一种基于网络拓扑结构的故障诊断测点选择方法技术

本发明专利技术公开了一种基于网络拓扑结构的故障诊断测点选择方法，借用二分网络拓扑模型对模拟电路的研究优势，计算复杂网络的节点中心性，并且采用Borda数法和平均法对节点的重要性进行分别的综合排序，提供一种基于节点中心性的测点选择算法得到最优测点集，最后选择两种模糊决策方法中测点数目更少的方法作为最终的选择结果，具有很好的实践价值，更够节省电路诊断的时间人力成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子电路系统的可测性设计领域，应用二分复杂网络模型，设及一种 基于网络拓扑结构的故障诊断测点选择方法。
技术介绍
模拟电路系统故障测试与诊断中测点选择是其中一个重要研究课题。随着电路系 统复杂度与集成度的不断增加，模拟电路系统测点选择也越来越复杂。 目前，复杂网络理论正是研究具有大规模，高复杂程度网络的一口交叉性和综合 性学科。但是到目前为止，复杂网络理论和电子电路系统的故障诊断、测点选择所结合，得 到的研究成果还较少，主要研究成果仅限于电子电路系统的小世界性。并且，大都采用传统 的网络建模方法，只能研究电路系统的单一网络模型:元器件网络模型或者测点网络模型， 运种方法丢失了原始电路系统的许多有用信息。而二分网络模型比传统的单顶点网络模型 在研究模拟电路系统上更有优势，不仅能够弥补单顶点网络模型不能够区分电路中拓扑同 构的缺陷，也能够得到除元器件网络W外的测点网络。 在复杂网络中，网络节点中屯、性是用来衡量网络节点重要性的一个指标。本专利技术 立足拓扑结构分析网络节点中屯、性，主要有7种，分别是:节点度中屯、性判断方法、介数中屯、 性判断方法、凝聚度中屯、性判断方法、网络流中屯、性判断方法、随机行走中屯、性判断方法、 子图中屯、性判断方法W及特征向量中屯、性判断方法。方法概略为首先计算测点网络的各个 节点中屯、性，然后应用模糊数学中的一些模糊决策方法(模糊意见集中决策、模糊二元对比 决策等），得到网络中各个测点重要性排序，最后讨论网络中测点重要性排序与测点选择的 关系。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于网络拓扑结构的故障诊断 测点选择方法，使城域网与接入网得到有效融合，同时具有可扩展、高灵活W及低成本的性 能。 为实现上述专利技术目的，本专利技术基于网络拓扑结构的故障诊断测点选择方法，其特 征在于，包括W下步骤： (1 )、计算网络拓扑中各个备选测点的中屯、性系数；[000引（2)、将中屯、性系数归一化到0-1，得到归一化的中屯、性系数矩阵； (3)、根据中屯、性系数系数矩阵，利用Borda数法和平均法计算各个备选测点的 Borda数和隶属函数值，得到备选测点的两种重要性排序表； (4)、根据备选测点的两种重要性排序表，运行基于节点中屯、性的测点选择算法得 到最优测点集Snpt，选择测点数更少的Snpt作为最终选择结果。其中，所述的中屯、性系数包括:节点度、介数、凝聚度、网络流、随机行走、子图和特 征向量； 所述的节点度中屯、性系数的计算方法为： 设备选测点i的度是k( i)，则有： Cd(i)=k(i)； 所述的介数中屯、性系数的计算方法为： 其中，s<t表示Ws为源节点，t为目标节点，ns康示源节点S和目标节点帥存在所 有最短路径的路径数，η表示网络中的节点数，gst,i表示经过备选测点i的节点对(s，t)的最 短路径数目； 所述的凝聚度中屯、性系数的计算方法为： 其中，dst表示备选测点i到网络中其他所有节点的最短距离； 所述的网络流中屯、性系数的计算方法为： 其中，gst表示网络中节点对(s，t)之间的所有路径数，但不包含回路； 所述的随机行走中屯、性系数的计算方法为：[002引（a)、计算Laplace矩阵L，L = D-A，其中，D表示节点度组成的对角矩阵，A表示目标 网络的邻接矩阵； 化）、除去L的最后一行、最后一列，得到矩阵L% (C)、计算矩阵L嘴逆矩阵L^，再对逆矩阵增添一个行向量和一个列向量，且 添加的向量分量均为0，得到矩阵T; (d)、得到随机行走中屯、性系数的计算公式： 其中，j表示目标网络测点编号，Αυ表示目标网络邻接矩阵的第i行第j列元素， Tls、Tlt、Ls、Tパ的下标表示其所在矩阵T的行列位置，Ist,康示从源节点巧l旧标节点t的随 机游走过程中经过节点i的次数； 所述的子图中屯、性系数的计算方法为： 化 a) = (Ak)ii 其中，yk(i)表示W备选节点i为起点经过k个连边回到备选节点i的路径数目， (Ak)ii表示目标网络的邻接矩阵A的k次幕的第i个对角线元素； 所述的特征向量中屯、性系数的计算方法为： 设网络拓扑中具有η个节点，且该目标网络的邻接矩阵为A的特征值为λι，? = 1， 2，…，η，λ?对应的特征向量为a = ei，A的最大特征值为λ，则节点i的特征向量中屯、性系数的 计算公式为：[003引其中，aij为邻接矩阵A的第i行第巧阮素。 进一步的，所述步骤(3)中，计算各个备选测点的Borda数的方法为： (S3.1)、根据中屯、性系数矩阵中每列中屯、性数值大小进行节点排序，得到备选测 点的中屯、性系数优先关系矩阵M(mab)nX7,其中a，b分别为矩阵M(mab)nX7的行列编号； (S3.2)、根据M(mab )nx7计算各个备选测点的波达数： 设网络拓扑中某个测点ueU，U表示网络拓扑测点集合，Bi'（u)表示中屯、性系数优 先关系矩阵M(mab)nX满i '列中排在U之后的元素个数； 若U在第i'列中位于第j'个，则有Bi'（u)=n-j'，称为测点U的 Borda 数； 其中，η表示中屯、性系数矩阵的行数，即备选测点数，最后将U中的各个元素按照 Borda数大小降序排列，得到U的一个综合排序； 计算各个备选测点的隶属函数值的方法为： (T3.1)、根据中屯、性系数矩阵，对每个节点进行中屯、性求和并排序，得到测点的模 糊优先关系矩阵R= (rij)nXn; (Τ3.2)、利用平均法计算公式，得到各个测点的重要性排序[004引设论域11=山，叫一，站}，4臣巧巧是一模糊集，3=(。^)。乂。为模糊优先关系矩 阵，模糊优先关系排序决策中的平均法如下： 如V,)即为各个备选测点的隶属函数值。 更进一步的，所述的步骤(4)中，基于节点中屯、性的测点选择算法获取最优测点集 Snpt的具体步骤为： (4.1)、将最优测点集Sopt置空;将所有备选测点放置于备选测点集S。进入(4.2); (4.2)、从备选测点集Sc选取节点重要性集合{cv，v=l，2，…p}中评估值为fflfx柄} 对应的测点nv放入Sopt中，其中，cv为备选测点的中屯、性指标，体现为Borda数和隶属函数值， P为备选测点的总个数； (4.3)、从Sdp冲随机移出一个nv，将最优测点集标记为5；,,，进入步骤(4.4); (4.4)、将添加1^化。。*与移除1^的馬,进行对比，看移除1^勺馬,是否能隔离出新的 故障，如果不能，则进入步骤(4.3);如果能，则判断移除nv的Χ?,是否可W分隔出所有的模 拟电路系统故障，如果可W，进入(4.5)，否则跳转到步骤(4.3)，直到移除1^的^可^分隔 出所有的模拟电路系统故障，再进入步骤(4.5); (4.5)、将集合5；,中的备选测点按照按评估值大小从高到低排序，然后移除一个 具有最低评估值min k', ！的备选测点nv，再进入步骤(4.6); (4.6)、检测剩下的测点集是否可W分隔所有故障，若可W，则删除Χ?,中对应移除 的备选测点ην，再跳转至步骤(4.5);若不能，则将该移除的备选测点ην放置于最优测点集 Sdp冲，同时将5；,-而置为馬在跳转至步骤(4.5)，直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络拓扑结构的故障诊断测点选择方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、计算网络拓扑中各个备选测点的中心性系数；(2)、将中心性系数归一化到0‑1，得到归一化的中心性系数矩阵；(3)、根据中心性系数系数矩阵，利用Borda数法和平均法计算各个备选测点的Borda数和隶属函数值，得到备选测点的两种重要性排序表；(4)、根据备选测点的两种重要性排序表，运行基于节点中心性的测点选择算法得到最优测点集Sopt，选择测点数更少的Sopt作为最终选择结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘震，付家敏，杨成林，田书林，龙伊雯，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51