專利名稱：一種在軌航天器有效數(shù)據(jù)選取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在軌航天器遙測(cè)數(shù)據(jù)處理方法。
背景技術(shù)：
復(fù)雜的空間環(huán)境、地面網(wǎng)絡(luò)的性能波動(dòng)以及數(shù)據(jù)處理軟件的缺陷，都會(huì)導(dǎo)致航天器在軌遙測(cè)參數(shù)出現(xiàn)嚴(yán)重誤差，在工程領(lǐng)域中，這類錯(cuò)誤的觀測(cè)值是無效的，會(huì)嚴(yán)重影響分析結(jié)果的正確性。無效數(shù)據(jù)所引起的故障誤報(bào)警問題在航天器在軌管理工作中已經(jīng)逐漸凸現(xiàn)出來。現(xiàn)有數(shù)據(jù)篩選方法中，有的基于實(shí)際值與最小二乘法擬合值的差值進(jìn)行無效值過濾，有的基于實(shí)際值與均值誤差進(jìn)行過濾，也有的采用卡爾曼濾波進(jìn)行無效值過濾，而航天器遙測(cè)數(shù)據(jù)的有效值選取常用于較為緊急的情況，應(yīng)用上述方法時(shí)存在過濾效果差或計(jì)算量較大的缺點(diǎn)，尤其是在多航天器多參數(shù)同時(shí)處理時(shí)的實(shí)時(shí)性不夠好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種在軌航天器有效數(shù)據(jù)選取方法，采用模糊算法計(jì)算在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)的可信度，并基于可信度進(jìn)行無效值判定和剔除，對(duì)剔除的值進(jìn)行空值填充，經(jīng)周期性采樣后生成周期性的遙測(cè)數(shù)據(jù)有效值序列。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種在軌航天器有效數(shù)據(jù)選取方法，步驟如下(1)對(duì)獲取的遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算得到遙測(cè)數(shù)據(jù)的變化斜率，計(jì)算公式為ν(Α:) = ιηιη{-^---- , -----}其中y(k)為變化斜率，χ (k)為第k個(gè)時(shí)刻的遙測(cè)參數(shù)值，t(k)為k時(shí)刻的具體時(shí)間值，minO函數(shù)表示求最小值，雙豎線為絕對(duì)值運(yùn)算；(2)基于變化斜率的計(jì)算結(jié)果，采用隸屬函數(shù)將獲取的遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)到指定的模糊集中，其中模糊集設(shè)置為{數(shù)據(jù)偏差較小、數(shù)據(jù)偏差小、數(shù)據(jù)偏差大、數(shù)據(jù)偏差較大}4個(gè)層次，對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)分別為屬于數(shù)據(jù)偏差較小的隸屬度函數(shù)為ul (y) = 1-y/cl, y >= O, y <= cl ；屬于數(shù)據(jù)偏差小的隸屬度函數(shù)為u2(y) = y/cl ；y > = O, y < = cl ；u2(y) = (c2-y)/cl, y > cl, y <= c2 ；屬于數(shù)據(jù)偏差大的隸屬函數(shù)為u3(y) = (y-cl)/cl ；y > cl ；y <= c2 ；u3(y) = (c3-y)/cl, y > c2, y <= c3 ；屬于數(shù)據(jù)偏差較大的隸屬函數(shù)為u4 (y) = 1 ;y > c3 ；
u4(y) = (y-c2)/cl, y > c2, y <= c3 ；上述隸屬函數(shù)中，0 < cl < c2 < c3 < 1，cl、c2、c3、c4的設(shè)定應(yīng)能夠反映y(k) 取值在某一區(qū)域中的概率；(3)利用對(duì)應(yīng)的規(guī)則語句，生成各模糊量對(duì)應(yīng)的模糊化后的可信度；所述的可信度集合包括可信度值較小、可信度值小、可信度值大、可信度值較大4個(gè)層次；所述的規(guī)則語句為如果數(shù)據(jù)偏差比較小，則可信度值較大；如果數(shù)據(jù)偏差比較大，則可信度值較??；如果數(shù)據(jù)偏差小，則可信度值大；如果數(shù)據(jù)偏差大，則可信度值小。其中，數(shù)據(jù)偏差較大、數(shù)據(jù)偏差較小、數(shù)據(jù)偏差小、數(shù)據(jù)偏差大由步驟(2)的計(jì)算結(jié)果確定；(4)采用重心法計(jì)算得到遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的精確可信度值reliab (y)，計(jì)算公式為 reliab (y) = dl * kl+d2 * k2+d3 * k3+d4 * k4，式中 k4 = ul，k3 = u2, k2 = u3, kl = u4，其中dl、d2、d3、d4為權(quán)重系數(shù)，確定原則為可信度小的權(quán)重系數(shù)相對(duì)較??；(5)結(jié)合用戶設(shè)定的可信度閾值，判定目標(biāo)數(shù)據(jù)是否為野值，如果判定結(jié)果為野值，進(jìn)入步驟(6)，否則進(jìn)入步驟(8)；(6)如果野值前后的數(shù)據(jù)均為有效值，則取前后數(shù)據(jù)的平均值替代被剔除的野值； 如果野值的前后存在連續(xù)野值，則繼續(xù)向前向后找到有效值點(diǎn)采用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，使用擬合后曲線上的值替代野值；(7)將進(jìn)行完野值去除填充后的遙測(cè)數(shù)據(jù)按照時(shí)間長(zhǎng)度進(jìn)行平滑處理，然后對(duì)平滑后的遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，得到有效值序列；如果原始數(shù)據(jù)沒有受到外部干擾，可以利用采樣點(diǎn)處的數(shù)據(jù)值作為采樣數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)整體上數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性較差、數(shù)據(jù)靈敏性很強(qiáng)，則利用采樣周期內(nèi)的平滑值或平均值作為樣本數(shù)據(jù)；(8)得到最終的航天器有效數(shù)據(jù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明方法基于遙測(cè)數(shù)據(jù)的一步差值，引入模糊判定方法，計(jì)算數(shù)據(jù)可信度，方法原理準(zhǔn)確，實(shí)際計(jì)算過程簡(jiǎn)單高效，在實(shí)時(shí)在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)的野值甄別與有效值替換中的計(jì)算效率和準(zhǔn)確度很高，能夠快速完成航天器遙測(cè)數(shù)據(jù)的野值判定、剔除和填充工作，更加適用于航天器在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)處理。


圖1為本發(fā)明方法的流程框圖；圖2為本發(fā)明基于模糊算法的可信度計(jì)算流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為本發(fā)明在軌航天器有效數(shù)據(jù)選取方法的流程框圖，本發(fā)明方法由在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)可信度計(jì)算、踢野與空值填充和有效值生成三個(gè)主要步驟組成，首先計(jì)算在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)的可信度，基于可信度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行野值判定，剔除被判定為野值的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行空值填充，最后經(jīng)采樣得到用戶所需要的有效值序列。
1、在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)可信度計(jì)算本發(fā)明方法采用模糊算法計(jì)算航天器在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)的可信度，支撐無效值剔除處理。如圖2所示，遙測(cè)數(shù)據(jù)可信度計(jì)算分三步進(jìn)行第一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化，第二步采用規(guī)則語句集生成模糊結(jié)論，第三步對(duì)模糊結(jié)論進(jìn)行解模糊化，計(jì)算得到數(shù)據(jù)的可信度值。各步驟原理如下第一步通過求遙測(cè)數(shù)據(jù)的斜率將其轉(zhuǎn)化為具有規(guī)律的數(shù)據(jù)，所采用的處理公式為
權(quán)利要求
1. 一種在軌航天器有效數(shù)據(jù)選取方法，其特征在于步驟如下(1)對(duì)獲取的遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算得到遙測(cè)數(shù)據(jù)的變化斜率，計(jì)算公式為
全文摘要
一種在軌航天器有效數(shù)據(jù)選取方法，首先對(duì)原始遙測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)處理，生成相應(yīng)的斜率時(shí)間序列；然后以斜率時(shí)間序列為輸入，基于隸屬度函數(shù)將相應(yīng)遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)到指定的模糊集中?；谝?guī)則語句給出遙測(cè)數(shù)據(jù)的模糊化可信度，并采用重心法計(jì)算得到遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的精確可信度值。以用戶設(shè)定的可信度閾值為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行野值判定，將被判定為野值的數(shù)據(jù)剔除。最后以遙測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間序列中的非野值數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，以曲線上的數(shù)值為剔除野值后產(chǎn)生的空值進(jìn)行填充。最后按照用戶設(shè)定進(jìn)行周期性采樣得到遙測(cè)數(shù)據(jù)有效值序列。該方法能夠高效的剔除航天器遙測(cè)數(shù)據(jù)中的誤差數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)分析工具或人員提供遙測(cè)數(shù)據(jù)有效值序列。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102332011SQ20111026833
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者張香燕, 李強(qiáng), 李晗, 秦巍, 郭義琪, 閆謙時(shí), 韓洪波, 顏靈偉 申請(qǐng)人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部