一种面向多位置、宽频段的卫星舱板电磁泄漏检测装置及方法与流程

本发明涉及一种面向多位置、宽频段的卫星舱板电磁泄漏检测装置及方法，针对卫星在多个位置上，在宽频段内存在的电磁干扰泄漏进行检测位置规划方法和装置，属于泄漏检测
技术领域：
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背景技术：
：随着卫星技术的发展，目前卫星上应用的设备越来越多，同时卫星上对于电磁频谱的利用也越来越宽。卫星上述技术的发展和进步对于卫星的电磁兼容性带来两个问题：其一是卫星上星内设备和星外设备的复杂性使得为联系两者的电缆和管路等也越来越多，这造成星表开孔和穿舱电缆、管路变多，会降低卫星星体的电磁屏蔽效能。其二是卫星工作频带的变宽，增大了射频设备受卫星上其它设备电磁干扰的几率。卫星在系统级电磁兼容性试验过程中，对于电磁环境复杂的卫星，均要对卫星星体表面的电磁泄漏进行检测，对于存在电磁泄漏的位置点进行进一步的屏蔽处理。传统的检测方法主要是采用测试人员手持近场探头在卫星表面各个位置进行测试的方法，测试后针对电磁干扰泄漏位置较大的点进行屏蔽处理后，再次进行测试确认。这种测试方法主要存在两方面的问题：第一点是这种方法对测试位置的选择点存在很大的随意性，测试效率较低，尤其是当测试位置较多时，测试位置的选择缺少必要的依据；第二点是当卫星应用的射频频段较宽，在较宽的频段内存在多个电磁干扰时，如何在多个电磁干扰频率上综合考虑选择电磁泄漏点是尚未考虑的问题；第三点是近场检测方法一般误差较大，受电磁干扰的时变特性和每次测试位置的误差影响，电磁干扰泄漏幅值的变化性和多次测试之间的差别一般较大，以传统的“精确值”的测试数据分析方法会带来较大的测试误差。同时，由于电磁干扰的复杂性，往往某个频率或某个位置的电磁干扰在当前状态幅值较小，但当为降低其它频率点上或其它位置上的电磁干扰而进行整改后，该频率或该位置的电磁干扰强度反而会增大。技术实现要素：本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种面向多位置、宽频段的卫星舱板电磁泄漏检测装置及方法，第一针对存在多个电磁干扰泄漏点的射频工作频段较宽的卫星，对卫星舱板电磁干扰泄漏点检测位置进行规划的方法和测试装置，综合考虑在较宽工作频段内存在多个频率的电磁干扰时，规划多个电磁干扰泄漏点的检测顺序，提高了测试效率和测试针对性。第二综合考虑电磁干扰泄漏的最大值和在检测频段电磁泄漏的总功率值，实现对较宽频段电磁泄漏的综合处理。第三同时本发明对于测试幅值以模糊数代替定值，提高了测试方法的精度。本发明解决的技术方案为：一种面向多位置、宽频段的卫星舱板电磁泄漏检测装置，其特征在于包括：控制计算机，频谱分析仪和近场电场探头；近场电场探头布置在卫星舱板的各个开孔位置，采集各个开孔位置的电磁泄漏的电场，送至频谱分析仪；频谱分析仪针对卫星的各个射频频段，测试各个开孔位置的电磁泄漏在每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，送至控制计算机；控制计算机根据每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，进行数据分析，并根据数据分析结果，对下一次的电磁泄漏点检测顺序进行规划。控制计算机根据每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，进行数据分析，并根据数据分析结果，对下一次的电磁泄漏点检测顺序进行规划，具体如下：步骤一、对每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值进行数据模糊化处理；在每个射频频段，根据电磁干扰泄漏的最大功率值和电磁干扰泄漏的总功率值，确定与预先设定的电磁泄漏的限值的差值；分别根据最大功率的差值和总功率的差值确定最大功率论域和总功率论域的取值范围；将最大功率的差值和总功率的差值分别转化成最大功率的模糊子集和总功率的模糊子集，根据各自论域的取值范围和模糊子集，建立最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数；步骤二、根据每个射频频段的最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数，分别得到需要检测的所有频段的最大功率的隶属度函数即最大功率的模糊数据输入和总功率的隶属度函数即总功率的模糊数据输入；步骤三、根据要检测的所有频段的最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数，建立模糊推理规则。步骤四、根据最大功率的模糊数据输入和总功率的模糊数据输入，采用模糊推理规则，进行数据融合，形成模糊集，模糊集的隶属度函数定义为：其中，μc表示模糊集的隶属度函数；表示合成运算；pin表示模糊数据输入；{r}表示模糊推理规则。步骤五、对模糊集进行降维处理，具体如下对于需要检测的各个射频频段，通过下式进行降维处理，得到降维后的隶属度函数：其中，n表示频段数；fi表示第i个频段；μl统一字母表示降维后的隶属度函数。步骤六、建立清晰化函数，将步骤四的模糊集和步骤五降维处理后的隶属度函数作为建立的清晰化函数的输入，清晰化函数的输出即为电磁泄漏对整星电磁兼容性的影响权重。步骤七、对于各个开孔的影响权重由大到小排序，即为下一次电磁泄漏检测规划顺序。步骤一、对每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值进行数据模糊化处理，具体如下：在每个射频频段，将检测到的电磁泄漏的最大功率值和在该射频频段的电磁泄漏的总功率值分别与电磁泄漏限值做差，将得到的差值的具体数值，基于论域取值范围，转化为模糊数。预先设定的电磁泄漏的限值，具体为：电磁泄漏限值为对应频段卫星射频接收系统的灵敏度。根据电磁干扰泄漏的最大功率值和电磁干扰泄漏的总功率值，确定与预先设定的电磁泄漏的限值的差值，具体如下：差值包括两部分：其一是检测到电磁泄漏功率最大值减去电磁泄漏限值；其二是检测到的电磁泄漏总功率值减去电磁泄漏限值。根据最大功率的差值和总功率的差值确定电场论域和功率论域的取值范围，具体如下：论域的取值为[-卫星电磁兼容性安全裕度，+卫星电磁兼容性安全裕度]。将最大功率的差值和总功率的差值分别转化成最大功率的模糊子集和总功率的模糊子集,具体如下：根据论域范围，将最大功率的差值和总功率的差值在论域范围内的取值确定模糊子集{nb，nm，ns，z，ps，pm，pb}。其中，nb、nm、ns、z、ps、pm和pb分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中和正大。根据各自论域的取值范围和模糊子集，建立最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数，具体为隶属度函数为三角隶属度函数。根据每个射频频段的最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数，分别得到需要检测的所有频段的最大功率的隶属度函数即最大功率的模糊数据输入和总功率的隶属度函数即总功率的模糊数据输入，具体如下：其中，μ表示单个频段的隶属度函数值；p表示输入值；m表示频段数；f表示频段，pin表示综合考虑三个频段后的隶属度函数值。根据要检测的所有频段的最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数，建立模糊推理规则,具体如下：其中，nb、nm、ns、z、ps、pm和pb分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中和正大。根据最大功率的模糊数据输入和总功率的模糊数据输入，采用模糊推理规则，进行数据融合，形成模糊集，具体如下：其中，μc表示模糊集的隶属度函数；表示合成运算；pin表示模糊数据输入；{r}表示模糊推理规则。步骤五对模糊集进行降维处理，具体如下对于需要检测的各个射频频段，通过下式进行降维处理，得到降维后的隶属度函数：其中，n表示频段数；fi表示第i个频段；μl统一字母表示降维后的隶属度函数。建立清晰化函数，将步骤五降维处理后的隶属度函数作为建立的清晰化函数的输入，清晰化函数的输出即为电磁泄漏对整星电磁兼容性的影响权重，具体如下：清晰化函数为s型函数，清晰化函数输入为降维后的隶属度函数，输出为电磁泄漏对整星电磁兼容性的影响权重。如图3所示，一种面向多位置、宽频段的卫星舱板电磁泄漏检测方法，步骤如下：(1)将近场电场探头布置在卫星舱板的各个开孔位置，采集各个开孔位置的电磁泄漏，送至频谱分析仪；(2)频谱分析仪针对卫星的各个射频频段，测试各个开孔位置的电磁泄漏在每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，送至控制计算机；(3)控制计算机根据每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，进行数据分析，步骤如下：步骤(3)控制计算机根据每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，进行数据分析，具体如下：步骤一、对每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值进行数据模糊化处理；在每个射频频段，根据电磁干扰泄漏的最大功率值和电磁干扰泄漏的总功率值，确定与预先设定的电磁泄漏的限值的差值；分别根据最大功率的差值和总功率的差值确定最大功率论域和总功率论域的取值范围；将最大功率的差值和总功率的差值分别转化成最大功率的模糊子集和总功率的模糊子集，根据各自论域的取值范围和模糊子集，建立最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数；步骤二、根据每个射频频段的最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数，分别得到需要检测的所有频段的最大功率的隶属度函数即最大功率的模糊数据输入和总功率的隶属度函数即总功率的模糊数据输入；步骤三、根据要检测的所有频段的最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数，建立模糊推理规则。步骤四、根据电场的模糊数据输入和功率的模糊数据输入，采用模糊推理规则，进行数据融合，形成模糊集，定义为：其中，μc表示模糊集的隶属度函数；表示合成运算；pin表示模糊数据输入；{r}表示模糊推理规则。步骤五、对模糊集进行降维处理，具体如下对于需要检测的各个射频频段，通过下式进行降维处理，得到降维后的隶属度函数：其中，n表示频段数；fi表示第i个频段；μl统一字母表示降维后的隶属度函数。步骤六、建立清晰化函数，将步骤四的模糊集和步骤五降维处理后的隶属度函数作为建立的清晰化函数的输入，清晰化函数的输出即为电磁泄漏对整星电磁兼容性的影响权重。步骤七、对于各个开孔的影响权重由大到小排序，即为下一次电磁泄漏检测规划顺序。本发明与现有技术相比的优点在于：(1)本发明在可对卫星表面多个电磁干扰泄漏点进行规划，解决了传统测试方法随意性的问题，可有效提高测试效率。(2)本发明在电磁干扰泄漏点测试过程中，综合考虑了较宽频段内存在的多个频率电磁干扰的问题，解决了传统测试方法仅基于其中幅值最大的频率点的干扰进行参考的问题，提高了测试的全面性。(3)本发明考虑了电磁干扰的随机性和测试位置误差的影响，以模糊数代替单一确定值，提高了测试的准确性。(4)本发明在对各频段隶属度函数建立时考虑其它频段的影响，可以充分利用电磁泄漏的耦合信息，使得隶属度函数建立更准确。(5)本发明综合考虑电磁泄漏功率最大值和总功率值后建立模糊推理规则，将两个考虑要素综合为一个要素，实现了数据融合，并降低了计算难度。附图说明图1是本发明示例的输入量隶属度函数示意图；图2是本发明的数据清晰化函数示意图；图3为本发明的方法实施流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。本发明一种面向多位置、宽频段的卫星舱板电磁泄漏检测装置及方法，近场电场探头布置在卫星舱板的各个开孔位置，采集各个开孔位置的电磁泄漏的电场，送至频谱分析仪；频谱分析仪针对卫星的各个射频频段，测试各个开孔位置的电磁泄漏在每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，送至控制计算机；控制计算机根据每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，进行数据分析，并根据数据分析结果，对下一次的电磁泄漏点检测顺序进行规划，本发明综合考虑在较宽工作频段内存在多个频率的电磁干扰时，规划多个电磁干扰泄漏点的检测顺序，提高了测试效率和测试针对性。同时本发明对于测试幅值以模糊数代替定值，提高了测试方法的精度。本发明应用于卫星舱板电磁泄漏检测，提供一种面向多位置、宽频段的卫星舱板电磁泄漏检测装置及方法。本发明的一种面向多位置、宽频段的卫星舱板电磁泄漏检测装置包括：控制计算机，频谱分析仪和近场电场探头；近场电场探头布置在卫星舱板的各个开孔位置，卫星舱板主要包括对地板、背地板、东板、西板、南板和北板。采集各个舱板上的开孔位置的电磁泄漏的电场，送至频谱分析仪；频谱分析仪针对卫星的各个射频频段，测试各个开孔位置的电磁泄漏在每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，送至控制计算机；控制计算机根据每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，将电磁泄漏的最大功率值和总功率值做模糊处理和运算，得出各个开孔的电磁干扰泄漏对卫星电磁兼容性的影响权重，并对影响权重做从大到小的排序，即确定下一次的电磁泄漏点检测顺序。控制计算机根据每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值，将电磁泄漏的最大功率值和总功率值做模糊处理和运算，得出各个开孔的电磁干扰泄漏对卫星电磁兼容性的影响权重，并对影响权重做从大到小的排序，即确定下一次的电磁泄漏点检测顺序，具体如下：步骤一、对每个射频频段的最大功率值和在每个射频频段的总功率值进行数据模糊化处理，具体过程中：预先设定的电磁泄漏的限值，电磁泄漏限值为对应频段卫星射频接收系统的灵敏度。在每个射频频段，根据电磁干扰泄漏的最大功率值和电磁干扰泄漏的总功率值，确定与预先设定的电磁泄漏的限值的差值，差值包括两部分：其一是检测到电磁泄漏功率最大值减去电磁泄漏限值；其二是检测到的电磁泄漏总功率值减去电磁泄漏限值。确定论域的取值为[-卫星电磁兼容性安全裕度，+卫星电磁兼容性安全裕度]。根据论域范围，将最大功率的差值和总功率的差值在论域范围内的取值确定模糊子集{nb，nm，ns，z，ps，pm，pb}。其中，nb、nm、ns、z、ps、pm和pb分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中和正大。采用三角隶属度函数，建立如图1所示的隶属度函数。在考虑电磁泄漏过程中，除了对电磁泄漏的最大值进行数据分析外，还考虑了电磁泄漏的总功率值，解决了传统测试方法仅基于其中幅值最大的频率点的干扰进行参考的问题，提高了测试的全面性。同时，通过采用模糊数代替单一确定值，降低了电磁干扰的随机性和测试位置误差的影响，提高了测试的准确性。步骤二、根据每个射频频段的最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数，分别得到需要检测的所有频段的最大功率的隶属度函数即最大功率的模糊数据输入和总功率的隶属度函数即总功率的模糊数据输入，计算过称为：其中，μ表示单个频段的隶属度函数值；p表示输入值；m表示频段数；f表示频段，pin表示综合考虑三个频段后的隶属度函数值。在对各频段隶属度函数建立时考虑其它频段的影响，可以充分利用电磁泄漏的耦合信息，使得隶属度函数建立更准确。步骤三、根据要检测的所有频段的最大功率的隶属度函数和总功率的隶属度函数，建立模糊推理规则。具体如下：其中，nb、nm、ns、z、ps、pm和pb分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中和正大。在模糊推力规则建立过程中，综合考虑电磁泄漏功率最大值和总功率值后建立模糊推理规则，将两个考虑要素综合为一个要素，实现了数据融合，并降低了计算难度。步骤四、根据最大功率的模糊数据输入和总功率的模糊数据输入，采用模糊推理规则，进行数据融合，形成模糊集隶属度函数，融合过程为：其中，μc表示模糊集的隶属度函数；表示合成运算；pin表示模糊数据输入；{r}表示模糊推理规则。步骤五、对模糊集进行降维处理，具体如下对于需要检测的各个射频频段，通过下式进行降维处理，得到降维后的隶属度函数：其中，n表示频段数；fi表示第i个频段；μl统一字母表示降维后的隶属度函数。步骤六、建立清晰化函数，将步骤四的模糊集和步骤五降维处理后的隶属度函数作为建立的清晰化函数的输入，清晰化函数的输出即为电磁泄漏对整星电磁兼容性的影响权重。清晰化函数为s型函数，如图2所示，清晰化函数输入为降维后的隶属度函数，输出为电磁泄漏对整星电磁兼容性的影响权重。步骤七、对于各个开孔的影响权重由大到小排序，即为下一次电磁泄漏检测规划顺序。通过该方法在可对卫星表面多个电磁干扰泄漏点进行规划，解决了传统测试方法随意性的问题，可有效提高测试效率。某卫星有三个射频频段，优选为500～600mhz，2.2～2.3ghz和3～3.1ghz。测试过程卫星对地面舱板有6个开孔存在电磁干扰泄漏，影响卫星三个射频频段。需要对6个开孔的电磁泄漏进行检测和整改处理。为提高测试效率和测试准确性，需要规划6个位置的测试顺序。首先采用频谱分析仪和近场电场探头测试6个开孔位置的电磁泄漏在每个频段的电磁干扰泄漏功率最大值和在每个频段的总功率最大值。将数据输入到控制计算机，在控制计算机内进行数据分析得到各个开孔位置对卫星电磁兼容性影响权重如下表所示：开孔123456影响权重0.190.350.160.050.060.17对上述6个开孔进行屏蔽处理，通过影响权重确定下一次电磁干扰泄漏检测顺序为：开孔2→开孔1→开孔6→开孔3→开孔5→开孔4。最终通过三次屏蔽处理和监测，解决了对地板开孔泄漏电磁干扰影响卫星射频频段的问题。可以看出，本发明的方法可以有效指导电磁干扰泄漏检测顺序，保证了电磁干扰泄漏检测的处理的有针对性，提高了测试效率。某卫星射频接收带宽有2.5ghz，卫星在对地板、背地板、东板、西板、南板和北板上有超过30个开孔。为确定各开孔泄漏的电磁干扰对射频接收的影响，需要进行开孔泄漏电磁干扰检测并屏蔽处理。每次屏蔽处理后，检测卫星射频接收带内是否有干扰信号，如过仍有干扰需要对各开孔泄漏电磁干扰进行重新检测并屏蔽处理，直至卫星射频接收带内无干扰信号为止。该型号的第一阶段测试过程中，采用传统的检测定位方法处理，上述处理过程约为120h。在第二阶段测试过程中，采用本发明的检测定位方法处理，上述处理过程约为65h。时间节约超过45％，并实现了卫星射频接收带内无干扰的技术指标要求。证明本发明方法的有效性和可有效提高测试效率。本发明的一种面向多位置、宽频段的卫星舱板电磁泄漏检测规划方法和装置。所述的装置优选包括一台控制计算机，一台频谱分析仪和一副近场电场探头。某卫星有三个射频频段，分别为500～600mhz，2.2～2.3ghz和3～3.1ghz。测试过程卫星舱板某一面有6个开孔存在电磁干扰泄漏，影响卫星三个射频频段。需要对6个开孔的电磁泄漏进行检测和整改处理。为提高测试效率和测试准确性，需要规划6个位置的测试顺序。首先采用频谱分析仪和近场电场探头测试6个开孔位置的电磁泄漏在每个频段的最大值和在每个频段的能量最大值。将数据输入到控制计算机，在控制计算机内进行数据分析和下一次的电磁泄漏点检测顺序规划。主要包括以下步骤：步骤一、进行数据模糊化处理。在每个频段，考虑电磁干扰泄漏的最大值和电磁干扰泄漏的总能量值分别超过限值要求的分贝值。建立论域取值范围为[-6，6]。将当前测试结果模糊化，确定模糊子集{nb，nm，ns，z，ps，pm，pb}，建立隶属度函数。步骤二、确定模糊数据输入。分别在每个开孔位置，综合考虑三个频段的隶属度函数值，确定模糊数据输入为：其中，μ表示单个频段的隶属度函数值；p表示输入值；f表示频段，pin表示综合考虑三个频段后的隶属度函数值。步骤三、建立模糊推理规则，如下表所示：步骤四、基于模糊输入和模糊推理规则进行信息融合，形成模糊集。采用极大极小值方法得到隶属度函数为：μc＝{sup[μ1(p1,f1)]}*…*{sup[μ2(p2,f3)]}步骤五、进行降维处理。对于所评估的三个频段，通过下式进行降维处理：步骤六、基于模糊集和降维处理后的隶属度函数，通过清晰化函数曲线确定影响权重。步骤七、对于其它开孔重复上述过程，确定各个位置的权重，按权重大小由大到小排序，即为下一步电磁泄漏检测规划顺序。本发明在可对卫星表面多个电磁干扰泄漏点进行规划，解决了传统测试方法随意性的问题，可有效提高测试效率；在电磁干扰泄漏点测试过程中，综合考虑了较宽频段内存在的多个频率电磁干扰的问题，解决了传统测试方法仅基于其中幅值最大的频率点的干扰进行参考的问题，提高了测试的全面性。本发明考虑了电磁干扰的随机性和测试位置误差的影响，以模糊数代替单一确定值，提高了测试的准确性；在对各频段隶属度函数建立时考虑其它频段的影响，可以充分利用电磁泄漏的耦合信息，使得隶属度函数建立更准确；并且综合考虑电磁泄漏功率最大值和总功率值后建立模糊推理规则，将两个考虑要素综合为一个要素，实现了数据融合，并降低了计算难度。当前第1页12