雷达故障检测与诊断技术探讨

摘要：随着科技的不断发展，雷达在气象领域应用越来越广泛。本文主要根据雷达运行实际，首先介绍了常见的雷达故障检测方法，并重点探究了雷达故障检测与诊断技术，以供相关人士参考。

关键词：雷达故障;故障检测;故障诊断

引言

近年来，随着科技的迅猛发展，雷达开始在气象学领域得到广泛的应用。气象雷达对强降雨、雷暴、冰雹、台风等天气系统进行探测的重要工具之一[1]。为了获得准确、完整、可靠的天气实况，就要确保雷达的稳定运行。一旦发生雷达故障，要及时进行排除。随着雷达设备的不断更新换代，其自动化以及智能化水平也得到快速提高，给雷达维护保障工作也带来了极大压力。虽说我国的故障诊断研究起步较晚，但近几年来取得了较大的突破，推动了雷达保障业务的发展。本文主要对常见的雷达故障检测与诊断技术进行分析，为今后更高效地排除雷达故障，提升雷达保障水平提供指导。

1雷达故障检测方法

雷达属于精密性仪器，大部分雷达装置主要由天线、馈线、电源、发射机、信号处理机、接收机等部分构成。雷达检测比较繁琐。通常情况下，雷达检测方法包含2类：同步检测与异步检测。同步检测主要指的是以雷达实际工况为重要参考开展的实时故障检测;异步检测指的是不以雷达的工况为参考，不分检测时间的故障检测。在雷达检测过程中，必须根据不同状况采取针对性的检测方式。下面结合雷达装置实际情况来阐述这同步检测与异步检测2类检测方式。

1.1同步检测

在雷达设备的特定功能结构中，检测设备将检测信号发送到雷达设备。设备接收到反馈信号后，将通过雷达设备的各个模块以检查其工作条件。性能检测是从实际应用的角度出发，通常通过同步检测来实现。在此过程中，能够发现每个模块的输入和输出之间具备了映射关系。但是，由于目标信号的随机性导致每个模块的输入强度的随机性，因此模块在输出端的反射也会呈无序状态。如果在输入过程中注重分析几组常规信号、数据亦或信息之间是否存在冲突，则可以找出故障出现区域。尤其需要注意的是，在雷达工作期间无法进行相应的测试。输入测试信号或测试数据有2种特定方法。一种是强制触发检测。这种检测方法为被动检测的类别。它的特点是依赖手动触发检测。检测数据是从要检查的模块的输入端中输入的，模块的输出端具有相应的监视特性。该方法可以检测雷达信号处理器的多个模块，但是仅限于较短的雷达检测时间要求。此类检测方法的缺点是在实践中，如果数据流比较长，在会对检测工作带来不利影响。所以，在具体实施过程中，应压缩相关数据流以使数据流变短，之后获得相应的特征码，经过分析获得故障信息，进而找到故障的具体位置。另外一种是开机触发式类型。此方法与计算机自检的形式非常接近。进入系统之前，要全面检测各硬件运行参数，同时要及时对测试反馈结果进行接收，只有对全部系统硬件技术参数都进行了测试，且符合相应的标准要求后，系统才能运行，有效地保证了系统在硬件上运行的稳定性与安全性。此方式对故障检出率较高，经常检测雷达设备与数据。

1.2异步检测

电源故障的检测是异步检测的经典示例。最为便捷的操作是使用不同的分压组合将整个雷达设备的所有电源转换成通用数字信号，然后将它们发送到相应的并行端口进行测试。如果结果为0，则表示存在故障;若结果为1，则表示电源工作正常。使用这种方法，可以简化功能，并且能够在包括计算机的检测设备中使用。电压比较方法也可以用于通过电压比较器连接到要测量的电压输出端子，若超过预定电压值或者是较小的电压值时，将有故障提示。声光警报会提醒工作人员。该方法操作容易，具体操作可以通过硬件单独实现。电源的输出也能够从直流转换为交流，然后通过通用接口或者网络来连接，以实现使用专业软件确定正常，临界以及故障状态，并在故障出现前制定故障应急处理措施，并在出现故障时进行事中干预以及处理，并在以后记录故障，仔细研究并归纳经验教训，以避免发生类似的故障[1]。现代电源制造技术以越发成熟。电源质量通常很好。然而，因为某些干扰容易发生误报现象。为了减少错误警报，有必要增加硬件和软件的改进。高成本在很大程度上制约了此类检测方法的发展。

2雷达故障诊断

雷达故障检测工作是为了发现雷达的有关故障，确保雷达设备可以稳定运行。在发现故障的基础上诊断故障，利用现代化的检测仪器设备，来准确判断故障的所处区域，同时剖析故障类别，确定故障的类型和出现时间，并进行评估和制定计划。故障诊断环节是利用对故障现象的分析检查，准确分析判断故障类型，为以后的故障排除奠定坚实的基础。雷达故障的检测和诊断与故障排除措施具有密切的关联性。如果检测到由电源供电的多个模块一起发生故障，则可以推断出电源出现故障。若检测到信号源与提供信号的目标单元均发生故障时，可以推断出信号源出现故障。如果故障出现于同一信号之前和之后模块上，则基本上能推断出是前级故障，即使用故障树原理找出故障的根本原因。在分析故障树方法的时候，要注意对最终事件结果（顶端事件）的分析。最低端是导致故障的原因，一般称为最低端事件[2]。在实践中，结合特定的雷达设备，常常利用过去积累的各种故障诊断和处理经验来进行原因的分析和确定。所以，应注意雷达设备的故障检测与诊断技术，经过综合分析以及思量，可以不断改进诊断软件来提升雷达故障检测与诊断能力。

3雷达故障检测诊断技术的新发展

3.1远程诊断

远程诊断方式的优点是可以打破时间和空间的限制，实现对设备故障的远程检测和诊断。它不仅使用先进的远程故障检测设备来提升故障检测效率，在这一过程中还节约了人力资源和检测成本，而且使得故障检测时间大幅缩短。针对疑难故障检测诊断的具体操作方式是：依托局域网亦或者广域网的发展，凭借相应的网络传输设备将故障雷达设备远程与诊断设备进行连接。通过厂家、诊断机构和维修机构的网络访问故障设备，并传输诊断信息。设备恢复诊断信号后，接收到相应的故障特征码，并在诊断计算机上科学分析，同时结合专业的维护团队对故障进行处理。此类方法今后若可以广泛推广到雷达故障检测与诊断中对于大幅提升故障检测质量和效率将有极大意义。

3.2故障诊断专家系统

雷达故障诊断相关技术专家的丰富经验对雷达故障的检测和诊断起到十分重要作用。从这些经验中总结出的故障诊断专家系统在雷达故障诊断领域中意义重大。故障诊断专家系统主要借助于计算机对许多业内专家的专业知识进行收集、总結以及梳理，并且探究专家的思维以及推理方法，凭借计算机完成对特定问题的研究以及判断，最后给出问题处理的方法。在具体实现中，仅使用人机交互界面在计算机中输入相关信息，系统即可使用相应的数据库作出科学推断[3]。但是，雷达设备的实时性要求比较高，当前的专家诊断系统仍有改进的余地。这就需要求有关技术保障人员根据人工智能以及其他相关现代化信息技术原理，不断优化故障诊断专家系统，进一步发挥专家系统在雷达故障检测与诊断中作用[4]。

参考文献：

[1]王千骐 . 雷达故障检测与诊断技术及新发展 [J]. 现代电子，1999（4）：42-45.

[2]叶宗毅 ，罗业永，张阳生，等. 新一代天气雷达故障自动诊断技术分析与应用 [J].气象水文海洋仪器 ，2009，26（2）：52-55.

[3]吴昌叨 ， 刘光普 ， 任雍 ， 等 . 天气雷达伺服电机故障诊断分析 [C]// 第 33届中国气象学会年会 S18 雷达探测新技术与应用 ，2016-09-20， 中国陕西西安：出版社不详 ，2016：339-344.

[4]何建新.新一代天气雷达测试与故障检测技术研究[J].中国科技成果 ，2016，17（1）：20.

作者简介：吕柏霖（1996-），女，汉族，山西省晋中市太谷区人，本科学历，助理工程师，从事综合气象业务工作。