分析雷達故障檢測與診斷技術及新發(fā)展

馮乾

（中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

0 引言

當代雷達的各項指標隨著科學的進步而不斷提升，結構上呈現(xiàn)逐漸復雜的趨勢，其實用性也被越來越多的人群所關注，修復普通雷達平均時間為1.5小時左右，而大量的時間浪費在查找故障所在上，這就讓雷達的使用效率受到大幅限制。如果將測試故障的設備安裝在雷達當中，就能在雷達系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，通過相應檢測設備的運作實現(xiàn)快速檢出故障類型與具體位置，并以聲光報警的形式提示使用者，從視覺與聽覺上讓專業(yè)維修人員可以快速發(fā)現(xiàn)故障源頭并實施相應修補措施，使故障損失降低到最小，提升雷達的工作效率。雷達故障檢測與診斷技術已經(jīng)成為雷達工業(yè)發(fā)展必不可少的動力所在[1]。

1 雷達故障檢測的分類:異步與同步檢測

故障檢測，首先從其定義上來講，即是對故障的發(fā)現(xiàn)過程。在雷達故障檢測的發(fā)展中，雷達作為由大量復雜的電子元件構成的精密設備，其故障檢測相對于其他類型設備故障檢測，技術含量高，過程相對比較繁瑣。在不同的檢測對象上檢測手段也不盡相同，也就是說，如果雷達類型不同，其檢測方式也各不相同。在現(xiàn)實應用中，具體雷達檢測的分類主要有以下兩種：不以雷達的工況為參考，不分檢測時間的故障檢測稱為異步檢測；以雷達實際工況為重要參考進行的實時故障檢測稱為同步檢測，在雷達檢測的實際應用中，一定要結合不同情況實施具體的檢測措施，切忌將兩者方式混淆，以保證整個檢測過程的正確與穩(wěn)定。

從設備的結構組成上來說，一般情況下，大多雷達裝置都由天線、饋線、發(fā)射機、接收機、信號處理機、錄取器和電源所組成。天線與饋線位置不易發(fā)生故障，因為受限于故障檢測裝置數(shù)量與穩(wěn)定性，在實際檢測作業(yè)過程中，許多雷達裝置都將此列為故障檢測對象。與其他裝置組成相比，發(fā)射機在應用過程當中更容易出現(xiàn)許多故障，是雷達故障高發(fā)區(qū)。因此要求相關技術人員不但要從設備構成上進行詳細了解，還需要對發(fā)射機各組成構件進行詳細檢測。以下將聯(lián)系雷達裝置具體情況對這兩種檢測方式進行論述[2]。

1.1 異步檢測

對于電源故障的檢測是經(jīng)典的異步檢測實例。直接而簡便的方法是把整個雷達設備的全部電源，利用各自不同的分壓組合制作成通用數(shù)字信號，然后送至相應并口進行檢測，若結果為0則代表出現(xiàn)故障，如果結果為1代表電源處于正常工作狀態(tài)。利用該方法，能夠簡化功能，可以用在包含電腦的檢測裝置上。還能夠應用電壓比較法，通過電壓比較器與待測電壓輸出端相連，當超出預定電壓值或小電壓值時將均出現(xiàn)故障提示，通過聲光進行報警，從視覺與聽覺上提醒操作者，這種方式操作簡單，在實際中僅靠硬件就能夠達成。還可以把電源的輸出通過直流、交流的轉換后，通過通用接口或網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)利用專業(yè)軟件判斷出正常、邊際、故障的狀態(tài)，從故障發(fā)生的事前做好應對預案，如果發(fā)生故障做好事中干預與處理，并針對故障發(fā)生做好事后記錄，認真研討并及時總結經(jīng)驗教訓，防止同類故障的[3]?，F(xiàn)代電源制造技術已達到很成熟的階段，電源質量普遍優(yōu)良，但由于一定的干擾易出現(xiàn)報假警的情況，為減小誤報，一定要加大硬件與軟件的改進更新。高額的投入限制了這種檢測方法的發(fā)展。

1.2 同步檢測

在雷達裝置的具體功能構造中，檢測設備向雷達裝置發(fā)射檢測信號，裝置接收到反饋信號后，經(jīng)過雷達設備的各模塊，對其的工作狀況實施檢查，其性能的檢測從實際應用上來說，普遍是應用同步檢測來完成。在這個過程當中可以清晰地看出，各個模塊的輸入與輸出上存在著一定程度的映射關系，然而因為目標信號的隨意性造成了各個模塊的輸入強度的隨機性，該模塊在輸出端的反映也將出現(xiàn)無序狀態(tài)。若在輸入階段通過幾組有規(guī)律的信號或數(shù)據(jù)的有效分析，利用分析信息之間有無矛盾，就能發(fā)現(xiàn)故障所在。特別應引起關注的是相應的測試不能在雷達工作期內開展。具體輸入測試信號或測試數(shù)據(jù)的方式有以下兩種，一是開機觸發(fā)式，該方法與電腦開機自檢的形式十分相似，在進入系統(tǒng)前，對所有硬件的各類運行參數(shù)進行全面檢測，并及時接收檢測的反饋結果，只有當所有系統(tǒng)硬件技術參數(shù)經(jīng)檢測全部達到相應標準要求，方可運行該系統(tǒng)，在硬件上對系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定實現(xiàn)了有效保障。該方法常用于雷達數(shù)據(jù)與設備的檢測，檢出率較高。

二是強迫觸發(fā)檢測，該類型的檢測方式屬于被動檢測范疇，其特點表現(xiàn)在大多數(shù)是依靠人工觸發(fā)檢測，利用從待檢模塊的輸入端輸入檢測數(shù)據(jù)，在該模塊的輸出端監(jiān)視具備相應特點的數(shù)據(jù)輸出，這種方法可以對雷達信號處理機多個模塊進行檢測，但限于雷達檢測時間短的要求，該種檢測方法的不足之處在于，實際當中如果數(shù)據(jù)流過長則不利于檢測過程的開展。因此實際操作中應將相關數(shù)據(jù)流進行壓縮以減小數(shù)據(jù)大小，進而得到相應的特征代碼，通過分析將捕獲相應的故障信息，從而發(fā)現(xiàn)故障的具體所在及發(fā)生過程[4]。

2 雷達的故障診斷

各類檢測的目的在于偵測有無故障；診斷故障則是在發(fā)現(xiàn)故障基礎上，借助先進檢測設備、儀器，精確確定故障位置并分析故障類別，辨別出故障的類型與發(fā)生時間，開展評估與制定方案。雷達故障檢測也是如此，以發(fā)現(xiàn)雷達設施相關故障，保證雷達設備的正常運轉為目的，制定相應的檢測方案，通過有效地組織相關人員進行全過過程管理，在人員組織方面，要落實各項制度，從上到檢測企業(yè)項目管理人，下到檢測操作的現(xiàn)場操作人員，利用各類檢測儀器，通過相應的技術手段進行雷達設施的檢測。其中故障診斷這一步驟，利用對故障現(xiàn)象的分析考查，對于正確判斷故障類型，為以后進行故障排除打下良好的基礎。

雷達故障的檢測與診斷與故障的處理措施緊密相關。若檢測發(fā)現(xiàn)某處電源提供動力的幾個模塊一同失效時，則可推斷該電源發(fā)生故障。當檢測發(fā)現(xiàn)信號源和提供信號的對象單元一同失效時，則可推斷信號源發(fā)生故障。如果故障發(fā)生在同一信號前后模塊上，可以初步推斷為前級故障，也就是利用故障樹原理查找故障根源。上面所述的相應查障規(guī)律，是以以往故障發(fā)生的經(jīng)驗為基礎的。對于故障的診斷是從現(xiàn)在向以前進行反推。在以故障樹方法進行分析的過程中，注意對頂端事件也就是最后結果的分析。而處于底端的則為造成故障的原因所在，也就是通常所說的底端事件[5]。聯(lián)系實際中的特定雷達設備，對于原因的分析確定經(jīng)常是利用以往積累的故障診治的各種經(jīng)驗來實施的。因此要重視雷達設備的故障檢測與診斷技術，通過分析綜合考慮，可以通過逐步完善診斷軟件來提升檢測水平。

3 雷達故障檢測診斷技術的新發(fā)展

雖然以往的雷達故障檢測技術有了一定的推廣與進步，然而隨著全球化進程的突飛猛進，雷達檢測行業(yè)的進步不只是利用一種或幾種力量，也不只依靠一個或幾個國家來完成，而是在全世界范圍內通過各種形式的碰撞、合作來完成。各個國家組織之間的行業(yè)技術發(fā)展過程中，在當前以信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展以及各個國家、各個組織對雷達故障檢測技術研究上人力、物力、財力和大規(guī)模投入的前提下，逐步誕生了大量的新型診斷技術，這些新技術、新工藝是不斷在理論聯(lián)系實踐的過程中產(chǎn)生并發(fā)展的，其提升過程結合了豐富的技術案例，這對于雷達故障檢測與診斷水平的進步有著積極的推動作用?？梢酝ㄟ^以下兩方面進行認識：

3.1 遠程診斷

遠程診斷的優(yōu)勢在于，足不出戶，就能實現(xiàn)對設備故障的分析診斷，從而消除了故障診斷對于時間及空間上的限制，不但利用先進的遠程的故障檢測設備提高了故障檢出效率，還在此過程中節(jié)省了大量人力、物力、財力，并且大大縮短了疑難故障的檢出時間。其對于疑難故障的具體過程是：利用局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)的發(fā)展，通過相應的網(wǎng)絡傳輸設備，將出現(xiàn)故障的雷達裝置遠程連接到診斷設備上。通過生產(chǎn)廠家、診斷機構、修復機構聯(lián)網(wǎng)對該故障設備進行訪問，傳輸診斷信息，把發(fā)出的診斷信號經(jīng)設備回收后，收到相應的故障特征碼，在診斷計算機上進行研判，并結合專業(yè)維修團隊開展故障治理工作。若將該種方法在雷達故障檢測與診斷上加以推廣，將有很重要的現(xiàn)實意義[6]。

3.2 故障診斷專家系統(tǒng)

業(yè)內專家的大量經(jīng)驗對于雷達故障的檢出與診斷，有著重要的現(xiàn)實意義，由這些經(jīng)驗綜合而成的故障診斷專家系統(tǒng)，對于雷達故障診斷行業(yè)發(fā)揮著舉足輕重的作用。該系統(tǒng)的基本概念在于，通過計算機收集、匯總、歸納大量業(yè)內專家的專業(yè)知識，研究專家思維與推理方式，通過計算機實現(xiàn)對具體問題的研究與判斷，并提供解決問題的途徑。這種系統(tǒng)已在相應的醫(yī)療與地勘領域得以有效實施，具體實施中只需利用人機交互的接口在電腦中輸入相關信息，該系統(tǒng)就能利用相應的數(shù)據(jù)庫進行合理的推斷[7]。然而雷達設備的實時性要求較強，現(xiàn)階段的專家診斷系統(tǒng)仍有需要提升的空間。這就要求相關技術人員一定要結合先進的信息產(chǎn)業(yè)技術，特別是人工智能技術，才能將專家診斷系統(tǒng)不斷完善，最終在雷達故障檢測診斷上得以充分發(fā)揮[8]。

4 結論

故障的檢測與診斷是涉及各種科學技術的綜合技術，從大的方面來說涵蓋IT技術、信號捕捉、數(shù)字分析、信號識別、神經(jīng)網(wǎng)絡等等高科技范疇。我國在雷達故障的檢測上，不斷引進國際先進經(jīng)驗，并結合了我國國情，發(fā)展出了適合我國實際情況的一套完整的雷達故障檢測、診斷、修復體系，雷達故障檢測率也不斷提升。相信以科技發(fā)展作為動力，在雷達故障檢測與診斷技術上一定會推陳出新，進一步推動行業(yè)的發(fā)展。