激光测距机的故障诊断研究

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1、1、研究背景和意义22、激光测距系统的认识22、1脉冲式激光测距原理22、2激光测距机系统23、激光测距机故障诊断相关方法概述33、1粗糙集理论33、2RBF神经网络33、3RBR和CBR理论43、4RCM于里论43、5故障字典法53、6本章小结54、基于故障字典法的激光测距机的故障诊断54、1故障诊断依据54、2故障字典的建立64、2、1故障子集的划分64、2、2故障字典的建立74、2、3故障字典的编制85、参考文献81、研究背景和意义光电装备作为战场上的感知器，在现代高技术战争屮发挥着不可替代的重要作用。其技术与结构复朵程

2、度口益增加，用传统人工判断的方法进行故障检测与诊断越來越困难,冇的根本实现不了。我军现役的光电装备主要包括可见光仪器、激光口标指示器、红外热像仪、微光枚视仪4类，其现代化、自动化程度越来越高。就最典型的激光装备激光测距机为例,它是集电子、光学、机械为一休，结构精密、工作原理复杂的光电系统，其故障诊断非常复杂和困难，装备一旦出现故障,无论故障大小，一概送厂修理，直接造成时间与经济的巨大损失。随着技术的发展,激光测距不仅用于军用，在民用上也发展的十分迅速，所以对于激光测距机的故障诊断的研究具有十分重要的意义。2、激光测距系统的认识

3、2、1脉冲式激光测距原理脉冲激光测距原理是用激光器向被测目标发射m个或一串脉冲宽度很宽的激光脉冲，激光脉冲到达被测口标后反射冋来,通过测量脉冲从发射到返冋所经过的飞行时间,可算出测距机与目标之间的距离。总行时间t可由计数器从开始到停止所经过的时钟脉冲的周期个数来测量，设在这段时间内，时钟脉冲的周期为T,进入计数器的脉冲个数为n，则被测距离$二丄“7o22、2激光测距机系统激光测距系统主耍冇三大部分组成：激光发射部分、激光接受部分和信号处理部分。整个电路的工作过程为:发射电路接收到控制系统的发射触发信号后，脉冲发生电路产生电脉冲

4、,驱动电路对脉冲功率进行放人用以驱动激光器产生激光脉冲，与此同吋,脉冲发生电路产生脉冲信号作为计数器开始计数的开启信号;脉冲到达待测目标表面后会发牛漫反射，反射的冋波信号必须先经聚焦透镜聚焦,再经过光电探测器接收并转换为电信号，最后经过脉冲放大电路的放大、滤波整形后输出一个停止计数信号，将该信号发送到计数器的停止计数端。计数电路的作用是接收到控制电路的触发脉冲信号时开始计数，收到接收电路的回波信号时停止计数，记录的脉冲个数送到控制计算电路;控制计算电路向激光发射屯路和计数电路发出触发脉冲信号，并且对接收到的数据进行相关计算,最

5、后将计算结果送交显示电路进行显示，显示电路的功能是显示待测目标和测距系统之间的测量距离。下而是脉冲激光测距的结构框图：图1脉冲激光测距结构框图3、激光测距机故障诊断相关方法概述3、1粗糙集理论粗糙集理论作为处理含糊性和不确性信息的数学工具，它不需要任何先验知识，充分利用数据本身提供的信息，在保持系统分类能力不变的情况下，通过知识约简从大量的数据信息屮发现某些问题的基本知识或规则。由于粗糙集理论能够在不需要数据任何附加信息的情况卜•分析数据中隐藏的事实，所以它在专家系统、数据挖掘、模式识别、决策分析等领域冇着非常广泛地应用。3、

6、2RBF神经网络神经网络在1985年有Powell提出，在国内也有近二十年的发展过程，它作为信息处理的一种手段，已经被成功的应用到了多个领域oBPCBackPropagation)网络作为神经网络模型Z-,得到了广泛、有效地应用，己经证明，在隐含层足够多时，BP网络能够逼近任何非线性映射关系，但因为课差曲面是一个超曲面,且该曲面相当复杂,因此，BP网还有很多问题。径向基函数（RadialBasisFunction,RBF）网络是有Moody和Darken提出的一，种三层前向网络，它具有全局逼近性质、最佳逼近性能、结构上具有输出

7、■权值线性关系、训练方法快等优点，是一种性能良好的前向网络，能确切地描述实际神经元的响应基于感受野这一特点，因此，RBF网络在性能上优于BP网络。3、3RBR和CBR理论基于规则的推理（RBR）是专家系统屮最简单、最常用的一种推理方法，它将领域专家的知识表示成IFv条件＞THEN＜结论〉的形式。早期的专家系统大多是基于规则的，基丁•规则的专家系统使用知识库屮的规则，对具体的问题和数据进行推理，通过推理机获得新的信息。近年来国内外基于规则的专家系统已经有很多成功的范例。基于案例的推理（CBR）,即基于实例的推理，是一种相似的推理

8、方法，它处理问题的方式和人类类似，当对一个问题求解时，首先在知识库中寻找是否有类似的案例，若冇则直接采用对以前类似案例的处理经验来处理该案例；假若是以丽没有遇到过的案例，则通过对III案例的回忆或类比，从中获得提示或指导，针对新旧案例的差异做相应调整，从而得到新问题的解并形成