專(zhuān)家系統在雷達故障檢測中的應用

7 專(zhuān)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(xiàn)應用到某雷達，構建故障檢測專(zhuān)家系統。CAN（Controller Area Network）是控制器局域網(wǎng)絡(luò )，是目前發(fā)展較快的一種現場(chǎng)總線(xiàn)，主要用于各種過(guò)程或設備檢測及控制。它是目前唯一具備國際標準的現場(chǎng)總線(xiàn)，具有容錯能力強、傳輸距離遠、帶寬大等特點(diǎn)。

結合某雷達的結構特點(diǎn)構建一種上位運行專(zhuān)家系統，下位機負責采集現場(chǎng)數據和信號的在線(xiàn)故障檢測專(zhuān)家系統，如圖6所示。

圖6 故障檢測專(zhuān)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(gè)功能模塊劃分為若干檢測子系統，利用CAN總線(xiàn)技術(shù)構建一個(gè)網(wǎng)絡(luò )結構，每個(gè)子系統作為網(wǎng)絡(luò )上的一個(gè)CAN智能節點(diǎn)，每個(gè)節點(diǎn)檢測該模塊中待檢測設備的運行狀況，并將檢測結果通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送給故障檢測專(zhuān)家系統。故障檢測專(zhuān)家系統運行在上位機上，對下位機發(fā)送檢測命令，下位機檢測預留在各子系統的測試點(diǎn)，把測試的各種數據，如電壓、各種開(kāi)關(guān)量等，經(jīng)A/D轉換，發(fā)送故障檢測專(zhuān)家系統；同時(shí)，專(zhuān)家系統根據檢測信息和各模塊發(fā)送的自檢信息，給出結論后存儲并進(jìn)行顯示，檢測員可通過(guò)查詢(xún)主機快速、及時(shí)對狀態(tài)和故障情況判斷（見(jiàn)圖7）。

圖7 雷達系統總體結構

故障檢測專(zhuān)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(xiě)故障檢測專(zhuān)家系統和通信模塊。下位機采用嵌入式計算機PC104，通過(guò)CAN總線(xiàn)負責對整個(gè)雷達進(jìn)行現場(chǎng)數據采集，包括電源電壓等的模擬信號，各種開(kāi)關(guān)量信號等。經(jīng)過(guò)A/D轉換后，再通過(guò)RS-232串行接口將現場(chǎng)數據傳送給上位機，下位機的通信程序采用C語(yǔ)言編寫(xiě)。各個(gè)模塊的自檢信息，專(zhuān)家系統可以直接通過(guò)CAN總線(xiàn)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(cháng)度。定義見(jiàn)表1。

優(yōu)先級是CAN數據包優(yōu)先級，占3位，總共有8個(gè)優(yōu)先級。PF為數據類(lèi)型代碼，占8位。PS/DA為數據類(lèi)型擴展碼或目標地址，占8位。當PF值小于240（0xF0）時(shí)，PS/DA位填寫(xiě)目標地址DA；當PF值不小于240時(shí)，PS/DA位填寫(xiě)數據類(lèi)型擴展碼PS。SA為發(fā)送節點(diǎn)的CAN總線(xiàn)地址，占8位。保留位固定填寫(xiě)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(wǎng)絡(luò )結構采用雙CAN總線(xiàn)，每個(gè)線(xiàn)路最多可連接110個(gè)智能節點(diǎn)，CAN總線(xiàn)傳輸速率設定為250kb/s，對應的位時(shí)間為4μs，網(wǎng)絡(luò )上所有節點(diǎn)必須設置為相同值。節點(diǎn)數據鏈路層發(fā)送數據以CAN1總線(xiàn)為主，CAN2總線(xiàn)為輔。當CAN1總線(xiàn)擁堵的情況下，CAN2總線(xiàn)啟動(dòng)，如果發(fā)送控制器在5ms內仍未完成總線(xiàn)發(fā)送，則須取消未完成的發(fā)送，以免影響總線(xiàn)上其他智能節點(diǎn)的工作。接收數據通過(guò)CAN1總線(xiàn)、CAN2總線(xiàn)分別接收，并分別送給應用程序處理。

CAN總線(xiàn)智能節點(diǎn)的軟件設計主要包括：CAN節點(diǎn)初始化、報文發(fā)送和報文接受。通過(guò)DLL提供API應用層接口編程。

實(shí)例應用
某雷達的天饋系統，由天線(xiàn)、天線(xiàn)座、饋線(xiàn)系統、倒伏機構等部件組成。專(zhuān)家系統發(fā)送自檢命令給天饋系統，系統對自身的各個(gè)部件進(jìn)行自檢，自檢結果通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)回專(zhuān)家系統，其格式見(jiàn)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(gè)功能模塊的唯一編號。第2字節是該設備的運行狀態(tài)，其中，0x0F表示正常，0xFF表示故障，所有單體全部正常時(shí)上報正常狀態(tài)，任意單體故障則上報故障狀態(tài)。如果是故障狀態(tài)，則第3字節的8個(gè)位，分別代表了各個(gè)單體的狀態(tài)，0為故障，1為正常。

專(zhuān)家系統根據自檢發(fā)回的信息，判斷故障是否為最終故障，如不是則進(jìn)行原理檢測，最后給出檢測結果。

對于不同設備的自檢，有著(zhù)不同的檢測層次，天線(xiàn)座則可以檢測到各單體，給出具體哪個(gè)單體故障，如果故障仍然不是很明確，需進(jìn)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。