專家系統(tǒng)在雷達故障檢測中的應用

系統(tǒng)設計
1 設計依據
故障檢測專家系統(tǒng)主要基于該雷達的系統(tǒng)自檢過程和設計人員的人工經驗，通過配套的檢測設備采集故障信息，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)、信號數據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、校正和調整雷達的狀態(tài)及各子系統(tǒng)之間的相互關系。專家系統(tǒng)所針對的雷達，通過自檢便基本可判斷出產生故障的子系統(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)軟件等部分的設計。其中，知識庫、推理機和系統(tǒng)軟件是主體，也是設計的關鍵。

2 知識庫的設計
知識庫主要功能是存儲和管理專家系統(tǒng)中的經驗知識。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（故障數據庫）組成。知識庫中擁有知識的多少及知識的質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構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)式的經驗診斷知識、實用的專業(yè)技術資料等。

① 從雷達結構和故障機理分析中獲取
利用雷達中已有測試點，結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，另外開關器件（大功率開關管、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 從專家經驗中獲取
根據平時常見的故障、專業(yè)維修人員的知識與經驗，以及專家長期積累掌握的基礎理論、研究成果、思維邏輯、解決問題的經驗等，可以匯總雷達分系統(tǒng)的常見故障。

3 推理機設計
推理機是專家系統(tǒng)的組織控制機構，它根據當前輸入數據來運行知識庫中的相應知識，按一定策略進行推理，以達到要求的目標。該專家系統(tǒng)中，推理機根據用戶提供的故障信息，在知識庫內尋找能與之匹配的故障樹結點事件，每步推理都以用戶反饋信息為依據，沿故障樹脈絡進行正向推理，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據，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、中間結果和最后結果，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 解釋模塊設計
解釋模塊負責對系統(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，文字模塊負責對專家系統(tǒng)檢測推理過程給出必要的文字解釋，以結點作為解釋的基本層次；圖形模塊負責將故障現(xiàn)象、用戶選擇、檢測過程及檢測結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。