分析雷达故障检测与诊断技术及新发展

冯乾

（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

0 引言

当代雷达的各项指标随着科学的进步而不断提升，结构上呈现逐渐复杂的趋势，其实用性也被越来越多的人群所关注，修复普通雷达平均时间为1.5小时左右，而大量的时间浪费在查找故障所在上，这就让雷达的使用效率受到大幅限制。如果将测试故障的设备安装在雷达当中，就能在雷达系统出现问题时，通过相应检测设备的运作实现快速检出故障类型与具体位置，并以声光报警的形式提示使用者，从视觉与听觉上让专业维修人员可以快速发现故障源头并实施相应修补措施，使故障损失降低到最小，提升雷达的工作效率。雷达故障检测与诊断技术已经成为雷达工业发展必不可少的动力所在[1]。

1 雷达故障检测的分类:异步与同步检测

故障检测，首先从其定义上来讲，即是对故障的发现过程。在雷达故障检测的发展中，雷达作为由大量复杂的电子元件构成的精密设备，其故障检测相对于其他类型设备故障检测，技术含量高，过程相对比较繁琐。在不同的检测对象上检测手段也不尽相同，也就是说，如果雷达类型不同，其检测方式也各不相同。在现实应用中，具体雷达检测的分类主要有以下两种：不以雷达的工况为参考，不分检测时间的故障检测称为异步检测；以雷达实际工况为重要参考进行的实时故障检测称为同步检测，在雷达检测的实际应用中，一定要结合不同情况实施具体的检测措施，切忌将两者方式混淆，以保证整个检测过程的正确与稳定。

从设备的结构组成上来说，一般情况下，大多雷达装置都由天线、馈线、发射机、接收机、信号处理机、录取器和电源所组成。天线与馈线位置不易发生故障，因为受限于故障检测装置数量与稳定性，在实际检测作业过程中，许多雷达装置都将此列为故障检测对象。与其他装置组成相比，发射机在应用过程当中更容易出现许多故障，是雷达故障高发区。因此要求相关技术人员不但要从设备构成上进行详细了解，还需要对发射机各组成构件进行详细检测。以下将联系雷达装置具体情况对这两种检测方式进行论述[2]。

1.1 异步检测

对于电源故障的检测是经典的异步检测实例。直接而简便的方法是把整个雷达设备的全部电源，利用各自不同的分压组合制作成通用数字信号，然后送至相应并口进行检测，若结果为0则代表出现故障，如果结果为1代表电源处于正常工作状态。利用该方法，能够简化功能，可以用在包含电脑的检测装置上。还能够应用电压比较法，通过电压比较器与待测电压输出端相连，当超出预定电压值或小电压值时将均出现故障提示，通过声光进行报警，从视觉与听觉上提醒操作者，这种方式操作简单，在实际中仅靠硬件就能够达成。还可以把电源的输出通过直流、交流的转换后，通过通用接口或网络连接，实现利用专业软件判断出正常、边际、故障的状态，从故障发生的事前做好应对预案，如果发生故障做好事中干预与处理，并针对故障发生做好事后记录，认真研讨并及时总结经验教训，防止同类故障的[3]。现代电源制造技术已达到很成熟的阶段，电源质量普遍优良，但由于一定的干扰易出现报假警的情况，为减小误报，一定要加大硬件与软件的改进更新。高额的投入限制了这种检测方法的发展。

1.2 同步检测

在雷达装置的具体功能构造中，检测设备向雷达装置发射检测信号，装置接收到反馈信号后，经过雷达设备的各模块，对其的工作状况实施检查，其性能的检测从实际应用上来说，普遍是应用同步检测来完成。在这个过程当中可以清晰地看出，各个模块的输入与输出上存在着一定程度的映射关系，然而因为目标信号的随意性造成了各个模块的输入强度的随机性，该模块在输出端的反映也将出现无序状态。若在输入阶段通过几组有规律的信号或数据的有效分析，利用分析信息之间有无矛盾，就能发现故障所在。特别应引起关注的是相应的测试不能在雷达工作期内开展。具体输入测试信号或测试数据的方式有以下两种，一是开机触发式，该方法与电脑开机自检的形式十分相似，在进入系统前，对所有硬件的各类运行参数进行全面检测，并及时接收检测的反馈结果，只有当所有系统硬件技术参数经检测全部达到相应标准要求，方可运行该系统，在硬件上对系统运行的安全稳定实现了有效保障。该方法常用于雷达数据与设备的检测，检出率较高。

二是强迫触发检测，该类型的检测方式属于被动检测范畴，其特点表现在大多数是依靠人工触发检测，利用从待检模块的输入端输入检测数据，在该模块的输出端监视具备相应特点的数据输出，这种方法可以对雷达信号处理机多个模块进行检测，但限于雷达检测时间短的要求，该种检测方法的不足之处在于，实际当中如果数据流过长则不利于检测过程的开展。因此实际操作中应将相关数据流进行压缩以减小数据大小，进而得到相应的特征代码，通过分析将捕获相应的故障信息，从而发现故障的具体所在及发生过程[4]。

2 雷达的故障诊断

各类检测的目的在于侦测有无故障；诊断故障则是在发现故障基础上，借助先进检测设备、仪器，精确确定故障位置并分析故障类别，辨别出故障的类型与发生时间，开展评估与制定方案。雷达故障检测也是如此，以发现雷达设施相关故障，保证雷达设备的正常运转为目的，制定相应的检测方案，通过有效地组织相关人员进行全过过程管理，在人员组织方面，要落实各项制度，从上到检测企业项目管理人，下到检测操作的现场操作人员，利用各类检测仪器，通过相应的技术手段进行雷达设施的检测。其中故障诊断这一步骤，利用对故障现象的分析考查，对于正确判断故障类型，为以后进行故障排除打下良好的基础。

雷达故障的检测与诊断与故障的处理措施紧密相关。若检测发现某处电源提供动力的几个模块一同失效时，则可推断该电源发生故障。当检测发现信号源和提供信号的对象单元一同失效时，则可推断信号源发生故障。如果故障发生在同一信号前后模块上，可以初步推断为前级故障，也就是利用故障树原理查找故障根源。上面所述的相应查障规律，是以以往故障发生的经验为基础的。对于故障的诊断是从现在向以前进行反推。在以故障树方法进行分析的过程中，注意对顶端事件也就是最后结果的分析。而处于底端的则为造成故障的原因所在，也就是通常所说的底端事件[5]。联系实际中的特定雷达设备，对于原因的分析确定经常是利用以往积累的故障诊治的各种经验来实施的。因此要重视雷达设备的故障检测与诊断技术，通过分析综合考虑，可以通过逐步完善诊断软件来提升检测水平。

3 雷达故障检测诊断技术的新发展

虽然以往的雷达故障检测技术有了一定的推广与进步，然而随着全球化进程的突飞猛进，雷达检测行业的进步不只是利用一种或几种力量，也不只依靠一个或几个国家来完成，而是在全世界范围内通过各种形式的碰撞、合作来完成。各个国家组织之间的行业技术发展过程中，在当前以信息产业飞速发展以及各个国家、各个组织对雷达故障检测技术研究上人力、物力、财力和大规模投入的前提下，逐步诞生了大量的新型诊断技术，这些新技术、新工艺是不断在理论联系实践的过程中产生并发展的，其提升过程结合了丰富的技术案例，这对于雷达故障检测与诊断水平的进步有着积极的推动作用。可以通过以下两方面进行认识：

3.1 远程诊断

远程诊断的优势在于，足不出户，就能实现对设备故障的分析诊断，从而消除了故障诊断对于时间及空间上的限制，不但利用先进的远程的故障检测设备提高了故障检出效率，还在此过程中节省了大量人力、物力、财力，并且大大缩短了疑难故障的检出时间。其对于疑难故障的具体过程是：利用局域网或广域网的发展，通过相应的网络传输设备，将出现故障的雷达装置远程连接到诊断设备上。通过生产厂家、诊断机构、修复机构联网对该故障设备进行访问，传输诊断信息，把发出的诊断信号经设备回收后，收到相应的故障特征码，在诊断计算机上进行研判，并结合专业维修团队开展故障治理工作。若将该种方法在雷达故障检测与诊断上加以推广，将有很重要的现实意义[6]。

3.2 故障诊断专家系统

业内专家的大量经验对于雷达故障的检出与诊断，有着重要的现实意义，由这些经验综合而成的故障诊断专家系统，对于雷达故障诊断行业发挥着举足轻重的作用。该系统的基本概念在于，通过计算机收集、汇总、归纳大量业内专家的专业知识，研究专家思维与推理方式，通过计算机实现对具体问题的研究与判断，并提供解决问题的途径。这种系统已在相应的医疗与地勘领域得以有效实施，具体实施中只需利用人机交互的接口在电脑中输入相关信息，该系统就能利用相应的数据库进行合理的推断[7]。然而雷达设备的实时性要求较强，现阶段的专家诊断系统仍有需要提升的空间。这就要求相关技术人员一定要结合先进的信息产业技术，特别是人工智能技术，才能将专家诊断系统不断完善，最终在雷达故障检测诊断上得以充分发挥[8]。

4 结论

故障的检测与诊断是涉及各种科学技术的综合技术，从大的方面来说涵盖IT技术、信号捕捉、数字分析、信号识别、神经网络等等高科技范畴。我国在雷达故障的检测上，不断引进国际先进经验，并结合了我国国情，发展出了适合我国实际情况的一套完整的雷达故障检测、诊断、修复体系，雷达故障检测率也不断提升。相信以科技发展作为动力，在雷达故障检测与诊断技术上一定会推陈出新，进一步推动行业的发展。