，其垂直面和水平 面的方向图会发生变化。由于方向图的主瓣的变化比较小，而副瓣的电平和相位变化比较 大，因此可W采集方向图的副瓣电平作为特征值。但是当不同单元出现故障时，副瓣电平的 变化可能会很相近，仅靠一个副瓣的电平不能得到准确的诊断结果，因此需要将多个副瓣 的电平组合起来进行故障诊断。基于该原理，本发明通过多个测试天线来所得到的主瓣和 副瓣的幅度值来构建测试向量，从而进行故障诊断。
[0028] 在故障判定模块进行故障诊断时，要计算本次测试向量与无故障标准测试向量的 相似度，还要在所对应分区所有故障的标准测试向量中捜索与本次测试向量最相似的标准 测试向量，来得到所对应的故障。在计算本次测试向量和标准测试向量的相似度时，可W根 据需要选择相似度计算方法。本实施例中采用基于可信度因子的相似度计算方法。用Ε表 示证据，Η表示结论，CF化I巧称为可信度因子，表示证据Ε成立条件下，结论Η成立的可信 度。
[0029] 假设Ν个福射单元中第k个单元故障，称为结论Hk，其对应的故障特征值为Tk，测 试数据（也就是证据）记为E。假定分区中各福射单元发生故障的先验概率p(Hk)相同， 即：
[0030]
[0031] 测试数据与故障特征值的差值δk= |E-Tkl。
[0032] 利用测试数据与知识库数据的差值作为判断两组数据的参考，δk作为测试数据 与已知故障数据的诊断误差，诊断误差越小，则两组数据的相似程度越高，对应的该组故障 编号对应单元产生故障的可能性越大。第k个单元故障的概率为：
[0033]
[0034] 参数Δ的大小由具体测试场地条件、天线参数和分区大小的影响有关。
[0035] E作为已经发生了的事件，对应的Hk产生的可置信因子CF化kl巧为：
[0036]
[0037] 可知，测试向量中的元素数量Q=M2,也就是本发明中每次故障判定有Q个特征 值，因此在多个相同条件下获得的证据可综合处理，因此综合起来一组结论的可信度可由 下面公式得到：
[0040] 根据上述推论，记本次测试向量为D= {di，d2,…，dj，第j个故障对应的标准测试 向量为GU) = {gi(j),g2(j),…，gg(j)}，则根据本次测试向量D判断第个故障发生的可信 度CF(j)的计算公式为：
[0041]
[004引其中，4'(y)=片-g/|，A1=max{g1(1)，…，gi(P)}-min{gi(1)，…，gi(P)}，其中P 表示所模拟的故障数量，gi(j)表示第j个故障特征向量中第i个幅度值，i的取值范围为i=1，2，···，9。显然，对于P个模拟故障，可W得到P个可信度CF(j)，其中可信度CF(j)越 小，说明本次测试向量和标准测试向量GCi)越相似，也就是说可信度CF(j)最小的值对应 的故障即为当前分区的故障。
[004引实施例
[0044] 为了说明本发明的技术效果，采用一个具体实施例进行实验验证。本实施例中被 测天线为一个8*8阵列天线，设置分区参数对该阵列进行分区，分为4个4*4的分区。图2 是阵列天线故障诊断系统实际放置示意图。如图2所示，采用4个增益卿趴天线，其数据通 过16位采样率400MHz板卡的4通道同步接收机上传至装有故障诊断软件的上位机，也就 是上位机作为故障诊断装置。
[0045] 阵列天线故障诊断系统的工作流程如下：在测试天线安置好后，故障诊断装置根 据预设参数控制波控系统，关闭分区内的不同福射单元来模拟无故障和各种故障（本实施 例中仅模拟单个福射单元故障，即每个分区16种故障），并控制分区波束依次指向4个测 试天线，测试天线在每次接收到信号后将幅度值通过4通道同步接收机上传至上位机，故 障诊断装置中的数据处理模块将4次上传的数据构成测试向量，发送给数据库保存。对每 个分区均完成故障模拟后，数据库中保存有每个分区无故障和所有故障对应的标准测试向 量。然后在测试阶段，故障诊断装置控制波控系统，使分区的波束依次指向4个测试天线， 获得测试向量，然后将本次测试向量与数据库中该分区所有的标准测试向量依次计算相似 度，相似度最大的标准测试向量对应的故障即为当前分区对应的故障。
[0046] 表1是本实施例中某分区测试向量与对应特征向量的相似度结果。如表1所示， 数值越小表示测试向量与数据库中的特征向量越相似。从表1可W看出，
[0047] 采用本发明对该分区的故障隔离率达到了 100%。
[0048]
[0049] 表 1
[0050] 尽管上面对本发明说明性的【具体实施方式】进行了描述，W便于本技术领域的技术 人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技 术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，运些 变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
【主权项】
1. 一种阵列天线故障诊断系统，其特征在于，包括Μ个测试天线、Μ通道同步接收机和 故障诊断装置，其中： Μ个测试天线在阵列天线的测试场中固定设置，分别接收阵列天线信号，将接收信号的 幅度值发送给Μ通道同步接收机； Μ通道同步接收机将接收到的Μ个幅度值按测试天线序号排列，作为一组数据上传给 故障诊断装置； 故障诊断装置包括参数配置模块、数据处理模块、故障数据库、故障判定模块，其中参 数配置模块用于用户配置阵列天线的分区参数、阵列天线与测试天线的坐标以及所测分区 序号，并根据分区参数以及阵列天线与测试天线的坐标，向阵列天线的波控系统发送控制 信号，使所测分区波束依次指向各个测试天线；数据处理模块从Μ通道同步接收机接收得 到本次测试的Ν组幅度值数据，按波束指向测试天线的序号排列，构成测试向量发送给故 障判定模块；故障数据库中保存预先通过模拟故障测试得到的各分区所有故障对应的标准 测试向量以及无故障对应的标准测试向量；故障判定模块接收本次分区测试的测试向量， 在故障数据库中读取对应分区的无故障标准测试向量，如果本次测试向量和无故障标准测 试向量的相似度大于预设阈值，则该分区无故障，否则进一步在该分区所有故障的标准测 试向量中搜索与本次测试向量最相似的标准测试向量，该标准测试向量对应的故障即为所 测分区的故障。2. 根据权利要求1所述的阵列天线故障诊断系统，其特征在于，所述故障判定模块在 计算本次测试向量与标准测试向量的相似度时，采用基于可信度的相似度计算方法，具体 方法为： 记本次测试向量为D= ···，(!〇}，第j个故障对应的标准测试向量为G(j)= {gi (j)，g2 (J_)，…，(J_)丨，其可信度CF (j)的计算公式为：其中，gl(P)}，其中P表示所模拟的故障数量，gl(j)表示第j个故障特征向量中第i个幅度值，i 的取值范围为i = 1，2,…乂。可信度CF(j)越小，说明本次测试向量和标准测试向量G(j) 越相似。
【专利摘要】本发明公开了一种阵列天线故障诊断系统，包括M个测试天线、M通道同步接收机和故障诊断装置，故障诊断装置通过波控系统对阵列天线进行分区，对每个分区进行无故障测试和故障模拟测试，使分区波束依次对准M个测试天线；测试天线每次得到M个幅度值，通过M通道同步接收机上传至故障诊断装置，故障诊断装置将其构成标准测试向量后保存至故障数据库；在进行测试时，得到所测分区的测试向量，如果与数据库中所测分区对应的无故障标准测试向量的相似度小于阈值则所测分区无故障，否则在所有故障对应的标准测试向量中搜索与本次测试向量最接近的标准测试向量，其对应的故障即为所测分区的故障。本发明可以快速、准确地对外场的大型阵列天线进行故障诊断。
【IPC分类】G01R29/10, G01R31/00
【公开号】CN105277826
【申请号】CN201510695346
【发明人】刘震, 黄建国, 江子齐, 李广斌, 段前样
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月23日