專家系統(tǒng)在雷達(dá)故障檢測(cè)中的應(yīng)用

7 專家系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
為了能更快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)出雷達(dá)的故障，將CAN總線應(yīng)用到某雷達(dá)，構(gòu)建故障檢測(cè)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(chǎng)總線，主要用于各種過程或設(shè)備檢測(cè)及控制。它是目前唯一具備國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，具有容錯(cuò)能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、帶寬大等特點(diǎn)。

結(jié)合某雷達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)構(gòu)建一種上位運(yùn)行專家系統(tǒng)，下位機(jī)負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和信號(hào)的在線故障檢測(cè)專家系統(tǒng)，如圖6所示。

圖6 故障檢測(cè)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

根據(jù)某雷達(dá)的整體功能模塊的不同，方案將各個(gè)功能模塊劃分為若干檢測(cè)子系統(tǒng)，利用CAN總線技術(shù)構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個(gè)子系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)CAN智能節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)該模塊中待檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況，并將檢測(cè)結(jié)果通過CAN總線發(fā)送給故障檢測(cè)專家系統(tǒng)。故障檢測(cè)專家系統(tǒng)運(yùn)行在上位機(jī)上，對(duì)下位機(jī)發(fā)送檢測(cè)命令，下位機(jī)檢測(cè)預(yù)留在各子系統(tǒng)的測(cè)試點(diǎn)，把測(cè)試的各種數(shù)據(jù)，如電壓、各種開關(guān)量等，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，發(fā)送故障檢測(cè)專家系統(tǒng)；同時(shí)，專家系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)信息和各模塊發(fā)送的自檢信息，給出結(jié)論后存儲(chǔ)并進(jìn)行顯示，檢測(cè)員可通過查詢主機(jī)快速、及時(shí)對(duì)狀態(tài)和故障情況判斷（見圖7）。

圖7 雷達(dá)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

故障檢測(cè)專家系統(tǒng)在上位機(jī)（軍用計(jì)算機(jī)）上運(yùn)行，操作系統(tǒng)采用Windows XP，采用VC++6.0編寫故障檢測(cè)專家系統(tǒng)和通信模塊。下位機(jī)采用嵌入式計(jì)算機(jī)PC104，通過CAN總線負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)雷達(dá)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，包括電源電壓等的模擬信號(hào)，各種開關(guān)量信號(hào)等。經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，再通過RS-232串行接口將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，下位機(jī)的通信程序采用C語言編寫。各個(gè)模塊的自檢信息，專家系統(tǒng)可以直接通過CAN總線獲取。

此系統(tǒng)采用CAN2.0B的數(shù)據(jù)幀，有29位標(biāo)志符，占4字節(jié)的長度。定義見表1。

優(yōu)先級(jí)是CAN數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)，占3位，總共有8個(gè)優(yōu)先級(jí)。PF為數(shù)據(jù)類型代碼，占8位。PS/DA為數(shù)據(jù)類型擴(kuò)展碼或目標(biāo)地址，占8位。當(dāng)PF值小于240（0xF0）時(shí)，PS/DA位填寫目標(biāo)地址DA；當(dāng)PF值不小于240時(shí)，PS/DA位填寫數(shù)據(jù)類型擴(kuò)展碼PS。SA為發(fā)送節(jié)點(diǎn)的CAN總線地址，占8位。保留位固定填寫0。幀ID中PF、PS、DA的值分別取自在CAN數(shù)據(jù)包中PF、PS、DA的值。

本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用雙CAN總線，每個(gè)線路最多可連接110個(gè)智能節(jié)點(diǎn)，CAN總線傳輸速率設(shè)定為250kb/s，對(duì)應(yīng)的位時(shí)間為4μs，網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)必須設(shè)置為相同值。節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送數(shù)據(jù)以CAN1總線為主，CAN2總線為輔。當(dāng)CAN1總線擁堵的情況下，CAN2總線啟動(dòng)，如果發(fā)送控制器在5ms內(nèi)仍未完成總線發(fā)送，則須取消未完成的發(fā)送，以免影響總線上其他智能節(jié)點(diǎn)的工作。接收數(shù)據(jù)通過CAN1總線、CAN2總線分別接收，并分別送給應(yīng)用程序處理。

CAN總線智能節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要包括：CAN節(jié)點(diǎn)初始化、報(bào)文發(fā)送和報(bào)文接受。通過DLL提供API應(yīng)用層接口編程。

實(shí)例應(yīng)用
某雷達(dá)的天饋系統(tǒng)，由天線、天線座、饋線系統(tǒng)、倒伏機(jī)構(gòu)等部件組成。專家系統(tǒng)發(fā)送自檢命令給天饋系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)自身的各個(gè)部件進(jìn)行自檢，自檢結(jié)果通過CAN總線發(fā)回專家系統(tǒng)，其格式見表2。

數(shù)據(jù)格式為3字節(jié)，其中，第1字節(jié)為設(shè)備號(hào)，是屬于每個(gè)功能模塊的唯一編號(hào)。第2字節(jié)是該設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，其中，0x0F表示正常，0xFF表示故障，所有單體全部正常時(shí)上報(bào)正常狀態(tài)，任意單體故障則上報(bào)故障狀態(tài)。如果是故障狀態(tài)，則第3字節(jié)的8個(gè)位，分別代表了各個(gè)單體的狀態(tài)，0為故障，1為正常。

專家系統(tǒng)根據(jù)自檢發(fā)回的信息，判斷故障是否為最終故障，如不是則進(jìn)行原理檢測(cè)，最后給出檢測(cè)結(jié)果。

對(duì)于不同設(shè)備的自檢，有著不同的檢測(cè)層次，天線座則可以檢測(cè)到各單體，給出具體哪個(gè)單體故障，如果故障仍然不是很明確，需進(jìn)一步檢測(cè)，則可以轉(zhuǎn)到原理檢測(cè)，最后檢測(cè)到不可分割或可以直接替換的單體。