專(zhuān)家系統在雷達故障檢測中的應用

專(zhuān)家系統是一種用來(lái)對人類(lèi)專(zhuān)家的問(wèn)題求解能力建模的計算機程序。它是一個(gè)智能程序系統，內部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域專(zhuān)家水平的知識和經(jīng)驗，能夠利用這些知識和方法來(lái)處理該領(lǐng)域的問(wèn)題。

專(zhuān)家系統具有：?jiǎn)l(fā)性——不僅能使用邏輯性知識，還能使用啟發(fā)性知識；透明性——能向用戶(hù)解釋它們的推理過(guò)程，還能回答用戶(hù)的一些問(wèn)題；靈活性——系統中的知識便于修改和擴充；推理性——系統中的知識必然是一個(gè)漫長(cháng)的測試、修改和完善過(guò)程。隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，專(zhuān)家系統（Expert System）已廣泛應用于各種故障檢測領(lǐng)域。由于它所具有的啟發(fā)性、透明性、靈活性、推理性等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而更適合于雷達等軍事電子裝備的維護和維修。

圖1 專(zhuān)家系統原理圖

由于某些雷達結構復雜，故障發(fā)生率高，檢測難度大，在現場(chǎng)分析、判斷和處理這些故障時(shí)，主要依賴(lài)維修人員的經(jīng)驗，維修質(zhì)量和效率往往難以得到保證。因此，開(kāi)發(fā)故障檢測專(zhuān)家系統，以提高故障檢測的經(jīng)濟性和可靠性。

專(zhuān)家系統的原理結構
圖1所示為專(zhuān)家系統原理圖，圖2為低層診斷模型。

圖2 低層診斷模型

以低層診斷為基礎，推理機結合部件故障知識進(jìn)行推理診斷，得到高層故障假設結論；若假設故障被確認，元知識庫啟動(dòng)推理機，從假設結論出發(fā)，再利用目標級故障知識推理診斷，直到得出結論（見(jiàn)圖3）。

圖3 高層故障診斷模型

系統組成及工作流程
1 故障檢測專(zhuān)家系統組成
故障檢測專(zhuān)家系統組成如圖4所示。專(zhuān)家系統是一種包含知識和推理的智能計算機程序系統，通常由知識庫、推理機、人機接口、綜合數據庫、知識獲取模塊以及解釋程序組成。

圖4 故障檢測專(zhuān)家系統組成

知識庫是一個(gè)獨立的實(shí)體，是專(zhuān)家系統的核心組成部分，它用于存儲從專(zhuān)家那里得到的關(guān)于某一特定領(lǐng)域專(zhuān)門(mén)知識和經(jīng)驗。知識庫所存儲的知識都屬于比較穩定通用的專(zhuān)家領(lǐng)域知識和規則，一般包含專(zhuān)家知識、領(lǐng)域知識和元知識。其中，專(zhuān)家知識是領(lǐng)域專(zhuān)家從長(cháng)期工作實(shí)踐中獲得的經(jīng)驗性總結；領(lǐng)域知識是指一種廣泛公用的知識，包括書(shū)本上的知識及一些一般性常識；元知識是利用知識進(jìn)行推理的知識。

推理機是人類(lèi)專(zhuān)家思維機制的一種算法表示和機器實(shí)現，包括推理機制和控制策略，是根據知識庫進(jìn)行各種搜索和推理的程序模塊，用于控制系統的運行和執行各種任務(wù)。其中，推理部分是運用已有的知識和規則去推理，以謀求新的結論，而控制策略部分的作用是確定運用規則進(jìn)行推理的順序，并決定下一步的工作。推理機根據用戶(hù)當前輸入的數據，搜索知識庫中相關(guān)的知識，并應用其中的規則和某種推理策略去推導出結論，向用戶(hù)提供解決指定問(wèn)題的答案。

綜合數據庫是用于存儲所檢測問(wèn)題領(lǐng)域內原始特征數據的信息、推理過(guò)程中得到的各種中間信息和解決問(wèn)題后輸出結果信息的存儲器。

知識獲取模塊是專(zhuān)家系統和領(lǐng)域專(zhuān)家、知識工程師的接口。通過(guò)它與領(lǐng)域專(zhuān)家和知識工程師的交互，使知識庫不僅可獲得知識，而且可使知識庫中的知識得到不斷的修改、充實(shí)和提煉，從而使系統的性能得到不斷的改善。

解釋程序能夠對推理過(guò)程做出解釋?zhuān)粌H可以解釋推理的路線(xiàn)和為什么需要詢(xún)問(wèn)那些特征信息數據，而且可以解釋推理得到的正確結論。

2 工作流程
故障檢測專(zhuān)家系統是通過(guò)推理機與知識庫和綜合數據庫的交互作用來(lái)求解問(wèn)題的，這種求解過(guò)程有如下幾個(gè)步驟：

（1）用戶(hù)將故障現象交給人機接口，人機接口將故障信息送入推理機。

（2）推理機根據故障信息按一定的搜索策略，依據用戶(hù)反饋信息進(jìn)行正向推理，并結合當前的推理狀態(tài)，從知識庫的故障樹(shù)結點(diǎn)事件提取交互信息，提供給人機接口，以提問(wèn)或操作要求的方式顯示。

（3）解釋程序對推理機運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每一步的推理狀態(tài)，并提取相應圖形符號，經(jīng)過(guò)人機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)。