banner.jpg)
摘要：隨著電磁兼容測試的不斷深入，將會產(chǎn)生越來越多的測試數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)進行整理、分析從而提取出有意義的信息，對于系統(tǒng)電磁兼容分析與維護具有十分重要的意義。該文研究了對電磁兼容測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘的方法，探討了電磁兼容數(shù)據(jù)建模技術，提出了歸納電子系統(tǒng)電磁參數(shù)的變化規(guī)律的方法，為增強系統(tǒng)電磁兼容維護與保障的針對性提供了技術手段。
0 引言
隨著社會信息化水平發(fā)展的不斷提高，各行各業(yè)對電子系統(tǒng)電磁兼容性能的認識不斷深入，重視程度也不斷提高。但是，現(xiàn)實中許多電子系統(tǒng)存在比較嚴重的電磁兼容問題，已經(jīng)嚴重影響到其性能的發(fā)揮。導致問題產(chǎn)生的一個重要原因就是在系統(tǒng)的使用過程中，隨著使用年限的不斷增加，有些設備老化導致有害電磁輻射超標，抗干擾閾值降低等情況；有些設備的組件經(jīng)過多次維修，導致電磁兼容能力降低；有些因為環(huán)境變化特別是電磁環(huán)境的不斷復雜化，造成電磁兼容性能設計不完善之處凸現(xiàn)。因此歸納綜合電子系統(tǒng)電磁參數(shù)及電磁兼容性變化規(guī)律就顯得尤為重要。
數(shù)據(jù)挖掘技術能從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的實際應用數(shù)據(jù)中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的但又是潛在有用的信息和知識。對電磁兼容測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘，能有效提取出某些性能參數(shù)的變化規(guī)律，歸納總結(jié)其數(shù)據(jù)模型。本文對模型建立過程及具體實現(xiàn)進行了闡述。
1 參數(shù)模型建立過程
電磁兼容測試數(shù)據(jù)主要指系統(tǒng)進行電磁兼容測試產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)和其經(jīng)過整理得到的數(shù)據(jù)，如發(fā)射設備的峰值功率、雜散電平、功率大于設定門限的諧波數(shù)量等。在對測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)建模的過程中，從不同的研究角度可以得到不同的結(jié)論。例如在研究參數(shù)特性的時候，可以進行某個參數(shù)和另一參數(shù)的相關分析，研究參數(shù)之間變化的相關規(guī)律；可以建立多元回歸模型研究某個參數(shù)隨幾個參數(shù)之間的變化規(guī)律。
對電磁兼容性能參數(shù)建模的過程是通過電磁兼容測量取得原始數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的預處理，對數(shù)據(jù)的類型和結(jié)構(gòu)進行整理，對歷史數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘完成數(shù)據(jù)規(guī)律分析，描述出設備參數(shù)的變化曲線，再經(jīng)過多次數(shù)據(jù)的修正，完成參數(shù)變化規(guī)律的數(shù)據(jù)模型。其中最常見的數(shù)據(jù)挖掘方法是統(tǒng)計分析方法、神經(jīng)網(wǎng)絡方法和機器學習中研究的方法。具體建模過程如圖1所示。
2 電磁參數(shù)建模的統(tǒng)計分析方法
上面簡單介紹了電磁參數(shù)建模的過程，針對分析問題的不同，建立的模型也各有差異。在這一節(jié)，根據(jù)假設研究某功率放大器放大倍數(shù)隨時間的變化規(guī)律。通過統(tǒng)計分析方法介紹數(shù)據(jù)挖掘在電磁參數(shù)建模中的應用。其中回歸分析是本次試驗中所用到的具體的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法。
2.1 回歸分析
通過回歸分析，可以將相關變量之間不確定、不規(guī)則的數(shù)量關系一般化、規(guī)范化，從而可以根據(jù)自變量的某個給定值推斷出因變量的可能值(或估計值)�；貧w分析包括多種類型，根據(jù)所涉及變量的多少，可分為一元回歸和多元回歸；根據(jù)變量變化的表現(xiàn)形式不同，分為直線回歸和曲線回歸。
線性回歸分析的任務是根據(jù)若干個觀測值(xi，yi)(i=1，2，…，n)找出描述兩個變量x，y之間關系的直線回歸方程：
根據(jù)多個自變量的最優(yōu)組合建立回歸方程來預測因變量的回歸分析稱為多元回歸分析，其模型為：
回歸方程的顯著性檢驗，即檢驗β是否幾乎全部近似為0。如果成立，則表明使用線性模型描述是不恰當?shù)摹?/p>
其大致步驟如下：
(1)將輸入自變量作為橫坐標，輸出量即測試值作為縱坐標，描繪出測試曲線。
(2)對所描繪的曲線進行分析，確定公式的基本形式。如果數(shù)據(jù)點基本成一條直線，則可以用一元線性回歸方法確定直線坐標。如果數(shù)據(jù)點描繪的是曲線，則要根據(jù)曲線的特點判斷曲線屬于何種函數(shù)類型�？蓪Ρ纫阎臄�(shù)學函數(shù)曲線加以對比、區(qū)分。如果測試曲線很難判斷屬于何種類型，則可以按多項式回歸處理。
(3)確定擬合方程中的常量�？筛鶕�(jù)一系列測試數(shù)據(jù)確定方程中的常量。
(4)檢驗所確定的方程穩(wěn)定性和顯著性，用測試數(shù)據(jù)中的自變量代入擬合方程計算出函數(shù)值，看與實際測試值是否一致。差別的大小通常用標準差來表示，進行方差分析，F(xiàn)檢驗等。如果所確定的公式基本形式有錯誤，此時應建立另外形式的公式。
在進行研究分析的時候，考慮某功率放大器放大倍數(shù)的變化情況。假設經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到此功率放大器的放大倍數(shù)情況如表1所示。
2.2 建模與仿真
根據(jù)表1所給的數(shù)據(jù)，運用回歸分析的方法對放大器的增益參數(shù)進行建模，在置信水平為95%的條件下按照回歸分析的步驟得到其隨工作時間的變化曲線，如圖2所示。
由圖2可以看出當用三次多項式作為其數(shù)據(jù)模型時能比較好的擬合所給的數(shù)據(jù)，對其進行參數(shù)估計和模型匯總得到各參數(shù)的基本情況如表2所示。
根據(jù)表2的數(shù)據(jù)及F檢驗法的判斷標準可知此方程回歸效果顯著，由此可根據(jù)此方程得到因變量增益的預測值和置信區(qū)間，具體數(shù)據(jù)如表3所示。
3 結(jié)語
回歸模型是分析測試數(shù)據(jù)很重要的工具，可以得出的是參數(shù)之間的變化關系，也許單獨某對參數(shù)之間的變化關系不足以提供有意義的信息，還可以建立多元回歸模型來研究多個參數(shù)和某個參數(shù)之間的變化關系。由于回歸分析在非線性分析中的局限性，在以后的工作中將著重研究人工神經(jīng)網(wǎng)絡在此方面的應用。參數(shù)模型建立的方法并不是固定的，隨著研究點的不同，模型的選擇也不同。通過所建立模型，可以不需要進行實際測量來預測電子系統(tǒng)未來的電磁兼容狀況，有效指導系統(tǒng)的電磁兼容性分析和保障。
作者：蔡震 李高升 何建國 來源：《現(xiàn)代電子技術》2011年21期
