一种航空装备地面试验方案的综合评价方法技术

本发明专利技术公开了一种航空装备地面试验方案的综合评价方法，可应用于飞机整机级、系统级、部件级地面试验方案的设计及优化，提高飞机地面的效率和水平。该方法包括以下步骤：建立基于UML模型的地面试验方案模型；构建层次化的地面试验方案评价指标体系，包括总体指标、试验内容、试验方法、试验过程、试验数据处理、试验测试设备指标；采用数据抽取和自匹配技术，获取各试验方案的评价指标数据；计算试验方案指标评价的最优权重系数，得到各试验方案的综合评价值，对所有方案的评价值进行排序，评价值最大的即为最优的试验方案。

【技术实现步骤摘要】
一种航空装备地面试验方案的综合评价方法
本专利技术属于航空装备地面试验领域，具体涉及一种航空装备地面试验方案的综合评价方法。
技术介绍
航空装备地面试验，是判断航空装备各个子系统及其部件性能优劣、能否上天试飞的根本依据，因此开展航空装备地面试验必不可少。国内航空装备在研制过程中建设了配套的地面试验环境，开展了大量的地面试验，为航空装备的研制、定型发挥了巨大的作用。但当前我国国内航空装备的地面试验在一定程度上仍存在以下不足，地面试验设计缺少有效的规范约束、地面试验数据综合利用缺少规划，重复试验多、试验资源与试验需求不匹配等问题，已经成为制约我国航空装备地面试验开展的瓶颈。新一代飞机，飞机系统的综合化程度更高，导致地面试验的综合化程度要求也高，亟需开展航空装备地面试验综合评价技术的研究，以压缩试验周期，节约试验经费，提高试验验证的完备性和准确性，为新研航空装备地面试验的开展提供指导，提高航空地面试验的适用性，促进航空装备试验水平的提高，提升航空装备体系化的试验测试能力。
技术实现思路
针对以上航空装备地面试验面临的问题，本专利技术提出了一种航空装备地面试验方案的综合评价方法。该方法通过建立地面试验方案模型；构建层次化的地面试验方案评价指标体系；采用数据抽取和自匹配技术，获取各试验方案的评价指标数据；引入信息熵描述指标权重的不确定性，应用方案综合评价值偏离度最小和最大信息熵原理，构建了地面试验方案评价的优化模型与求解方法，得到各试验方案的综合评价值，得出最优的试验方案，为地面试验的开展提供指导。为实现上述目的，该航空装备地面试验方案的综合评价方法具体包括以下步骤：步骤1建立基于统一建模语言UML的地面试验模型；步骤2构建层次化的地面试验方案评价指标体系；步骤3采用数据抽取和自匹配技术，获取各试验方案的评价指标数据，构建试验方案评价矩阵；步骤4对试验方案评价的线性规划，引入信息熵描述指标权重的不确定性，应用方案综合评价值偏离度最小和最大信息熵原理，构建了地面试验方案评价的优化模型与求解方法，得到试验方案指标评价的最优权重系数，得到各试验方案的综合评价值，对所有方案的评价值进行排序，评价值最大的即为最优的试验方案。进一步，所述步骤1中的基于UML的地面试验模型，模型中顶层元素包括地面试验的测试对象、测试项、测试过程、测试方法、测试参数、测试设备、测试结果、数据处理方法。其中，测试对象又包括测试对象的功能、性能、故障模式；测试项又包含测试项的试验时长、试验成本、试验类型、试验重要度、测试所用测试设备信息。所述步骤2中的层次化的地面试验方案评价指标体系，评价指标体系分为三个层次：第一层次为地面试验评价总指标；第二层次包括总体指标、试验内容、试验方法、试验过程、试验数据处理、试验测试设备；第三层次是第二层次指标的分指标。总体指标包括地面试验的总体试验时间、总体试验成本、参试人员总数；试验内容指标包括试验测试功能覆盖率、试验故障覆盖率、重要度；试验方法指标包括试验方法匹配度、固定响应时间；试验过程指标包括试验顺序合理性、试验过程时间、成本；试验数据处理指标包括数据处理有效性、算法匹配度、数据量、精度、量程范围、试验数据处理时间；试验测试设备指标包括设备成本、与试验匹配度。所述步骤3中采用数据抽取和自匹配技术，获取各试验方案的评价指标数据，采取采用二叉树循环遍历方法实现试验模型－评价指标的映射关联，同时基于元数据的抽取－转换－加载ETL(Extract－Transform－Load)模块架构获取各试验方案的评价指标值。所述步骤3中的构建地面试验评价矩阵，假设有m个参与评价的指标，记为Y＝[y1,y2,…,ym]；n个参与评价的试验方案集，记为P＝[P1,P2,…,Pn]。方案Pi对应第j个指标用aij来表示(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m)，则n个试验方案的m×n个评价指标值构成矩阵A＝[aij]n×m，即：把矩阵A称作为试验方案集的评价指标矩阵。所述步骤4中求取最优试验方法的过程包括对评价矩阵的规范化处理、个体试验方案指标权向量优化、试验方案线性规划、指标权重不确定性、指标权重信息熵、试验方案综合评价。Step4.1：评价矩阵的规范化处理采用极值处理法进行归一化处理。试验方案集P的第j个评价指标值集为X＝[x1,x2,…,xn]，对于指标值越大越优的评价指标，如试验故障覆盖率、算法匹配度等，采用的归一化公式为：对于指标值越小越优的评价指标，如参试人员、数据处理时间等，采用的归一化公式为：通过上述归一化处理后，0≤rij≤1，如此就把A构造成了规范化矩阵R。Step4.2：个体试验方案指标权向量优化假设已知指标集权向量为ω＝[ω1,ω2,…,ωm]，指标权向量变化范围αj≤ωj≤βj(αj≥0,βj≥0)，权系数满足因此可以得到方案Pi的综合评价值为：对于方案Pi，构建的单目标优化模型如下：求解该模型可得方案Pi对应的最优指标权重Step4.3：试验方案线性规划试验方案线性规划，从最小偏差的角度出发，方案Pi的综合评价值的偏离度为：要使指标权重最接近于真实权重，则应使偏差尽可能的小，故可建立如下多目标规划模型：min{υi}(i＝1,2,…,n)(式8)该多目标规划问题可转化为单目标规划问题，即Step4.4：指标权重信息熵地面试验方案评价指标的评价权重ωj主要取决于地面试验目标与评价指标间的相关重要度，以及评价指标间的相关性。采用信息熵对指标权重的不确定性进行描述。为了消除指标权重的不确定性，根据极大熵原理，确定的评价指标权重应使信息熵取最大值，即Step4.5：试验方案综合评价为了同时达到方案综合评价值偏离度最小和指标权重不确定性最小的目的，则需联立式(10－14)，则得：由上式可知试验方案评价的线性规划问题属于多目标优化问题，可以转化为单目标优化问题，即式中ε为平衡系数，其值的确定可根据具体情况给定。为求解该优化模型，构造Lagrange函数，即根据该方程存在极值的必要条件，可得：令联立式(18)和式(19)可形成一个非线性方程组，即方程组(21)由m+1个方程组成，共有m+1个变量，即ωj(j＝1,2,…,m)和k。通过牛顿迭代法等非线性方程组的数值解法可求解该方程组，从而得到试验方案指标评价的最优权重系数。将该权重系数代入式(4)可得到各试验方案的综合评价值，对所有方案的评价值进行排序，评价值最大的即为最优的试验方案。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、针对航空装备地面试验完备性可靠性最优化需求，本专利技术提出了一种航空装备地面试验方案的综合评本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空装备地面试验方案的综合评价方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1，建立航空装备的基于UML的地面试验模型，并设定评价航空装备性能的多个试验方案；/n步骤2，构建层次化的地面试验方案评价指标；/n步骤3，获取各试验方案的评价指标值，构建地面试验方案的评价矩阵；/n步骤4，确定各试验方案的综合评价值，对所有试验方案的综合评价值进行排序，将综合评价值最大的试验方案作为最优的试验方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种航空装备地面试验方案的综合评价方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，建立航空装备的基于UML的地面试验模型，并设定评价航空装备性能的多个试验方案；
步骤2，构建层次化的地面试验方案评价指标；
步骤3，获取各试验方案的评价指标值，构建地面试验方案的评价矩阵；
步骤4，确定各试验方案的综合评价值，对所有试验方案的综合评价值进行排序，将综合评价值最大的试验方案作为最优的试验方案。


2.根据权利要求1所述的一种航空装备地面试验方案的综合评价方法，其特征在于，
所述步骤1中的基于UML的地面试验模型，地面试验模型中顶层元素包括地面试验的测试对象、测试项、测试过程、测试方法、测试参数、测试设备、测试结果、数据处理方法；其中，测试对象包括测试对象的功能、性能、故障模式；测试项包含测试项的试验时长、试验成本、试验类型、试验重要度、测试所用测试设备信息。


3.根据权利要求1所述的一种航空装备地面试验方案的综合评价方法，其特征在于，
所述步骤2中的层次化的地面试验方案评价指标，评价指标分为三个层次：第一层次为地面试验评价总指标；第二层次包括总体指标、试验内容、试验方法、试验过程、试验数据处理、试验测试设备；第三层次是第二层次指标的分指标；
所述总体指标包括地面试验的总体试验时间、总体试验成本、参试人员总数；试验内容指标包括试验测试功能覆盖率、试验故障覆盖率、重要度；试验方法指标包括试验方法匹配度、固定响应时间；试验过程指标包括试验顺序合理性、试验过程时间、成本；试验数据处理指标包括数据处理有效性、算法匹配度、数据量、精度、量程范围、试验数据处理时间；试验测试设备指标包括设备成本、与试验匹配度。


4.根据权利要求1所述的一种航空装备地面试验方案的综合评价方法，其特征在于，
所述步骤3中采用数据抽取和自匹配技术，获取各试验方案的评价指标数据，采用二叉树循环遍历方法实现地面试验模型－地面试验方案评价指标的映射关联，并根据所述地面试验模型－地面试验方案评价指标的映射关联获取各试验方案的评价指标值。


5.根据权利要求1所述的一种航空装备地面试验方案的综合评价方法，其特征在于，
所述步骤3中构建地面试验方案的评价矩阵，假设有m个参与评价的指标，记为Y＝[y1,y2,…,ym]；n个参与评价的试验方案，记为P＝[P1,P2,…,Pn]；第i个试验方案Pi对应的第j个指标值用aij来表示(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m)，则n个试验方案的m×n个评价指标值构成矩阵A＝[aij]n×m，即：



将矩阵A作为试验方案集的评价指标矩阵。


6.根据权利要求1所述的一种航空装备地面试验方案的综合评价方法，其特征在于，步骤4中，确定各试验方案...

【专利技术属性】
技术研发人员：范利花，王红，封锦琦，贾晋媛，张毅，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所，中航高科智能测控有限公司，北京瑞赛长城航空测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11