近地警告故障诊断专家系统方案及实现研究

2022-09-10

近地警告系统 (GPWS) 是针对CFIT (可控飞行撞地) 研制和发展形成的电子设备系统。它利用飞机上各种已有传感器所提供的信号, 监控飞机的状态和相对地形位置, 在出现危及飞行安全的情况时, 向飞行员发出警报。

GPWS出现故障对飞行任务影响是很大的, 但依靠传统手工进行故障诊断的方式已难以满足要求。以计算机和人工智能技术为核心的先进诊断技术, 可实现机载系统自动检测和故障诊断, 是快速恢复、持久保持系统可靠性和安全性的重要手段。因此, 利用人工智能技术中的成熟分支—专家系统来实现对GPWS出现的故障进行诊断成为了可能。

1 GPWS故障的研究[1~2]

GPWS产生的故障主要集中在近地警告计算机 (GPWC) 与之相关联的设备, 因此, 对这些设备出现的故障进行整理分析, 是实现GPWS故障诊断专家系统的重要前提。同时利用故障树分析法来分析导致近地警告系统故障的原因。建立GPWS故障树时, 以最不希望发生的事情, 即近地警告系统不工作为顶事件, 中间的故障事件来连接顶事件和底事件, 底事件是引发该事件故障的直接原因。通过故障树模型, 从上到下逐层分解, 可以清晰地分析故障产生的原因及其传播过程。

2 GPWS故障诊断专家系统的基本组成及实现

GPWS故障诊断专家系统的基本组成主要由人机接口控制、知识库系统和面向对象推理机三个主要部分组成[3]。

2.1 知识库的建立

知识库:用于存放领域专家或知识工程师的各种与近地警告系统故障诊断有关知识, 是故障诊断问题求解的知识集合[4]。在本系统知识库具体的实现上采用的是Access数据库。基于其功能较为强大、易掌握的优点, 较适合中小型数据库系统的开发。数据库访问的应用程序编程接口则使用ADO (Active X Data Objects) 来实现, 用VB6.0编译故障表管理界面。

2.2 推理机的实现

推理机主要完成在一定的策略下, 根据当前的问题利用信息识别和知识库的知识得到问题的正确求解。由于本系统为GPWS故障诊断专家系统, 稳定性要求较强, 故采用正向推理策略, 即在进行故障诊断时, 用户根据自己的需求进行逐步的选择, 最终得出自己想要的结论。

试举GPWC→GPWS自检模块故障→地形自检图不出现→导航显示器 (ND) 故障的诊断过程为例, 得到检查导航显示器 (ND) 的诊断结论, 系统进行选择诊断的结论运行界面如图1所示。

2.3 人机接口及系统的软件实现

人机接口:是提供给用户 (机务人员) 进行实时查询目前运行情况的接口, 它提供了操作接口, 同时也给用户提供了信息查询的功能, 令使用者可以直观的看到故障诊断的结果。同时人机接口的另一个功能就是通过与领域专家或是机务人员进行交互, 让其对诊断进行评价和添加新知识。

3 结语

本文通过对GPWS故障诊断专家系统方案设计的研究。建立了GPWS故障树及故障库, 通过基于专家系统的故障诊断, 实现了故障源的快速准确定位。但是本系统还存在以下两个不足之处: (1) 系统分析缺少GPWS的元器件发生故障概率 (可靠度) 的具体数据, 使推算的结论有一定的局限性, 这也是以后努力的方向。 (2) 本系统的自我学习能力还是较为机械, 如何实现系统专家知识的自学习、自增长还有待于进一步的研讨。

摘要：GPWS (近地警告系统) 故障诊断专家系统是为了提高航空公司维修GPWS效率而开发的一套软件系统。本文将关系数据库技术与传统的专家系统产生式推理规则相结合, 利用VisualBasic丰富的控制技术实现推理的GPWS故障诊断专家系统的方法。

关键词：近地警告系统,故障诊断,专家系统