雷達(dá)故障檢測(cè)應(yīng)用設(shè)計(jì)

（3）解釋程序?qū)ν评頇C(jī)運(yùn)算出的每一步推理狀態(tài)進(jìn)行分析并做出簡(jiǎn)明易懂的解釋。

（4）解釋程序記錄故障檢測(cè)每一步的推理狀態(tài)，并提取相應(yīng)圖形符號(hào)，經(jīng)過(guò)人機(jī)接口以流程圖的方式將推理過(guò)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(jì)
1 設(shè)計(jì)依據(jù)
故障檢測(cè)專家系統(tǒng)主要基于該雷達(dá)的系統(tǒng)自檢過(guò)程和設(shè)計(jì)人員的人工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)配套的檢測(cè)設(shè)備采集故障信息，并通過(guò)串行通信將故障信息傳遞給計(jì)算機(jī)；或通過(guò)人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、維修的自動(dòng)化和智能化。
系統(tǒng)自檢過(guò)程是現(xiàn)代雷達(dá)最基本的一種功能，它包括：開(kāi)機(jī)自檢、周期性自檢、停機(jī)維護(hù)測(cè)試等。系統(tǒng)自檢產(chǎn)生的信息可簡(jiǎn)單地分為：(1) 子系統(tǒng)測(cè)試信息——發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天饋線、伺服系統(tǒng)、信號(hào)數(shù)據(jù)處理機(jī)及主控臺(tái)等子系統(tǒng)的自檢信息。(2) 系統(tǒng)測(cè)試信息，主要用來(lái)檢測(cè)、校正和調(diào)整雷達(dá)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(duì)的雷達(dá)，通過(guò)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(cè)直接針對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)。

專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、人機(jī)接口、解釋器、知識(shí)獲取器和系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。其中，知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)和系統(tǒng)軟件是主體，也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

2 知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)
知識(shí)庫(kù)主要功能是存儲(chǔ)和管理專家系統(tǒng)中的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)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(shí)表（故障數(shù)據(jù)庫(kù)）組成。知識(shí)庫(kù)中擁有知識(shí)的多少及知識(shí)的質(zhì)量決定了一個(gè)專家系統(tǒng)所具有解決問(wèn)題的能力。系統(tǒng)故障知識(shí)的獲取主要是通過(guò)研究雷達(dá)結(jié)構(gòu)和故障機(jī)理來(lái)掌握原理性的知識(shí)，以及從專家處獲取啟發(fā)式的經(jīng)驗(yàn)診斷知識(shí)、實(shí)用的專業(yè)技術(shù)資料等。

① 從雷達(dá)結(jié)構(gòu)和故障機(jī)理分析中獲取
利用雷達(dá)中已有測(cè)試點(diǎn)，結(jié)合測(cè)試信號(hào)的特征進(jìn)行全面分析。通過(guò)對(duì)雷達(dá)中各部件之間的連接以及對(duì)部件板級(jí)上每個(gè)具體芯片功能進(jìn)行研究，分析特征信號(hào)在雷達(dá)正常時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)值；在進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)，將測(cè)試信號(hào)的實(shí)際工作值與正常工作的標(biāo)準(zhǔn)值比對(duì)，以判定出故障點(diǎn)。

利用雷達(dá)的功能特點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的分析。當(dāng)雷達(dá)出現(xiàn)故障時(shí)，除了檢測(cè)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(kāi)關(guān)器件（大功率開(kāi)關(guān)管、繼電器和接觸器等）也容易損壞而引起故障。

針對(duì)雷達(dá)中的共同問(wèn)題進(jìn)行綜合分析。雷達(dá)中各器件、部件間由電纜實(shí)現(xiàn)連接，由于電纜本身?yè)p壞或接口連接的不可靠，存在著故障隱患。

② 從專家經(jīng)驗(yàn)中獲取
根據(jù)平時(shí)常見(jiàn)的故障、專業(yè)維修人員的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，以及專家長(zhǎng)期積累掌握的基礎(chǔ)理論、研究成果、思維邏輯、解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)等，可以匯總雷達(dá)分系統(tǒng)的常見(jiàn)故障。

3 推理機(jī)設(shè)計(jì)
推理機(jī)是專家系統(tǒng)的組織控制機(jī)構(gòu)，它根據(jù)當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)來(lái)運(yùn)行知識(shí)庫(kù)中的相應(yīng)知識(shí)，按一定策略進(jìn)行推理，以達(dá)到要求的目標(biāo)。該專家系統(tǒng)中，推理機(jī)根據(jù)用戶提供的故障信息，在知識(shí)庫(kù)內(nèi)尋找能與之匹配的故障樹(shù)結(jié)點(diǎn)事件，每步推理都以用戶反饋信息為依據(jù)，沿故障樹(shù)脈絡(luò)進(jìn)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(jī)正向推理過(guò)程如圖5所示。

圖5 推理機(jī)正向推理過(guò)程示意圖

4 人機(jī)接口的設(shè)計(jì)
人機(jī)接口包括開(kāi)發(fā)界面和使用界面。開(kāi)發(fā)界面面向系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者和系統(tǒng)維護(hù)者；使用界面面向系統(tǒng)使用者，常常涉及“人機(jī)交互”，它包括輸入和輸出兩個(gè)部分。用戶按照提示輸入數(shù)據(jù)，并向系統(tǒng)提出請(qǐng)求或問(wèn)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(guò)程。

5 解釋模塊設(shè)計(jì)
解釋模塊負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)檢測(cè)推理過(guò)程給出必要的解釋，包括2個(gè)解釋子模塊：文字模塊和圖形模塊。其中，文字模塊負(fù)責(zé)對(duì)專家系統(tǒng)檢測(cè)推理過(guò)程給出必要的文字解釋，以結(jié)點(diǎn)作為解釋的基本層次；圖形模塊負(fù)責(zé)將故障現(xiàn)象、用戶選擇、檢測(cè)過(guò)程及檢測(cè)結(jié)果這些知識(shí)信息用流程圖的方式進(jìn)行顯示，以便用戶操作和觀察，并以此作為記錄檢測(cè)過(guò)程的方法。

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

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(guò)程或設(shè)備檢測(cè)及控制。它是目前唯一具備國(guó)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。