本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)分析，具體為一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在機器人領(lǐng)域，評估線束信號傳輸效率不僅是技術(shù)上的需求，也是確保系統(tǒng)高性能、高可靠性和良好用戶體驗的關(guān)鍵。通過評估線束信號傳輸效率，可以全面提升機器人的整體性能，使其更加可靠和高效地工作。這不僅有助于提高產(chǎn)品的市場競爭力，還能為用戶提供更好的體驗和服務(wù)。

2、傳統(tǒng)評估線束信號傳輸效率的方法為：在機器人線束上安裝傳感器，實時測量電流、電壓和電阻等電氣參數(shù)，并將數(shù)據(jù)反饋給評估系統(tǒng)，評估系統(tǒng)通過計算各項參數(shù)的一致性來衡量線束信號傳輸效率。

3、現(xiàn)有技術(shù)依然存在以下不足：現(xiàn)有技術(shù)中往往采用單一類型的指標(biāo)來評估線束信號傳輸速率或忽略各種類型指標(biāo)能夠互相影響的問題，從而導(dǎo)致評估準確性降低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、(一)解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)，根據(jù)不同類型指標(biāo)計算信號質(zhì)量與電阻變化比zaa、電氣信號一致性指標(biāo)zba、電磁兼容性電氣效率指標(biāo)zca、電氣通信性能指標(biāo)zda和老化風(fēng)險程度指數(shù)zga，并進一步計算線束信號傳輸速率評估值ya，綜合考慮各種類型數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，解決了采用單一類型的指標(biāo)來評估線束信號傳輸速率或忽略各種類型指標(biāo)能夠互相影響的問題。

3、(二)技術(shù)方案

4、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)，包括：

5、數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集機器人各個線束的電氣特性數(shù)據(jù)、信號質(zhì)量數(shù)據(jù)、通信性能數(shù)據(jù)、電磁數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)和老化數(shù)據(jù)；

6、指標(biāo)計算模塊，能夠根據(jù)電氣特性數(shù)據(jù)計算失真度thda；根據(jù)信號質(zhì)量數(shù)據(jù)計算信噪比snra；根據(jù)失真度thda和信噪比snra計算平均信號質(zhì)量指數(shù)aaa；根據(jù)電氣特性數(shù)據(jù)計算平均電阻變化指數(shù)aba，并進一步計算信號質(zhì)量與電阻變化比zaa；根據(jù)電氣特性數(shù)據(jù)和信號質(zhì)量數(shù)據(jù)計算電氣信號一致性指標(biāo)zba；根據(jù)信號質(zhì)量數(shù)據(jù)計算信號穩(wěn)定性cka和誤碼率bera；根據(jù)信噪比snra、信號穩(wěn)定性cka和誤碼率bera計算信號傳輸指標(biāo)cqa；根據(jù)電磁數(shù)據(jù)、電氣特性數(shù)據(jù)和信號傳輸指標(biāo)cqa計算電磁兼容性電氣效率指標(biāo)zca；根據(jù)通信性能數(shù)據(jù)和電氣特性數(shù)據(jù)計算電氣通信性能指標(biāo)zda；根據(jù)故障數(shù)據(jù)計算故障恢復(fù)時間指標(biāo)fga和恢復(fù)成功率fha，并進一步計算故障指標(biāo)zea；根據(jù)老化數(shù)據(jù)計算老化指標(biāo)zfa；根據(jù)故障指標(biāo)zea和老化指標(biāo)zfa計算故障老化風(fēng)險程度指數(shù)zga；

7、判斷模塊，能夠根據(jù)信號質(zhì)量與電阻變化比zaa、電氣信號一致性指標(biāo)zba、電磁兼容性電氣效率指標(biāo)zca、電氣通信性能指標(biāo)zda和老化風(fēng)險程度指數(shù)zga計算線束信號傳輸速率評估值ya；預(yù)設(shè)傳輸速率閾值集合；根據(jù)線束信號傳輸速率評估值ya和傳輸速率閾值集合判斷線束信號傳輸速率的不同傳輸狀態(tài)；

8、調(diào)整模塊，能夠根據(jù)線束信號傳輸速率的不同傳輸狀態(tài)進行調(diào)整。

9、在上述一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)的優(yōu)選方案中：計算信號質(zhì)量與電阻變化比zaa的方法為：

10、電氣特性數(shù)據(jù)至少包括諧波電壓幅度vcna、基波電壓幅度vda、工作時間ta、初始電阻值ra和電阻值rta；

11、根據(jù)諧波電壓幅度vcna和基波電壓幅度vda計算失真度thda，所依據(jù)的公式為：

12、

13、其中，thda為第a個線束的失真度，a為不同線束對應(yīng)的序號，取值為正整數(shù)；vcna為第a個線束第n次諧波的電壓幅度；n為不同諧波對應(yīng)的序號，取值為[2,w]；w為諧波出現(xiàn)次數(shù)，w取值為正整數(shù)；vda為第a個線束基波的電壓幅度；

14、信號質(zhì)量數(shù)據(jù)至少包括有用信號功率cda和噪聲功率cea；

15、根據(jù)有用信號功率cda和噪聲功率cea計算信噪比snra，所依據(jù)的公式為：

16、

17、其中，snra為第a個線束的信噪比；cda為第a個線束信號的有用信號功率；cea為第a個線束信號的噪聲功率；

18、根據(jù)失真度thda和信噪比snra計算平均信號質(zhì)量指數(shù)aaa，所依據(jù)的公式為：

19、

20、其中，aaa為第a個線束的平均信號質(zhì)量指數(shù)；

21、根據(jù)初始電阻值ra、電阻值rta和工作時間ta計算平均電阻變化指數(shù)aba，所依據(jù)的公式為：

22、

23、其中，aba為第a個線束的平均電阻變化指數(shù)；ra為第a個線束的初始電阻值；rta為第a個線束在t時的電阻值；t為不同時間對應(yīng)的序號，取值為正整數(shù)；ta為第a個線束的工作時間；

24、根據(jù)平均電阻變化指數(shù)aba和平均信號質(zhì)量指數(shù)aaa計算信號質(zhì)量與電阻變化比zaa，所依據(jù)的公式為：

25、

26、其中，zaa為第a個線束的信號質(zhì)量與電阻變化比。

27、在上述一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)的優(yōu)選方案中：計算電氣信號一致性指標(biāo)zba的方法為：

28、電氣特性數(shù)據(jù)還包括電壓方差aa和電流方差ba；

29、信號質(zhì)量數(shù)據(jù)還包括信號強度方差cga；

30、根據(jù)電壓方差aa、電流方差ba和信號強度方差cga計算電氣信號一致性指標(biāo)zba，所依據(jù)的公式為：

31、

32、其中，zba為第a個線束的電氣信號一致性指標(biāo)；aa為第a個線束的電壓方差；ba為第a個線束的電流方差；cga為第a個線束的信號強度方差。

33、在上述一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)的優(yōu)選方案中：計算信號傳輸指標(biāo)cqa的方法為：

34、信號質(zhì)量數(shù)據(jù)還包括信號幅度chia、信號幅度平均值ciia、傳輸錯誤比特數(shù)cla和傳輸總比特數(shù)cma；

35、根據(jù)信號幅度chma和信號幅度平均值cima計算信號穩(wěn)定性cka，所依據(jù)的公式為：

36、

37、其中，cka為第a個線束的信號穩(wěn)定性；chma為第a個線束第m個信號的信號幅度，m為不同信號對應(yīng)的序號，取值為[1，cja]；cja為第a個線束的信號數(shù)量，取值為正整數(shù)；cima為第a個線束的信號幅度平均值；

38、根據(jù)傳輸錯誤比特數(shù)cla和傳輸總比特數(shù)cma計算誤碼率bera，所依據(jù)的公式為：

39、

40、其中，bera為第a個線束的誤碼率；cla為第a個線束的傳輸錯誤比特數(shù)；cma為第a個線束的傳輸總比特數(shù)；

41、根據(jù)信噪比snra、信號穩(wěn)定性cka和誤碼率bera計算信號傳輸指標(biāo)cqa，所依據(jù)的公式為：

42、

43、其中，cqa為第a個線束的信號傳輸指標(biāo)；k1a為信噪比snra的調(diào)整系數(shù)；k2a為信號穩(wěn)定性cka的調(diào)整系數(shù)；k3a為誤碼率bera的調(diào)整系數(shù)。

44、在上述一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)的優(yōu)選方案中：計算電磁兼容性電氣效率指標(biāo)zca的方法為：

45、電磁數(shù)據(jù)包括emi輻射發(fā)射強度eaa、ems輻射敏感度閾值eba和屏蔽衰減eca；

46、電氣特性數(shù)據(jù)還包括電氣噪聲水平fa；

47、根據(jù)emi輻射發(fā)射強度eaa、ems輻射敏感度閾值eba、屏蔽衰減eca、電氣噪聲水平fa和信號傳輸指標(biāo)cqa計算電磁兼容性電氣效率指標(biāo)zca，所依據(jù)的公式為：

48、

49、其中，zca為第a個線束的電磁兼容性電氣效率指標(biāo)；eaa為第a個線束的emi輻射發(fā)射強度；eba為第a個線束的ems輻射敏感度閾值；eca為第a個線束的屏蔽衰減。

50、在上述一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)的優(yōu)選方案中：計算電氣通信性能指標(biāo)zda的方法為：

51、通信性能數(shù)據(jù)包括傳播延遲daa、最大允許延遲dda、頻帶寬度dba和數(shù)據(jù)吞吐量dca；

52、電氣特性數(shù)據(jù)還包括平均電阻raa和絕緣電阻穩(wěn)定性rba；

53、根據(jù)通信性能數(shù)據(jù)、電氣噪聲水平fa、平均電阻raa和絕緣電阻穩(wěn)定性rba計算電氣通信性能指標(biāo)zda，所依據(jù)的公式為：

54、

55、其中，zda為第a個線束的電氣通信性能指標(biāo)；daa為第a個線束的傳播延遲；dda為第a個線束的最大允許延遲；dba為第a個線束的頻帶寬度；dca為第a個線束的數(shù)據(jù)吞吐量；raa為第a個線束平均電阻；rba為第a個線束絕緣電阻穩(wěn)定性；β1a為權(quán)重系數(shù)一，取值為0.2～0.5；β2a為權(quán)重系數(shù)二，取值為0.3～0.5；β3a為權(quán)重系數(shù)三，取值為0.2～0.5；且β1a+β2a+β3a＝1。

56、在上述一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)的優(yōu)選方案中：計算故障指標(biāo)zea的方法為：

57、故障數(shù)據(jù)包括故障發(fā)生時刻faai、恢復(fù)正常時刻fbai、成功恢復(fù)次數(shù)fca和故障發(fā)生次數(shù)la；

58、根據(jù)故障發(fā)生時刻faai和恢復(fù)正常時刻fbai計算故障恢復(fù)時間指標(biāo)fga，所依據(jù)的公式為：

59、

60、其中，故障恢復(fù)時間指標(biāo)fga為第a個線束的故障恢復(fù)時間指標(biāo)；故障發(fā)生時刻faai為第a個線束第i次故障時的故障發(fā)生時刻；i為不同故障對應(yīng)的序號，取值為[1，la]；恢復(fù)正常時刻fbai為第a個線束第i次故障時的恢復(fù)正常時刻；

61、根據(jù)成功恢復(fù)次數(shù)fca和故障發(fā)生次數(shù)la計算恢復(fù)成功率fha，所依據(jù)的公式為：

62、

63、其中，恢復(fù)成功率fha為第a個線束的恢復(fù)成功率；故障發(fā)生次數(shù)la為第a個線束所在區(qū)域發(fā)生故障的次數(shù)；

64、根據(jù)故障恢復(fù)時間指標(biāo)fga和恢復(fù)成功率fha計算故障指標(biāo)zea，所依據(jù)的公式為：

65、zea＝fga-fha

66、其中，故障指標(biāo)zea為第a個線束的故障指標(biāo)。

67、在上述一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)的優(yōu)選方案中：計算老化指標(biāo)zfa的方法為：

68、老化數(shù)據(jù)包括初始絕緣電阻gaa、當(dāng)前絕緣電阻gba、初始導(dǎo)通電阻gca、當(dāng)前導(dǎo)通電阻gda、初始斷裂強度gea和當(dāng)前斷裂強度gfa；

69、根據(jù)老化數(shù)據(jù)計算老化指標(biāo)zfa，所依據(jù)的公式為：

70、

71、其中，zfa為第a個線束的老化指標(biāo)；gaa為第a個的初始絕緣電阻；gba為第a個線束的當(dāng)前絕緣電阻；gca為第a個線束的初始導(dǎo)通電阻；gda為第a個線束的當(dāng)前導(dǎo)通電阻；gea為機器人未使用時能夠使第a個線束所在區(qū)域的線束斷裂的最小拉力值；gfa為此時能夠使第a個線束所在區(qū)域的線束斷裂的最小拉力值。

72、在上述一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)的優(yōu)選方案中：計算故障老化風(fēng)險程度指數(shù)zga的方法為：

73、根據(jù)故障指標(biāo)zea和老化指標(biāo)zfa計算故障老化風(fēng)險程度指數(shù)zga，所依據(jù)的公式為：

74、

75、其中，zga為第a個線束的故障老化風(fēng)險程度指數(shù)。

76、在上述一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)的優(yōu)選方案中：根據(jù)線束信號傳輸速率評估值ya和傳輸速率閾值集合判斷線束信號傳輸速率不同傳輸狀態(tài)的方法為：

77、根據(jù)信號質(zhì)量與電阻變化比zaa、電氣信號一致性指標(biāo)zba、電磁兼容性電氣效率指標(biāo)zca、電氣通信性能指標(biāo)zda和老化風(fēng)險程度指數(shù)zga計算線束信號傳輸速率評估值ya，所依據(jù)的公式為：

78、ya＝γ0×zaa×zba×zca×zda×zga

79、其中，γ0為初始理論傳輸速率；

80、預(yù)設(shè)傳輸速率閾值集合包括良好閾值yh和合格閾值yi；

81、根據(jù)線束信號傳輸速率評估值ya和傳輸速率閾值集合判斷線束信號傳輸速率的不同傳輸狀態(tài)，所依據(jù)的標(biāo)準為：

82、

83、(三)有益效果

84、本發(fā)明提供了一種基于多維度分析的線束信號傳輸效率評估系統(tǒng)，具備以下有益效果：

85、(1)通過采集機器人各個線束不同類型的數(shù)據(jù)，有利于對線束信號的傳輸速率進行全面評估，為后續(xù)計算提供可信的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

86、(2)通過根據(jù)平均電阻變化指數(shù)aba和平均信號質(zhì)量指數(shù)aaa計算信號質(zhì)量與電阻變化比zaa，有利于從多個維度評估信號質(zhì)量。根據(jù)電氣特性數(shù)據(jù)和信號質(zhì)量數(shù)據(jù)計算電氣信號一致性指標(biāo)zba，綜合考量了電氣參數(shù)與信號質(zhì)量之間的協(xié)同性。根據(jù)電磁數(shù)據(jù)、電氣特性數(shù)據(jù)和信號傳輸指標(biāo)cqa計算電磁兼容性電氣效率指標(biāo)zca，能夠全面評估系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的性能，這有助于確保系統(tǒng)在復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作，避免電磁干擾對信號傳輸?shù)挠绊懀瑫r也減少系統(tǒng)自身對外界的電磁輻射。根據(jù)通信性能數(shù)據(jù)和電氣特性數(shù)據(jù)計算電氣通信性能指標(biāo)zda，有利于合理配置通信資源和電氣參數(shù)，實現(xiàn)通信性能和電氣性能的協(xié)同優(yōu)化，提高系統(tǒng)的整體性能。根據(jù)故障指標(biāo)zea和老化指標(biāo)zfa計算故障老化風(fēng)險程度指數(shù)zga，綜合考慮了故障指標(biāo)和老化指標(biāo)，能夠全面評估系統(tǒng)的風(fēng)險程度，這有助于制定合理的維護計劃，及時更換老化部件，降低系統(tǒng)因故障和老化導(dǎo)致的失效風(fēng)險；

87、(3)根據(jù)信號質(zhì)量與電阻變化比zaa、電氣信號一致性指標(biāo)zba、電磁兼容性電氣效率指標(biāo)zca、電氣通信性能指標(biāo)zda和老化風(fēng)險程度指數(shù)zga計算線束信號傳輸速率評估值ya，有利于綜合考慮各種類型數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，解決了采用單一類型的指標(biāo)來評估線束信號傳輸速率或忽略各種類型指標(biāo)能夠互相影響的問題；根據(jù)線束信號傳輸速率評估值ya和傳輸速率閾值集合判斷線束信號傳輸速率的不同傳輸狀態(tài)，有助于精確識別線束當(dāng)前的工作狀態(tài)，合理分配維護資源；

88、(4)通過根據(jù)線束信號傳輸速率的不同傳輸狀態(tài)進行調(diào)整，能夠精準地維護和優(yōu)化線束性能，避免了無差別地更換或過度維護線束，有利于降低維護成本。