电子系统工程

电子系统的规划、设计、制造、应用、维护和改进的工程技术

研究大型复杂电子系统的规划、设计、制造、应用、维护和改进的工程技术。它采用定量化系统方法，对实现一定目标所必需的硬件、软件和分系统，从系统的全局和各组成要素的相互联系进行全面的研究，力图从规划到应用的不同阶段都能更好地实现最终目标。因此，电子系统工程是建造电子系统所用的各种概念、技术、方法和理论的总合。

简介

电子系统工程的最初应用，可以追溯到20世纪初对商用电话通信网络的研究，其中较著名的是电信工程师对电话排队问题的研究。系统工程概念的具体化，是从1930年美国无线电公司在研制电视广播系统时开始的。

1940年美国贝尔电话公司在发展微波通信网时，正式采用系统工程这一名词，应用了一套系统工程的方法，并按时间顺序把工作划分为规划、研究、研制、工程应用和通用工程等五个阶段。在第二次世界大战中出现了运筹学，英国首先用它来确定防空雷达的配置和潜艇搜索。

50～60年代，一些大型电子信息系统和航天测控系统的研究，大大推进了系统工程的发展。

从1961年起，美国应用系统工程的方法，完成了历时11年的“阿波罗”号登月计划，使系统工程进入了比较成熟的阶段。

建造方案

建造一个复杂的大型电子系统，分阶段有计划地进行是十分重要的。在工程的不同阶段，采取合适的分析、优化、评价和决策方法，就能以最小的风险和很高的效率达到预定的目标。一般说来，电子系统工程可以分为七个阶段。

①系统规划：对现有系统进行分析研究，并根据较长远的需要和技术发展的前景而制定出带战略性的技术发展规划。

②系统计划：按严密的计划把各项工作组织起来，互相协调以保证整个系统的实现。它包括提出整个系统的范围和基本要求，总的进度计划等。

③系统设计：它是电子系统工程的中心环节，要对一个拟建的大型电子系统的技术经济指标和使用效率进行论证，其中系统的总体设计十分重要。

总体设计过程可以分为几个阶段。首先是提出系统的任务和要求。在此基础上进行系统的可行性论证，提出方案设想，选择设计参数；通过仿真研究制定总体技术方案，进行系统功能设计，提出总体框图和全系统流程图。随后根据总体方案的要求，提出分系统的技术要求和分系统之间的对接技术要求。

从系统的全局来看，对于由计算机、通信系统、信息获取处理设备和控制分系统所组成的大型电子系统，各种设备和分系统的互连方式，比单项设备和分系统的工作方式和特性更为重要。

因此,在总体设计过程中,在系统内部制定严格的标准和各种接口约定，实现各种软件和硬件资源的共享是十分重要的。大型复杂电子系统的设计往往是一个反复精化的过程。

④系统实现：指研制和生产活动，其中包括进行系统的技术设计和制造结果的分析和评价；进行生产过程的质量控制，确定系统工艺规程等。

⑤系统实验：在外场的实际使用条件下或可控制的外部环境中进行全系统的运行试验，对系统的总体使用性能进行评价，培养系统操作人员。

⑥系统运行：把系统移交给使用部门使用，其中包括制定严格的使用维护制度，对系统运行维护的结果进行分析和评价，提供改进系统需要的信息。

⑦系统改进：根据系统运行中存在的问题和技术发展、功能扩充而进行的技术改造工作。

电子系统工程 - 系统方法

在长期的工程实践中形成和发展起来的各种定量化系统方法，是保证系统全局取得成功的重要手段。在电子系统工程中，常用的方法或技术有预测法、系统评价法、决策分析、模型化与仿真技术、管理技术等。模型化和仿真技术是电子系统工程最重要的方法。大型电子系统由于其组成、信息关系的复杂性和包含着人的决策过程，往往只能通过仿真来研究系统全局的动态行为。系统评价是根据评价的目标对评价对象的功能、特性和效果进行科学的测定，并把测定结果变换成价值，作为领导者决策的参考。大型电子系统的评价，一般是通过在计算机上建立各种评价模型并进行仿真来完成的。计划评审法(PERT)和关键路径法 (CPM)作为科学管理方法在电子系统工程中获得了广泛的应用。在电子系统工程中，可靠性设计和可靠性评价也是十分重要的课题。

电子系统工程 - 理论

运筹学和信息论是电子系统工程的主要理论基础。运筹学是各种优化法的基础，其中主要有规划论、决策论、排队论、库存论、分配论、网络理论等。信息论是信息（信号）检测、编码、传输、处理、识别的基础。

电子系统工程 - 应用

电子系统的规划、设计和使用，一般受到经济、技术、时间、资源、环境等多种因素的制约。在这些条件下，如何制造出满足要求的优化电子系统，是电子系统工程要解决的问题。例如，仿真和评价技术可以用于电子系统的综合评价，系统或某个功能部件有效性的评价，系统各部分和它们之间的相互作用对系统总体性能影响的研究,设计方案的评价和选择,系统在各种对抗条件下的有效性的评价，系统在随机输入条件下的响应行为，系统的人-机特性评价和人-机功能分配等。

优化是电子系统工程的重要概念和主要方法，它可以用来解决总体动态信息过程的优化，如具有最小反应时间的系统设计，具有最小信息延迟和最大吞吐能力的系统信息流程,网络中的路径选择和流程控制等。

此外,优化法还可用来解决防空雷达、通信交换中心、网络节点、测控站的合理布局，目标威胁估计和火力分配，武器系统满足作战要求所必需的最低限度的弹药储备量和电子战中的对策等问题。

在电子系统工程中，传输网络、交通管制、数据处理、兵器射击都可以看作是随机服务系统。排队论可以用来提高服务系统的工作能力，得到良好的运行效果。

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