本實(shí)用新型涉及無(wú)人機(jī)故障預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)無(wú)人機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無(wú)人機(jī)的無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈分系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng))，作為無(wú)人機(jī)裝備的重要組成部分，是連接地面操作人員與無(wú)人機(jī)的橋梁。作為數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，機(jī)載發(fā)射機(jī)完成相關(guān)指令與信息的調(diào)制與發(fā)射任務(wù)，其健康狀態(tài)如何，是否存在故障隱患，是無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)前需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。而目前對(duì)機(jī)載發(fā)射機(jī)健康狀態(tài)的預(yù)測(cè)方法還不夠精確和完善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種預(yù)測(cè)結(jié)果較為精確的無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：一種無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括故障信號(hào)生成模塊、信號(hào)采集模塊、通信模塊和故障預(yù)測(cè)模塊；其中：

所述故障信號(hào)生成模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)故障類型和故障程度，生成基于機(jī)載發(fā)射機(jī)的故障響應(yīng)信號(hào)；所述故障信號(hào)生成模塊又稱故障注入樣機(jī)，能夠設(shè)置的故障部件涵蓋機(jī)載發(fā)射機(jī)中所有的組成模塊，故障部件包括晶振、電容、放大器、電壓轉(zhuǎn)換單元、調(diào)制電路單元、環(huán)路濾波器、電壓轉(zhuǎn)換單元、帶通濾波器和本振單元；

所述信號(hào)采集模塊，用于接收所述故障響應(yīng)信號(hào)，并采集第一故障信號(hào)，以及將所述第一故障信號(hào)發(fā)送給所述通信模塊；所述第一故障信號(hào)包括功率信號(hào)、頻率信號(hào)和頻譜信號(hào)中的一種以上的信號(hào)；

所述通信模塊，用于將所述第一故障信號(hào)發(fā)送至所述故障預(yù)測(cè)模塊；

所述故障預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)所述第一故障信號(hào)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。

優(yōu)選的，還包括激勵(lì)模塊；

所述激勵(lì)模塊，用于生成預(yù)設(shè)激勵(lì)信號(hào)，并發(fā)送給所述故障信號(hào)生成模塊。

優(yōu)選的，所述激勵(lì)模塊包括波形發(fā)生器和直流穩(wěn)壓電源；

所述波形發(fā)生器與所述故障信號(hào)生成模塊連接；

所述直流穩(wěn)壓電源為所述故障信號(hào)生成模塊供電。

優(yōu)選的，所述故障預(yù)測(cè)模塊包括特征參數(shù)提取單元和故障預(yù)測(cè)單元；

所述特征參數(shù)提取單元，用于在所述第一故障信號(hào)中提取特征參數(shù)，并發(fā)送給所述故障預(yù)測(cè)單元；所述特征參數(shù)包括峰值帶寬和/或相位噪聲值；

所述故障預(yù)測(cè)單元，用于根據(jù)所述特征參數(shù)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。

優(yōu)選的，所述信號(hào)采集模塊包括頻率計(jì)、功率計(jì)和頻譜儀中的一種以上；其中：

所述頻率計(jì)，用于在所述第一故障信號(hào)中采集頻率信號(hào)，并發(fā)送給所述通信模塊；

所述功率計(jì)，用于在所述第一故障信號(hào)中采集功率信號(hào)，并發(fā)送給所述通信模塊；

所述頻譜儀，用于在所述第一故障信號(hào)中采集頻譜信號(hào)，并發(fā)送給所述通信模塊。

優(yōu)選的，還包括預(yù)測(cè)結(jié)果管理模塊；

所述預(yù)測(cè)結(jié)果管理模塊，用于將所述故障預(yù)測(cè)模塊產(chǎn)生的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分類并存儲(chǔ)。

優(yōu)選的，所述通信模塊包括USB接口、GBIP接口和RS232串口中的一種以上。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：上述無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，選取機(jī)載發(fā)射機(jī)作為故障預(yù)測(cè)技術(shù)的驗(yàn)證對(duì)象，提取到第一故障信號(hào)后采集第一故障信號(hào)中的特征參數(shù)，并將采集到的特征參數(shù)送入故障預(yù)測(cè)方法中得出預(yù)測(cè)結(jié)論，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)原理驗(yàn)證全過(guò)程，故障預(yù)測(cè)虛警率和誤警率均較低，故障預(yù)測(cè)結(jié)果較為精確。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)載發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中信號(hào)采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖2中故障預(yù)測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中故障預(yù)測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖2中激勵(lì)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實(shí)用新型無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是總參考時(shí)鐘頻率偏移故障時(shí)參考時(shí)鐘2輸出接口的頻率值；

圖9是總參考時(shí)鐘頻率偏移故障時(shí)中頻輸出接口的頻率值；

圖10是基于STSCKF的故障預(yù)測(cè)軟件運(yùn)行界面；

圖11是調(diào)制電路故障時(shí)中頻輸出接口在Data＝0時(shí)的頻譜；

圖12是調(diào)制電路故障時(shí)中頻輸出接口在Data＝255時(shí)的頻譜；

圖13是調(diào)制電路故障時(shí)中頻輸出頻譜峰峰值帶寬；

圖14是基于ImSAP-ELM的故障預(yù)測(cè)軟件運(yùn)行界面；

圖15是基于MPELM的故障預(yù)測(cè)軟件運(yùn)行界面；

圖16是環(huán)路濾波器故障時(shí)中頻輸出接口在Data＝0時(shí)的頻譜；

圖17是環(huán)路濾波器故障時(shí)中頻輸出接口在Data＝247時(shí)的頻譜；

圖18是環(huán)路濾波器故障時(shí)中頻輸出的歸一化相位噪聲值；

圖19是基于BAFOS-ELM的故障預(yù)測(cè)軟件運(yùn)行界面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

機(jī)載發(fā)射機(jī)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)編解碼單元的圖像、遙測(cè)信號(hào)的調(diào)制、變頻和發(fā)射等功能。參見(jiàn)圖1所示，機(jī)載發(fā)射機(jī)主要由依次連接的10MHz參考信號(hào)源模塊100’、鎖相環(huán)和振蕩器模塊200’以及混頻器模塊300’等部分組成。本實(shí)用新型為了利用機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證無(wú)人機(jī)故障預(yù)測(cè)方法的有效性，需要機(jī)載發(fā)射機(jī)能夠產(chǎn)生故障，并可以利用測(cè)量?jī)x器采集故障特征參數(shù)，最后將采集到的故障信息送入故障預(yù)測(cè)方法中，得出預(yù)測(cè)結(jié)論，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)原理驗(yàn)證全過(guò)程。

參見(jiàn)圖2，一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)包括故障信號(hào)生成模塊100、信號(hào)采集模塊200、通信模塊300和故障預(yù)測(cè)模塊400。其中，故障信號(hào)生成模塊100，用于根據(jù)預(yù)設(shè)故障類型和故障程度，生成基于機(jī)載發(fā)射機(jī)的故障響應(yīng)信號(hào)。信號(hào)采集模塊200，用于接收故障信號(hào)生成模塊100生成的故障響應(yīng)信號(hào)，并從中采集第一故障信號(hào)，以及將第一故障信號(hào)發(fā)送給通信模塊300。通信模塊300，用于將第一故障信號(hào)發(fā)送至故障預(yù)測(cè)模塊300。故障預(yù)測(cè)模塊300，用于根據(jù)第一故障信號(hào)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。本實(shí)施例中，第一故障信號(hào)可以包括功率信號(hào)、頻率信號(hào)和頻譜信號(hào)中的一種以上的信號(hào)。

具體的，故障信號(hào)生成模塊100能夠模擬機(jī)載發(fā)射機(jī)的實(shí)際故障，根據(jù)設(shè)置的不同故障類型和故障程度，輸出對(duì)應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)，為故障預(yù)測(cè)技術(shù)的驗(yàn)證提供被預(yù)測(cè)對(duì)象。故障信號(hào)生成模塊100主要用于驗(yàn)證預(yù)測(cè)方法的有效性，若采用破壞性方式設(shè)置故障，會(huì)對(duì)裝備的性能產(chǎn)生影響。另外，破壞性實(shí)驗(yàn)每次造成的故障程度不同，不利于比較不同方法在相同故障條件下的預(yù)測(cè)性能。為此，故障信號(hào)生成模塊100的電路組成結(jié)構(gòu)與實(shí)際機(jī)載發(fā)射機(jī)基本相同，只是利用一些可調(diào)器件代替發(fā)射機(jī)的原有器件，通過(guò)調(diào)整不同可調(diào)器件的值來(lái)模擬不同類型和不同程度的故障?？烧{(diào)器件選用數(shù)字可調(diào)型，其能根據(jù)數(shù)字控制信號(hào)改變可調(diào)器件的參數(shù)值。

本實(shí)施例中，故障信號(hào)生成模塊100又稱故障注入樣機(jī)，可以設(shè)置的故障部件涵蓋了機(jī)載發(fā)射機(jī)中所有的組成模塊，主要的故障部件包括晶振、電容、放大器、電壓轉(zhuǎn)換單元、調(diào)制電路單元、環(huán)路濾波器、電壓轉(zhuǎn)換單元、帶通濾波器和本振單元等。其中，晶振、電容和放大器為10MHz參考信號(hào)源模塊下的故障部件。電壓轉(zhuǎn)換單元、調(diào)制電路單元和環(huán)路濾波器為鎖相環(huán)模塊下的故障部件。電壓轉(zhuǎn)換單元和帶通濾波器為振蕩器模塊下的故障部件。本振單元為混頻器模塊下的故障單元。

參見(jiàn)圖3，一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)采集模塊200可以包括頻率計(jì)210、功率計(jì)220和頻譜儀230中的一種以上。其中，頻率計(jì)210，用于在第一故障信號(hào)中采集頻率信號(hào)，并發(fā)送給通信模塊300。功率計(jì)220，用于在第一故障信號(hào)中采集功率信號(hào)，并發(fā)送給通信模塊300。頻譜儀230，用于在第一故障信號(hào)中采集頻譜信號(hào)，并發(fā)送給通信模塊300。本實(shí)施例中，頻率計(jì)210采用的型號(hào)為Agilent 53132A。功率計(jì)220采用的型號(hào)為Agilent E4416A。頻譜儀230采用的型號(hào)為Agilent N9320B。

當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，信號(hào)采集模塊200還可以根據(jù)需要，包括頻率計(jì)210、功率計(jì)220和頻譜儀230以外的其他測(cè)量?jī)x器，對(duì)此不作限制。

作為一種可實(shí)施方式，通信模塊300可以包括USB(Universal Serial Bus，通用串行總線)接口、GBIP(General-Purpose Interface Bus，通用接口總線)接口和RS232串口中的一種以上。

參見(jiàn)圖4，一個(gè)實(shí)施例中，故障預(yù)測(cè)模塊400可以包括特征參數(shù)提取單元410和故障預(yù)測(cè)單元420。特征參數(shù)提取單元410，用于在第一故障信號(hào)中提取特征參數(shù)，并發(fā)送給故障預(yù)測(cè)單元420。故障預(yù)測(cè)單元420，用于根據(jù)特征參數(shù)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。其中，特征參數(shù)可以包括峰值帶寬和/或相位噪聲值。峰值帶寬可以在頻譜圖中提取，相位噪聲值可以根據(jù)不同頻點(diǎn)的功率計(jì)算得出。

參見(jiàn)圖5，一個(gè)實(shí)施例中，故障預(yù)測(cè)單元420可以包括模型已知條件下的預(yù)測(cè)子單元421、退化全過(guò)程故障數(shù)據(jù)已知條件下的預(yù)測(cè)子單元422和故障數(shù)據(jù)部分已知條件下的預(yù)測(cè)子單元423。故障預(yù)測(cè)單元420可以根據(jù)提取出的特征參數(shù)，針對(duì)不同的先驗(yàn)條件進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。先驗(yàn)條件主要包括兩大類：數(shù)學(xué)模型已知(對(duì)應(yīng)于模型已知條件下的預(yù)測(cè)子單元421)、數(shù)學(xué)模型未知(對(duì)應(yīng)于退化全過(guò)程故障數(shù)據(jù)已知條件下的預(yù)測(cè)子單元422和故障數(shù)據(jù)部分已知條件下的預(yù)測(cè)子單元423)。

針對(duì)不同的先驗(yàn)條件要采用不同的故障預(yù)測(cè)方法進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，具體為：(1)模型已知條件下采用的故障預(yù)測(cè)方法為：STSCKF(多重漸消因子的強(qiáng)跟蹤SCKF)、OS-ELM(貫序極限學(xué)習(xí)機(jī))和χ²檢驗(yàn)。(2)退化全過(guò)程故障數(shù)據(jù)已知條件下采用的故障預(yù)測(cè)方法為：ImSAP-ELM(改進(jìn)的靈敏度剪枝ELM)和MPELM(多分類概率ELM)。(3)故障數(shù)據(jù)部分已知條件下采用的故障預(yù)測(cè)方法為：BAFOS-ELM(融合貫序重采樣Bootstrap和AFOS-ELM)。

優(yōu)選的，無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)還可以包括激勵(lì)模塊500。其中，激勵(lì)模塊500用于生成激勵(lì)信號(hào)，并發(fā)送給故障信號(hào)生成模塊100。故障信號(hào)生成模塊100根據(jù)激勵(lì)信號(hào)，結(jié)合設(shè)置的不同故障類型和故障程度，生成相應(yīng)的故障響應(yīng)信號(hào)。其中，激勵(lì)信號(hào)可以為調(diào)制信號(hào)。

參見(jiàn)圖6，一個(gè)實(shí)施例中，激勵(lì)模塊500可以包括波形發(fā)生器510和直流穩(wěn)壓電源520。波形發(fā)生器510與故障信號(hào)生成模塊100連接。直流穩(wěn)壓電源520為故障信號(hào)生成模塊100供電。其中，波形發(fā)生器510采用的型號(hào)可為Agilent 33220A。

較佳的，無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)還可以包括預(yù)測(cè)結(jié)果管理模塊600。預(yù)測(cè)結(jié)果管理模塊600，用于將故障預(yù)測(cè)模塊400產(chǎn)生的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分類并存儲(chǔ)。例如，預(yù)測(cè)結(jié)果管理模塊600可以根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)將預(yù)測(cè)結(jié)果劃分為：良好、較好、一般、較差和非常差等幾個(gè)等級(jí)。然后對(duì)這些預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分類存儲(chǔ)，為日后的維修決策與管理奠定一個(gè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支持。

參見(jiàn)圖7，以下以一個(gè)具體實(shí)例對(duì)無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例中，無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)包括機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710、激勵(lì)模塊500、信號(hào)采集模塊200、通信接口720和主控計(jì)算機(jī)730。

其中，機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710根據(jù)機(jī)載發(fā)射機(jī)實(shí)際裝備的電路組成和功能結(jié)構(gòu)，利用一些可調(diào)器件代替發(fā)射機(jī)原有器件，通過(guò)調(diào)整不同可調(diào)器件的值來(lái)模擬不同類型和不同程度的故障。且為了提高故障設(shè)置的效率和準(zhǔn)確性，可調(diào)器件選用數(shù)字可調(diào)型，其能根據(jù)數(shù)字控制信號(hào)改變可調(diào)器件的參數(shù)值。

機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710的外部輸出接口包括參考時(shí)鐘輸出接口、中頻輸出接口、射頻輸出接口、激勵(lì)輸入接口和通信接口等。其中，參考時(shí)鐘輸出接口可以包括參考時(shí)鐘1輸出接口、參考時(shí)鐘2輸出接口和參考時(shí)鐘3輸出接口。三個(gè)參考時(shí)鐘輸出接口用于10MHz參考信號(hào)源模塊的輸出。中頻輸出接口用于鎖相環(huán)模塊的輸出。射頻輸出接口用于經(jīng)混頻器模塊后的輸出。激勵(lì)輸入接口為機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710提供直流電源，以及調(diào)制信號(hào)的輸入等。通信接口用于與主控計(jì)算機(jī)730連接，控制內(nèi)部可調(diào)器件的值。

激勵(lì)模塊500包括直流電源和信號(hào)源3320A。直流電源為機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710提供±12V的直流電。信號(hào)源3320A為機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710提供激勵(lì)信號(hào)。激勵(lì)模塊500通過(guò)激勵(lì)輸入接口與機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710連接。

信號(hào)采集模塊200包括頻率計(jì)53132A、功率計(jì)E4416A和頻譜儀N9320B。信號(hào)采集模塊200從機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710生成的故障響應(yīng)信號(hào)中采集功率信號(hào)、頻率信號(hào)和頻譜信號(hào)。頻率計(jì)53132A和功率計(jì)E4416A均通過(guò)USB接口與通信接口720連接，頻譜儀N9320B通過(guò)GPIB接口與通信接口720連接。

通信接口720與主控計(jì)算機(jī)730之間通訊連接。機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710通過(guò)RS232串口與通信接口720連接。另外，在機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710和功率計(jì)E4416A之間還可以設(shè)置衰減器，以使得功率計(jì)E4416A能夠更加精準(zhǔn)的采集功率信號(hào)。

本實(shí)施例中，主控計(jì)算機(jī)730控制機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710出現(xiàn)不同故障，直流電源和信號(hào)源為機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710提供激勵(lì)信號(hào)。機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710輸出接口連接到不同測(cè)量?jī)x器(功率計(jì)、頻率計(jì)和頻譜儀)，利用測(cè)量?jī)x器讀取輸出信號(hào)的特征參數(shù)。當(dāng)開(kāi)始預(yù)測(cè)后，根據(jù)選擇的故障部件，主控計(jì)算機(jī)730自動(dòng)發(fā)出控制指令，逐漸增大機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710的故障程度。而主控計(jì)算機(jī)730發(fā)出的指令對(duì)于故障預(yù)測(cè)方法是未知的，即預(yù)測(cè)方法不知道機(jī)載發(fā)射機(jī)故障注入樣機(jī)710實(shí)際的故障程度和故障趨勢(shì)，從而保證對(duì)預(yù)測(cè)方法測(cè)試的客觀性和準(zhǔn)確性。

以下對(duì)幾種故障預(yù)測(cè)方法進(jìn)行說(shuō)明。

本實(shí)施例中，可以根據(jù)提取出的特征參數(shù)，針對(duì)不同的先驗(yàn)條件進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。先驗(yàn)條件主要包括兩大類：數(shù)學(xué)模型已知(對(duì)應(yīng)于模型已知條件下的預(yù)測(cè)方法)、數(shù)學(xué)模型未知(對(duì)應(yīng)于退化全過(guò)程故障數(shù)據(jù)已知條件下的預(yù)測(cè)方法和故障數(shù)據(jù)部分已知條件下的預(yù)測(cè)方法)。

針對(duì)不同的先驗(yàn)條件要采用不同的故障預(yù)測(cè)方法進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，具體為：(1)模型已知條件下采用的故障預(yù)測(cè)方法為：STSCKF(多重漸消因子的強(qiáng)跟蹤SCKF)、OS-ELM(貫序極限學(xué)習(xí)機(jī))和χ²檢驗(yàn)。(2)退化全過(guò)程故障數(shù)據(jù)已知條件下采用的故障預(yù)測(cè)方法為：ImSAP-ELM(改進(jìn)的靈敏度剪枝ELM)和MPELM(多分類概率ELM)。(3)故障數(shù)據(jù)部分已知條件下采用的故障預(yù)測(cè)方法為：BAFOS-ELM(融合貫序重采樣Bootstrap和AFOS-ELM)。

1.基于STSCKF故障預(yù)測(cè)技術(shù)驗(yàn)證(STSCKF為一種故障預(yù)測(cè)方法)。

使用總參考時(shí)鐘頻率偏移故障下的數(shù)據(jù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)。該故障是由10MHz參考晶振性能退化引起的頻率偏移，其影響機(jī)載發(fā)射機(jī)參考時(shí)鐘1輸出、參考時(shí)鐘2輸出、參考時(shí)鐘3輸出和中頻輸出接口信號(hào)的頻率值。主控計(jì)算機(jī)發(fā)送串口指令Data，由于參考時(shí)鐘1輸出、參考時(shí)鐘2輸出、參考時(shí)鐘3輸出的頻率相同。為此，利用頻率計(jì)測(cè)量參考時(shí)鐘2輸出和中頻輸出接口的頻率值，如圖8和圖9所示。由圖8和圖9可以看出，隨著Data數(shù)值的增加，兩個(gè)輸出接口的信號(hào)頻率向上發(fā)生偏移。利用功率計(jì)采集參考時(shí)鐘1接口的功率輸出。

主控計(jì)算機(jī)每間隔Δt＝1min發(fā)送一次串口指令Data，控制頻率偏移量，且Data的值成遞增趨勢(shì)。分別利用頻率計(jì)和功率計(jì)采集頻率值和功率值。故障預(yù)測(cè)運(yùn)行界面如圖10所示。

圖10上端的圖表示故障發(fā)生時(shí)間預(yù)測(cè)過(guò)程中，改進(jìn)型χ²檢驗(yàn)的檢測(cè)函數(shù)D_k+5|k，中間兩幅圖分別表示故障位置預(yù)測(cè)過(guò)程中，改進(jìn)型χ²檢驗(yàn)對(duì)頻率偏移故障模型和增益衰減故障模型的D_k+5|k，下端的兩幅圖分別表示故障參數(shù)R_fre和故障概率預(yù)測(cè)值。預(yù)測(cè)結(jié)果表明所提出的STSCKF方法能夠有效地進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。

2.基于ImSAP-ELM的故障預(yù)測(cè)技術(shù)驗(yàn)證(ImSAP-ELM為一種故障預(yù)測(cè)方法)。

使用鎖相環(huán)模塊調(diào)制電路故障下的數(shù)據(jù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)。該故障會(huì)影響中頻輸出接口頻譜峰峰值帶寬W_fre。令信號(hào)源產(chǎn)生2V_pp，1kHz方波信號(hào)，作為調(diào)制電路的輸入調(diào)制信號(hào)，主控計(jì)算機(jī)發(fā)送串口指令Data。圖11和圖12所示為Data＝0和Data＝255時(shí)，中頻輸出的頻譜?？梢钥闯?，不同Data下頻譜峰峰值帶寬W_fre不同，選取W_fre為故障特征參數(shù)，定義其計(jì)算公式為

W_fre＝fre₂-fre₁ (1)

式中，fre₁為第一個(gè)頻譜峰值點(diǎn)的頻率，fre₂為第二個(gè)頻譜峰值點(diǎn)的頻率。

令Data在0～255之間依次變化，利用頻譜儀測(cè)得的中頻輸出接口W_fre值如圖13所示?？梢钥闯觯琖_fre的值隨著Data的增加而變小。

調(diào)制電路故障會(huì)使得調(diào)制電路的W_fre發(fā)生變化，主控計(jì)算機(jī)每間隔Δt＝1min 發(fā)送一次串口指令Data控制調(diào)制電路可調(diào)電阻，且Data的值成遞增趨勢(shì)。利用頻譜儀測(cè)量中頻輸出接口的W_fre，將W_fre作為基于ImSAP-ELM故障預(yù)測(cè)的特征參數(shù)。故障預(yù)測(cè)運(yùn)行界面如圖14所示。其中，圖14中上端的圖表示頻譜峰峰值帶寬的預(yù)測(cè)值，下端的圖表示故障概率預(yù)測(cè)值。預(yù)測(cè)結(jié)果證明了基于ImSAP-ELM故障預(yù)測(cè)方法的可行性。

3.基于MPELM的故障預(yù)測(cè)技術(shù)驗(yàn)證(MPELM為一種故障預(yù)測(cè)方法)。

使用參考時(shí)鐘2故障下的數(shù)據(jù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)。假設(shè)其同時(shí)出現(xiàn)頻率偏移和功率衰減故障，計(jì)算機(jī)每隔Δt＝1min發(fā)送一次指令Data1和Data2。其中Data1用于控制晶振的可調(diào)電阻，Data2控制可調(diào)衰減器的衰減值，且Data1和Data2的值呈遞增趨勢(shì)。分別利用頻率計(jì)和功率計(jì)測(cè)量參考時(shí)鐘2接口的頻率值和功率值，將測(cè)得的參數(shù)值送入MPELM預(yù)測(cè)算法中，故障預(yù)測(cè)運(yùn)行界面如圖15所示。其中，圖15中上端的圖表示測(cè)試樣本分屬4種退化狀態(tài)的概率估計(jì)值，下端的圖表示故障概率預(yù)測(cè)值，預(yù)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了MPELM方法的有效性和正確性。

4.基于BAFOS-ELM的故障預(yù)測(cè)技術(shù)驗(yàn)證(BAFOS-ELM為一種故障預(yù)測(cè)方法)。

使用環(huán)路濾波器故障下的數(shù)據(jù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)。該故障會(huì)增大中頻輸出信號(hào)噪聲，主控計(jì)算機(jī)發(fā)送串口指令Data，Data取值范圍為0～247。圖16和圖17所示為Data＝0和Data＝247時(shí)，中頻輸出頻譜。可以看出，Data＝247時(shí)的相位噪聲高于Data＝0時(shí)的相位噪聲。利用直接頻譜儀法提取相位噪聲作為特征參數(shù)，計(jì)算公式如下，

PN＝P_ssb-P₀-10lg(1.2RBW)+2.5 (2)

式中，P₀為峰值處功率，P_ssb為距峰值10kHz頻偏處的功率，RBW為分辨率帶寬。

令Data在0～247之間依次變化，利用頻譜儀測(cè)得中頻輸出接口的相位噪聲，因?yàn)橛上辔辉肼暯M成的時(shí)間序列波動(dòng)較大，不利于準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)測(cè)。為此，采用小波去噪法，并對(duì)相位噪聲進(jìn)行歸一化處理，得到的波形如圖18所示?？梢钥闯?，相位噪聲值隨著Data的增加而變大。

主控計(jì)算機(jī)每間隔Δt＝1min發(fā)送一次串口指令Data，控制環(huán)路濾波器電阻值，且Data的值成遞增趨勢(shì)?；贐AFOS-ELM的預(yù)測(cè)方法需要中頻輸出接口的相位噪聲，利用頻譜儀測(cè)量相位噪聲，將該參數(shù)作為故障特征代入BAFOS-ELM算法中，故障預(yù)測(cè)運(yùn)行界面如圖19所示。其中，圖19中上端的圖表示相位噪聲的預(yù)測(cè)均值、上限和下限，下端的圖表示故障概率的預(yù)測(cè)均值、上限和下限，預(yù)測(cè)結(jié)果說(shuō)明了BAFOS-ELM方法的有效性。

上述無(wú)人機(jī)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，選取機(jī)載發(fā)射機(jī)作為故障預(yù)測(cè)技術(shù)的驗(yàn)證對(duì)象，提取到第一故障信號(hào)后采集第一故障信號(hào)中的特征參數(shù)，并將采集到的特征參數(shù)送入故障預(yù)測(cè)方法中得出預(yù)測(cè)結(jié)論，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)載發(fā)射機(jī)故障預(yù)測(cè)原理驗(yàn)證全過(guò)程，故障預(yù)測(cè)虛警率和誤警率均較低，故障預(yù)測(cè)結(jié)果較為精確。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。