一种利用变化指数的故障检测电路

中科院水下航行器信息技术重点实验室助理研究员王雷欧及其同事提出了一种利用变化指数的故障检测电路，可有效检测传感器阵列有无故障。相关研究成果发表于国际学术期刊IEICE Transactions on Electronics 2018年2月第E101C卷第2期。

传感器阵列以某种几何结构分布，是发射、接收信号的传感器集合体，主要作用是在低信噪比环境下提高信号的接收能力，即在抑制噪声的同时，提高输出信号的质量。信号合成技术通过计算理想的合成权值，可以显著提高输出信号的信噪比。

目前，信号合成方法主要包括两类。一类是基于特征空间的方法，建立特定的目标函数求出合成权值，该方法存在的主要问题是计算量较大。另一类是基于迭代的信号合成方法，其代表就是SUMPLE算法，具有良好的合成性能，同时计算复杂度较低。

当阵列中的某个传感器出现故障时，SUMPLE算法的合成性能会下降。针对这一问题，信息工程大学信息工程学院的沈彩耀等人曾提出一种基于修改系数的α-SUMPLE算法（宇航学报，2011），该算法能够减少故障传感器所导致的合成损失，但是当阵列中没有故障传感器时，反而会带来额外的合成损失。

针对α-SUMPLE算法存在的问题，王雷欧等人提出一种新的故障检测电路。基于数学模型与性能分析，利用二阶统计量中的变化指数（Variability Index，简称VI）作为检测判据，结合假设检验得到故障检测阈值，最终提出计算成本很低的故障检测电路。

实验结果证明，这种新的故障检测电路可有效判断传感器阵列有无故障；当传感器阵列中出现故障时，该电路能够减少合成损失；当传感器阵列中没有故障时，该电路也不会产生额外的合成损失。