專利名稱：一種基于數(shù)據(jù)的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種基于數(shù)據(jù)的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模方法，它適合ESD、NEMP、 LEMP、HPM、UWB等具有瞬時(shí)性、寬頻帶、高場(chǎng)強(qiáng)、作用范圍大特點(diǎn)的瞬變電磁場(chǎng)電磁耦合建模
而Oし
背景技術(shù)：
電磁脈沖效應(yīng)評(píng)估包括實(shí)驗(yàn)測(cè)試和效應(yīng)仿真兩方面，EMP效應(yīng)仿真已成為國(guó)內(nèi)外電磁兼容領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而電磁耦合模型研究是開(kāi)展EMP效應(yīng)仿真研究、防護(hù)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電磁兼容性的前提，對(duì)于提高電子系統(tǒng)的安全性、可靠性具有重要意義。但已有的研究成果遠(yuǎn)不能滿足EMP方針研究需要，主要體現(xiàn)在(1)耦合路徑多樣性、機(jī)理的復(fù)雜性使得基于機(jī)理的理論建模日益困難；(2)建模仿真研究對(duì)象主要集中于電纜、孔縫、器件等較簡(jiǎn)單目標(biāo)上，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難度較大；(3)耦合模型線性化、簡(jiǎn)單化、而模型參數(shù)估計(jì)缺少足夠的先驗(yàn)知識(shí)，仿真結(jié)果與實(shí)際存在較大差距。因此，探索行之有效的EMP能量耦合建模和效應(yīng)仿真新方法，是EMP防護(hù)工程的迫切需要?；跀?shù)據(jù)的辯識(shí)建模方法可以有效解決上述問(wèn)題，該方法通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)取強(qiáng)電磁脈沖耦合到EUT前后的數(shù)據(jù)，利用頻譜估計(jì)方法辨識(shí)系統(tǒng)的Volterra核函數(shù)模型。該方法的優(yōu)點(diǎn)一方面在于測(cè)取強(qiáng)電磁脈沖耦合到EUT前后的數(shù)據(jù)較為容易，與機(jī)理分析法相比，不需要較多的關(guān)于EUT的先驗(yàn)知識(shí)；另一方面ニ階或高階Volterra核函數(shù)模型可以有效解系統(tǒng)不同非線性程度給建模帶來(lái)的影響，非線性系統(tǒng)的Volterra時(shí)域、頻域核它不依賴于系統(tǒng)的輸入，因而能夠完全反映系統(tǒng)的本質(zhì)特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供ー種基于數(shù)據(jù)的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模方法， 解決機(jī)理建模方法在EUT結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電磁耦合路徑多祥、非線性耦合強(qiáng)等條件下電磁耦合建模存在的不足。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是基于數(shù)據(jù)的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模方法主要是針對(duì)ESD、NEMP、LEMP、HPM、UWB等5中強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模需求，分析確定EUT (典型電子設(shè)備)輸入輸出端ロ變量，通過(guò)強(qiáng)電磁脈沖輻照實(shí)驗(yàn)測(cè)取輸入輸出數(shù)據(jù)， 利用頻譜估計(jì)方法建立電磁耦合過(guò)程的Volterra核函數(shù)模型。技術(shù)特征在于利用電磁耦合過(guò)程前后可觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行瞬時(shí)建摸；電磁耦合過(guò)程輸入、輸出是同步測(cè)得的時(shí)間序列。模型結(jié)構(gòu)采用Volterra ニ階或高階核，以滿足不同非線性程度系統(tǒng)建模的需要。頻域辨識(shí)算法為高階譜估計(jì)，從而解決了自譜估計(jì)的局限性，使頻域辨識(shí)的實(shí)用性大大增強(qiáng)。
本發(fā)明的有益結(jié)果在于基于數(shù)據(jù)的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模方法可以應(yīng)用于耦合路徑多祥、耦合機(jī)理復(fù)雜、耦合過(guò)程非線性因素強(qiáng)烈的強(qiáng)電磁脈沖建模實(shí)際之中；建模對(duì)象可以從電纜、孔縫、器件等較簡(jiǎn)單目標(biāo)向大型復(fù)雜系統(tǒng)轉(zhuǎn)變；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取較為容易，不需要較多的先驗(yàn)知識(shí)使得該方法簡(jiǎn)單易行，從而為解決復(fù)雜的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模問(wèn)題開(kāi)辟了一條全新的途徑。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說(shuō)明。附圖1基于數(shù)據(jù)的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模流程圖；附圖2基于數(shù)據(jù)的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；附圖3 UffB條件下，測(cè)得輸入輸出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；附圖4強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合ニ階Volterra核函數(shù)模型結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式如圖1和2，第一歩，分析確定EUT的輸入輸出端ロ的可觀測(cè)時(shí)間序列，這里先將 EUT視作弱非線性系統(tǒng)，將開(kāi)始輻照進(jìn)入EUT的強(qiáng)電磁脈沖信號(hào)(ESD、NEMP、LEMP、HPM、UWB) U作為輸入，將EUT上感生的電壓信號(hào)V作為輸出，如圖3所示。第二歩，有了輸入輸出數(shù)據(jù)，強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合過(guò)程可以用Volterra級(jí)數(shù)表述為
權(quán)利要求
1.ー種基于數(shù)據(jù)的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模方法，其特征是強(qiáng)電磁脈沖主要包括靜電放電(Electrostatic Discnarge，ESD)、fe電石茲脈/中(Nuclear Electromagnetic Pulse, NEMP)、雷電電磁脈沖(Lightning Electromagnetic Pulse, LEMP)、高功率微波(High Power Microwave，HPM)、超寬譜(Ultra-wide Band, UffB)等5種形式的瞬變電磁場(chǎng)皆在本專利保護(hù)范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種基于數(shù)據(jù)的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模方法，其特征是 利用強(qiáng)電磁脈沖以輻照的形式作用于受試設(shè)備(EUT)，采集EUT輸入輸出端口數(shù)據(jù)，按照 Volterra核函數(shù)理論，利用頻譜估計(jì)方法建立EUT強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合過(guò)程的辨識(shí)模型。 模型結(jié)構(gòu)采用的是Volterra ニ階或更高階核函數(shù)，依據(jù)Volterra級(jí)數(shù)理論衍生出的核函數(shù)亦受本專利保護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了基于數(shù)據(jù)的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模方法，它適合ESD、NEMP、LEMP、HPM、UWB等具有瞬時(shí)性、寬頻帶、高場(chǎng)強(qiáng)、作用范圍大特點(diǎn)的瞬變電磁場(chǎng)電磁耦合建模需求。特征在于利用電磁耦合過(guò)程前后可觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行瞬時(shí)建模；輸入數(shù)據(jù)為開(kāi)始輻照進(jìn)入EUT的強(qiáng)電磁脈沖信號(hào)(ESD、NEMP、LEMP、HPM、UWB)，輸出數(shù)據(jù)為EUT上感生的電壓信號(hào)；電磁耦合過(guò)程輸入、輸出是同步測(cè)得的時(shí)間序列。模型結(jié)構(gòu)采用二階或高階Volterra核函數(shù)，以滿足不同非線性程度系統(tǒng)建模的需要。頻域辨識(shí)算法為高階譜估計(jì)。該方法為解決復(fù)雜的強(qiáng)電磁脈沖電磁耦合建模問(wèn)題開(kāi)辟了一條全新的途徑。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102567610SQ20101061478
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者房立清, 馬久河, 高永生, 魏明 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍軍械工程學(xué)院