粗糙集理論在航管雷達(dá)故障診斷中的研究

《粗糙集理論在航管雷達(dá)故障診斷中的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、粗糙集理論在航管雷達(dá)故障診斷中的研究【摘要】航管雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，排故程序化、繁瑣效率低。木文針對(duì)這種情況利用粗糙集理論處理雷達(dá)故障數(shù)據(jù)，使診斷規(guī)則簡(jiǎn)化、量化，得到專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)般新規(guī)則，并結(jié)合雷達(dá)天饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)案例驗(yàn)證該方法的可行性，提高了維修效率。【關(guān)鍵詞】粗糙集理論;雷達(dá)天饋系統(tǒng);故障診斷引言隨著市場(chǎng)運(yùn)輸量的巨大需求，民航系統(tǒng)和空管系統(tǒng)迎來(lái)了迅速發(fā)展，雷達(dá)等保障設(shè)備的需求量劇增，在飛行安全中更凸顯出重要性。然而，雷達(dá)等設(shè)備故障后如何快速、準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)并維修好是目前設(shè)備技術(shù)保障部門(mén)所關(guān)心的問(wèn)題。以往雷達(dá)維護(hù)往往憑借技術(shù)人員的豐富維修經(jīng)驗(yàn)，維修

2、手冊(cè)查詢(xún)和設(shè)備自檢提示信息。本文根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)，針對(duì)雷達(dá)故障數(shù)據(jù)釆用粗糙集理論的診斷方式來(lái)處理，使設(shè)備短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行，從而保證空域航班的安全。1.粗糙集理論1.1粗糙集概念粗糙集理論誕牛于ZdzislawPawlak教授的經(jīng)典論文"RoughSets^l］。該理論不需耍預(yù)先確定一些屬性或者特性的描述，直接從給定的問(wèn)題的描述出發(fā)，通過(guò)不可分辨類(lèi)和不町分辨關(guān)系確定問(wèn)題的近似域，最終達(dá)到冃的，找出內(nèi)在規(guī)律［2］,核心思想是在保持分類(lèi)能力不變的前提下，通過(guò)知識(shí)約簡(jiǎn)，導(dǎo)出概念的新的分類(lèi)規(guī)則［3］。1.2粗糙集中的描述與定義1.2.1決策系統(tǒng)

3、定義S=(U,A,{Va},a)為信息系統(tǒng)，其中，我們稱(chēng)S為論域，是非空有限集合;A是屬性集合,也是非空有限集合;Va為屬性UWA的值域集;a為U->Va的單一映射，使得論域中的任何一個(gè)元素取屬性a在Va中的某唯一值。并且如果滿足如下條件A=CUD,CUD二①，其中C為條件屬性集合，D為決策屬性集合，那么該信息系統(tǒng)S乂可稱(chēng)為決策系統(tǒng)。1.2.2不可分辨關(guān)系在決策系統(tǒng)S=(U,CUD)'I',如果滿足如下條件BC,那么B是條件屬性集合C的一個(gè)子集，二元關(guān)系IND(B,D)={(x,y)eu*U：f(x,a)=f(y,a)AaUB},IND(B,

4、D)={(x,y)WU*U：f(x,a)=f(y,a)"aeB｝則可稱(chēng)為S的不可分辨關(guān)系。1.2.3上下近似與正域、負(fù)域、邊界給定某個(gè)信息系統(tǒng)S=(U,A),假設(shè)X?U,且屬性集合BC(或BA),那么定義如2和分別為X的B上近似和X的B下近似。上下近似將U劃分為三個(gè)區(qū)域11互不相交，即稱(chēng)之為正區(qū)域POS(X)、負(fù)區(qū)域NEG(X)和邊界區(qū)域BND(X),定義如2;;。元素x屈于POS(X),那么它也一定屈于X;元素x屈于NEG(X),那么它一定不屈于X,但屈于X的補(bǔ)集;元素x屬于BND(X),那么無(wú)法確定它是屬于X或是屬于X的補(bǔ)集。所以，邊界區(qū)

5、域是論域的不確定域;某個(gè)集合的上近似是正區(qū)域與邊界區(qū)域的并集。而且，如果邊界區(qū)域是空集表示X是精確集，反之如果不是空集，則說(shuō)明X是粗糙集。1.2.4屬性依賴(lài)度假定屬性集合B和R,JIBU,R?U,則兩者之間的互相依賴(lài)程度可以用屬性依賴(lài)度(粗糙隸屬)函數(shù)衡量，定義如2card(?)表示集合基數(shù)，POSR(B)是屬性集合R在U/IND(B)中的正區(qū)域。1.2.5屈性重要性屬性重要性定義為：屬性的重要程度是相對(duì)的，主要取決與依賴(lài)于R和B。1.2.6屬性約簡(jiǎn)在保證不丟失某些信息的大前提下，屬性約簡(jiǎn)用最簡(jiǎn)單的方式表示信息系統(tǒng)中結(jié)論對(duì)于條件屬性的管理與依

6、賴(lài)。某個(gè)給定的決策系統(tǒng)S=(U,CUD),其中,將C約簡(jiǎn)后，它的某個(gè)非空了集C是屬性集合C的約簡(jiǎn)形式，它滿足：(l)IND(C,D)=IND(C,D):⑵不存在，使得;則用RED(C)表示全部約簡(jiǎn)的集合。1.2.7屬性核屈性集C的所有約簡(jiǎn)集合的交稱(chēng)為信息系統(tǒng)的核，記做CORE(C,D)o1.2.8差別矩陣茅別矩陣法適合用在條件屈性和決策都相同的情況中，信息系統(tǒng)（即決策系統(tǒng)）S關(guān)于C的差別矩陣是一個(gè)UxU的對(duì)稱(chēng)矩陣，每一項(xiàng)如式子表示如下：當(dāng)條件屬性和決策都不相同時(shí)，屬性值不同的組合就是該元素的值;當(dāng)決策屬性相同時(shí),且元索值為零。僅當(dāng)Cij為單個(gè)

7、屬性時(shí)該屬性屬于核。約簡(jiǎn)集L為：。1.粗糙集在雷達(dá)系統(tǒng)故障診斷的研究2.1雷達(dá)故障診斷的規(guī)則獲取雷達(dá)系統(tǒng)的故障診斷與維修主要利用粗糙集理論的屈性約簡(jiǎn)核心特點(diǎn)，來(lái)獲取簡(jiǎn)便的、類(lèi)似于專(zhuān)家規(guī)則的新的診斷規(guī)則。步驟如下：⑴獲得所需的基木數(shù)據(jù)，并建立決策表;⑵處理數(shù)據(jù)，成為需要的數(shù)據(jù);⑶對(duì)決策表進(jìn)行屬性約簡(jiǎn);⑷曲約簡(jiǎn)后得到的結(jié)果數(shù)據(jù)獲取新的診斷規(guī)則。（1）獲取數(shù)據(jù)，建決策表。通過(guò)雷達(dá)保障部的口J靠性報(bào)告和維修診斷年度統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告來(lái)獲取數(shù)據(jù)。建立決策表時(shí)，需要選擇適當(dāng)?shù)膶傩院蛯傩灾怠＃?）處理數(shù)據(jù)。從統(tǒng)計(jì)報(bào)告中獲得的數(shù)據(jù)存在不確定性或者其它因索，這將導(dǎo)致

8、屬性約簡(jiǎn)苦難重重，甚至?xí)霈F(xiàn)很大的錯(cuò)課，因此需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，方便約簡(jiǎn)。木文采用離散化（等距離劃分法）。等距離劃分法本質(zhì)是將屈性值分成k個(gè)等寬度區(qū)域，k數(shù)值根