靶場實(shí)時(shí)測控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量評估算法

蘇瀅瀅 李飛

摘? 要：為了在武器裝備試驗(yàn)中及時(shí)反映參試測控設(shè)備的跟蹤測量情況，準(zhǔn)確評價(jià)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量，該文研究了數(shù)據(jù)分析規(guī)則，建立了合適的實(shí)時(shí)測控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量綜合評估模型，編寫了處理軟件。經(jīng)過試驗(yàn)檢驗(yàn)，該算法能夠及時(shí)反映測控裝備完成任務(wù)情況和整體工作狀態(tài)，提高試驗(yàn)效能，有利于科學(xué)組織試驗(yàn)，為試驗(yàn)任務(wù)的圓滿完成提供可靠的保障。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量評估? 規(guī)則? 精度分析? 數(shù)學(xué)模型? 數(shù)據(jù)質(zhì)量

中圖分類號：TJ06? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（a）-0190-02

Abstract： In order to really reflect the state of tracking test in weapon equipment and accurately evaluate the real-time data quality of the equipment， in this paper， by researching the rule of data analysis， the mathematical model to quality comprehensive evaluation of TTC data is established， and the data processing software is developed. The task completion and whole situation of equipment has been reflected through the experiment test， and the tasks can be fulfilled successfully. Moreover， the results indicated that the method was beneficial to improving test efficiency and developing scientific experimentation.

Key Words： Quality evaluation; Rule; Accuracy analysis; Mathematical model; Data quality

隨著武器裝備的迅速發(fā)展，靶場武器鑒定試驗(yàn)的內(nèi)容越來越豐富，試驗(yàn)的密度和難度逐漸提高。由于任務(wù)的復(fù)雜性、測量方式和數(shù)據(jù)傳輸手段的多樣性等因素的影響，需要對實(shí)時(shí)測控?cái)?shù)據(jù)的質(zhì)量情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與評估。試驗(yàn)指揮決策人員，不僅需要關(guān)注被試目標(biāo)彈道軌跡，同時(shí)還需要實(shí)時(shí)了解測控裝備信息采集、傳輸、處理情況，及時(shí)反映所屬裝備跟蹤情況，迅速定位測控裝備和處理軟件出現(xiàn)的問題，及時(shí)采取措施。同時(shí)，對試驗(yàn)任務(wù)完成情況和測控跟蹤的綜合效能進(jìn)行準(zhǔn)確的評價(jià)。為試驗(yàn)的安全決策提供可靠依據(jù)。

1? 測控信息數(shù)據(jù)元素

靶場試驗(yàn)測控設(shè)備根據(jù)測控體制不同，可以分為雷達(dá)測控設(shè)備、微波統(tǒng)一測控系統(tǒng)設(shè)備、光學(xué)測量設(shè)備、GPS等。通過不同的測控設(shè)備，實(shí)時(shí)采集到被試目標(biāo)的光測、GPS、遙測和遙控信息，這些信息構(gòu)成了測控信息質(zhì)量分析的數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)質(zhì)量分析的過程是對測控信息進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和挖掘的過程。雖然每一類測控?cái)?shù)據(jù)包含的數(shù)據(jù)內(nèi)容不盡同，但是經(jīng)過統(tǒng)一約定的格式轉(zhuǎn)換后，就可以使得每類測控?cái)?shù)據(jù)可檢查、可追蹤、可評價(jià)。

根據(jù)靶場試驗(yàn)的特點(diǎn)，將數(shù)據(jù)質(zhì)量分析模型應(yīng)用于靶場測控信息質(zhì)量分析中，制定出質(zhì)量分析規(guī)則。質(zhì)量分析規(guī)則既是質(zhì)量分析的判斷標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)是進(jìn)行質(zhì)量分析的基礎(chǔ)和前提。這些規(guī)則可以單獨(dú)使用，也可以彼此關(guān)聯(lián)使用。測控信息質(zhì)量分析對象是實(shí)時(shí)的測控?cái)?shù)據(jù)，主要關(guān)注包括重復(fù)數(shù)據(jù)的檢測、丟幀數(shù)據(jù)的處理、異常野值的檢測等。具體包括信息源的規(guī)范性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和等幾個(gè)考察方面。其中規(guī)范性包括檢查每個(gè)信息元采集傳輸?shù)男畔㈩悇e與數(shù)據(jù)幀的長度是否正確;信息源代碼、類別填寫是否正確;幀同步和狀態(tài)信息標(biāo)志是否有效。實(shí)時(shí)性檢查包括數(shù)據(jù)時(shí)延的統(tǒng)計(jì)，指對比同類數(shù)據(jù)每幀的采樣時(shí)間與數(shù)據(jù)接收時(shí)間差;時(shí)序的判斷，指對比相鄰幀的間隔時(shí)間是否符合約定的采樣頻率;準(zhǔn)確度檢查包括計(jì)算實(shí)測值與理論值的偏差、分析誤差、有效時(shí)段的統(tǒng)計(jì)等判斷是否符合試驗(yàn)要求。

2? 數(shù)學(xué)模型計(jì)算方法

2.1 測量數(shù)據(jù)野值的計(jì)算方法

包括數(shù)據(jù)的異常值剔除，插值外推。進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)必須先對測量數(shù)據(jù)的異常值進(jìn)行判別和處理，在測量過程中，測量數(shù)據(jù)是動態(tài)變化的，且在誤差允許范圍內(nèi)隨時(shí)間連續(xù)變化。當(dāng)測量數(shù)據(jù)存在異常值時(shí)，就存在超范圍的突變，可以建立下面準(zhǔn)則來識別測量數(shù)據(jù)是否為可疑的異常值。

以前面連續(xù)正常的測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，應(yīng)用最小二乘估計(jì)和時(shí)間多項(xiàng)式外推后一時(shí)刻的觀測數(shù)據(jù)估計(jì)值，與該時(shí)刻的實(shí)測數(shù)據(jù)作差，識別差值是否超過給定的門限δ。假若超過門限δ，則認(rèn)為該觀測數(shù)據(jù)是可疑異常值。

假設(shè)連續(xù)4個(gè)觀測數(shù)據(jù)記為i-4、i-3、i-2、i-1，由最小二乘估計(jì)線性外推獲取第i時(shí)刻觀測數(shù)據(jù)的估計(jì)值為：

2.2 測量數(shù)據(jù)狀態(tài)、時(shí)延統(tǒng)計(jì)方法

針對各類實(shí)時(shí)測控?cái)?shù)據(jù)中的時(shí)間信息進(jìn)行處理，對于數(shù)據(jù)狀態(tài)處于有效跟蹤情況下，判斷并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)間錯(cuò)誤點(diǎn)數(shù)量，統(tǒng)計(jì)測控?cái)?shù)據(jù)時(shí)延值。

在設(shè)備狀態(tài)有效的前提下，一組測量數(shù)據(jù)1、2、…、n的時(shí)間序列為{ti}，與之相應(yīng)的系統(tǒng)時(shí)間序列為{Ti}，則這組測量數(shù)據(jù)的時(shí)延均值y可表示為：

2.3 測量數(shù)據(jù)殘差統(tǒng)計(jì)方法

外側(cè)系統(tǒng)跟蹤目標(biāo)所得觀測量是隨時(shí)間變化的連續(xù)曲線，故可用一個(gè)時(shí)間多項(xiàng)式描述它，利用最小二乘估計(jì)可以擬合出觀測數(shù)據(jù)的時(shí)間多項(xiàng)式，然后對擬合后的殘差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到觀測數(shù)據(jù)的隨機(jī)誤差方差、均方差和相關(guān)的估計(jì)值。測量值Xi對應(yīng)時(shí)刻的真值為Ai，方差Vn的迭代公式為：

3? 實(shí)時(shí)測控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量分析

質(zhì)量分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層包括外部測控設(shè)備實(shí)時(shí)輸入的數(shù)據(jù)和經(jīng)過中心計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)。處理層既包括對數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)格式的分析，還包括判斷規(guī)則中各類期望值的設(shè)置。飛行試驗(yàn)前準(zhǔn)備階段需要根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)制定針對此次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析規(guī)則，即完成對規(guī)則庫的維護(hù)工作。由于每次試驗(yàn)任務(wù)被試目標(biāo)飛行軌道不同，所以需要在試驗(yàn)準(zhǔn)備階段對有變化的期望值重新設(shè)置，制定出適用于此次飛行任務(wù)的規(guī)則集合。在實(shí)時(shí)分析過程中，根據(jù)需求的不同，調(diào)用相應(yīng)的分析規(guī)則進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)。當(dāng)懷疑數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)問題時(shí)，針對各種導(dǎo)致問題發(fā)生的原因，及時(shí)調(diào)整規(guī)則的調(diào)用順序，以便快速定位故障原因。在飛行試驗(yàn)過程中，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析工作，可實(shí)現(xiàn)對任務(wù)開展過程進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)視預(yù)警，迅速捕獲異常數(shù)據(jù)，及時(shí)對異常情況進(jìn)行故障分析，對試驗(yàn)鑒定任務(wù)完成情況給出定量分析結(jié)果。另外，除了進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量實(shí)時(shí)分析，還可以對實(shí)時(shí)記錄的數(shù)據(jù)文件有針對性地進(jìn)行事后分析。對重點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤、查詢和數(shù)據(jù)比對檢查，形成數(shù)據(jù)質(zhì)量分析報(bào)告。

根據(jù)試驗(yàn)需求，對某次試驗(yàn)測量結(jié)果按照制訂規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果見表1。

4? 結(jié)語

該文根據(jù)飛行鑒定試驗(yàn)的特點(diǎn)，研究了數(shù)據(jù)質(zhì)量分析方法，給出了靶場試驗(yàn)信息質(zhì)量分析規(guī)則。通過軟件系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)質(zhì)量分析方法應(yīng)用到試驗(yàn)任務(wù)中，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)測控?cái)?shù)據(jù)的質(zhì)量評估功能。為指揮員了解掌握測控設(shè)備的試驗(yàn)效能，優(yōu)化試驗(yàn)方案，降低試驗(yàn)消耗和科學(xué)組織訓(xùn)練提供了可靠依據(jù)，為試驗(yàn)任務(wù)的圓滿完成提供了有力保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 田雪松.數(shù)據(jù)質(zhì)量分析評估模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].吉林大學(xué)，2008.

[2] 吳永歡.數(shù)據(jù)質(zhì)量管理模型及應(yīng)用研究[J].中國電業(yè)：技術(shù)版，2013，64（8）：46-50.

[3] 陳偉利.外測設(shè)備測量精度的估計(jì)與鑒定[J].導(dǎo)彈試驗(yàn)技術(shù)，2003，23（4）：22-25.

[4] 彭軍還.作為質(zhì)量指標(biāo)的估計(jì)方差的可靠性[J].測繪學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，7（1）：3-7.

[5] 甘友誼，陳偉利，劉夫體.靶場GPS外彈道測量精度分析與評定[J].導(dǎo)彈試驗(yàn)技術(shù)，2005，17（3）：15-17.

[6] 張斌，任海鵬，于古勝，等.中心計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)字引導(dǎo)精度分析[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2007，35（7）：29-31.