[發明專利]一種基于多項式混沌展開的高空電磁脈沖場線耦合不確定度獲取方法

在審

• 申請號: 201810205831.0
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108416148A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 劉政;黑東煒;毛從光;吳偉;吳剛;孫東陽;崔志同;杜傳報;秦鋒
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本發明提供一種基于多項式混沌展開的高空電磁脈沖場線耦合不確定度獲取方法。該方法包括以下步驟：(1)創建高空電磁脈沖下傳輸線場線耦合模型，確定相關輸入參數；(2)根據用戶設定的不確定性變量及其服從的統計特性分布類型，根據需要進行統一化轉換并使用相對應的多項式基，對耦合的隨機響應進行多項式混沌展開；(3)根據不同多項式的類型，通過相應形式的高斯積分獲得各多項式的系數，得到高空電磁脈沖場線耦合響應的解析表達式；(4)根據各多項式的系數和不確定性變量的分布類型，得出高空電磁脈沖場線耦合響應的統計特性參數、運用蒙特卡洛法得到波動范圍以及概率密度分布函數和累積概率分布函數。

技術領域

本發明設計的高空電磁脈沖場線耦合不確定度計算，是高空電磁脈沖效應評估及設備抗電磁脈沖效應評估的重要組成部分，同時在電磁兼容、電網系統安全等領域也能發揮重要作用。

背景技術

高空電磁脈沖下傳輸線的場線耦合過程具有著分布區域廣、影響變量多等特點，其對武器電子系統和國家基礎設施造成干擾或損傷，歐美等早期擁有核武器的國家早自20世紀50年代起便開始關注并研究此問題，目前已經制定系列化的軍用及民用標準。

國際標準IEC61000‐2‐10中規定了典型長線結構的HEMP感應電流波形，但是在試驗實施過程中，從脈沖源到設備端口的耦合電流，因耦合裝置、線纜結構和端口阻抗等不確定因素，將發生畸變，即實際注入到設備端口的電流并不是嚴格的標準波形。這導致傳導試驗數據的有效性大大降低。為了克服該難題，國際上有學者對耦合試驗平臺做精細的電路建模，以精確控制平臺中的每一個組件參數，獲得期望的端口電流。這是目前核電磁脈沖效應試驗所主要采用的基于確定性方法。

然而在實際的效應中，環境電磁場、電子系統、耦合等物理過程包含大量不確定性因素^[1]。通常采用蒙特卡洛數值模擬法獲取由于這些不確定性因素導致場線耦合響應的不確定度；然而由于隨著不確定性因素數量的增加，其計算量也飛速增長，必須尋求一種高效的不確定度獲取方法使得效應評估工作的效率得以提升。

引證文件：

[1]W.A.Radasky,etc.Modeling of an EMP conducted environment.IEEETransactions on Electromagnetic Compatibility,Vol.38,No.3,Aug 1996.

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種基于多項式混沌展開的高空電磁脈沖場線耦合不確定度獲取方法，可大幅度減少獲取高空電磁脈沖下傳輸線場線耦合不確定度所需的計算量，結果精確度高，效率突出，更加符合相關專業評估工作的需求。

本發明的方案如下：

該基于多項式混沌展開的高空電磁脈沖場線耦合不確定度獲取方法，包括以下步驟：

(1)創建高空電磁脈沖下傳輸線場線耦合模型，確定相關輸入參數，所述相關輸入參數包括高空電磁脈沖激勵場具體波形、傳輸線參數和環境參數；

(2)根據用戶設定的不確定性變量及其服從的統計特性分布類型，根據需要進行統一化轉換并使用相對應的多項式基，對耦合的隨機響應進行多項式混沌展開；

(3)根據不同多項式的類型，通過相應形式的高斯積分獲得各多項式的系數，得到高空電磁脈沖場線耦合響應的解析表達式；

(4)根據各多項式的系數，推導計算獲得高空電磁脈沖場線耦合響應的統計特性參數；

并且，根據不確定性變量的分布類型，對所述解析表達式運用蒙特卡洛法得到給定置信度區間下的波動范圍、以及給定頻點或時間點下的概率密度分布函數和累積概率分布函數。

具體的，步驟(1)中所述傳輸線參數包括傳輸線的半徑、長度和架空高度。