劉月,劉鐵林,孫宏偉,羅元元,高健
(1.陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū);2.中國(guó)人民解放軍93786部隊(duì),河北 張家口 075000;3.中國(guó)人民解放軍32683部隊(duì),遼寧 沈陽(yáng) 150003)
導(dǎo)彈武器系統(tǒng)是由導(dǎo)彈、發(fā)射平臺(tái)和技術(shù)保障設(shè)備組成的戰(zhàn)役級(jí)武器裝備,具有射程遠(yuǎn)、速度快、精度高、威力大等突出優(yōu)勢(shì)。隨著科技的發(fā)展,導(dǎo)彈武器裝備的技術(shù)水平得到了很大的提高,功能不斷擴(kuò)展,規(guī)模日益擴(kuò)大。尤其在近幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中,導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的參戰(zhàn)數(shù)量、種類和優(yōu)勢(shì)呈迅速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),其在斬首行動(dòng)、空中攔截、要害防御等任務(wù)的過程中發(fā)揮了重要作用,對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)行動(dòng)的影響越來(lái)越大。本文的研究對(duì)象是導(dǎo)彈本身。健康評(píng)估是PHM(Prognostics and Health Management)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),它的原理是利用盡可能少的傳感器采集系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)信息,從中提取武器裝備的健康特征,利用算法或者模型等進(jìn)行融合處理,將高維特征向量轉(zhuǎn)換為單個(gè)健康指數(shù)(健康狀態(tài)、健康置信度CV等),最終可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備健康狀態(tài)的評(píng)價(jià)和分級(jí)。目前部隊(duì)對(duì)導(dǎo)彈的健康狀態(tài)評(píng)估仍處于“定期檢測(cè)、專家打分”的階段。未來(lái)導(dǎo)彈部隊(duì)必須具有迅速發(fā)射大批量導(dǎo)彈并且精確打擊的能力,對(duì)于大批量導(dǎo)彈的測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果,工作量大,評(píng)估時(shí)間長(zhǎng),可靠度低,具備較高的偶然性,不利于對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行精準(zhǔn)的評(píng)估。導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估主要是結(jié)合導(dǎo)彈測(cè)試任務(wù)下采集的多型號(hào)、多產(chǎn)品、多批次、多單機(jī)的實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù),從參數(shù)、核心單機(jī)、整彈三個(gè)層次對(duì)導(dǎo)彈健康狀態(tài)進(jìn)行多層次評(píng)估。本文在分析國(guó)內(nèi)外導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估項(xiàng)目的基礎(chǔ)上對(duì)近幾年的相關(guān)研究工作進(jìn)行了總結(jié),分析了導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估的研究現(xiàn)狀,并對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討,以便為后續(xù)的研究提供一些參考。
面向未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜嚴(yán)酷環(huán)境,為著眼應(yīng)對(duì)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)新質(zhì)作戰(zhàn)能力及快速精確打擊能力發(fā)展威脅,亟需發(fā)展絕對(duì)安全、威懾有力、反擊可靠的新一代導(dǎo)彈平臺(tái)。為了提高導(dǎo)彈全壽命周期武器裝備故障及健康狀態(tài)的精確認(rèn)知與管理能力,降低保障資源的依賴,進(jìn)而提升導(dǎo)彈全壽命使用效能,亟需在導(dǎo)彈設(shè)計(jì)、研制及服役使用過程中,全面開展導(dǎo)彈健康狀態(tài)認(rèn)知與管理能力建設(shè),從而提升其在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的生存能力和作戰(zhàn)效能,確保新一代導(dǎo)彈武器平臺(tái)具備強(qiáng)適應(yīng)、強(qiáng)突破、高生存和高可靠等能力特征。導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估的主要影響因素有以下幾點(diǎn):
(1)導(dǎo)彈種類各異、狀態(tài)參數(shù)多。根據(jù)擔(dān)負(fù)的作戰(zhàn)任務(wù)和職能,部隊(duì)配發(fā)遠(yuǎn)、中、近程,地空、地地、空空等不同種類、不同型號(hào)、不同用途的導(dǎo)彈。導(dǎo)彈裝備是多個(gè)單機(jī)子系統(tǒng)構(gòu)成、包含大量質(zhì)量信息的復(fù)雜系統(tǒng)。部隊(duì)實(shí)際使用過程中,從底層技術(shù)參數(shù)至單機(jī)、分系統(tǒng),直至整彈系統(tǒng)的眾多狀態(tài)參數(shù)都是導(dǎo)彈發(fā)射的重要依據(jù)。現(xiàn)有的導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備有的顯示測(cè)試數(shù)據(jù)是否在正常范圍內(nèi),有的只輸出“合格”或者“不合格”的結(jié)果。若同批導(dǎo)彈都有相近的測(cè)試參數(shù)且都在正常范圍內(nèi),或者都顯示合格,便很難評(píng)價(jià)這批導(dǎo)彈的優(yōu)劣。
(2)結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜,系統(tǒng)綜合性強(qiáng),導(dǎo)彈是一個(gè)結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜、功能高度完善、自動(dòng)化性能高度集中的多層次結(jié)構(gòu)武器系統(tǒng),各組成部分相互聯(lián)系又彼此相互影響,結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的故障模式和失效機(jī)理復(fù)雜,難以構(gòu)建準(zhǔn)確的模型,且無(wú)法借鑒飛機(jī)的退化模式。導(dǎo)彈的設(shè)備和系統(tǒng)是按照遞進(jìn)式分布的,單機(jī)子系統(tǒng)構(gòu)成了它的各類功能,各個(gè)單機(jī)系統(tǒng)是并行的,各單元、各單機(jī)子系統(tǒng)組成了整彈系統(tǒng),它們之間又存在不同的關(guān)聯(lián)性。導(dǎo)彈性能狀態(tài)退化通常是由低層次單元產(chǎn)生,并逐漸引起高層次或同層次單元性能狀態(tài)發(fā)生退化,最終導(dǎo)致整彈系統(tǒng)的性能狀態(tài)退化,該特點(diǎn)為整彈評(píng)估提供了一種重要的思路。
(3)導(dǎo)彈壽命周期長(zhǎng),狀態(tài)數(shù)據(jù)難把握。導(dǎo)彈裝備往往批量列裝,整個(gè)壽命周期中,在生產(chǎn)出廠、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存、定期檢查、維修保養(yǎng)等諸多監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)中,積累了大量的歷史測(cè)試數(shù)據(jù),主要包括歷史測(cè)試數(shù)據(jù)、當(dāng)前測(cè)試數(shù)據(jù)、人工測(cè)試數(shù)據(jù)及傳感器測(cè)試數(shù)據(jù)等,其特點(diǎn)是“總體數(shù)據(jù)量大、單個(gè)參數(shù)有限、變化規(guī)律各異”,無(wú)法用相同的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述不同參數(shù)的變化趨勢(shì)。最典型的控制系統(tǒng),如慣組、平臺(tái),測(cè)試參數(shù)多、測(cè)試次數(shù)頻繁,具有海量測(cè)試數(shù)據(jù),而安全機(jī)構(gòu)與火工品二者整體上表現(xiàn)為數(shù)據(jù)很少,甚至沒有。
著眼當(dāng)前部隊(duì)信息化、智能化轉(zhuǎn)型建設(shè)特點(diǎn),以部隊(duì)現(xiàn)實(shí)需求為出發(fā),通過研究導(dǎo)彈健康評(píng)估方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)彈及主要單機(jī)健康狀態(tài)的評(píng)估,準(zhǔn)確掌握導(dǎo)彈裝備健康狀態(tài),對(duì)于戰(zhàn)時(shí)作戰(zhàn)規(guī)劃科學(xué)決策、提高部隊(duì)快速反應(yīng)能力、充分發(fā)揮裝備效能,平時(shí)裝備精細(xì)化的管理、裝備保障指揮決策以及新型號(hào)裝備發(fā)展都具有非常重要的理論意義和軍事應(yīng)用價(jià)值。
(1)有利于提高導(dǎo)彈全壽命周期武器裝備故障及健康狀態(tài)的精確認(rèn)知與管理能力。以高效、智能的方式利用裝備測(cè)試數(shù)據(jù),對(duì)導(dǎo)彈及關(guān)鍵單機(jī)健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,對(duì)任務(wù)中的使用性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估,準(zhǔn)確把握導(dǎo)彈在測(cè)試、使用等階段的實(shí)時(shí)健康狀態(tài),為制定相應(yīng)決策提供輔助信息支撐,進(jìn)而提升導(dǎo)彈全壽命使用效能。同時(shí)還可以為故障診斷和壽命預(yù)測(cè)提供支撐,進(jìn)而優(yōu)化裝備維修保障決策,避免傳統(tǒng)維修方式的維修不足或過度,提高費(fèi)效比,以指導(dǎo)相關(guān)部隊(duì)維修保障任務(wù)規(guī)劃等實(shí)踐活動(dòng)。
(2)有利于提升導(dǎo)彈在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的生存能力和作戰(zhàn)效能。在導(dǎo)彈設(shè)計(jì)、研制及服役使用過程中,全面開展導(dǎo)彈健康狀態(tài)認(rèn)知與管理能力建設(shè),實(shí)現(xiàn)基于試驗(yàn)鑒定數(shù)據(jù)和結(jié)果的整批導(dǎo)彈健康狀態(tài)快速、精確的評(píng)估,從而能夠應(yīng)對(duì)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)新質(zhì)作戰(zhàn)能力及快速精確打擊能力發(fā)展威脅,為改進(jìn)型、新型號(hào)導(dǎo)彈研制發(fā)展的可靠性設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)提供技術(shù)支撐,從而使新一代導(dǎo)彈武器平臺(tái)具備強(qiáng)適應(yīng)、強(qiáng)突破、高生存和高可靠等能力特征,發(fā)展成為絕對(duì)安全、威懾有力、反擊可靠的新一代導(dǎo)彈平臺(tái)。
目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估問題開展了一系列的理論研究,并通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證,取得了較好的評(píng)估效果。導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估問題主要圍繞參數(shù)、核心單機(jī)部件、整彈三個(gè)方面展開,本文將圍繞以上三個(gè)方面對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的相關(guān)項(xiàng)目、研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析和綜述。
(1)國(guó)外研究項(xiàng)目概況。為滿足導(dǎo)彈快速反應(yīng)和實(shí)戰(zhàn)化要求,國(guó)外在基于導(dǎo)彈裝備各種有效的歷史和實(shí)時(shí)信息,研制開發(fā)評(píng)估導(dǎo)彈裝備性能狀態(tài)的平臺(tái)。美國(guó)陸軍通過建立戰(zhàn)備完好性信息管理系統(tǒng),對(duì)導(dǎo)彈健康狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)快速的性能評(píng)估,是美陸軍評(píng)估導(dǎo)彈全壽命健康狀態(tài)的重要技術(shù)途徑。在智能監(jiān)測(cè)方面,北約發(fā)起了改進(jìn)的海麻雀導(dǎo)彈(ESSM)健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,通過使用RFID系統(tǒng)監(jiān)測(cè)導(dǎo)彈的溫濕度、震動(dòng)和撞擊等數(shù)據(jù)情況,實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)彈狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè),從而提高導(dǎo)彈的可靠性和武器系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。美國(guó)空軍通過使用掛飛健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)海爾法II型導(dǎo)彈在阿帕奇AH-64D直升機(jī)上的掛飛狀態(tài)情況進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和記錄,為地面檢查提供更加精準(zhǔn)科學(xué)的依據(jù),大幅降低地勤和維修人員的檢測(cè)工作量。在智能診斷系統(tǒng)方面,美國(guó)陸軍在愛國(guó)者地空導(dǎo)彈(GEM和AC-3)和陶氏反坦克導(dǎo)彈中應(yīng)用遙測(cè)戰(zhàn)備器材預(yù)測(cè)/診斷系統(tǒng)(RRAPDS),通過對(duì)常態(tài)環(huán)境下的溫濕度、振動(dòng)和大氣壓力等參數(shù)進(jìn)行感知和采集,測(cè)試人員以遙測(cè)的方式提取和發(fā)送有用的信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間貯存的導(dǎo)彈健康狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、診斷、預(yù)測(cè)和分析,從而降低導(dǎo)彈武器系統(tǒng)維修保養(yǎng)、運(yùn)輸和貯存等相關(guān)的費(fèi)用。
(2)國(guó)內(nèi)研究項(xiàng)目概況。當(dāng)前,我國(guó)在導(dǎo)彈領(lǐng)域的健康狀態(tài)評(píng)估項(xiàng)目研究尚處于起步階段,但其重要性已成為國(guó)家和相關(guān)領(lǐng)域?qū)<业墓沧R(shí)。國(guó)內(nèi)多家院校和研究機(jī)構(gòu)先后針對(duì)不同的應(yīng)用方向?qū)?dǎo)彈健康評(píng)估的理論方法和應(yīng)用技術(shù)開展了大量研究工作。北京航空航天大學(xué)針對(duì)飛行器應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)算法、模型和管理方式進(jìn)行了探索性研究,比如,基于故障物理的電子系統(tǒng)加速試驗(yàn)和健康監(jiān)控;海軍航空工程學(xué)院叢林虎將導(dǎo)彈狀態(tài)分為優(yōu)、良、中、差、故障五個(gè)等級(jí),通過分析研究過程中證據(jù)理論存在的不足加以改進(jìn),構(gòu)建了導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估模型;火箭軍工程大學(xué)姜云耀等以導(dǎo)彈控制系統(tǒng)為研究對(duì)象,從發(fā)射精度、飛行穩(wěn)定性和系統(tǒng)可靠性三個(gè)方面綜合分析控制系統(tǒng)的健康狀態(tài)?;鸺娧b備研究院以某型導(dǎo)彈為研究對(duì)象,根據(jù)導(dǎo)彈的測(cè)試數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn),主要針對(duì)慣性組合裝備,建立了評(píng)估指標(biāo),開展了評(píng)估與排序的工作;火箭軍多級(jí)機(jī)構(gòu)針對(duì)導(dǎo)彈關(guān)鍵單機(jī)子系統(tǒng)(如慣性組合、發(fā)射平臺(tái)、發(fā)動(dòng)機(jī)等)開展了相關(guān)健康評(píng)估研究工作,并且開發(fā)了功能各異的健康評(píng)估軟件;火箭軍工程大學(xué)還針對(duì)某型號(hào)的導(dǎo)彈開發(fā)了導(dǎo)彈評(píng)估指標(biāo)體系及整彈系統(tǒng)健康評(píng)估與預(yù)測(cè)的軟件,并應(yīng)用于實(shí)彈演習(xí)任務(wù)中。
現(xiàn)有的健康狀態(tài)評(píng)估方法比較常見的有:基于知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的方法、基于模型驅(qū)動(dòng)的方法和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法。
基于知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的方法是在沒有足夠的傳感器進(jìn)行感知,或缺少模型進(jìn)行模擬仿真的情況下,僅通過專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)進(jìn)行判斷的評(píng)估方法,包括專家系統(tǒng)、故障樹法、層次分析法、模糊評(píng)判法等?;谀P万?qū)動(dòng)的方法是在對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障機(jī)理充分掌握的基礎(chǔ)上,通過分析設(shè)備特定的機(jī)械動(dòng)力學(xué)行為,依據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù),構(gòu)建物理模型,或者利用數(shù)學(xué)模型描述設(shè)備的性能退化過程,以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估的方法,包括機(jī)理建模、狀態(tài)估計(jì)法、參數(shù)估計(jì)法等?;跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法是在設(shè)備狀態(tài)參數(shù)選定的基礎(chǔ)上,通過分析處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)挖掘隱含的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)評(píng)估的目的。常用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的評(píng)估方法是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)和人工智能的方法,如灰色系統(tǒng)理論、支持向量機(jī)(SVM)、隱馬爾可夫(HMM)、高斯混合模型(GMM)、貝葉斯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。三種評(píng)估方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1所示。
表1 不同健康狀態(tài)評(píng)估方法的對(duì)比
通過對(duì)三種評(píng)估方法的對(duì)比分析,可以針對(duì)不同的導(dǎo)彈的參數(shù)、核心單機(jī)子系統(tǒng)、整彈三個(gè)不同層次,尋求適合其各層特點(diǎn)的健康狀態(tài)評(píng)估方法,提高評(píng)估的準(zhǔn)確性、客觀性、高效性。下面圍繞這三個(gè)方面對(duì)目前國(guó)內(nèi)外導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估研究方法現(xiàn)狀進(jìn)行分析和綜述。
(1)參數(shù)。M.Mohammadi引入核向量機(jī)算法對(duì)在線電壓進(jìn)行評(píng)估,并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,該方法比單一方法效率更高。杜恩祥等從設(shè)備的FMECA結(jié)果中提取影響健康狀況的因素,采用模糊綜合和灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的方法,進(jìn)行定量分析和評(píng)估,得出裝備在處于測(cè)試參數(shù)異常下的健康狀態(tài)等級(jí)。馬海英等引入劣化度概念,以裝備特征參數(shù)劣化度為評(píng)估指標(biāo),運(yùn)用變權(quán)模糊理論,建立了基于劣化度的裝備健康狀態(tài)變權(quán)模糊綜合評(píng)估模型。
(2)核心單機(jī)子系統(tǒng)。黃睿等采用灰色理論和模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的性能質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià),最后,在對(duì)實(shí)彈射擊結(jié)果信息進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)整彈的性能狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)。羅珩娟等通過觀察導(dǎo)彈測(cè)試數(shù)據(jù)變化規(guī)律并對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)的正常范圍,分別計(jì)算測(cè)試部件的基本健康度、健康變化率和健康變化幅度,得到了裝備動(dòng)態(tài)變化過程中的健康度數(shù)學(xué)模型,并建立了串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)的導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估方法。吳克雄等結(jié)合某型導(dǎo)彈慣導(dǎo)平臺(tái)系統(tǒng)的特點(diǎn),采取專家系統(tǒng)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)相融合的方式,建立健康評(píng)估模型,完成慣導(dǎo)平臺(tái)系統(tǒng)的健康評(píng)估。為實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估,陳偉等通過信號(hào)特征提取EMD能量特征分析、主成分分析和SOM健康評(píng)估方法的研究。
(3)整彈。為了提高評(píng)估和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,王浩偉等在引入狀態(tài)空間模型評(píng)估整彈退化程度的基礎(chǔ)上,采用Gamma過程建立退化失效模型。在突發(fā)失效概率與整體彈性性能退化程度有關(guān)的前提下,采用Weibull分布建立突發(fā)失效模型;然后,建立退化失效與突發(fā)失效競(jìng)爭(zhēng)模式下的導(dǎo)彈可靠性模型。王茜等建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型,根據(jù)根節(jié)點(diǎn)輸入和條件概率值進(jìn)行推理,利用GeNIe2.0對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行仿真,確定導(dǎo)彈處于各個(gè)健康等級(jí)的可能性。
從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀來(lái)看,現(xiàn)階段導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估研究應(yīng)用雖然取得了一定的成果,但是還存在一些急需解決的問題。在應(yīng)用范圍方面,針對(duì)關(guān)鍵零部件、單機(jī)系統(tǒng)評(píng)估研究較多,整彈系統(tǒng)研究較少,對(duì)當(dāng)前導(dǎo)彈的作戰(zhàn)行動(dòng)決策和裝備保障維修決策優(yōu)化的支撐力度不夠;在使用標(biāo)準(zhǔn)方面,已開發(fā)的健康狀態(tài)評(píng)估軟件尚未根據(jù)不同型號(hào)導(dǎo)彈的差異性和共性需求,制定的指標(biāo)及權(quán)重不統(tǒng)一,重復(fù)開發(fā)導(dǎo)致人力和物力的浪費(fèi),從而使用效益不高;在資源利用方面,現(xiàn)有的信息數(shù)據(jù)利用率不夠,測(cè)試數(shù)據(jù)分散導(dǎo)致無(wú)法交流整合,造成大量數(shù)據(jù)的浪費(fèi),影響評(píng)估模型的構(gòu)建和評(píng)估的準(zhǔn)確性;在體系發(fā)展方面,健康狀態(tài)評(píng)估的研究工作太零散,沒有形成系統(tǒng)性的跟蹤管理和自動(dòng)化評(píng)估的平臺(tái),研究成果和結(jié)論雖然多,但是,難以有效指導(dǎo)部隊(duì)的作戰(zhàn)使用和裝備管理工作。
考慮到當(dāng)前導(dǎo)彈的全壽命周期使用流程特點(diǎn),以及在試驗(yàn)鑒定、測(cè)發(fā)等過程中,通過不同數(shù)據(jù)傳輸鏈路采集到導(dǎo)彈大量運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)條件,如何以高效、智能的方式利用這些數(shù)據(jù),對(duì)導(dǎo)彈及主要單機(jī)工作性能進(jìn)行評(píng)估和預(yù)示,對(duì)測(cè)發(fā)任務(wù)中的使用性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估,以解決高可信性試驗(yàn)鑒定、輔助產(chǎn)品優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)、提升導(dǎo)彈的綜合作戰(zhàn)效能,亟待進(jìn)一步研究和解決。綜合對(duì)比國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀可知,導(dǎo)彈武器的設(shè)計(jì)改進(jìn)與綜合效能提升促使當(dāng)前導(dǎo)彈武器的健康狀態(tài)評(píng)估向以下幾個(gè)方向發(fā)展:
(1)快速評(píng)估方向。適應(yīng)作戰(zhàn)的快節(jié)奏,強(qiáng)對(duì)抗,必須對(duì)導(dǎo)彈健康狀態(tài)進(jìn)行快速評(píng)估。針對(duì)導(dǎo)彈系統(tǒng)的層級(jí)化,可擴(kuò)展健康評(píng)估模型的構(gòu)建工具,以及配套的指標(biāo)管理工具,為基于試驗(yàn)鑒定數(shù)據(jù)和結(jié)果的導(dǎo)彈性能快速評(píng)估提供基礎(chǔ)支撐。
(2)智能化評(píng)估方向。隨著導(dǎo)彈試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理等能力的持續(xù)成熟與發(fā)展,可在當(dāng)前試驗(yàn)鑒定支持軟件體系下,進(jìn)一步結(jié)合統(tǒng)計(jì)閾值自適應(yīng)生成、性能健康基線模型、時(shí)序深度模型等先進(jìn)算法技術(shù),實(shí)現(xiàn)更加自適應(yīng)的指標(biāo)體系管理,改變傳統(tǒng)的定期檢測(cè)、射前檢測(cè)和人工評(píng)估的模式,實(shí)現(xiàn)精確、自主、智能的導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估。
(3)全局性評(píng)估方向。針對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)、關(guān)鍵單機(jī)子系統(tǒng)、典型場(chǎng)景以及整彈等不同層級(jí)開展健康狀態(tài)評(píng)估,從不同維度準(zhǔn)確把握導(dǎo)彈在測(cè)試、使用等階段的實(shí)時(shí)健康狀態(tài),充分整合利用各種分散的測(cè)試數(shù)據(jù),提高評(píng)估模型的構(gòu)建和評(píng)估的準(zhǔn)確性,從而為制定相應(yīng)決策提供輔助信息支撐。
(4)體系性評(píng)估方向。由于導(dǎo)彈武器系統(tǒng)具有復(fù)雜性、關(guān)聯(lián)性、任務(wù)環(huán)境多樣性等特點(diǎn),必須從體系發(fā)展的角度開展導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估,對(duì)多場(chǎng)景、多型號(hào)、多批次試驗(yàn)鑒定及其評(píng)估結(jié)果進(jìn)行評(píng)估,在固化繼承現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,構(gòu)建與開發(fā)能夠服務(wù)于不同型號(hào)的導(dǎo)彈裝備全壽命健康狀態(tài)評(píng)估的柔性平臺(tái)。
導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估問題是目前研究的熱點(diǎn)問題,準(zhǔn)確掌握導(dǎo)彈的健康狀態(tài)有利于導(dǎo)彈的精細(xì)化管理和保障指揮決策,一方面,可以為故障診斷和壽命預(yù)測(cè)提供決策支持,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的視情維修,降低對(duì)保障資源的依賴,提升維修保障的資源配置率;另一方面,能夠進(jìn)行精準(zhǔn)的分級(jí)排序,從而針對(duì)不同的任務(wù)要求進(jìn)行決策指揮,最大程度的發(fā)揮同一型號(hào)不同健康狀態(tài)的導(dǎo)彈的效能,提高任務(wù)完成率。研究導(dǎo)彈健康狀態(tài)評(píng)估對(duì)裝備作戰(zhàn)運(yùn)用、采購(gòu)、管理、新型號(hào)研制有較大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。