一种航天器系统级瞬态电磁兼容性分析方法与流程

本发明涉及一种航天器系统级瞬态电磁兼容性分析方法，属于航天器电磁兼容性。

背景技术：

1、随着航天器先进技术和设备的不断发展进步，具有瞬态工作模式的系统和设备越来越多的应用到航天器上，如各类的sar系统等。这使得航天器系统的电磁环境出现了瞬态特性。相对于传统的以稳态特性为主的电磁特性，瞬态电磁特性对航天器系统电磁兼容性影响的分析和评估难度更大，主要表现在瞬态电磁特性的不确定性更大。瞬态电磁特性涉及更多的定量参数，如信号的上升时间、下降时间、持续时间、峰值强度等，这些参数比频域稳态电磁特性参数多，且随机性更强。这使得瞬态电磁兼容性的分析评估成为航天器系统级电磁兼容性分析领域的一个难点。

2、由于瞬态电磁特性的强随机性，基于某个瞬态电磁特性所进行的航天器电磁兼容性分析或测试后，其结论是否适用于所有该类瞬态电磁特性，目前尚没有较好的方法。传统的方式是通过多次分析或多次测试，以增加瞬态电磁特性的次数来得到一个结论。但该种方法，一方面仍然没有理论上的支撑，增加分析或测试的次数无法遍历所有瞬态电磁特性可能状态；另一方面，增加分析和测试的次数是以大量的时间和资源为代价的，在一定程度上并不能完全接受，而某些瞬态电磁特性差别很小，实际没有必要进行重复分析或测试；再者并不能所有的航天器都适用于多次分析和测试的方式，如评估瞬态电磁辐射特性对航天器系统或设备的影响，考虑到敏感度类试验可能给电子设备造成损伤，是不能进行多次瞬态辐射影响试验的。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种航天器系统级瞬态电磁兼容性分析方法，面向瞬态干扰源的特性，通过分析瞬态干扰源之间的特性差别，评估航天器在不同瞬态电磁环境中的电磁兼容性。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种航天器系统级瞬态电磁兼容性分析方法，包括：

4、将瞬态电磁特征进行分解，分解为不同的区域，计算每个区域的电磁特征参数；

5、根据两个瞬态电磁干扰源瞬态电磁特征分解后得到的电磁特征参数，计算两个瞬态电磁干扰源的相似性参数；

6、根据相似性参数评估两个瞬态电磁源的一致性，评估航天器在不同瞬态电磁特性下的电磁兼容性。

7、进一步的，所述将瞬态电磁特征进行分解，具体为：

8、(1.1)将瞬态电磁特性信号分为三个区域，分别为峰前区域、峰值区域和峰后区域；其中峰前区域为瞬态电磁信号峰值前的区域，峰值区域为瞬态电磁信号峰值区域，峰后区域为瞬态电磁信号峰值后的区域；

9、(1.2)分别计算峰前区域的电磁特征参数、峰值区域的电磁特征参数和峰后区域的电磁特征参数。

10、进一步的，计算峰前区域的电磁特征参数，包括：

11、(a)计算信号峰值p：pi＝max(|si|)，其中，s为瞬态电磁特性信号；pi是第i个信号的峰值，si是第i个瞬态电磁特征信号；

12、(b)计算峰前等效幅值bp：bpi＝0.06×pi；bpi是第i个信号的峰前等效幅值；

13、(c)计算峰前等效时间tp：是第i个信号的峰前等效时间，t是指瞬态电磁特性信号时间，t(pi)是对应pi的时间，si(t)是第i个瞬态电磁特性信号在时间上的采样点；

14、(d)计算峰前特征参数tbp：tbp,i表示第i个信号的峰前特征参数。

15、进一步的，所述计算峰值区域的电磁特征参数，具体为：

16、(a)计算峰值等效幅值ep：epj＝0.65∑[sj(t)]2，sj(t)表示第j个信号在时间上的采样数据，epj是第j个信号的峰前等效幅值；

17、(b)计算峰值等效时间te：表示第j个信号的峰值等效时间；

18、(c)计算峰值特征参数tep：tep,j是第j个信号的峰值特征参数。

19、进一步的，所述计算峰后区域的电磁特征参数tap，具体为：

20、tap＝tep→tend，表示从tep到tend的时间，tap是峰后区域的电磁特征参数，tend为瞬态信号截止时间。

21、进一步的，所述计算两个瞬态电磁干扰源的相似性参数，具体为：

22、(2.1)对峰前信号做相似性参数计算：其中，α为峰前信号贡献度系数，ρbp是峰前信号相似性参数，γ(s1,s2)表示两个信号做相似性计算；

23、(2.2)对峰值信号做相似性参数计算：其中，β为峰值信号贡献度系数，ρep是峰值信号相似性参数；

24、(2.3)对峰后信号做相似性参数计算：其中，γ为峰后信号的贡献度系数，ρap是峰后信号相似性参数；

25、(2.4)计算相似性参数ws：ws＝ρbp+ρep+ρcp。

26、进一步的，γ(s1,s2)表示两个瞬态信号s1,s2做相似性计算，计算过程如下：

27、(a)对两个瞬态信号分别作低通数字滤波和高通数字滤波，得到信号ls1、ls2和hs1、hs2；

28、(b)计算幅度相似性：

29、

30、其中，n为低频信号的点数；m为1,2，……，n，n为信号的点数；

31、(c)计算特征相似性：

32、

33、cs(m)＝2(cs1(m)+cs2(m)+cs3(m))

34、其中，q为高频信号的点数，ls′为低频信号的一阶导数，hs′为高频信号的一阶导数，hs″为高频信号的二阶导数，其中标注为m和k的，为第m和第k个对应信号；cs1(m)、cs2(m)、cs3(m)分别是低频信号一阶导数、高频信号一阶导数、高频信号二阶导数的特征相似性参数，cs(m)是信号特性相似相综合参数；

35、(d)计算综合相似性：

36、

37、并对其取均值。

38、进一步的，所述根据相似性参数评估两个瞬态电磁源的一致性，评估航天器在不同瞬态电磁特性下的电磁兼容性，具体为：

39、 <![cdata[相似性参数w_s]]> 评估结果 <![cdata[w_s≤ε₁]]> sg <![cdata[ε₁＜w_s≤ε₂]]> vg <![cdata[ε₂＜w_s≤ε₃]]> eg <![cdata[ε₃＜w_s≤ε₄]]> ef <![cdata[ε₄＜w_s≤ε₅]]> ep <![cdata[w_s＞ε₅]]> vp

40、ε1、ε2、ε3、ε4、ε5为预设阈值；

41、对于评估结果为sg、vg和eg的，认为基于原瞬态电磁特性信号开展的电磁兼容性分析或电磁兼容性试验结果，能够适用于当前瞬态电磁环境；

42、对于评估结果为ef，需以当前的瞬态电磁环境进行重新分析，但不需要重新进行电磁兼容性试验；

43、对于评估结果为ep和vp的，需以当前的瞬态电磁环境重新进行电磁兼容性分析和试验。

44、进一步的，ε1＝0.1，ε2＝0.25，ε3＝0.5，ε4＝1，ε5＝2。

45、本发明与现有技术相比的有益效果是：

46、(1)本发明可以通过对瞬态电磁环境源的特性进行分析，确定之前的瞬态电磁兼容性分析和试验结果是否适用于当前的瞬态电磁环境，解决了瞬态电磁环境强随机性评估的问题。

47、(2)通过本发明的方法，仅需对瞬态电磁环境源进行分析，不必开展系统级的电磁兼容性分析和电磁兼容性试验，降低了分析的复杂性，也可避免开展系统级电磁兼容性试验所带来的资源消耗。

48、(3)本发明的方法提供了两个瞬态电磁环境源相似性的定量分析方法，可以解决由于强随机性而带来的瞬态电磁环境源特性不完全一致时，缺少规范的判断之间效应相似性的问题。

49、(4)本发明在瞬态电磁辐射源相似性分析时，对瞬态信号特性进行了区域划分，充分考量了对系统电磁环境效应起重要作用的要素，并通过幅度和特征等多个维度分析相似性，提高了相似性分析的置信度。