雷達故障檢測應用設計

（3）解釋程序對推理機運算出的每一步推理狀態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，并提取相應圖形符號，經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。

系統設計
1 設計依據
故障檢測專家系統主要基于該雷達的系統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，實現檢測、維修的自動化和智能化。
系統自檢過程是現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。系統自檢產生的信息可簡單地分為：(1) 子系統測試信息——發射機、接收機、天饋線、伺服系統、信號數據處理機及主控臺等子系統的自檢信息。(2) 系統測試信息，主要用來檢測、校正和調整雷達的狀態及各子系統之間的相互關系。專家系統所針對的雷達，通過自檢便基本可判斷出產生故障的子系統，因而故障檢測直接針對各個子系統。

專家系統的設計包括知識庫、推理機、人機接口、解釋器、知識獲取器和系統軟件等部分的設計。其中，知識庫、推理機和系統軟件是主體，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中的經驗知識。專家系統知識庫主要由故障分類表、子故障分類表、故障現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所具有解決問題的能力。系統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式的經驗診斷知識、實用的專業技術資料等。

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。當雷達出現故障時，除了檢測電路本身故障外，還要考慮特殊環節引起的可能故障，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的常見故障。

3 推理機設計
推理機是專家系統的組織控制機構，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
人機接口包括開發界面和使用界面。開發界面面向系統開發者和系統維護者；使用界面面向系統使用者，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，并向系統提出請求或問題要求系統回答或演示。系統輸出各種提示、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。

6 知識獲取器的設計
在專家系統中要設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 專家系統軟件的設計
為了能更快速、準確地檢測出雷達的故障，將CAN總線應用到某雷達，構建故障檢測專家系統。CAN（Controller Area Network）是控制器局域網絡，是目前發展較快的一種現場總線，主要用于各種過程或設備檢測及控制。它是目前唯一具備國際標準的現場總線，具有容錯能力強、傳輸距離遠、帶寬大等特點。
結合某雷達的結構特點構建一種上位運行專家系統，下位機負責采集現場數據和信號的在線故障檢測專家系統，如圖6所示。