宽带战术电台可靠性指标确定及验证方法

刘京和

(总参信息化部军事代表局，北京100840)

0 引言

随着现代科学技术的飞速发展，可靠性问题已成为制约宽带战术电台发挥其战术优势的一个重要因素。要想提高战术电台的可靠性，必须从研制入手，在研制阶段深入广泛地贯彻可靠性工程思想，开展相应的可靠性工作是提高装备可靠性的必由之路［1］。

研制阶段开展的可靠性工作项目主要包括可靠性参数的选择与可靠性指标的确定、可靠性保证大纲和可靠性工作计划的制定、可靠性设计、可靠性验证。

研究宽带战术电台可靠性指标的验证方法，必须要弄清楚宽带战术电台的可靠性参数和指标确定原则。为此，主要探讨宽带战术电台可靠性参数的种类、指标的确定及其相应的验证方法。

1 可靠性参数指标

宽带战术电台的可靠性参数及指标一般分为使用参数及指标和合同参数及指标。

使用参数反映了使用方对装备战备完好、任务成功、维修人力费用和保障资源等4个方面的要求，这些参数的对应量值为使用指标。使用参数和指标应包含目标值和门限值。目标值即期望达到的使用指标，门限值是装备必须达到的使用指标。

合同参数是合同或研制任务书中表述对装备可靠性要求，且能够在研制过程中可控的参数，其量值为合同指标。合同参数和合同指标应包括规定值和最低可接受值。规定值是合同中规定的期望装备达到的合同指标，是承制方进行可靠性设计的依据，最低可接受值是装备必须达到的合同指标，是进行可靠性考核和验证的依据。规定值由目标值转换而来，最低可接受值由门限值转换而来。

设备可靠性参数的选择和指标的确定应服从以下原则:

①根据设备分类及寿命特征，选择合适的可靠性参数来表征其可靠性;

②根据使用需求、装备的复杂程度、使用环境、使用重要度、保障条件等来确定可靠性指标的量值，量值的过高或过低都会造成“浪费”;

③可靠性参数选择和指标确定应参照GJB 1909.10《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求——(电子系统)》的方法执行［3］。

2 可靠性指标确定

相似装备折衷系数法的总体思路是:参照相似装备经实际使用验证得到的指标，综合考虑使用方要求和承制方能力，将影响可靠性的因素进行合理分析、科学归类，给出相应的权重，然后采用折衷的办法确定新装备的可靠性指标［4］。

相似装备折衷系数法主要包括5个步骤:

(1)选择相似装备指标RF

首先，需要搜集国内外同类装备的可靠性指标，这个指标应该是验证了的实际使用中达到的指标，是相似装备折衷系数法参考的依据，在这些装备中选择一个作为相似装备RF。

这里主要针对宽带战术电台的可靠性，因此需要搜集国外宽带战术电台在实际使用中达到的可靠性指标。

(2)确定使用方希望达到的指标RU

使用方所希望达到的指标也就是成熟期目标值，这是作战部门根据作战使用客观需要确定的。指标确定的范围，直接关系到装备将来的作战能力和使用保障费用。这个指标要从作战使用的角度出发，根据当前国际政治、经济的复杂性和周边环境的严峻性等情况提出。使用方期望达到的指标记作RU。

(3)确定承制方基本可达到的指标RC

影响装备可靠性水平的因素主要有产品复杂度、研制费用、进度要求以及工业技术水平等。只要合理地给出各项的权重，并通过专家打分将新研装备与现有相似装备作比较，即可得到新研装备承制方基本能达到的可靠性水平。

新研装备得分矩阵为:

相似装备得分矩阵为:

各因素权重为W=［w1w2… wn］，那么承制方可达到的指标值为:

式中，m为专家数，n为影响因素个数，k为得分越高、可靠性越低的因素个数。

(4)确定权重

确定权重采用层次分析法。具体方法是:将影响任务可靠性指标的各因素两两比较，得到判断矩阵，对判断矩阵的特征向量正则化(归一化)处理，即可得到各要素的相对权重。

(5)确定指标

综合考虑需要与可能，对指标越大越好的指标，确定时有2种情况。

① RC＜RU情况

当RC＜RU时，使用方期望的指标大于承制方可能达到的指标。这时，采用折衷的办法，适当降低使用方期望的指标，同时适当升高承制方可能达到的指标，即:

式中，α为折衷系数，一般取0.4～0.6之间。

② RC≥RU情况

指标选取以承制方的为准，即:

3 可靠性指标验证

验证是指通过客观证据的提供与检查，来验明已符合规定的要求。可靠性验证分为工程验证和统计验证两大类。工程验证包括环境应力筛选和可靠性增长验证，目的在于暴露产品的缺陷并加以排除。统计验证包括可靠性鉴定验证和可靠性验证，目的在于测定或验证产品的可靠性特征值。

在对通信装备的可靠性进行考核时，可靠性鉴定验证方案的几个参数α，β，θ1，θ0，d分别表示:生产方风险、使用方风险、检验下限、检验上限和鉴别比。对于电台类通信设备来说，其寿命分布为指数分布，可靠性鉴定试验方案的几个参数可表示为:

式中:L(θ)为接受函数，c为可接受责任故障数，T为总实验台时数，f(x，2c+2)为自由度为(2c+2)的 X2分布密度函数［1］。

3.1 可靠性增长验证

通过逐步改正产品设计和制造中的缺陷，不断提高产品可靠性的过程，是保证通信装备可靠性的重要保证。这里采用现役装备可靠性增长的方法，即“收集－分析－改进”(Collection Analyses and Fix，CAAF方法)可靠性增长方法。CAAF方法的试验流程如图1所示［5］。主要可以分为数据收集、数据分析和设备改进3个阶段，其中数据分析又可以分为故障确认、故障分析与纠正和验证3个阶段。

图1 CAAF方法的试验流程

3.2 可靠性鉴定验证

为了减少现场试验时间，项目采用Bayes序贯截尾检验方法［6］。

通信装备的可靠性试验数据综合的思路是根据λ=－lnR/tr(R为系统可靠度，λ为失效率，tr为完成任务时间)，当λ的验前密度给定时，确定R的验前密度，由此计算出R的验后密度及一、二阶原点距。

根据杰夫莱规则，无验前信息时，失效率λ的验前密度π(λ)∝1/，则:

于是R的验后密度为:

式中，η0=t0/tr，R的验后密度为负对数Gamma密度函数，R的验后一、二阶原点距为:

无验前信息可用时，π0=0.5，若有验前信息:

4 算法分析

4.1 指标确定

一种宽带战术电台的可靠性指标确定如下［4］:

①国外某战术宽带电台的可靠度为RF=0.95;

②使用方期望指标为RU=0.94;

③装备可靠性得分矩阵如表1所示。

表1 可靠性得分矩阵

④各指标的权重确定为:

表1中只有复杂度属于得分越高可靠度越低的项目，因此就可以计算:

⑤确定指标:取折衷系数为α=0.6，那么该战术电台的可靠度门限值为:

4.2 指标验证

综合考虑可利用的验前信息、允许的平均试验时间以及试验失效次数及实际风险等因素，可选定表2中的4种Bayes序贯截尾检验方案。表3为方案1～方案4的判决标准。

表2 4种Bayes序贯截尾检验方案

表3 判决标准表

表3中时间为总试验时间，其对应值为≤θ1的倍数，如方案1中，总试验时间为t≤1.386θ1，失效时间为3时拒收。

5 结束语

提出的宽带战术电台可靠性指标确定及验证方法，对宽带战术电台的可靠性参数选择、可靠性指标确定及可靠性指标验证方法具有指导意义，为提升宽带战术电台装备的可靠性提供了依据。此外，文中的可靠性验证方法不仅适用于电台类通信装备的可靠性验证，对其他通信装备的可靠性评定也有较好的推广价值。

［1］曾利伟，吕川.通信装备可靠性指标的确定及其验证［J］.电子产品可靠性与环境试验，2006，24(1)：15 －18.

［2］刘伟，乔明锋，成兵.大型复杂通指系统装备可靠性指标的验证［J］.电子产品可靠性与环境试验，2007，25(2)：10 －13.

［3］GJB 1909.10.装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求——(电子系统)［S］.

［4］任建军，张恒喜，尚柏林.航空装备可靠性使用指标确定方法研究［J］.系统工程与电子技术，2002，24(12)：123－126.

［5］林杰.现役装备可靠性增长的方法［J］.电子标准化与质量，2001(3)：20 －24.

［6］许雪梅.靶场通信系统可靠性验收试验评定方法［J］.无线电通信技术，2009，35(1)：58 －60.

［7］丁以华.可靠性试验技术与可靠性增长效果［J］.航空电子技术，2000(3)：70 －74.