雷達故障檢測應(yīng)用設(shè)計

（3）解釋程序?qū)ν评頇C運算出的每一步推理狀態(tài)進行分析并做出簡明易懂的解釋。

（4）解釋程序記錄故障檢測每一步的推理狀態(tài)，并提取相應(yīng)圖形符號，經(jīng)過人機接口以流程圖的方式將推理過程顯示。這些模塊彼此配合，互遞信息，共同完成故障定位、排除和維修提示等任務(wù)。

系統(tǒng)設(shè)計
1 設(shè)計依據(jù)
故障檢測專家系統(tǒng)主要基于該雷達的系統(tǒng)自檢過程和設(shè)計人員的人工經(jīng)驗，通過配套的檢測設(shè)備采集故障信息，并通過串行通信將故障信息傳遞給計算機；或通過人機交互，實現(xiàn)檢測、維修的自動化和智能化。
系統(tǒng)自檢過程是現(xiàn)代雷達最基本的一種功能，它包括：開機自檢、周期性自檢、停機維護測試等。系統(tǒng)自檢產(chǎn)生的信息可簡單地分為：(1) 子系統(tǒng)測試信息——發(fā)射機、接收機、天饋線、伺服系統(tǒng)、信號數(shù)據(jù)處理機及主控臺等子系統(tǒng)的自檢信息。(2) 系統(tǒng)測試信息，主要用來檢測、校正和調(diào)整雷達的狀態(tài)及各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。專家系統(tǒng)所針對的雷達，通過自檢便基本可判斷出產(chǎn)生故障的子系統(tǒng)，因而故障檢測直接針對各個子系統(tǒng)。

專家系統(tǒng)的設(shè)計包括知識庫、推理機、人機接口、解釋器、知識獲取器和系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計。其中，知識庫、推理機和系統(tǒng)軟件是主體，也是設(shè)計的關(guān)鍵。

2 知識庫的設(shè)計
知識庫主要功能是存儲和管理專家系統(tǒng)中的經(jīng)驗知識。專家系統(tǒng)知識庫主要由故障分類表、子故障分類表、故障現(xiàn)象表以及所有的故障知識表（故障數(shù)據(jù)庫）組成。知識庫中擁有知識的多少及知識的質(zhì)量決定了一個專家系統(tǒng)所具有解決問題的能力。系統(tǒng)故障知識的獲取主要是通過研究雷達結(jié)構(gòu)和故障機理來掌握原理性的知識，以及從專家處獲取啟發(fā)式的經(jīng)驗診斷知識、實用的專業(yè)技術(shù)資料等。

① 從雷達結(jié)構(gòu)和故障機理分析中獲取
利用雷達中已有測試點，結(jié)合測試信號的特征進行全面分析。通過對雷達中各部件之間的連接以及對部件板級上每個具體芯片功能進行研究，分析特征信號在雷達正常時的標準值；在進行故障檢測時，將測試信號的實際工作值與正常工作的標準值比對，以判定出故障點。

利用雷達的功能特點進行有針對性的分析。當雷達出現(xiàn)故障時，除了檢測電路本身故障外，還要考慮特殊環(huán)節(jié)引起的可能故障，另外開關(guān)器件（大功率開關(guān)管、繼電器和接觸器等）也容易損壞而引起故障。

針對雷達中的共同問題進行綜合分析。雷達中各器件、部件間由電纜實現(xiàn)連接，由于電纜本身損壞或接口連接的不可靠，存在著故障隱患。

② 從專家經(jīng)驗中獲取
根據(jù)平時常見的故障、專業(yè)維修人員的知識與經(jīng)驗，以及專家長期積累掌握的基礎(chǔ)理論、研究成果、思維邏輯、解決問題的經(jīng)驗等，可以匯總雷達分系統(tǒng)的常見故障。

3 推理機設(shè)計
推理機是專家系統(tǒng)的組織控制機構(gòu)，它根據(jù)當前輸入數(shù)據(jù)來運行知識庫中的相應(yīng)知識，按一定策略進行推理，以達到要求的目標。該專家系統(tǒng)中，推理機根據(jù)用戶提供的故障信息，在知識庫內(nèi)尋找能與之匹配的故障樹結(jié)點事件，每步推理都以用戶反饋信息為依據(jù)，沿故障樹脈絡(luò)進行正向推理，逐步縮小故障范圍，直至完成故障源定位。推理機正向推理過程如圖5所示。

圖5 推理機正向推理過程示意圖

4 人機接口的設(shè)計
人機接口包括開發(fā)界面和使用界面。開發(fā)界面面向系統(tǒng)開發(fā)者和系統(tǒng)維護者；使用界面面向系統(tǒng)使用者，常常涉及“人機交互”，它包括輸入和輸出兩個部分。用戶按照提示輸入數(shù)據(jù)，并向系統(tǒng)提出請求或問題要求系統(tǒng)回答或演示。系統(tǒng)輸出各種提示、中間結(jié)果和最后結(jié)果，也可輸出用戶所要求的信息、各種解釋，或按照用戶的要求演示推理過程。

5 解釋模塊設(shè)計
解釋模塊負責(zé)對系統(tǒng)檢測推理過程給出必要的解釋，包括2個解釋子模塊：文字模塊和圖形模塊。其中，文字模塊負責(zé)對專家系統(tǒng)檢測推理過程給出必要的文字解釋，以結(jié)點作為解釋的基本層次；圖形模塊負責(zé)將故障現(xiàn)象、用戶選擇、檢測過程及檢測結(jié)果這些知識信息用流程圖的方式進行顯示，以便用戶操作和觀察，并以此作為記錄檢測過程的方法。

6 知識獲取器的設(shè)計
在專家系統(tǒng)中要設(shè)計知識獲取器困難較大，比較實用的方法是建立一個知識編輯器。知識編輯器是知識工程師的一種工具軟件，用來幫助知識工程師編輯從專家那里獲取的知識。它可以對知識進行檢索、修改、刪除和重組，并檢查知識的相容性、完整性和一致性。

7 專家系統(tǒng)軟件的設(shè)計
為了能更快速、準確地檢測出雷達的故障，將CAN總線應(yīng)用到某雷達，構(gòu)建故障檢測專家系統(tǒng)。CAN（Controller Area Network）是控制器局域網(wǎng)絡(luò)，是目前發(fā)展較快的一種現(xiàn)場總線，主要用于各種過程或設(shè)備檢測及控制。它是目前唯一具備國際標準的現(xiàn)場總線，具有容錯能力強、傳輸距離遠、帶寬大等特點。
結(jié)合某雷達的結(jié)構(gòu)特點構(gòu)建一種上位運行專家系統(tǒng)，下位機負責(zé)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和信號的在線故障檢測專家系統(tǒng)，如圖6所示。