基于知識管理的電磁兼容數據平臺建設

◎北京宇航系統工程研究所 郭華棟 陳志紅 吳華兵 姜鐵華 向菁

基于知識管理的電磁兼容數據平臺建設

◎北京宇航系統工程研究所 郭華棟 陳志紅 吳華兵 姜鐵華 向菁

電磁兼容性是航天型號產品的基本性能之一，它是適應當代電子技術的發展和現代戰爭特點的挑戰而必須實現的性能指標。隨著中國運載火箭技術研究院型號任務的高密度研制、新技術的不斷應用，系統電磁兼容性設計、仿真、試驗和評估的需求越來越迫切。目前，研究院航天型號電磁兼容專業已開展眾多設計、仿真和試驗研究，積累了豐富的經驗和知識，收集了大量的型號系統電磁環境和設備電磁仿真、試驗數據，并越來越依靠知識的積累、開發和有效利用，需要利用知識管理和數據挖掘的方法實現電磁兼容專業知識的積累、共享、傳遞，推動電磁兼容專業能力建設，縮短型號研制周期，提升型號的電磁兼容性能。

研究院目前的電磁兼容知識管理工作處于起步階段，開展了航天型號數據庫平臺的建設，進行了一定程度的分析研究工作，但仍局限在原始數據積累和局部具體問題分析上，缺乏有效的管理和系統性的分析，導致“數據豐富，知識貧乏”的現狀，急需開展知識管理和數據挖掘的研究，進一步探討和分析型號電磁兼容設計與試驗驗證中各項要求的必要性、參數的合理性，進而為型號提供技術支持，指導型號研制工作。

一、電磁兼容專業的知識管理

航天型號電磁兼容設計、仿真和試驗驗證涉及多個學科，需要總體、分系統、單機研制人員以及電磁兼容專業人員協同完成，各級設計及指標分配過程存在緊密的聯系和制約，對電磁兼容專業知識的需求和理解程度也有所不同，需要采用知識管理的手段確保各級設計人員獲取所需知識，總體優化提升航天型號的電磁兼容性。航天型號電磁兼容知識管理流程見圖1。

知識獲取途徑包括內、外部2種，其中內部知識獲取主要為開展的型號產品電磁兼容仿真知識、試驗數據以及相關的故障案例；外部知識獲取主要包括國內外電磁兼容專業技術的研究成果、專利等。

圖1 航天型號電磁兼容知識管理流程框圖

知識存儲需要建立數據庫平臺，將獲取的專業知識進行系統化存儲和備份。目前，北京宇航系統工程研究所已初步完成型號電磁兼容數據平臺的建設。

知識共享從縱向和橫向2個維度考慮。縱向維度知識共享主要結合型號研制流程開展，通過不同的授權管理實現具體型號的總體、分系統、單機以及專業設計人員對電磁兼容設計仿真、試驗的知識共享；橫向維度主要結合電磁兼容專業各項具體技術開展，各級人員通過知識共享提升專業技術水平。此外，還需要針對不同人員角色特點開展不同層次的知識共享和推送，確保知識的應用更加優化、合理、有效。

知識應用主要用于解決型號產品設計、仿真、試驗驗證閉環流程中各級電磁兼容問題，涉及知識復用、顯性知識挖掘、隱性知識挖掘等多方面的內容，是電磁兼容專業領域后續發展方向。

知識更新是確保知識管理平臺持續有效發展的關鍵，主要包括型號電磁兼容仿真試驗數據等的更新。

二、電磁兼容數據管理平臺

電磁兼容專業領域知識管理的核心對象是電磁兼容數據及相關專業知識，目前研究所采用數據管理平臺的方式對型號電磁兼容仿真試驗數據、故障案例以及相關專業知識進行管理，為型號電磁兼容專業的知識管理奠定基礎。

1.平臺需求分析

結合研究院型號研制的具體需求，電磁兼容數據管理平臺構建的核心目的是整合各型號電磁兼容仿真和試驗數據資源，重點在于型號研制流程中對電磁兼容仿真和試驗數據的管理以及對型號整體試驗狀況的全面掌握。

電磁兼容數據平臺應具有的主要功能需求包括：電磁兼容仿真及試驗數據的存儲、管理、查詢、統計和分析；管理和瀏覽電磁環境試驗依據的各類標準規范及極限值曲線；管理和查詢各型號研制中遇到的電磁干擾故障問題，并可分類統計；用戶權限管理，確保數據資源受控并可實現知識共享；預留與其它知識管理系統的接口。

2.平臺框架

圍繞航天型號電磁環境數據庫平臺的使用需求和數量類型，對數據管理平臺的功能架構進行設計，見圖2。

3.電磁兼容數據存儲格式

根據航天型號電磁環境數據特點，將數據分為常規試驗(按照或參照GJB152A或航天標準)數據和非常規試驗數據(如單機設備參數、除常規試驗數據以外的其它特殊電磁環境數據)分類存儲。

航天型號電磁環境數據的來源分為電子版試驗數據和紙質版試驗數據2種。電子版試驗數據又包括2種數據形式：一種數據流形式的數據格式為txt、excel；另一種圖像數據格式為shg、bmp、GIF。數據平臺能將導入的數據自動轉換為曲線圖、表格(excel格式)形式供用戶查詢或輸出。

紙質版試驗數據采用掃描錄入方式。數據平臺支持bmp圖片格式導入，能將掃描版測試曲線進行識別并轉換為txt、excel格式數據或曲線圖形式。

為便于電磁兼容試驗數據格式的規范和整理，針對現有系統級電磁兼容試驗類型，將數據格式梳理為傳導發射、傳導敏感度、輻射發射、輻射敏感度及靜電放電5類數據，以表格形式存儲。每類數據又由序號、測試項目、設備/系統屬性、試驗要求、設備/系統響應以及備注等六大存儲屬性構成(靜電放電試驗數據無測試項目)，同時根據每類試驗的自身特性分別規定存儲屬性。這樣能夠全面表征各項試驗的特征，便于存儲、查詢及分析應用。

圖2 電磁兼容數據平臺框架

三、電磁兼容數據的知識應用

1.應用流程

結合航天型號電磁兼容數據的特點，從數據挖掘中統計分析方法歸納出的數據分析流程如圖3所示。

2.數據應用

通過對航天型號電磁兼容數據的梳理，型號設計人員可對型號電磁兼容試驗驗證的總體情況進行分析，可判斷型號產品自身電磁兼容性指標是否滿足要求或需要進一步改進。此外，在新一代型號研制方案階段，可以借鑒以往型號的設計、仿真和試驗數據，針對航天型號電磁兼容試驗數據的分析開展研究，通過數據平臺的基本信息統計功能得到具體型號開展電磁兼容試驗的基本情況，并以表格和圖形顯示。

圖3 電磁兼容數據分析流程

開展電磁兼容數據分析時，需要對具體型號開展的試驗項目、通過情況等進行統計，以表格顯示設備/系統名稱、所屬分系統、測試項目、試驗通過情況、基本分析結果等，設計人員可全面掌握型號的輻射情況、抗干擾量級。通過各項試驗臺套數統計圖，設計人員可準確、直觀地掌握具體型號設備的試驗情況。

針對每項試驗進一步進行數據統計和分析，并通過表格、曲線、統計圖等形式顯示。統計范圍分為統計對象(單機級、系統級試驗)、統計項目、所屬型號及其分系統。統計內容根據統計項目確定，主要分為電磁兼容發射和敏感類試驗。前者可對型號分系統/系統所產生的最大電磁發射值進行統計分析；后者可對型號單機/分系統所通過的最大量級和不通過的最小量級進行統計分析。

隨著航天科技工業的發展，建立航天型號電磁兼容知識管理平臺是型號研制和專業發展的必然趨勢。后續，北京宇航系統工程研究所將針對航天型號電磁兼容數據挖掘、知識推送、知識復用等方面深入研究，提升中國運載火箭技術研究院航天型號電磁兼容設計、仿真和試驗驗證的總體能力。