遙測數據處理系統

遙測數據處理就是將接收到的遙測初始數據進行一系列加工、變換，按一定的處理要求和方法，通過計算和分析，將其還原成相應的參數物理量及數字量，以求得到彈上設備實際工作情況的過程。

遙測數據處理系統是整個遙測系統的重要組成部分，也是遙測信息流程的最後環節，其主要任務是將測量站接收到的初始數據序列進行一系列加工，再按一定的處理要求和方法經過計算變換，將其還原成物理量，以數據、圖形或表格的形式顯示出來，分送給相關係統或用戶使用，作為評定飛彈性能和進行故障分析的重要依據。

基本介紹

• 中文名：遙測數據處理系統
• 外文名：The telemetry data processing system
• 類別：控制科學與工程
• 分類：實時處理、準實時處理和事後處理
• 總體設計：數據接收、數據處理等
• 特點：速度大幅度提高

基本概念

隨著無人機任務向多樣化方向發展，遙測參數不斷增多，遙測幀結構編排更加複雜，遙測系統需要處理的數據類型和數據量越來越多。電子技術的飛速發展使微處理器的工作頻率不斷提高，遙測數據採樣率也隨之提高，導致遙測系統需要實時處理的數據量急劇增加，這給遙測數據處理技術帶來了極大的挑戰。就當前計算機技術發展狀況和趨勢來看，要提高遙測系統的實時處理能力，一方面可以通過提高處理器本身的速度來提高計算機的性能，從而提高遙測系統的數據處理效率；另一方面可以採用並行處理的方式，包括多台計算機同時對遙測數據進行處理以及每台計算機採用多執行緒編程的方法對遙測數據進行處理。目前，對於中小型任務採用單站處理的方式，對於大型任務採用小型機或高檔微機作為伺服器，多台微機為工作站的方式，進行分散式並行處理的方式，能夠有效提升遙測系統的效率，縮短遙測數據處理周期。

遙測數據處理按數據處理時序可劃分為遙測數據實時處理、遙測數據準實時處理以及遙測數據事後處理。實時處理是指在進行地面測試或飛行試驗時，從地面測控站實時測得的遙測數據中，挑選關鍵參數送往測量終端或指控中心進行處理及顯示，使指揮及技術人員能夠實時監視無人機的飛行狀態和任務執行狀態，為指揮決策提供可靠的依據。實時處理是遙測參數測量與處理同時進行，一般由地面測控站採用儘量簡單的處理方法來處理，以提高遙測數據的處理速度。

準實時處理是指在試驗完成後的較短時間內，對部分主要參數進行處理，供技術人員對試驗情況或故障問題做出初步判斷和分析。準實時處理是在試驗任務結束後，馬上對遙測數據進行處理，一般在任務完成後1-2個小時內提供原始遙測數據的處理結果。遙測數據準實時處理結果沒有對遙測數據進行全方位的檢測，準實時處理結果僅作為任務執行情況和故障分析的參考依據。

事後處理一般在試驗結束後，由測控中心對各遙測站傳輸來的原始遙測數據進行整理，對含有冗餘數據和野值的遙測數據進行檢查，選擇冗餘度低、野值數量少的遙測數據進行剪下和拼接，從而得到試驗過程高質量的數據;並對全部參數進行處理，包括對各種測量干擾及誤差的剔除及修正，處理後得到的遙測數據事後處理報告將作為無人機研製部門分析研究、靶場鑑定以及無人機飛行試驗質量評定的有效依據。

遙測數據處理軟體一般具有實時處理和事後處理兩種工作模式，在實時處理工作模式下，遙測數據處理軟體接收試驗網的數據報，把數據報以二進制數據檔案保存到計算機硬碟的同時，將遙測系統接收到的數據報還原成物理量，直接以數字、圖形或者虛擬儀表的方式顯示在主顯示界面上；在事後處理工作模式下，遙測數據處理軟體將直接讀取計算機中存儲的二進制數據檔案，按照通信協定中規定的數據轉換方法，將二進制檔案轉換為具有實際意義的物理量，並且以較為直觀的直角坐標系曲線和數據表格的形式顯示出來。無論遙測數據處理系統處於哪種工作模式，都需要使用一定的算法對遙測數據進行野值點的剔除和高斯白噪聲的消除。

遙測數據處理分類

遙測數據處理按照處理時序可分為實時處理、準實時處理和事後處理。

實時處理

實時處理是指在進行地面測試或飛行試驗時，從測量站實時測得的遙測數據中，挑選關鍵參數送往測量終端或指控中心進行處理及顯示，供指揮及技術人員實時監視，作為指揮決策的依據。實時處理的特點是數據測量與處理同時進行，一般由遙測站實施處理，要求處理速度快，處理方法儘量簡單，所處理的參數數量受到限制，多為實時外彈道測量參數、時間指令參數、安全控制參數及其他重點關心參數。

準實時處理

準實時處理或稱快速處理，是指在試驗完成後的較短時間內，對部分主要參數進行處理，供技術人員對試驗情況或故障問題做出初步判斷和分析。準實時處理的特點是測量結束後立即進行處理，一般在試驗結束後1-2個小時內提供數據處理結果，多用於技術陣地測試、發射陣地測試和現場故障分析。由於沒有對所記錄的數據進行全面、綜合的檢查，處理結果僅供掌握試驗情況和故障分析使用，不作為最終結果提供。處理的參數一般為制導和控制系統參數、時間指令參數以及與故障分析相關的參數。

事後處理

事後處理是指試驗後將各測量站所測的原始數據匯總於數據處理中心，對有冗餘測量的數據進行質量檢查，擇優進行剪輯和拼接從而得出試驗全過程的完整數據;並對全部參數進行處理，包括對各種測量干擾及誤差的剔除及修正，處理後的結果將作為研製部門分析研究與靶場鑑定的最終依據。事後處理的特點是處理工作嚴格按照有關檔案規定進行，這些檔案包括：飛行試驗大綱、遙測大綱、遙測參數數據處理要求和方法及飛行試驗遙測實施方案等。遙測數據事後處理報告是遙測數據處理的最終結果，是評定飛行試驗質量的有效依據，處理過程一般在數據處理中心進行。

隨著計算機技術、通信與網路技術的發展，遙測實時、準實時和事後處理的界限正在逐漸淡化。通過遠程數據傳輸，數據處理中心也可以作實時和準實時處理;遙測站在測量結束後也可以進行部分事後處理工作。

遙測數據處理流程

數據輸入環節完成數據的輸入，可分為實時數據輸入和事後檔案輸入。實時數據輸入就是將測量站接收到的遙測數據實時傳送給處理系統，對其中重要的數據進行實時處理顯示；事後檔案輸入是以測量站記錄的數據檔案作為數據源，套用於準實時處理和事後處理。

時碼檢查環節完成以下工作：一是以零點時刻為基準，修正各測量站記錄時間的系統誤差，也稱為時統對準；二是糾正記錄數據中由於隨機原因產生的時間跳變及亂散點。

數據判幀與分路環節完成幀同步碼判別，並按照幀中參數編排格式，將各路遙測參數分離，形成各參數初始分路數據檔案，以便進行後續處理。

物理量還原環節完成參數的物理量還原，按參數處理要求將分路後的原碼數據還原成對應的物理量。

計算與加工環節完成包括消除趨勢項、抑制周期性干擾信號，剔除跳點等工作，在信號分析以前，採用數學計算方法來增強信號、減小干擾，從混有各種因素干擾的信號中提取所需信息。

顯示輸出環節完成參數處理結果的顯示、列印及存檔工作。

系統總體設計

遙測數據綜合處理系統具有用戶登錄、數據接收、數據處理、數據綜合顯示、數據回放、數據存儲等功能，本文將遙測數據綜合處理系統劃分為用戶登錄模組、網路通信模組、數據處理模組、綜合顯示模組、數據回放模組、數據存儲模組和系統安全退出模組，系統功能框圖如圖所示。

各模組功能如下：
用戶登錄模組：在用戶登錄界面輸入用戶名和密碼，實現驗證用戶信息，如果用戶名和密碼均正確，則成功登錄無人機遙測數據綜合處理系統，否則無法登錄該系統。

網路通信模組：實現區域網路中廣播數據報的接收，並能夠將本地遙測數據通過廣播的形式傳送到區域網路中。

數據處理模組：對網路通信模組傳輸過來的原始遙測數據進行物理量還原、野值剔除、噪聲消除等操作，並將處理過的數據送至綜合顯示模組。

綜合顯示模組：將數據處理模組傳輸來的遙測數據以數字、圖形、虛擬儀表等形式實時顯示在主顯示界面，使用戶能夠實現對無人機飛行狀態的實時監視。

數據回放模組：在數據回放模式下，選擇本地遙測信息數據檔案，實現遙測信息數據檔案的回放，使用戶可以在主顯示界面查看遙測數據檔案播放過程。

數據存儲模組：實現原始遙測數據以二進制檔案的形式保存到本地計算機，實現以Access資料庫檔案的形式保存遙測參數。
安全退出模組：實現退出無人機遙測數據綜合處理系統前釋放系統資源。

特點

1.計算機速度大幅度提高，常用微機處理速度己達每秒數十億次。目前，對於中小型任務採用單站處理的方式，對於大型任務採用以小型機或高檔微機做為伺服器，多台微機為工作站的方式，進行分散式並行處理的方式，處理時間由2-3個月縮短到數天。

2.數據的總採樣率極大提高，隨著彈上全編碼的實現及頻段的更新，數據傳輸的抗干擾能力得到了加強；記錄介質由膠片、磁帶，發展到熱敏紙和磁碟；遙測設備在不斷向小型化、數位化、通用化方向發展。

3.程式編制由手編指令、彙編語言直到使用多種高級語言，編程手段得到加強；數據處理方式由手工處理、模擬分析加計算機處理到全數位化的計算機處理。

4.測量參數更多，遙測幀結構編排更加複雜，資料庫技術得到套用，並在處理結果檢查、故障分析、試驗數據的規範化、自動化管理等方面發揮作用。