專家系統(tǒng)是一種用來對人類專家的問題求解能力建模的計算機程序。它是一個智能程序系統(tǒng)，內(nèi)部含有大量的某個領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R和經(jīng)驗，能夠利用這些知識和方法來處理該領(lǐng)域的問題。

專家系統(tǒng)具有：啟發(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——能向用戶解釋它們的推理過程，還能回答用戶的一些問題；靈活性——系統(tǒng)中的知識便于修改和擴充；推理性——系統(tǒng)中的知識必然是一個漫長的測試、修改和完善過程。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，專家系統(tǒng)（Expert System）已廣泛應(yīng)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，因而更適合于雷達等軍事電子裝備的維護和維修。

圖1 專家系統(tǒng)原理圖

由于某些雷達結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障發(fā)生率高，檢測難度大，在現(xiàn)場分析、判斷和處理這些故障時，主要依賴維修人員的經(jīng)驗，維修質(zhì)量和效率往往難以得到保證。因此，開發(fā)故障檢測專家系統(tǒng)，以提高故障檢測的經(jīng)濟性和可靠性。

專家系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)
圖1所示為專家系統(tǒng)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(chǔ)，推理機結(jié)合部件故障知識進行推理診斷，得到高層故障假設(shè)結(jié)論；若假設(shè)故障被確認(rèn)，元知識庫啟動推理機，從假設(shè)結(jié)論出發(fā)，再利用目標(biāo)級故障知識推理診斷，直到得出結(jié)論（見圖3）。

圖3 高層故障診斷模型

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

圖4 故障檢測專家系統(tǒng)組成

知識庫是一個獨立的實體，是專家系統(tǒng)的核心組成部分，它用于存儲從專家那里得到的關(guān)于某一特定領(lǐng)域?qū)ｉT知識和經(jīng)驗。知識庫所存儲的知識都屬于比較穩(wěn)定通用的專家領(lǐng)域知識和規(guī)則，一般包含專家知識、領(lǐng)域知識和元知識。其中，專家知識是領(lǐng)域?qū)＜覐拈L期工作實踐中獲得的經(jīng)驗性總結(jié)；領(lǐng)域知識是指一種廣泛公用的知識，包括書本上的知識及一些一般性常識；元知識是利用知識進行推理的知識。

推理機是人類專家思維機制的一種算法表示和機器實現(xiàn)，包括推理機制和控制策略，是根據(jù)知識庫進行各種搜索和推理的程序模塊，用于控制系統(tǒng)的運行和執(zhí)行各種任務(wù)。其中，推理部分是運用已有的知識和規(guī)則去推理，以謀求新的結(jié)論，而控制策略部分的作用是確定運用規(guī)則進行推理的順序，并決定下一步的工作。推理機根據(jù)用戶當(dāng)前輸入的數(shù)據(jù)，搜索知識庫中相關(guān)的知識，并應(yīng)用其中的規(guī)則和某種推理策略去推導(dǎo)出結(jié)論，向用戶提供解決指定問題的答案。

綜合數(shù)據(jù)庫是用于存儲所檢測問題領(lǐng)域內(nèi)原始特征數(shù)據(jù)的信息、推理過程中得到的各種中間信息和解決問題后輸出結(jié)果信息的存儲器。

知識獲取模塊是專家系統(tǒng)和領(lǐng)域?qū)＜?、知識工程師的接口。通過它與領(lǐng)域?qū)＜液椭R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、充實和提煉，從而使系統(tǒng)的性能得到不斷的改善。

解釋程序能夠?qū)ν评磉^程做出解釋，不僅可以解釋推理的路線和為什么需要詢問那些特征信息數(shù)據(jù)，而且可以解釋推理得到的正確結(jié)論。

2 工作流程
故障檢測專家系統(tǒng)是通過推理機與知識庫和綜合數(shù)據(jù)庫的交互作用來求解問題的，這種求解過程有如下幾個步驟：

（1）用戶將故障現(xiàn)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(jù)故障信息按一定的搜索策略，依據(jù)用戶反饋信息進行正向推理，并結(jié)合當(dāng)前的推理狀態(tài)，從知識庫的故障樹結(jié)點事件提取交互信息，提供給人機接口，以提問或操作要求的方式顯示。

（3）解釋程序?qū)ν评頇C運算出的每一步推理狀態(tài)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(tài)，并提取相應(yīng)圖形符號，經(jīng)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(wù)。

系統(tǒng)設(shè)計
1 設(shè)計依據(jù)
故障檢測專家系統(tǒng)主要基于該雷達的系統(tǒng)自檢過程和設(shè)計人員的人工經(jīng)驗，通過配套的檢測設(shè)備采集故障信息，并通過串行通信將故障信息傳遞給計算機；或通過人機交互，實現(xiàn)檢測、維修的自動化和智能化。
系統(tǒng)自檢過程是現(xiàn)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(tǒng)自檢產(chǎn)生的信息可簡單地分為：(1) 子系統(tǒng)測試信息——發(fā)射機、接收機、天饋線、伺服系統(tǒng)、信號數(shù)據(jù)處理機及主控臺等子系統(tǒng)的自檢信息。(2) 系統(tǒng)測試信息，主要用來檢測、校正和調(diào)整雷達的狀態(tài)及各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。專家系統(tǒng)所針對的雷達，通過自檢便基本可判斷出產(chǎn)生故障的子系統(tǒng)，因而故障檢測直接針對各個子系統(tǒng)。

專家系統(tǒng)的設(shè)計包括知識庫、推理機、人機接口、解釋器、知識獲取器和系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計。其中，知識庫、推理機和系統(tǒng)軟件是主體，也是設(shè)計的關(guān)鍵。

2 知識庫的設(shè)計
知識庫主要功能是存儲和管理專家系統(tǒng)中的經(jīng)驗知識。專家系統(tǒng)知識庫主要由故障分類***故障分類表、故障現(xiàn)象表以及所有的故障知識表（故障數(shù)據(jù)庫）組成。知識庫中擁有知識的多少及知識的質(zhì)量決定了一個專家系統(tǒng)所具有解決問題的能力。系統(tǒng)故障知識的獲取主要是通過研究雷達結(jié)構(gòu)和故障機理來掌握原理性的知識，以及從專家處獲取啟發(fā)式的經(jīng)驗診斷知識、實用的專業(yè)技術(shù)資料等。

① 從雷達結(jié)構(gòu)和故障機理分析中獲取
利用雷達中已有測試點，結(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)雷達出現(xiàn)故障時，除了檢測電路本身故障外，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(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)驗中獲取
根據(jù)平時常見的故障、專業(yè)維修人員的知識與經(jīng)驗，以及專家長期積累掌握的基礎(chǔ)理論、研究成果、思維邏輯、解決問題的經(jīng)驗等，可以匯總雷達分系統(tǒng)的常見故障。