应急通信系统中链路及软件的故障诊断相关技术研究.pdf

沈阳理工大学硕士学位论文应急通信系统中链路及软件的故障诊断相关技术研究姓名：赵东申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：刘治国20081201沈阳理工大学硕士学位论文 摘 要 应急通信系统就是要协同各种通信网络和技术手段，保障系统在紧急情况下通信的畅通，它具有安全性、可靠性、紧急性等特殊特点但是，应急通信的时间和地点的不确定、通信能力及通信容量的不确定，使应急通信系统的速度响应和安全运行受到威胁监控系统可以保证应急通信系统快速准确地运行，是应急通信系统的保障系统故障诊断是监控系统中关键的一环，它可以保证通信畅通、系统无误运行，因此，本文针对应急通信系统中链路及软件故障诊断技术进行研究，达到对应急通信系统中链路及软件故障进行快速准确定位与诊断的要求，为整个系统正常运行提供有力可靠的保障 本文以应急通信系统为背景，研究应急通信系统中链路及软件的故障诊断技术针对应急通信系统的特点及其对故障诊断的需求，本文提出一种基于分层分布式多域的故障诊断专家系统模型，该模型包括域内诊断部分和域间协同诊断部分，克服传统故障诊断模型和完全分布式故障诊断模型的缺点，改善了整个系统性能为了提高域内故障诊断效率，本文提出一种基于案例的学习机制，能够对域内经常发生的故障快速地进行诊断并及时定位。

为有效利用域间协同诊断资源，设计了域间协作诊断服务平台， 缩短诊断资源调用时间， 提高域间协同诊断性能为了满足诊断系统的需要，采用一种基于产生式与面向对象相结合的知识表示形式，达到对故障诊断专家系统知识库独立性与易维护性设计特点的要求 本文实现了基于案例学习机制的域内故障诊断专家系统，对比没有学习机制的域内故障诊断专家系统，在诊断结果相同的前提下，有学习机制的故障诊断专家系统不仅缩短故障诊断响应时间，而且提高了系统的整体性能对域间协同诊断，进行了仿真实验，验证了所建专家系统的有效性 关键词：应急通信系统；故障诊断；专家系统；学习机制沈阳理工大学硕士学位论文 Abstract Emergency communication system cooperates with various communication network and technology means in order to guarantee expedite communication of the system under emergency circumstances, which has peculiar characteristics such as security, reliability, urgency etc. However, uncertainty of the emergency communication time and place, uncertainty of the communication ability and capacity, which enable its speed response and safety operation to be threaten. Monitoring system which can make it works rapidly and accurately is the protective system of emergency communication system. In monitoring system fault diagnosis is critical element, which can ensure expedite communication and accurate operation of the system. So this article does some fault diagnosis technology research for the links and software faults, so as to make a fast and accurate diagnosis and make a reliable guarantee for the whole system. This paper takes emergency communication system as the background, and does some research on the fault diagnosis technology. A fault diagnosis expert system model based on distributed layer multi-field monitoring model is presented, which includes two parts: the inner-field fault diagnosis model and the external-field one, avoiding the deficiency of traditional fault diagnosis model and fully distributed one. A learning mechanism based on case is presented which can make the expert system diagnose for the high frequent occurrence faults so that it can accelerate diagnosis velocity. A cooperation serving platform for external-field is designed to make adequately use of diagnosis resources and improve its capability. For the purpose of good independency and maintenance of the expert's knowledge base, a knowledge expression method based on the post produce and object is adopted. This article has implemented the expert system based on case, in contrast with the 沈阳理工大学硕士学位论文 ordinary expert system without learning mechanism. Under the consistent diagnosis results, the former not only shortens fault diagnosis respond time but also improves the whole capability of the system. For the co-diagnosis of external-field fault, a simulated diagnosis is made, and the experiment shows that the expert system built is valid. Key words：Emergency Communication System, Fault Diagnosis, Expert System, Learning Mechanism 沈阳理工大学 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者 本人独立完成的。

有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出， 并与参考文献相对应除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经公开发表的作品成果对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明本人完全意识到本 声明的法律结果由本人承担 作者（签字） ： 日 期 ： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文 的规定，即：沈阳理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人授权沈阳理工 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日 期： 日 期： 第 1 章 绪论 -1- 第 1 章 绪论 1.1 课题研究背景及意义 应急通信系统一般是指在出现自然或人为的突发性紧急情况时，综合利用各种通信资源，保障救援、紧急救助和必要通信所需的通信手段和方法，是一种具有暂时性的特殊通信系统[1]。

随着社会的发展，通信网络起着越来越重要的作用，一旦通信网络发生故障，监控指挥中心将失去它应有的功能，给人民和政府造成工作和生活上的极大不便，有时还会引起社会混乱，甚至会危及到国家安全，后果是不堪设想的[2] 由于应急通信系统的重要性， 使得它注定要成为被攻击的目标，因此，研究先进监控系统，保障应急通信系统在最恶劣的生存环境下通信联络的不间断，尤其是在遭受攻击后的通信联络，已经受到了人们越来越多的关注 先进监控系统是应急通信系统的保障系统，从功能上可划分为数据采集、数据存储、数据分析、故障诊断等功能其中故障诊断包括故障检测、故障分析以及故障修复，是先进系统监控技术中关键的一环在应急通信系统中，通信分系统一般采用无线信道传输链路，该系统虽然采用了信息密文传输方式，但是还缺乏有效防止敌方实施网络入侵、节点破坏的安全措施, 从而可能被敌方以多种手段实施网络攻击，严重威胁系统网络信息的保密性、完整性、可用性和真实性，同时也会影响到运行在通信分系统上的各种应用软件，不能实时保证对系统的监控，发挥不出应有的效能，因此对应急通信系统中软件及系统链路实施故障诊断迫在眉急 本文以应急通信系统为背景，针对应急通信系统的特点及其对故障诊断的需求，在分析传统故障诊断模型和常用故障诊断方法的基础上，提出一种基于分层分布式多域的故障诊断专家系统模型，该模型包括域内诊断部分和域间协同诊断部分，克服了传统故障诊断模型和完全分布式故障诊断模型的缺点，改善了整个沈阳理工大学硕士学位论文 -2- 系统性能。

在域内故障诊断模型中，本文提出一种基于案例的学习机制，能够记录一些域内经常发生的故障信息，对数据采集模块传送过来的信息可以不经过推理机直接进行诊断并及时准确地定位，提高了域内故障诊断的诊断效率在域间协作故障诊断模型中，为了有效利用域间协同诊断的诊断资源，缩短诊断资源调用时间，提高域间协同诊断性能，本文设计了域间协作诊断服务平台 本文还构建了CLIPS规范的域内故障诊断规则库和域间协作仿真故障诊断规则库，采用一种基于产生式与面向对象相结合的知识表示形式，达到对故障诊断专家系统知识库独立性与易维护性设计特点的要求，最终实现一个功能全面、稳定可靠高效的应急通信系统链路及软件的故障诊断系统 1.2 国内外研究现状 应急通信系统涉及多个通信系统领域，涵盖有线通信、无线通信等，既与公众通信相关，也和专用通信相关，还涉及互联网通信、广播、电视等无线应急通信系统是应急通信系统的重要组成部分通过不断发展的集群通信技术，满足新形势下的无线应急通信需求，已成为一种发展趋势[3] 国际上许多通信标准化组织都在从事应急通信相关标准的研究在这些标准化组织中，对通信行业影响比较大的分别是ITU-R，ITU-T，ETSI，ATIS等[4]。

ITU-R作为国际化的标准组织，主要从预警和减灾的角度对应急通信展开研究，包括利用固定卫星、无线电广播、移动、无线定位等对公众。