考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估方法及系统

本文件涉及阵列天线，尤其涉及一种考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估方法及系统。

背景技术：

1、阵列天线中，单个tr组件的故障只影响其所连接阵元的信号辐射，其他tr组件、阵元所构成的通道性能保持不变，且少量tr组件发生故障，对阵列天线整体性能影响较小。因此有源阵列天线是典型的n中取k表决系统，即当阵列天线的n个tr组件中有k个正常工作，则阵列天线可完成预期功能。设tr组件的可靠性函数为r(t)，则阵列天线的可靠性函数为

2、

3、系统的平均寿命θ，也即平均故障前时间(mean time to failure,mttf)为

4、

5、实际应用中，当失效tr组件数目小于系统中tr组件数目的10％时，阵列天线性能基本不降低，即k＝90％×n，失效tr组件的最大数目为fmax＝10％×n。

6、该可靠性模型中，只考虑了失效tr组件的数目，而未考虑失效tr组件的位置。当失效tr组件的位置不同时，其对阵列天线性能，特别是对副瓣性能的影响不同。因此，即使故障tr组件数目f＜fmax，若故障tr组件集中于某一区域，阵列天线性能恶化，也将不满足使用要求而处于不可用状态。因此，使用该可靠性模型进行阵列天线的可靠性评估，存在高估问题。提高阵列天线可靠性分析精度是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估方法及系统，旨在解决现有技术中的上述问题。

2、本发明提供一种考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估方法，包括：

3、根据阵列天线结构、组成及各部分失效特点，对阵列天线的收发通道的失效规律和特点进行分析，并作为阵列天线状态变化的基础；

4、根据阵列天线规模和结构，确定阵列天线所有可能的状态，并计算不同状态下阵列天线性能，根据阵列天线各状态的性能和应用过程中对阵列天线性能要求，将阵列天线所有可能状态划分为可用状态和不可用状态；

5、根据阵列天线通道失效规律和特点，计算阵列天线各可用状态概率函数，确定阵列天线不同时间下处于可用状态的概率，将所有可用状态概率函数相加，获得阵列天线在不同时间下的可用概率，得到阵列天线可靠性函数；

6、基于所述阵列天线可靠性函数，计算获得阵列天线平均寿命。

7、本发明提供一种考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估系统，包括：

8、通道失效规律模块，用于根据阵列天线结构、组成及各部分失效特点，对阵列天线的收发通道的失效规律和特点进行分析，并作为阵列天线状态变化的基础。

9、天线性能模块，用于根据阵列天线规模和结构，确定阵列天线所有可能的状态，并计算不同状态下阵列天线性能，根据阵列天线各状态的性能和应用过程中对阵列天线性能要求，将阵列天线所有可能状态划分为可用状态和不可用状态；

10、阵列天线可靠性计算模块，用于根据阵列天线通道失效规律和特点，计算阵列天线各可用状态概率函数，确定阵列天线不同时间下处于可用状态的概率，将所有可用状态概率函数相加，获得阵列天线在不同时间下的可用概率，得到阵列天线可靠性函数；

11、阵列天线平均寿命计算模块，用于基于所述阵列天线可靠性函数，计算获得阵列天线平均寿命。

12、本发明实施例还提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估方法的步骤。

13、本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现上述考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估方法的步骤。

14、采用本发明实施例，分析了现有基于n/k系统的阵列天线可靠性分析方法，该方法中未考虑失效tr组件位置对阵列天线性能的影响，从而使得阵列天线可靠性高估。为提高阵列天线可靠性评估的准确性，考虑不同位置tr故障所导致的阵列天线性能变化，建立了考虑性能变化的阵列天线可靠性分析流程，通过收发通道失效分析、阵列状态性能评估、状态划分、可用状态概率计算、阵列天线可靠性计算、平均寿命计算，准确计算阵列天线各状态下的性能，根据性能阈值确定状态是否可用，进而确定可用状态或不可用状态，以此计算阵列天线的可靠性。该方法通过对阵列天线各状态性能的分析，精准确定阵列天线可用状态，考虑了不同位置、数量故障对阵列天线性能的影响，解决了仅以故障数目作为判断依据所导致的可靠性高估问题，提高了阵列天线可靠性评估的准确度，为阵列天线的性能评估提供了理论基础，为相控阵雷达的保障提供了依据。

技术特征：

1.一种考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据阵列天线结构、组成及各部分失效特点，对阵列天线的收发通道的失效规律和特点进行分析具体包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据阵列天线规模和结构，确定阵列天线所有可能的状态，并计算不同状态下阵列天线性能具体包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据阵列天线各状态的性能和应用过程中对阵列天线性能要求，将阵列天线所有可能状态划分为可用状态和不可用状态具体包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据阵列天线通道失效规律和特点，计算阵列天线各可用状态概率函数，确定阵列天线不同时间下处于可用状态的概率具体包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所有可用状态概率函数相加，获得阵列天线在不同时间下的可用概率，得到阵列天线可靠性函数具体包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述阵列天线可靠性函数，计算获得阵列天线平均寿命具体包括：

8.一种考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估方法的步骤。

技术总结
本说明书实施例提供了一种考虑性能变化的小规模阵列天线可靠性评估方法及系统，其中，方法包括：对阵列天线的收发通道的失效规律和特点进行分析；确定阵列天线所有可能的状态，并计算不同状态下阵列天线性能，根据阵列天线各状态的性能和应用过程中对阵列天线性能要求，将阵列天线所有可能状态划分为可用状态和不可用状态；根据阵列天线通道失效规律和特点，计算阵列天线各可用状态概率函数，确定阵列天线不同时间下处于可用状态的概率，将所有可用状态概率函数相加，获得阵列天线在不同时间下的可用概率，得到阵列天线可靠性函数；基于所述阵列天线可靠性函数，计算获得阵列天线平均寿命。

技术研发人员：朱赛,孟亚峰,吕贵洲,韩春辉,黄欣鑫,安婷,梁冠辉,张云娟
受保护的技术使用者：中国人民解放军陆军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12