- 專家系統(tǒng)在雷達(dá)故障檢測(cè)中的應(yīng)用[圖]

故障檢測(cè)專家系統(tǒng)主要基于該雷達(dá)的系統(tǒng)自檢過程和設(shè)計(jì)人員的人工經(jīng)驗(yàn)，通過配套的檢測(cè)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(jì)算機(jī)；或通過人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、維修的自動(dòng)化和智能化。

系統(tǒng)自檢過程是現(xiàn)代雷達(dá)最基本的一種功能，它包括：開機(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)所具有解決問題的能力。系統(tǒng)故障知識(shí)的獲取主要是通過研究雷達(dá)結(jié)構(gòu)和故障機(jī)理來掌握原理性的知識(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(duì)雷達(dá)中的共同問題進(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(yàn)中獲取

根據(jù)平時(shí)常見的故障、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、解決問題的經(jīng)驗(yàn)等，可以匯總雷達(dá)分系統(tǒng)的常見故障。

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)正向推理過程如圖5所示。

圖5 推理機(jī)正向推理過程示意圖

4 人機(jī)接口的設(shè)計(jì)

人機(jī)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(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(jì)

解釋模塊負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)檢測(cè)推理過程給出必要的解釋，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)