空地导弹故障查询数据库不确定性关系研究

冯世豪任风云刘少坤

（1.空军勤务学院航空弹药系，徐州 221000；2.空军驻624厂军代室，哈尔滨 150030）

空地导弹故障查询数据库不确定性关系研究

冯世豪1任风云1刘少坤2

（1.空军勤务学院航空弹药系，徐州 221000；2.空军驻624厂军代室，哈尔滨 150030）

针对空地导弹便携式维修辅助系统的故障数据库不确定性关系建立基于属性级不确定性关系的分析方法，采用Attribute-or模型对所设计的空地导弹PMA系统中弹体故障数据进行分解，极大地缩短了故障查询的时间复杂度，提高系统的查询效率。

不确定性关系 Attribute-or 空地导弹 便携式维修辅助系统

引言

便携式维修辅助系统（Portable Maintenance Aid，PMA）[1-2]是一种基层级维修的重要辅助手段，主要用于大型复杂装备的原位检测[3]和故障诊断，能及时、快速、准确地检测大型复杂装备存在的故障隐患，提高维修检测效率，是装备全寿命维修保障的重要组成部分[4]。空地导弹便携式维修辅助系统是对空地导弹测试、维护、保障等一系列活动的支持，极大地减轻工作人员的业务工作负担、增强现场维修的能力。故障查询部分是空地导弹PMA数据库系统的核心，用户根据现象故障输入的方式对PMA系统进行查询，定位出系统的具体故障并进行相应的维修。由于故障现象的复杂性，根据数据的特点对导弹的故障数据表进行不确定性划分，建立相应的可能世界后存储于系统数据库中，采用这种方式建立的数据库表能够有效的提高系统查询效率、降低功耗、缩短工作时间。

1 不确定性关系概述

不确定关系是指许多确定的可能实例组成的集合，也称为可能世界，具有属性级不确定性和元组级不确定性两种存在方式。属性级不确定性关系是指不同属性间取值不存在相关性，元组级不确定性关系则表示各元组之间的相互独立。通过水平函数依赖与垂直函数依赖将原有的关系进行划分，缩减可能世界数量，精简数据库表的规模，增强查询效率。在传统的数据库中，用户查询某一信息时返回的是各种精确、可靠的数据，但由于数据本身存在的不确定性或现实空间的各种不确定性因素使数据维度更加广阔。在数据库中采用不确定性数据模型能在丰富的信息存量的基础上缩减定位时间、提高查询效率，所以不确定性数据查询技术在近年来发展较快。首先给出如下定义：

水平函数依赖：对于R中的任意两条水平元组r和s，设T为r和s各自可能元组的并集，如果T中的可能元组满足函数依赖X→Y，则称Y水平函数依赖于X，记作X→HY。

垂直函数依赖：对于关系中任意两条水平元组p、q， X、Y、K都是其中的属性集合，且∀K∈(Y−X)，x是元组p在X属性上的取值，T1是其在K属性上的取值集合，若x也是元组q在X上属性上的取值，T2是其在K属性上的取值集合，且总有T1=T2，则称为Y垂直函数依赖于X，记为X→νY。

2 导弹故障数据不确定性关系分析

导弹的各种故障间存在相互交叉的部分，某一部分的故障并不是单一影响的，如导弹部件A故障，相应的联动性会使部件B和部件C也无法正常工作。内部存在很多的可能性的结果，所以建立不确定性关系数据模型进行故障查询是可行的方法。以某型导弹的部分弹体故障数据为例，建立属性级不确定性关系模型，即Attributeor模型，见表1。

表1 导弹弹体故障不确定性关系R

表1中，Num表示故障编号，MISSION STOPPAGE（MS）属性表示故障名称，COMPONENT属性表示发生故障的部件，DAMAGE表示故障的类型，D-LEVEL表示故障等级状况，不同的故障对应相应的类型等级。{翼面，舵面}是一个Attribute-or的元素，它的可能取值是翼面或舵面二者取一，其他可能元素以此类推。

存在的可能世界数为各元组的每一次赋值的集合。根据定义1判断关系R中存在如下水平函数依赖：Num→HMS；在上述关系中只存在一个水平函数依赖，将关系模式通过水平分解为R1和R2，关系R1和R2见表2、表3。

表2 关系R1

表3 关系R2

在上述两个子关系中，若查询字为故障名称时只需要对一个可能世界进行搜索，若以故障类型、部件或登记状况为查询对象时则需要查询的子空间与原关系相同，无法达到增强查询效率的功能。采用HP Algorithm的算法如下：对于关系R中任意两条元组a、b在属性X上没有交集，则将两元组归为同一关系，否则设两元组a、b在X有交集M，设a、b两元组X属性上值为M1和M2，所以就有M=M1∩M2，将原关系分解为M1与M为一组关系，M1与M2-M为另一组关系。并进行逐层划分。通过关系R2、R3和R4再进行水平与垂直函数分解后合并，得到关系R5和R6，见表4和表5。

表4 关系R5

表5 关系R6

在原不确定关系R中可能世界数W为1728，分解后的可能世界数W1、W5、W6分别为1、144、13，极大地缩减了可能世界查询的数量，有效提高查询效率。

对故障名称查询的时间冗余度：

对故障类型查询的时间冗余度为：

对故障等级查询的时间冗余度为：

3 结语

空地导弹作为一种先进的武器装备成为现代各国争相发展的武器类型，而便携式维修辅助系统则是保证空地导弹使用效能的重要手段。本文研究空地导弹便携式维修辅助系统中故障查询数据的不确定性关系，将故障数据的数据关系进行水平函数分解、垂直函数分解和HP Algorithm分解，极大地简化了原有数据关系，大大提高了系统对某一属性类的查询效率，缩短查询时间。

[1]张波，姜震，孟上.某型导航雷达便携式维修辅助装置（PMA）设计[J].计算机测量与控制，2013，21（7）：1855-1857.

[2]苏建军，朱仁，刘继伟，等.便携式维修检测组合（PMA-PIP）系统的设计[J].计算机测量与控制，2009，17（12）：2394-2396.

[3]许占显.原位检测技术及其应用[J].建设机械技术与管理，2002，15（1）：19-21.

[4]姬宪法，张虎城，刘忠富，等.便携式维修辅助设备（PMA）在军机维护保障中的应用[J].空军第一航空学院学报，2012，20（6）：31-33.

Research on Uncertainty Relation of Ground to Air Missile Fault Query Database

FENG Shihao1, REN Fengyun1, LIU Shaokun2
(1.Department of Aviation Ammunition, Air Force Logistics College, Xuzhou 221000; 2. Air Force Stationed in 624 Factory, Harbin 150030)

The establishment of fault database for missile portable maintenance aid system uncertainty analysis method based on attribute level uncertainty relation, Attribute-or model is used to decompose the fault data of projectile missile PMA system design, greatly shorten the trouble shooting time complexity, improve the search efficiency of the system.

uncertainty relation, attribute-or, air to ground missile, portable maintenance aid system