專利名稱：一種基于結構層次關系的改進相關性矩陣分析方法
技術領域：
本發(fā)明屬于測試性技術領域，具體涉及一種基于結構層次關系的改進相關性矩陣分析方法。
背景技術：
測試性建模是航空航天等工程領域開展測試性工作的重要內容。通過測試性建模和分析，可以得到反映故障與測試之間關聯(lián)關系的相關性矩陣。目前，已經有商業(yè)化軟件 TEAMS支持開展測試性建模并生成相關性矩陣。利用相關性矩陣，一方面可以將其作為診斷知識用于實際診斷過程中，另一方面可以進行診斷能力的評價。在工程實際中，現(xiàn)有相關性矩陣分析方法具有以下缺點。第一，在實際系統(tǒng)中大部分測試與故障分別屬于不同的結構單元，對某個故障的診斷并不需要監(jiān)測其他結構單元下的測試。然而，現(xiàn)有商業(yè)化軟件TEAMS生成的相關性矩陣是以最低層次的故障與測試來進行建模，這樣建立起來的相關性矩陣具有龐大的測試集合和故障集合，對每一個故障都需要監(jiān)測所有的測試點進行判別，這樣不利于診斷策略的快速制定且會浪費大量計算資源。 第二，現(xiàn)有相關性矩陣在設計中，故障和測試不能反映系統(tǒng)結構層次，因此不能根據(jù)相關性矩陣直接計算各單元的故障檢測率和故障隔離率。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于結構層次關系的改進相關性矩陣分析方法。主要是在構建系統(tǒng)層次結構信息的基礎上，對故障、測試進行擴展定義和命名，并建立包含結構層次信息的相關性矩陣，由現(xiàn)有的{0，1} 二值矩陣擴展為{0，1，X}三值矩陣以減少對指定故障進行診斷時需要監(jiān)控的測試數(shù)量，并實現(xiàn)計算任意系統(tǒng)層次單元的故障檢測率及故障隔離率，本發(fā)明提出了一種基于結構層次關系的改進相關性矩陣分析方法，具體包括以下幾個步驟步驟一、構建系統(tǒng)的結構層次信息待診斷的工程系統(tǒng)優(yōu)選為電子系統(tǒng)，電子系統(tǒng)的結構具有層次關系，結構層次的劃分方法有多種形式。常規(guī)的劃分層次為系統(tǒng)、分系統(tǒng)、外場可更換單元(LRU)、車間可更換單元(SRU)、元部件，或者組件、分組件、板件、元部件、元器件等。應根據(jù)系統(tǒng)結構設計資料，按照自頂向下原則，確定系統(tǒng)的實際結構層次劃分，構建系統(tǒng)結構層次信息。系統(tǒng)結構層次信息UM表示為UM = Level l_unit_Name/Level 2_unit_Name/. . . /Level N_unit_Name式中，符號“/”用于區(qū)分兩個不同的層次，上一層次(即高層次)寫在符號“/”左側，下一層次(即低層次)寫在符號“/”右側；N為該系統(tǒng)劃分的層次總數(shù)；從上層到低層依次記為 Level l_unit、Level 2_unit. . . LevelN_unit ；Level l_unit_Name 表不第一層次結構單元的名稱，Level 2_unit_Name是第二層次結構單元的名稱，以此類推，Leve 1N_unit_Name表示第N層次結構單元的名稱。系統(tǒng)結構層次信息UM的構建原則為(1)自頂向下原則，即從上層結構到下層結構依序構建；(2)連續(xù)性原則，即不允許中間層次缺省；(3)長度不限原則，即層次長度按實際情況而定，不需要全部相同；(4)信息唯一性原則，即各單元名稱唯一，結構層次信息唯一。步驟二、梳理故障擴展故障(F)定義為包括結構層次信息的故障擴展描述形式，擴展故障F的元組模型為F=(UMFM)式中，F(xiàn)為擴展故障，UM是該擴展故障所屬的結構層次信息；FM是該擴展故障的故障模式信息，即對故障使得結構層次信息UM中最低層單元不能完成規(guī)定任務的描述。擴展故障F的表達形式如下F = UM//FM_name式中，符號“//”用于區(qū)分故障結構層次信息UM和故障模式信息FM，name是故障模式名稱。在擴展故障定義的基礎上，梳理出系統(tǒng)各結構層次上的故障并將其轉換為擴展故障形式。步驟三、梳理測試擴展測試(T)定義為包括結構信息的測試擴展描述形式，擴展測試T的元組模型如下T = (UM TM)式中，T為擴展測試，UM是測試所屬結構層次信息；TM是測試功能信息，即對擴展測試所完成的功能進行描述。擴展測試T的表達形式如下T = UM//TM_name ‘式中，符號“//”用于區(qū)分測試結構層次信息UM和測試功能信息TM，name'是測試功能名稱。在擴展測試定義的基礎上，梳理出系統(tǒng)各結構層次上的功能測試并將其轉換為擴展測試形式。步驟四、建立初始相關性矩陣根據(jù)擴展故障(F)和擴展測試(T)，采用現(xiàn)有建模方法，并且要求同一結構層次下的所有擴展故障和同一層次下的所有擴展測試依次順序書寫，得到初始相關性矩陣Dmxn， 表達式如下
權利要求
1. 一種基于結構層次關系的改進相關性矩陣分析方法，其特征在于具體包括以下幾個步驟步驟一、構建系統(tǒng)的結構層次信息將待診斷的工程系統(tǒng)按照自頂向下、連續(xù)性、長度不限和信息唯一性原則，確定系統(tǒng)的實際結構層次劃分，構建系統(tǒng)結構層次信息UM ；步驟二、梳理故障擴展故障定義為包括結構層次信息的故障擴展描述形式，擴展故障的元組模型為
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于結構層次關系的改進相關性矩陣分析方法，其特征在于還包含一個步驟七計算特定結構層次對象的故障檢測率，具體為 步驟7. 1指定需計算故障檢測率的對象U ；步驟7. 2建立用于存儲所有擴展故障的空集合Ff，建立用于存儲可檢測到的擴展故障的空集合Fp;步驟7. 3確定特定結構層次對象的所有擴展故障，存入集合Ff中； 步驟7. 3. 1從改進相關性矩陣Dmxn中選擇第一行擴展故障作為當前擴展故障； 步驟7. 3. 2提取當前擴展故障的結構層次信息UMh，比較UMh和U，如果UMh中包含U，則把當前擴展故障加入集合Ff中；步驟7. 3. 3若改進相關性矩陣Dmxn中還有未遍歷的擴展故障行，則選擇下一行擴展故障作為當前擴展故障，并返回步驟7. 3. 2 ；步驟7. 4確定特定結構層次對象U的所有可檢測到的擴展故障，存入集合Fp中；步驟7. 4. 1從集合Ff中，選擇第一行擴展故障作為當前擴展故障；步驟7. 4.2提取當前擴展故障的相關性值屯按列作或運算得到d' d'
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種基于結構層次關系的改進相關性矩陣分析方法，其特征在于還包含一個最后的步驟計算特定結構層次對象的故障隔離率，具體為 步驟8. 1指定需計算故障隔離率的對象U'及隔離層次； 步驟8. 2確定需計算故障隔離率的對象U'下所有可檢測到的擴展故障； 步驟8. 2. 1建立用于存儲所有可測試到的擴展故障的空集合F/ ； 步驟8. 2. 2確定需計算故障隔離率的對象U'下所有可檢測到的擴展故障，存入集合 Fp'中；步驟a.從改進相關性矩陣Dmxn中選擇第一行擴展故障作為當前擴展故障， 步驟b.提取當前擴展故障的結構層次信息UMe ；步驟c.比較當前擴展故障的結構層次信息UMe和需計算故障隔離率的對象U'，如果當前擴展故障的結構層次信息UMe中包含需計算故障隔離率的對象U'，則執(zhí)行步驟d ；否則，執(zhí)行步驟e;步驟d.提取當前擴展故障的相關性值屯按列作或運算得到d' d' (dnl Idi2 ... ι IdJ ；步驟e.如果d' i = 1，則把當前擴展故障存入集合Fp'；否則，進行步驟f; 步驟f.若改進相關性矩陣Dmxn中還有未遍歷的擴展故障行，則選擇下一行擴展故障作為當前擴展故障，返回步驟b;步驟8. 3分析需計算故障隔離率的對象U'下隔離層次中所有的結構單元U1, U2, . . . Ui. . . Uv,結構單元集合Ut = (U1, U2, ...，Ui, ...，Uv)，建立用于存儲這些結構單元下可檢測到的擴展故障的空集合Fpt = (Fpl, Fp2, ... , Fpi，... , Fpv)，其中Fpi存儲單元Ui中可檢測到的擴展故障；步驟8. 4建立用于存儲需計算故障隔離率的對象U'下所有可以唯一性隔離的擴展故障的空集合Fk;步驟8. 5選擇第一個結構單元對象Ui e Ut，確定Ui下所有可以唯一性隔離的擴展故障；步驟8. 5. 1確定結構單元對象U1下所有可檢測到的擴展故障； 步驟I.從集合Fp'中選擇第一行擴展故障作為當前擴展故障， 步驟II.提取當前擴展故障的結構層次信息UMe ；步驟III.比較結構層次信息UMe和結構單元對象Ui,如果結構層次信息UMe中包含結構單元對象Ui,則把當前擴展故障存入集合Fpi ；否則，進行步驟IV ；步驟IV.若集合F/中還有未遍歷的擴展故障行，則選擇下一行擴展故障作為當前擴展故障，返回步驟II ；步驟8. 5. 2確定結構單元對象Ui下所有可以唯一性隔離擴展故障；步驟A定義擴展故障補集Fd = F/ -Fpi ；步驟B選擇第一行擴展故障。e Fpi，對應擴展故障。的相關性值為Clj ； 步驟C如果存在擴展故障Fm e Fd,對應擴展故障Fm的相關性值為dm使得…=dm，則進行步驟D ；否則，將擴展故障。存入集合Fk ；步驟D選擇Fpi中下一行擴展故障作為擴展故障。返回步驟B，直至遍歷完Fpi中的所有的擴展故障；步驟8. 6令Ui = UwS回步驟8. 5，直至遍歷完集合隊中所有的Ui,得到存有所有可以唯一性隔離的擴展故障的集合Fk ；步驟8. 7根據(jù)公式(2)計算故障隔離率FIR
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于結構層次關系的改進相關性矩陣分析方法，包括構建系統(tǒng)的結構層次信息、梳理故障、梳理測試、建立初始相關性矩陣、判斷各結構層次中擴展故障與擴展測試的關聯(lián)性、建立改進相關性矩陣等幾個步驟，還可以選擇性的包括計算特定結構層次對象的故障檢測率的步驟和計算特定結構層次對象的故障隔離率的步驟。本發(fā)明將現(xiàn)有二值相關性矩陣改進為三值相關性矩陣，可以剔除很多在結構上與故障不相關的測試，在故障診斷階段減少需要檢測的測試數(shù)，節(jié)省了大量的計算資源并有助于故障的快速診斷，通過改進相關性矩陣，可以實現(xiàn)計算任意系統(tǒng)層次單元的故障檢測率和故障隔離率。
文檔編號G06F17/50GK102243674SQ20111018020
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權日2011年6月29日
發(fā)明者侯文魁, 王璐, 王風武, 石君友 申請人:北京航空航天大學