測(cè)控軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的分析處理方法

李瑛

測(cè)控技術(shù)與儀器是目前一門(mén)高新技術(shù)密集型綜合學(xué)科，被廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)，其中測(cè)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件更是航天測(cè)控系統(tǒng)中的重要組成部分，通過(guò)數(shù)控軟件系統(tǒng)將飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行有效實(shí)時(shí)的采集、處理、記錄，具有極強(qiáng)的可靠性。本文主要根據(jù)測(cè)控技術(shù)與儀器在國(guó)內(nèi)諸多領(lǐng)域飛速發(fā)展的背景下，以航天測(cè)控系統(tǒng)為依據(jù)，分析測(cè)控軟件系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的分析、處理方式方法。

【關(guān)鍵詞】測(cè)控軟件系統(tǒng) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 采集 處理

隨著信息科學(xué)技術(shù)的不斷提升，數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)技術(shù)研究成為了數(shù)據(jù)信號(hào)處理中非常重要的環(huán)節(jié)，是人們獲取外界信息的重要手段。測(cè)控技術(shù)軟件系統(tǒng)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集分析處理的重要工具，但是由于軟件研制的周期短、維護(hù)使用時(shí)間長(zhǎng)、人員流動(dòng)性強(qiáng)等問(wèn)題，導(dǎo)致測(cè)控軟件系統(tǒng)在維護(hù)工作上存在很多問(wèn)題。對(duì)此，國(guó)內(nèi)測(cè)控實(shí)時(shí)處理軟件采用了專(zhuān)用硬件平臺(tái)的面向過(guò)程處理模式，在研究數(shù)據(jù)處理方法上起到很大的促進(jìn)作用，成為了業(yè)界廣泛關(guān)注的重點(diǎn)話題。

1 測(cè)控軟件系統(tǒng)的發(fā)展前景

隨著信息科學(xué)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)是數(shù)字信號(hào)處理中非常重要的環(huán)節(jié)，將決定整個(gè)系統(tǒng)的性能。它廣泛應(yīng)用于雷達(dá)，通信，遙測(cè)遙感等領(lǐng)域。它己經(jīng)成為人們獲得外界信息的重要手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)逐步滲透到測(cè)控和儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，讓測(cè)控軟件系統(tǒng)得到了極大的完善和提升，在數(shù)據(jù)采集方面，數(shù)據(jù)采集卡、儀器放大器、數(shù)字信號(hào)處理芯片等技術(shù)的不斷升級(jí)和更新，也有效地加快了數(shù)據(jù)采集的速率和效率。至此，與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，已是當(dāng)今儀器與測(cè)控技術(shù)發(fā)展的主潮流。

當(dāng)今時(shí)代，以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展及相關(guān)技術(shù)的日益完善，突破了傳統(tǒng)通信方式的時(shí)空限制和地域障礙，將計(jì)算機(jī)、高檔外設(shè)和通信線路等硬件資源以及大型數(shù)據(jù)庫(kù)、程序、數(shù)據(jù)、文件等軟件資源納入網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)資源的共享。其次，通過(guò)組建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)增加系統(tǒng)冗余度的方法能提高系統(tǒng)的可靠性，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和變動(dòng)。由計(jì)算機(jī)和工作站作為結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)也就相當(dāng)于現(xiàn)代儀器的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)已成為現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)的中堅(jiān)。

2 航天測(cè)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集分析處理方法

近年來(lái)，我國(guó)航天測(cè)控系統(tǒng)隨著航天事業(yè)的發(fā)展而日趨臻于完善，為了擴(kuò)展觀測(cè)的范圍，實(shí)時(shí)采集航天信息，我們將航天測(cè)控系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，對(duì)航天器的飛行和工作數(shù)據(jù)信息進(jìn)行獲取，然后通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)上的信號(hào)加以采集、整理、處理，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、決策和實(shí)時(shí)反饋來(lái)控制航天器飛行的軌道和姿態(tài)，在整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中使用了多臺(tái)計(jì)算機(jī)，并有貫通各個(gè)測(cè)控站、測(cè)量船和測(cè)控中心的通信網(wǎng)絡(luò)。筆者主要闡述出航天測(cè)控系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集分析處理過(guò)程，具體分析如下：

2.1 航天測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集

在整個(gè)航天測(cè)控系統(tǒng)中，對(duì)航天器跟蹤測(cè)量所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，在將這種信息號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，方便信息的傳遞和處理。通常航天測(cè)控系統(tǒng)的所收集到的信息號(hào)包括兩種，一種是通過(guò)傳感器采集到的物理信息號(hào)，如溫度、流量、氣壓等等；另一個(gè)種是化學(xué)信息，如濕度、氣味等等，除此之外還有一些信號(hào)，如開(kāi)關(guān)量信號(hào)等。這些都是航天測(cè)控系統(tǒng)日常所需要對(duì)航天器數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集的重要部分，通過(guò)這些信息能夠及時(shí)掌握好航天器的飛行軌道、飛行狀況，為后續(xù)的信息處理做好充足準(zhǔn)備工作。

2.2 航天測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整理

在數(shù)據(jù)信號(hào)的整理過(guò)程中，航天器跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)，如彈道、軌道或位置的信息，通過(guò)航天測(cè)控系統(tǒng)所采集的電信號(hào)進(jìn)行平整、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等，轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號(hào)。通常整理信號(hào)的類(lèi)型會(huì)根據(jù)不同的傳感器信號(hào)采用不同的整理辦法，如對(duì)傳感器傳來(lái)的信號(hào)主要是進(jìn)行信號(hào)放大、平整、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程；對(duì)于圖像信號(hào)，經(jīng)采集之后主要是用于顯示，若還需對(duì)圖像進(jìn)行處理，再顯示，或者發(fā)出控制信號(hào)，那么也必須將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

2.3 航天測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理

航天測(cè)控系統(tǒng)整理后的數(shù)字信號(hào)，我們需要通過(guò)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)顯示，或者發(fā)出控制信號(hào)，但航天器采集到的信息對(duì)象顯示不正常，則代表我們需要航天測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)信號(hào)的計(jì)算和處理。遙測(cè)所提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理、分析可給出航天器的狀態(tài)信息，它們都是系統(tǒng)中反饋回路的重要信息源，將這些重要的信息源發(fā)送給地面接收站，從而對(duì)問(wèn)題對(duì)象進(jìn)行調(diào)控整理，使其恢復(fù)正常。

2.4 航天測(cè)控系統(tǒng)的顯示控制

航天測(cè)控系統(tǒng)在電子測(cè)量和控制系統(tǒng)的地面部分，要有與裝在航天器上的電子設(shè)備相配合才能完成測(cè)控任務(wù)。對(duì)于測(cè)量，航天器上必須有相應(yīng)的信標(biāo)機(jī)或應(yīng)答機(jī)，它們發(fā)回地面跟蹤和測(cè)速用的射頻信號(hào)，應(yīng)答機(jī)還發(fā)回測(cè)距信息。地面控制中心可以通過(guò)我們觀察的形式顯示出來(lái)，便于我們進(jìn)行判斷、檢測(cè)各種參數(shù)的傳感器和發(fā)送這些參數(shù)的射頻發(fā)射機(jī)。

像這種航天測(cè)控對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析處理的四個(gè)環(huán)節(jié)，采集、整理、處理、控制信息號(hào)進(jìn)行逐一完成，從而形成了航天測(cè)控系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)控制的一個(gè)閉環(huán)，從而更好的輔助和控制航天器的安全運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

測(cè)控軟件系統(tǒng)是現(xiàn)今數(shù)據(jù)采集處理分析的重要工具，在國(guó)內(nèi)眾多領(lǐng)域有著非常廣闊的發(fā)展前景，在數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)上，有著可靠易實(shí)現(xiàn)、經(jīng)濟(jì)低成本的有點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用，在航天飛行數(shù)據(jù)采集上也得到很好的應(yīng)用，是航天測(cè)控系統(tǒng)的重要組成部分。由于測(cè)控軟件系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的重要關(guān)系，測(cè)控網(wǎng)絡(luò)必須要基于于網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、開(kāi)放性等原則，成為具有開(kāi)放性、可互操作性、分散性、網(wǎng)絡(luò)化，像這種智能化的測(cè)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集分析處理上將會(huì)更為實(shí)時(shí)、可靠，有效的提升航天測(cè)控系統(tǒng)的工作效率。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

西安航天動(dòng)力測(cè)控技術(shù)研究所 陜西省西安市 710025