;(4)按是否需要维修;(5)按故障可测性;(6)按是否需要启动紧急自我保护;(7)按故障点物理位置;(8)按故障出现的频次。
进一步的,所述(1)按硬件模块类别包括:电源、时钟本振、发射通道、接收通道、数字收发、通讯和温湿度,其中电源类别包括:发射功放电源、LNA接收电源、变频电源、开关滤波器电源、AGC电源、收发开关电源、数字收发电源、基准时钟电源、采样时钟电源、本振电源,时钟本振类别包括基准时钟、采样时钟、本振,发射通道类别包括:中频发射DAC、变频发射、开关滤波器发射、功放,接收通道类别包括:AGC、LNA、开关滤波器接收、变频接收、中频接收ADC,数字收发类别包括中频发和中频收,通讯类别包括光口和串口,温湿度类别包括温度和湿度。
进一步的,所述(2)按功能指标划分包括接收指标、发射指标,其中接收指标类别包括接收增益、接收动态、噪声系数、信噪比、接收P-1、接收隔离度,发射指标类别包括发射功率、发射信号波形和频谱、SFDR、谐波抑制、脉内改善因子。
进一步的,所述(3)按有源部分类型来划分包括模拟故障和数字故障,其中模拟故障类别包括电源类、时钟本振类、发射通道类、接收通道类,数字故障类别包括数字收发类、温湿度、通讯类。
进一步的,所述(4)按是否需要维修包括硬故障,软故障,其中软故障类别包括发射脉宽过大、发射保护窗过小、发射占空比过大、发射保护窗小于发射脉宽,硬故障为除上述软故障外的其他故障。
进一步的,所述(5)按故障可测性包括定性故障、定量故障,其中定性故障类别包括电源类、时钟本振类、发射通道类、接收通道类、数字收发类、温湿度、通讯类、过脉宽、过占空比、过温、过湿,定量故障类别包括接收增益、接收动态、噪声系数、信噪比、接收P-1、接收隔离度、发射功率、发射信号波形和频谱、SFDR、谐波抑制、脉内改善因子;
所述(6)按是否需要启动紧急自我保护包括:紧急故障、非紧急故障,其中紧急故障类别包括发射脉宽过大、发射占空比过大、温度过高,非紧急故障为除上述紧急故障外的其他故障;
所述(7)按故障点物理位置:DAM正面、DAM背面、DAM左侧、DAM右侧;
所述(8)按故障出现的频次:常见故障、罕见故障。
进一步的,所述(1)按硬件模块类别的故障均采用在线实时监测,所述(2)按功能指标划分的故障均采用离线测量的监测方式,所述(3)按有源部分类型来划分和(4)按是否需要维修的故障均采用在线实时监测,所述(5)按故障可测性中的定性故障采用在线实时监测,定量故障采用离线测量的监测方式,所述(6)按是否需要启动紧急自我保护的故障均采用在线实时监测。
进一步的,所述第三步中,DAM在极端情况下启动DAM自我保护机制,停止DAM的某些任务,防止高价值设备损害,同时当DAM受控条件超过边界条件时自我锁定不响应外界控制,进入自我保护状态,防止整机的高价值DAM由于某些极端情况而损坏。
本发明的优点在于:
(1)定义了一套DAM故障类,在此基础上构建了一套完整的DAM故障树,通过故障关联分析解决了DAM的健康管理和自我保护的需求,对DAM内部各功能单元进行定期监测和实时监测、并对故障信息进行统计和分析,有针对性的优化DAM设计和加工的薄弱环节,提高DAM的可靠性。
(2)采用双通讯扣,其中光口是主通讯口,RS422串口是辅助通讯口,互为备份。
(3)DAM在极端情况下启动DAM自我保护机制,停止DAM的某些任务,防止高价值设备损害;同时当DAM受控条件超过边界条件时自我锁定不响应外界控制,进入自我保护状态,防止整机的高价值DAM由于某些极端情况而损坏。
(4)对每个DAM出现的故障进行记录,形成记录数据库,后续根据一定时间积累的数据对故障进行统计和分析,方便改进后续的设计和生产。
附图说明
图1是本发明实施例的数字阵列模块大冗余度健康管理方法的监控架构图。
图2是本发明实施例的数字阵列模块大冗余度健康管理方法的DAM故障树图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参阅图1和图2,本发明数字阵列模块大冗余度健康管理方法定义了一套DAM故障类,在此基础上构建了一套完整的DAM故障树,通过故障关联分析解决了DAM的健康管理和自我保护的需求。
本发明数字阵列模块大冗余度健康管理方法的具体实施过程如下所述:
第一步,通过校正分机,对阵面DAM进行收发校正,多次校正后,根据校正结果判断阵面收发通道的好坏,并保存到数据库。
第二步,将DAM的故障进行分类,将不同故障点的状态信息汇总到数字收发板,由数字收发板对故障进行采集,初步关联,DAM通过光口和RS422串口双通讯口,将DAM内部的状态信息同时传给监控系统,其中光口是主通讯口,RS422串口是辅助通讯口,互为备份。
第三步,监控系统根据通讯的状态,对收到的DAM内部的状态信息进行取信和判断,监控系统按照不同的标准对DAM的状态信息进行分类,因为部分状态不需要关联即可确定具体故障点,部分无法直接确定故障点故障需要其他信息关联才能确定具体故障点,所以部分DAM的状态信息是直接上报给监控系统,部分DAM的状态信息需要进行故障关联,按照不同的标准分类故障、关联故障,使得DAM状态可以在多个维度下同时展示给用户,直观、简洁。另外DAM在极端情况下启动DAM自我保护机制,停止DAM的某些任务,防止高价值设备损害,同时当DAM受控条件超过边界条件时自我锁定不响应外界控制,进入自我保护状态,防止整机的高价值DAM由于某些极端情况而损坏。
DAM的状态信息按照以下几个标准来分类和关联,多个标准同时使用,交叉显示,便于用户观察:
(1)按硬件模块类别:电源、时钟本振、发射通道、接收通道、数字收发、温湿度、通讯等。
(2)按功能指标划分:接收指标、发射指标。
(3)按有源部分类型来划分:模拟故障,数字故障。
(4)按是否需要维修:硬故障,软故障。
(5)按故障可测性:定性故障、定量故障。
(6)按是否需要启动紧急自我保护:紧急故障、非紧急故障。
(7)按故障点物理位置:DAM正面、DAM背面、DAM左侧、DAM右侧等。
(8)按故障出现的频次:常见故障、罕见故障。
第四步,根据上述故障分类和关联关系,送界面显示,并形成多个显示界面进行显示,可以采用总页和分页的方式进行显示,方便用户监控;同时对每个DAM出现的故障进行记录,形成记录数据库,后续根据一定时间积累的数据对故障进行统计和分析,改进后续的设计和生产。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种数字阵列模块大冗余度健康管理方法,其特征在于:包括以下步骤:
第一步,通过校正分机,对阵面DAM进行收发校正,多次校正后,根据校正结果判断阵面收发通道的好坏,并保存到数据库;
第二步,将DAM的故障进行分类,将不同故障点的状态信息汇总到数字收发板,由数字收发板对故障BITE进行采集,初步关联,并传送给监控系统;
第三步,监控系统根据通讯的状态,对收到的DAM内部的状态信息进行取信和判断,监控系统按照不同的标准对DAM的状态信息进行分类,部分DAM的状态信息是直接上报给监控系统,部分DAM的状态信息需要进行故障关联,按照不同的标准分类故障、关联故障;
第四步,根据上述故障分类和关联关系,送界面显示,采用总页和分页的方式进行显示,监控系统同时对故障进行记录、定期进行故障分析。
2.如权利要求1所述的数字阵列模块大冗余度健康管理方法,其特征在于:第二步中,状态信息通过光口和RS422串口同时送给监控系统,其中光口是主通讯口,RS422串口是辅助通讯口。
3.如权利要求1所述的数字阵列模块大冗余度健康管理方法,其特征在于:所述第三步中,DAM的状态信息按照以下几个标准来分类和关联:(1)按硬件模块类别;(2)按功能指标划分;(3)按有源部分类型来划分;(4)按是否需要维修;(5)按故障可测性;(6)按是否需要启动紧急自我保护;(7)按故障点物理位置;(8)按故障出现的频次。
4.如权利要求3所述的数字阵列模块大冗余度健康管理方法,其特征在于:所述(1)按硬件模块类别包括:电源、时钟本振、发射通道、接收通道、数字收发、通讯和温湿度,其中电源类别包括:发射功放电源、LNA接收电源、变频电源、开关滤波器电源、AGC电源、收发开关电源、数字收发电源、基准时钟电源、采样时钟电源、本振电源,时钟本振类别包括基准时钟、采样时钟、本振,发射通道类别包括:中频发射DAC、变频发射、开关滤波器发射、功放,接收通道类别包括:AGC、LNA、开关滤波器接收、变频接收、中频接收ADC,数字收发类别包括中频发和中频收,通讯类别包括光口和串口,温湿度类别包括温度和湿度。
5.如权利要求3所述的数字阵列模块大冗余度健康管理方法,其特征在于:所述(2)按功能指标划分包括接收指标、发射指标,其中接收指标类别包括接收增益、接收动态、噪声系数、信噪比、接收P-1、接收隔离度,发射指标类别包括发射功率、发射信号波形和频谱、SFDR、谐波抑制、脉内改善因子。
6.如权利要求3所述的数字阵列模块大冗余度健康管理方法,其特征在于:所述(3)按有源部分类型来划分包括模拟故障和数字故障,其中模拟故障类别包括电源类、时钟本振类、发射通道类、接收通道类,数字故障类别包括数字收发类、温湿度、通讯类。
7.如权利要求3所述的数字阵列模块大冗余度健康管理方法,其特征在于:所述(4)按是否需要维修包括硬故障,软故障,其中软故障类别包括发射脉宽过大、发射保护窗过小、发射占空比过大、发射保护窗小于发射脉宽,硬故障为除上述软故障外的其他故障。
8.如权利要求3所述的数字阵列模块大冗余度健康管理方法,其特征在于:所述(5)按故障可测性包括定性故障、定量故障,其中定性故障类别包括电源类、时钟本振类、发射通道类、接收通道类、数字收发类、温湿度、通讯类、过脉宽、过占空比、过温、过湿,定量故障类别包括接收增益、接收动态、噪声系数、信噪比、接收P-1、接收隔离度、发射功率、发射信号波形和频谱、SFDR、谐波抑制、脉内改善因子;
所述(6)按是否需要启动紧急自我保护包括:紧急故障、非紧急故障,其中紧急故障类别包括发射脉宽过大、发射占空比过大、温度过高,非紧急故障为除上述紧急故障外的其他故障;
所述(7)按故障点物理位置:DAM正面、DAM背面、DAM左侧、DAM右侧;
所述(8)按故障出现的频次:常见故障、罕见故障。
9.如权利要求3所述的数字阵列模块大冗余度健康管理方法,其特征在于:所述(1)按硬件模块类别的故障均采用在线实时监测,所述(2)按功能指标划分的故障均采用离线测量的监测方式,所述(3)按有源部分类型来划分和(4)按是否需要维修的故障均采用在线实时监测,所述(5)按故障可测性中的定性故障采用在线实时监测,定量故障采用离线测量的监测方式,所述(6)按是否需要启动紧急自我保护的故障均采用在线实时监测。
10.如权利要求1所述的数字阵列模块大冗余度健康管理方法,其特征在于:所述第三步中,DAM在极端情况下启动DAM自我保护机制,停止DAM的某些任务,防止高价值设备损害,同时当DAM受控条件超过边界条件时自我锁定不响应外界控制,进入自我保护状态,防止整机的高价值DAM由于某些极端情况而损坏。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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