引用本文:
陈文林,锁斌,齐洋. 基于二元混合随机过程的光纤跳线剩余寿命预测[J]. 光通信技术,2026,50(3):95-101.
陈文林1,2,锁 斌1,2,3*,齐 洋1,2
(1.西南科技大学 信息与控制工程学院,四川 绵阳 621010; 2.西南科技大学 复杂环境装备可靠性研究中心,四川 绵阳 621010;3.浙江大学 先进技术研究院,杭州 310058)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:由于传统单一随机过程模型难以准确描述光纤跳线在高温加速老化过程中的退化趋势,提出一种基于二元混合随机过程的可靠性评估与剩余寿命预测方法。该方法基于非线性Wiener过程和非线性Gamma过程对插入损耗和回波损耗建立联合退化模型,采用自适应差分进化算法估计模型参数;利用Copula函数刻画2个性能参数间的相关性。实验分析表明:相比仅采用Wiener过程的单性能退化模型,联合退化模型在可靠性评估中表现出更高的可靠性和保守性。
关键词:光纤跳线;非线性Wiener过程;非线性Gamma过程;Copula函数;可靠性评估;剩余寿命预测
中图分类号:TN929.1;TP2373 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2026)03-0095-07
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2026.03.016
本文提出了一种**基于二元混合随机过程的光纤跳线剩余寿命预测方法**,旨在解决传统单一随机过程模型难以准确描述光纤跳线在高温加速老化过程中多参数联合退化趋势的问题。
以下是该论文的核心内容简要总结:
**1. 核心创新点:二元混合随机过程联合建模**
* **多参数差异化表征**:针对光纤跳线插入损耗与回波损耗退化轨迹兼具非线性与非单调的特征,分别采用**非线性Wiener过程**和**非线性Gamma过程**对这两个关键性能参数的退化行为进行精准建模。
* **相关性耦合与参数寻优**:引入**Copula函数**(经AIC准则优选为Frank Copula)刻画插入损耗与回波损耗之间的相关性,构建联合退化模型。同时,采用**自适应差分进化算法**估计模型参数,有效克服了传统极大似然估计易陷入局部最优的缺陷。
**2. 关键实验与结果分析**
* **高温加速老化验证**:通过在70 ℃、82 ℃和95 ℃下开展多模光纤跳线高温加速老化试验,统计检验证实了插入损耗退化增量符合正态分布(适用Wiener过程),回波损耗符合Gamma分布,验证了模型假设的合理性。
* **寿命预测更趋保守与安全**:对比实验表明,本文提出的联合退化模型预测的平均寿命为**12.14年**,而忽略插入损耗单调递增特性的传统联合模型预测值为13.91年。联合模型有效避免了高估剩余寿命的风险,在可靠性评估中表现出**更高的保守性与安全性**。
* **全生命周期精准追踪**:联合模型能够准确反映光纤跳线在不同运行阶段主导可靠性的关键参数变化,其剩余寿命概率密度分布形态更符合实际工程中的保守预测需求,有助于避免维修决策滞后。
**3. 研究结论与应用前景**
* 该研究通过融合非线性Wiener过程与Gamma过程,成功实现了对光纤跳线多性能参数退化相关性的精准刻画,为制定合理的光通信基础元器件视情维护策略提供了重要的理论依据。
* 研究成果在光通信系统可靠性评估与寿命预测领域具有重要的工程实用价值,未来有望通过引入测量误差项进一步提升模型的预测精度。