一种基于超短波频段辐射暴露测量的设备布局调整方法

摘要

本发明公开了一种基于超短波频段辐射暴露测量的设备布局调整方法，在该方法中，依靠对机载设备在直升机舱体不同区域的超短波频段辐射强度的测量，结合军标限值，采用加权矩阵策略完成直升机系统整机超短波频段辐射电磁兼容平衡度的计算，解决了以往难以对系统超短波频段的设备辐射电磁兼容性平衡状态进行良好的追踪和监视，无法评判系统电磁兼容性的改进潜力的问题。考虑直升机系统整机超短波频段的辐射特性，针对直升机系统整机超短波频段辐射电磁兼容性平衡状态进行评估，提高了超短波频段电磁兼容性量化评估的针对性和有效性。

主权项

一种基于超短波频段辐射暴露测量的设备布局调整方法，所针对的超短波频段是指30MHz～300MHz，方法包括以下几个步骤：第一步：划分直升机人员作业区域；根据直升机物理结构以及直升机飞行、直升机地面维护过程中作业人员的活动区域，采用军标GJB 5313‑2004《电磁辐射暴露限制和测量方法》对直升机机身以及附近区域进行划分，得到直升机人员作业区域，并分别命名为：区域1，区域2，区域3，……，区域n，n表示划分区域的数量，n≥3；n个区域中至少应包括驾驶舱区域、乘员舱区域以及大功率天线的机身附近区域；第二步：测量直升机机载设备在不同区域内超短波频段的辐射强度，得到机载设备超短波频段辐射矩阵；测量平台包括计算机、测量接收机、衰减器和双锥天线；计算机、测量接收机、衰减器、双锥天线依次通过导线连接；双锥天线放置在待测区域内，直升机机载设备在工作时，双锥天线对机载设备的超短波频段电磁辐射进行接收，得到超短波频段电磁辐射发射信号，衰减器对超短波频段电磁辐射发射信号进行衰减，计算机控制测量接收机对衰减后的超短波频段电磁辐射发射信号进行采集，得到机载设备在该区域内的超短波频段电磁辐射强度，通过计算机记录超短波频段电磁辐射强度；具体步骤为：步骤201：采用测量平台，测量机载设备在每个区域内的超短波频段电磁辐射强度，设直升机系统共有m个机载设备，具体为：采用测量平台，在区域1内进行测量，开启第一个机载设备，测量得到第一个机载设备的超短波频段电磁辐射强度，记为Tre_1,1，关闭第一个机载设备，开启第二个机载设备，测量得到第二个机载设备的超短波频段电磁辐射强度，记为Tre_1,2，关闭第二个机载设备，同理，开启第m个机载设备，测量得到第m个机载设备的超短波频段电磁辐射强度，记为Tre_1,m，关闭第m个机载设备；完成区域1的机载设备超短波频段电磁辐射强度测量；采用测量平台，在区域2内进行测量，开启第一个机载设备，测量得到第一个机载设备的超短波频段电磁辐射强度，记为Tre_2,1，关闭第一个机载设备，开启第二个机载设备，测量得到第二个机载设备的超短波频段电磁辐射强度，记为Tre_2,2，关闭第二个机载设备，同理，开启第m个机载设备，测量得到第m个机载设备的超短波频段电磁辐射强度，记为Tre_2,m，关闭第m个机载设备；完成区域2的机载设备超短波频段电磁辐射强度测量；同理，采用测量平台，在区域n内进行测量，开启第一个机载设备，测量得到第一个机载设备的超短波频段电磁辐射强度，记为Tre_n,1，关闭第一个机载设备，开启第二个机载设备，测量得到第二个机载设备的超短波频段电磁辐射强度，记为Tre_n,2，关闭第二个机载设备，同理，开启第m个机载设备，测量得到第m个机载设备的超短波频段电磁辐射强度，记为Tre_n,m，关闭第m个机载设备；完成区域n的机载设备超短波频段电磁辐射强度测量；步骤202：根据步骤201中得到的测量结果，建立机载设备超短波频段辐射矩阵T：第三步：获取m个机载设备的超短波频段人员作业区域暴露限值，得到超短波频段人员暴露限值矩阵；超短波频段的电磁辐射包括连续波、脉冲波两种辐射类型，确定m个机载设备的超短波频段类型，获取机载设备的超短波频段人员作业区域暴露限值，GJB 5313‑2004中对作业区域超短波频段连续波、脉冲波暴露限值的确定方法为：(1)作业区域超短波频段连续波连续暴露的暴露限值为：15V/m；(2)作业区域超短波频段连续波间断暴露的暴露限值为：61.4V/m；(3)作业区域超短波频段脉冲波连续暴露的暴露限值为：10.6V/m；(4)作业区域超短波频段脉冲波间断暴露的暴露限值为：43.4V/m；得到m个机载设备的超短波频段人员作业区域暴露限值为：第一个机载设备的超短波频段人员作业区域暴露限值记为Expl₁；第二个机载设备的超短波频段人员作业区域暴露限值记为Expl₂；第m个机载设备的超短波频段人员作业区域暴露限值记为Expl_m；建立超短波频段人员暴露限值矩阵E：第四步：获取机载设备超短波频段辐射电磁兼容性裕值矩阵；步骤401：步骤202中得到的机载设备超短波频段辐射矩阵T和第三步中得到的超短波频段人员暴露限值矩阵E均为n×m阶矩阵，进行矩阵相减S＝E‑T，得到：δ_i,j＝Expl_j‑Tre_i,j其中，i表示矩阵的行，j表示矩阵的列，δ_i,j为矩阵S中对应的元素：步骤402：对矩阵S中的各元素分别进行归一化处理：${\delta }_{i,j}^{\prime }=\frac{{\delta }_{i,j}}{{\mathrm{Expl}}_j}$其中，δ′_i,j表示δ_i,j归一化处理后的值，Expl_j表示矩阵E中第j列中任意元素的值，得到机载设备超短波频段辐射电磁兼容性裕值矩阵S'：若机载设备超短波频段辐射电磁兼容性裕值矩阵S'中出现负值元素，根据木桶原理，则令所有正值元素的值为0，矩阵S'中仅保留负值元素；第五步：获取超短波频段各个机载设备辐射权值，并得到机载设备超短波频段辐射权值矩阵；步骤501：根据GJB 72A‑2002《电磁干扰和电磁兼容术语》中对分系统和设备的关键性类别分类原则，得到m个机载设备电磁兼容分类指标EML＝{eml₁,eml₂,…,eml_m}，具体为：根据GJB 72A‑2002《电磁干扰和电磁兼容术语》，分系统和设备的关键性类别分为以下三类：(1)Ⅰ类这类电磁兼容问题可能导致寿命缩短、运载工具受损、任务中断、代价高昂的发射延迟或不可接受的系统效率下降；(2)Ⅱ类这类电磁兼容问题可能导致运载工具故障、系统效率下降，并导致任务无法完成；(3)Ⅲ类这类电磁兼容问题可能引起噪声、轻微不适或性能降级，但不会降低系统的预期有效性；采用层次分析法策略，获得满足Ⅰ类的机载设备的电磁兼容分类指标为AA；获得满足Ⅱ类的机载设备的电磁兼容分类指标为AB；获得满足Ⅲ类的机载设备的电磁兼容分类指标为AC，则m个机载设备的电磁兼容分类指标为步骤502：获取电磁兼容分类权重；对m个机载设备电磁兼容分类指标EML＝{eml₁,eml₂,…,eml_m}进行数据处理，获得机载设备电磁兼容分类权重EM＝{em₁,em₂,…,em_m}；其中：1≤r≤m，1≤q≤m；em₁表示第一个机载设备的电磁兼容分类指标eml₁的权重；em₂表示第二个机载设备的电磁兼容分类指标eml₂的权重；em_m表示第m个机载设备的电磁兼容分类指标eml_m的权重；步骤503：获取人员作业区域分类权重；n个人员作业区域的分类指标HAL＝{1,1,…,1}，得到人员作业区域分类权重$\mathrm{HA}={\{\frac{1}{n},\frac{1}{n},...,\frac{1}{n}\}}^T;$步骤504：采用赋权关系W＝HA×EM，对步骤502中得到的机载设备电磁兼容分类权重EM＝{em₁,em₂,…,em_m}和步骤503中得到的人员作业区域分类权重进行处理，获得机载设备超短波频段辐射权值矩阵W，其中，w_i,j为矩阵W中对应的元素：第六步：获取直升机系统整机超短波频段辐射电磁兼容性平衡度；采用对应项加权求和策略对第四步中得到的超短波频段辐射电磁兼容性裕值矩阵S'和第五步中得到的机载设备超短波频段辐射权值矩阵W中的元素进行数据处理，得到直升机系统整机超短波频段辐射电磁兼容性平衡度b；第七步：根据第六步得到的直升机系统整机超短波频段辐射电磁兼容性平衡度，调整机载设备，优化系统辐射电磁兼容性平衡度；若b≥0，表示直升机系统整机超短波频段辐射电磁兼容性平衡度符合国军标要求，不会对工作区域的人员辐射安全造成影响；若b＜0，表示直升机系统整机超短波频段辐射电磁兼容性平衡度不符合国军标要求，将会对作业区域的人员辐射安全造成影响，此时，根据机载设备超短波频段辐射电磁兼容性裕值矩阵S'中负值元素的位置与大小，对直升机机载设备进行电磁兼容性整改，并对整改后的直升机系统重复第二步到第六步，直至直升机系统整机超短波频段辐射电磁兼容性平衡度b≥0，即直升机系统整机超短波频段辐射电磁兼容性平衡度满足国军标要求。