專家系統在雷達故障檢測中的應用

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。

圖6 故障檢測專家系統的結構

根據某雷達的整體功能模塊的不同，方案將各個功能模塊劃分為若干檢測子系統，利用CAN總線技術構建一個網絡結構，每個子系統作為網絡上的一個CAN智能節點，每個節點檢測該模塊中待檢測設備的運行狀況，并將檢測結果通過CAN總線發送給故障檢測專家系統。故障檢測專家系統運行在上位機上，對下位機發送檢測命令，下位機檢測預留在各子系統的測試點，把測試的各種數據，如電壓、各種開關量等，經A/D轉換，發送故障檢測專家系統；同時，專家系統根據檢測信息和各模塊發送的自檢信息，給出結論后存儲并進行顯示，檢測員可通過查詢主機快速、及時對狀態和故障情況判斷（見圖7）。

圖7 雷達系統總體結構

故障檢測專家系統在上位機（軍用計算機）上運行，操作系統采用Windows XP，采用VC++6.0編寫故障檢測專家系統和通信模塊。下位機采用嵌入式計算機PC104，通過CAN總線負責對整個雷達進行現場數據采集，包括電源電壓等的模擬信號，各種開關量信號等。經過A/D轉換后，再通過RS-232串行接口將現場數據傳送給上位機，下位機的通信程序采用C語言編寫。各個模塊的自檢信息，專家系統可以直接通過CAN總線獲取。

此系統采用CAN2.0B的數據幀，有29位標志符，占4字節的長度。定義見表1。

優先級是CAN數據包優先級，占3位，總共有8個優先級。PF為數據類型代碼，占8位。PS/DA為數據類型擴展碼或目標地址，占8位。當PF值小于240（0xF0）時，PS/DA位填寫目標地址DA；當PF值不小于240時，PS/DA位填寫數據類型擴展碼PS。SA為發送節點的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數據包中PF、PS、DA的值。

本網絡結構采用雙CAN總線，每個線路最多可連接110個智能節點，CAN總線傳輸速率設定為250kb/s，對應的位時間為4μs，網絡上所有節點必須設置為相同值。節點數據鏈路層發送數據以CAN1總線為主，CAN2總線為輔。當CAN1總線擁堵的情況下，CAN2總線啟動，如果發送控制器在5ms內仍未完成總線發送，則須取消未完成的發送，以免影響總線上其他智能節點的工作。接收數據通過CAN1總線、CAN2總線分別接收，并分別送給應用程序處理。

CAN總線智能節點的軟件設計主要包括：CAN節點初始化、報文發送和報文接受。通過DLL提供API應用層接口編程。

實例應用
某雷達的天饋系統，由天線、天線座、饋線系統、倒伏機構等部件組成。專家系統發送自檢命令給天饋系統，系統對自身的各個部件進行自檢，自檢結果通過CAN總線發回專家系統，其格式見表2。

數據格式為3字節，其中，第1字節為設備號，是屬于每個功能模塊的唯一編號。第2字節是該設備的運行狀態，其中，0x0F表示正常，0xFF表示故障，所有單體全部正常時上報正常狀態，任意單體故障則上報故障狀態。如果是故障狀態，則第3字節的8個位，分別代表了各個單體的狀態，0為故障，1為正常。

專家系統根據自檢發回的信息，判斷故障是否為最終故障，如不是則進行原理檢測，最后給出檢測結果。

對于不同設備的自檢，有著不同的檢測層次，天線座則可以檢測到各單體，給出具體哪個單體故障，如果故障仍然不是很明確，需進一步檢測，則可以轉到原理檢測，最后檢測到不可分割或可以直接替換的單體。