基于知识管理的电磁兼容数据平台建设

◎北京宇航系统工程研究所 郭华栋 陈志红 吴华兵 姜铁华 向菁

基于知识管理的电磁兼容数据平台建设

◎北京宇航系统工程研究所 郭华栋 陈志红 吴华兵 姜铁华 向菁

电磁兼容性是航天型号产品的基本性能之一，它是适应当代电子技术的发展和现代战争特点的挑战而必须实现的性能指标。随着中国运载火箭技术研究院型号任务的高密度研制、新技术的不断应用，系统电磁兼容性设计、仿真、试验和评估的需求越来越迫切。目前，研究院航天型号电磁兼容专业已开展众多设计、仿真和试验研究，积累了丰富的经验和知识，收集了大量的型号系统电磁环境和设备电磁仿真、试验数据，并越来越依靠知识的积累、开发和有效利用，需要利用知识管理和数据挖掘的方法实现电磁兼容专业知识的积累、共享、传递，推动电磁兼容专业能力建设，缩短型号研制周期，提升型号的电磁兼容性能。

研究院目前的电磁兼容知识管理工作处于起步阶段，开展了航天型号数据库平台的建设，进行了一定程度的分析研究工作，但仍局限在原始数据积累和局部具体问题分析上，缺乏有效的管理和系统性的分析，导致“数据丰富，知识贫乏”的现状，急需开展知识管理和数据挖掘的研究，进一步探讨和分析型号电磁兼容设计与试验验证中各项要求的必要性、参数的合理性，进而为型号提供技术支持，指导型号研制工作。

一、电磁兼容专业的知识管理

航天型号电磁兼容设计、仿真和试验验证涉及多个学科，需要总体、分系统、单机研制人员以及电磁兼容专业人员协同完成，各级设计及指标分配过程存在紧密的联系和制约，对电磁兼容专业知识的需求和理解程度也有所不同，需要采用知识管理的手段确保各级设计人员获取所需知识，总体优化提升航天型号的电磁兼容性。航天型号电磁兼容知识管理流程见图1。

知识获取途径包括内、外部2种，其中内部知识获取主要为开展的型号产品电磁兼容仿真知识、试验数据以及相关的故障案例；外部知识获取主要包括国内外电磁兼容专业技术的研究成果、专利等。

图1 航天型号电磁兼容知识管理流程框图

知识存储需要建立数据库平台，将获取的专业知识进行系统化存储和备份。目前，北京宇航系统工程研究所已初步完成型号电磁兼容数据平台的建设。

知识共享从纵向和横向2个维度考虑。纵向维度知识共享主要结合型号研制流程开展，通过不同的授权管理实现具体型号的总体、分系统、单机以及专业设计人员对电磁兼容设计仿真、试验的知识共享；横向维度主要结合电磁兼容专业各项具体技术开展，各级人员通过知识共享提升专业技术水平。此外，还需要针对不同人员角色特点开展不同层次的知识共享和推送，确保知识的应用更加优化、合理、有效。

知识应用主要用于解决型号产品设计、仿真、试验验证闭环流程中各级电磁兼容问题，涉及知识复用、显性知识挖掘、隐性知识挖掘等多方面的内容，是电磁兼容专业领域后续发展方向。

知识更新是确保知识管理平台持续有效发展的关键，主要包括型号电磁兼容仿真试验数据等的更新。

二、电磁兼容数据管理平台

电磁兼容专业领域知识管理的核心对象是电磁兼容数据及相关专业知识，目前研究所采用数据管理平台的方式对型号电磁兼容仿真试验数据、故障案例以及相关专业知识进行管理，为型号电磁兼容专业的知识管理奠定基础。

1.平台需求分析

结合研究院型号研制的具体需求，电磁兼容数据管理平台构建的核心目的是整合各型号电磁兼容仿真和试验数据资源，重点在于型号研制流程中对电磁兼容仿真和试验数据的管理以及对型号整体试验状况的全面掌握。

电磁兼容数据平台应具有的主要功能需求包括：电磁兼容仿真及试验数据的存储、管理、查询、统计和分析；管理和浏览电磁环境试验依据的各类标准规范及极限值曲线；管理和查询各型号研制中遇到的电磁干扰故障问题，并可分类统计；用户权限管理，确保数据资源受控并可实现知识共享；预留与其它知识管理系统的接口。

2.平台框架

围绕航天型号电磁环境数据库平台的使用需求和数量类型，对数据管理平台的功能架构进行设计，见图2。

3.电磁兼容数据存储格式

根据航天型号电磁环境数据特点，将数据分为常规试验(按照或参照GJB152A或航天标准)数据和非常规试验数据(如单机设备参数、除常规试验数据以外的其它特殊电磁环境数据)分类存储。

航天型号电磁环境数据的来源分为电子版试验数据和纸质版试验数据2种。电子版试验数据又包括2种数据形式：一种数据流形式的数据格式为txt、excel；另一种图像数据格式为shg、bmp、GIF。数据平台能将导入的数据自动转换为曲线图、表格(excel格式)形式供用户查询或输出。

纸质版试验数据采用扫描录入方式。数据平台支持bmp图片格式导入，能将扫描版测试曲线进行识别并转换为txt、excel格式数据或曲线图形式。

为便于电磁兼容试验数据格式的规范和整理，针对现有系统级电磁兼容试验类型，将数据格式梳理为传导发射、传导敏感度、辐射发射、辐射敏感度及静电放电5类数据，以表格形式存储。每类数据又由序号、测试项目、设备/系统属性、试验要求、设备/系统响应以及备注等六大存储属性构成(静电放电试验数据无测试项目)，同时根据每类试验的自身特性分别规定存储属性。这样能够全面表征各项试验的特征，便于存储、查询及分析应用。

图2 电磁兼容数据平台框架

三、电磁兼容数据的知识应用

1.应用流程

结合航天型号电磁兼容数据的特点，从数据挖掘中统计分析方法归纳出的数据分析流程如图3所示。

2.数据应用

通过对航天型号电磁兼容数据的梳理，型号设计人员可对型号电磁兼容试验验证的总体情况进行分析，可判断型号产品自身电磁兼容性指标是否满足要求或需要进一步改进。此外，在新一代型号研制方案阶段，可以借鉴以往型号的设计、仿真和试验数据，针对航天型号电磁兼容试验数据的分析开展研究，通过数据平台的基本信息统计功能得到具体型号开展电磁兼容试验的基本情况，并以表格和图形显示。

图3 电磁兼容数据分析流程

开展电磁兼容数据分析时，需要对具体型号开展的试验项目、通过情况等进行统计，以表格显示设备/系统名称、所属分系统、测试项目、试验通过情况、基本分析结果等，设计人员可全面掌握型号的辐射情况、抗干扰量级。通过各项试验台套数统计图，设计人员可准确、直观地掌握具体型号设备的试验情况。

针对每项试验进一步进行数据统计和分析，并通过表格、曲线、统计图等形式显示。统计范围分为统计对象(单机级、系统级试验)、统计项目、所属型号及其分系统。统计内容根据统计项目确定，主要分为电磁兼容发射和敏感类试验。前者可对型号分系统/系统所产生的最大电磁发射值进行统计分析；后者可对型号单机/分系统所通过的最大量级和不通过的最小量级进行统计分析。

随着航天科技工业的发展，建立航天型号电磁兼容知识管理平台是型号研制和专业发展的必然趋势。后续，北京宇航系统工程研究所将针对航天型号电磁兼容数据挖掘、知识推送、知识复用等方面深入研究，提升中国运载火箭技术研究院航天型号电磁兼容设计、仿真和试验验证的总体能力。