◎北京宇航系統(tǒng)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(shù)據(jù)平臺建設(shè)

◎北京宇航系統(tǒng)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(chǎn)品的基本性能之一，它是適應(yīng)當(dāng)代電子技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代戰(zhàn)爭特點的挑戰(zhàn)而必須實現(xiàn)的性能指標(biāo)。隨著中國運載火箭技術(shù)研究院型號任務(wù)的高密度研制、新技術(shù)的不斷應(yīng)用，系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)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(yè)已開展眾多設(shè)計、仿真和試驗研究，積累了豐富的經(jīng)驗和知識，收集了大量的型號系統(tǒng)電磁環(huán)境和設(shè)備電磁仿真、試驗數(shù)據(jù)，并越來越依靠知識的積累、開發(fā)和有效利用，需要利用知識管理和數(shù)據(jù)挖掘的方法實現(xiàn)電磁兼容專業(yè)知識的積累、共享、傳遞，推動電磁兼容專業(yè)能力建設(shè)，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(shù)據(jù)庫平臺的建設(shè)，進行了一定程度的分析研究工作，但仍局限在原始數(shù)據(jù)積累和局部具體問題分析上，缺乏有效的管理和系統(tǒng)性的分析，導(dǎo)致“數(shù)據(jù)豐富，知識貧乏”的現(xiàn)狀，急需開展知識管理和數(shù)據(jù)挖掘的研究，進一步探討和分析型號電磁兼容設(shè)計與試驗驗證中各項要求的必要性、參數(shù)的合理性，進而為型號提供技術(shù)支持，指導(dǎo)型號研制工作。

一、電磁兼容專業(yè)的知識管理

航天型號電磁兼容設(shè)計、仿真和試驗驗證涉及多個學(xué)科，需要總體、分系統(tǒng)、單機研制人員以及電磁兼容專業(yè)人員協(xié)同完成，各級設(shè)計及指標(biāo)分配過程存在緊密的聯(lián)系和制約，對電磁兼容專業(yè)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(shè)計人員獲取所需知識，總體優(yōu)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(nèi)、外部2種，其中內(nèi)部知識獲取主要為開展的型號產(chǎn)品電磁兼容仿真知識、試驗數(shù)據(jù)以及相關(guān)的故障案例；外部知識獲取主要包括國內(nèi)外電磁兼容專業(yè)技術(shù)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(shù)據(jù)庫平臺，將獲取的專業(yè)知識進行系統(tǒng)化存儲和備份。目前，北京宇航系統(tǒng)工程研究所已初步完成型號電磁兼容數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)。

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(jié)合型號研制流程開展，通過不同的授權(quán)管理實現(xiàn)具體型號的總體、分系統(tǒng)、單機以及專業(yè)設(shè)計人員對電磁兼容設(shè)計仿真、試驗的知識共享；橫向維度主要結(jié)合電磁兼容專業(yè)各項具體技術(shù)開展，各級人員通過知識共享提升專業(yè)技術(shù)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(yīng)用更加優(yōu)化、合理、有效。

知識應(yīng)用主要用于解決型號產(chǎn)品設(shè)計、仿真、試驗驗證閉環(huán)流程中各級電磁兼容問題，涉及知識復(fù)用、顯性知識挖掘、隱性知識挖掘等多方面的內(nèi)容，是電磁兼容專業(yè)領(lǐng)域后續(xù)發(fā)展方向。

知識更新是確保知識管理平臺持續(xù)有效發(fā)展的關(guān)鍵，主要包括型號電磁兼容仿真試驗數(shù)據(jù)等的更新。

二、電磁兼容數(shù)據(jù)管理平臺

電磁兼容專業(yè)領(lǐng)域知識管理的核心對象是電磁兼容數(shù)據(jù)及相關(guān)專業(yè)知識，目前研究所采用數(shù)據(jù)管理平臺的方式對型號電磁兼容仿真試驗數(shù)據(jù)、故障案例以及相關(guān)專業(yè)知識進行管理，為型號電磁兼容專業(yè)的知識管理奠定基礎(chǔ)。

1.平臺需求分析

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

電磁兼容數(shù)據(jù)平臺應(yīng)具有的主要功能需求包括：電磁兼容仿真及試驗數(shù)據(jù)的存儲、管理、查詢、統(tǒng)計和分析；管理和瀏覽電磁環(huán)境試驗依據(jù)的各類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(tǒng)計；用戶權(quán)限管理，確保數(shù)據(jù)資源受控并可實現(xiàn)知識共享；預(yù)留與其它知識管理系統(tǒng)的接口。

2.平臺框架

圍繞航天型號電磁環(huán)境數(shù)據(jù)庫平臺的使用需求和數(shù)量類型，對數(shù)據(jù)管理平臺的功能架構(gòu)進行設(shè)計，見圖2。

3.電磁兼容數(shù)據(jù)存儲格式

根據(jù)航天型號電磁環(huán)境數(shù)據(jù)特點，將數(shù)據(jù)分為常規(guī)試驗(按照或參照GJB152A或航天標(biāo)準(zhǔn))數(shù)據(jù)和非常規(guī)試驗數(shù)據(jù)(如單機設(shè)備參數(shù)、除常規(guī)試驗數(shù)據(jù)以外的其它特殊電磁環(huán)境數(shù)據(jù))分類存儲。

航天型號電磁環(huán)境數(shù)據(jù)的來源分為電子版試驗數(shù)據(jù)和紙質(zhì)版試驗數(shù)據(jù)2種。電子版試驗數(shù)據(jù)又包括2種數(shù)據(jù)形式：一種數(shù)據(jù)流形式的數(shù)據(jù)格式為txt、excel；另一種圖像數(shù)據(jù)格式為shg、bmp、GIF。數(shù)據(jù)平臺能將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換為曲線圖、表格(excel格式)形式供用戶查詢或輸出。

紙質(zhì)版試驗數(shù)據(jù)采用掃描錄入方式。數(shù)據(jù)平臺支持bmp圖片格式導(dǎo)入，能將掃描版測試曲線進行識別并轉(zhuǎn)換為txt、excel格式數(shù)據(jù)或曲線圖形式。

為便于電磁兼容試驗數(shù)據(jù)格式的規(guī)范和整理，針對現(xiàn)有系統(tǒng)級電磁兼容試驗類型，將數(shù)據(jù)格式梳理為傳導(dǎo)發(fā)射、傳導(dǎo)敏感度、輻射發(fā)射、輻射敏感度及靜電放電5類數(shù)據(jù)，以表格形式存儲。每類數(shù)據(jù)又由序號、測試項目、設(shè)備/系統(tǒng)屬性、試驗要求、設(shè)備/系統(tǒng)響應(yīng)以及備注等六大存儲屬性構(gòu)成(靜電放電試驗數(shù)據(jù)無測試項目)，同時根據(jù)每類試驗的自身特性分別規(guī)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(yīng)用。

圖2 電磁兼容數(shù)據(jù)平臺框架

三、電磁兼容數(shù)據(jù)的知識應(yīng)用

1.應(yīng)用流程

結(jié)合航天型號電磁兼容數(shù)據(jù)的特點，從數(shù)據(jù)挖掘中統(tǒng)計分析方法歸納出的數(shù)據(jù)分析流程如圖3所示。

2.數(shù)據(jù)應(yīng)用

通過對航天型號電磁兼容數(shù)據(jù)的梳理，型號設(shè)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(chǎn)品自身電磁兼容性指標(biāo)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(shè)計、仿真和試驗數(shù)據(jù)，針對航天型號電磁兼容試驗數(shù)據(jù)的分析開展研究，通過數(shù)據(jù)平臺的基本信息統(tǒng)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(shù)據(jù)分析流程

開展電磁兼容數(shù)據(jù)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(tǒng)計，以表格顯示設(shè)備/系統(tǒng)名稱、所屬分系統(tǒng)、測試項目、試驗通過情況、基本分析結(jié)果等，設(shè)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(shù)統(tǒng)計圖，設(shè)計人員可準(zhǔn)確、直觀地掌握具體型號設(shè)備的試驗情況。

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

隨著航天科技工業(yè)的發(fā)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(yè)發(fā)展的必然趨勢。后續(xù)，北京宇航系統(tǒng)工程研究所將針對航天型號電磁兼容數(shù)據(jù)挖掘、知識推送、知識復(fù)用等方面深入研究，提升中國運載火箭技術(shù)研究院航天型號電磁兼容設(shè)計、仿真和試驗驗證的總體能力。