基于数据融合的星载电子设备活动多余物检测装置的研究

论文摘要

星载电子设备是卫星电子系统中能完成某种功能的有高可靠性要求的设备,在通信、导航、显示、飞行控制和管理等电子系统中起着极其重要的作用。星载电子设备内部的多余物是影响其可靠性的主要因素之一。微粒碰撞噪声检测（PIND）法是多余物检测的有效方法,对确保航天系统的可靠性做出了重大贡献。现行的PIND检测装置中振动台推力较小、检测信号真实性不够高,很难满足星载电子设备的多余物检测要求,本文对星载电子设备多余物检测装置进行深入研究。针对星载电子设备相对于密封电子元器件,内部结构更为复杂、体积更大、质量更重的特点,本文从多余物检测信号的真实性和可信度角度出发,基于多传感器数据融合思想,设计星载电子设备多余物检测装置。该装置利用大推力振动台,采用多余物声源至传感器最短距离法安装传感器,获取能量更大、更准确的多余物信号,从信号源头上保证原始数据的可信度。针对星载电子设备多余物检测试验干扰信号极为复杂的问题,充分利用多传感器的空间信息,提出基于相关函数的多余物信号数据层融合算法,减少干扰信号对多余物检测结果的影响;在此基础上,针对电磁干扰、冲击干扰和多余物信号信噪比低导致的误判或漏判问题,采用基于数据融合的模糊综合评价方法,实现多余物检测结果的可信度计算。结合工程实践,本文提出了基于数据融合的星载电子设备活动多余物检测装置的总体设计方案。选用大推力DCS-1000-13风冷电磁式振动系统提供检测所需力学条件;设计低噪音多余物信号调理电路,设计基于USB的同步实时数据采集卡,保证检测信号的准确性和实时性;采用VC++语言编写多余物检测试验控制、数据采集、数据层融合和可信度评价等处理算法,实现星载电子设备活动多余物的自动检测。本文研究的多余物检测装置同样适用于其它大型密封装置的多余物检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的和意义
• 1.2 多余物检测装置的研究现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 数据融合的基本概念和意义
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 星载电子设备活动多余物信号数据融合算法
• 2.1 引言
• 2.2 多传感器数据融合模型
• 2.3 声发射传感器安装
• 2.3.1 星载电子设备结构
• 2.3.2 多余物信号传播机理
• 2.3.3 声发射传感器安装位置
• 2.4 基于相关函数的多余物信号数据层融合算法
• 2.4.1 相关函数
• 2.4.2 多传感器脉冲匹配
• 2.4.3 基于相关函数的加权法数据层融合算法
• 2.5 基于数据融合的多余物检测结果可信度评价算法
• 2.5.1 模糊综合评价原理
• 2.5.2 模糊综合评价多余物检测结果可信度算法
• 2.6 本章小结
• 第3章 星载电子设备活动多余物检测装置硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 检测装置主要功能及技术指标
• 3.2.1 主要功能
• 3.2.2 技术指标
• 3.3 检测装置总体方案设计
• 3.4 检测装置硬件设计
• 3.4.1 振动台选择
• 3.4.2 声发射传感器选择
• 3.4.3 声音信号调理电路设计
• 3.4.4 多通道同步高速数据采集卡设计
• 3.4.5 整机设计及装配
• 3.5 本章小结
• 第4章 星载电子设备活动多余物检测装置软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 下位机软件设计
• 4.2.1 采集模块程序设计
• 4.2.2 控制模块程序设计
• 4.2.3 设备驱动程序设计
• 4.3 上位机软件设计
• 4.3.1 实验过程控制子程序
• 4.3.2 数据采集和显示子程序
• 4.3.3 数据管理模块子程序
• 4.3.4 多余物自动检测子程序
• 4.3.5 多余物信号数据层融合子程序
• 4.3.6 可信度评价子程序
• 4.4 本章小结
• 第5章 星载电子设备活动多余物检测试验结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 多余物检测结果及分析
• 5.3 多传感器数据层融合结果及分析
• 5.4 多余物检测结果可信度评价及分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢