航天測(cè)量站數(shù)據(jù)池建設(shè)方法研究與數(shù)據(jù)應(yīng)用

戴昱彤，劉斌斌，劉紅巖

(西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，四川 宜賓 644000)

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)的航天事業(yè)得到了飛速的發(fā)展。從20世紀(jì)60年代至今，我國(guó)航天測(cè)控系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有，從弱到強(qiáng)的發(fā)展歷程，逐步形成了一個(gè)布局合理、工作協(xié)調(diào)、適應(yīng)性強(qiáng)的航天測(cè)控網(wǎng)[1]。航天測(cè)控網(wǎng)通常由測(cè)控中心和測(cè)量站(船)組成[2]，測(cè)量站是測(cè)控網(wǎng)的基本組成部分。在幾十年的發(fā)展進(jìn)程中，航天測(cè)控領(lǐng)域積累了海量的數(shù)據(jù)。對(duì)測(cè)量站來(lái)講，數(shù)據(jù)可主要分為測(cè)控?cái)?shù)據(jù)、通信數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)3大類(lèi)。測(cè)控?cái)?shù)據(jù)主要用于向上級(jí)報(bào)送，通信數(shù)據(jù)主要用于通信狀態(tài)監(jiān)視，設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)主要用于設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

測(cè)控站設(shè)備主要包括跟蹤測(cè)量系統(tǒng)(雷達(dá)系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)等)、時(shí)間統(tǒng)一系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)、勤務(wù)保障系統(tǒng)等。時(shí)間統(tǒng)一系統(tǒng)自成體系，備份手段多，故障率極低。小型測(cè)量站通常不單獨(dú)成立氣象系統(tǒng)，可依靠地方政府的氣象部門(mén)獲得氣象數(shù)據(jù)。所以，測(cè)量站可利用挖掘的數(shù)據(jù)主要集中在跟蹤測(cè)量系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和勤務(wù)保障系統(tǒng)中。我國(guó)的航天測(cè)量站通常配備各種不同類(lèi)型的測(cè)控設(shè)備，例如雷達(dá)、火箭遙測(cè)接收設(shè)備等；通信設(shè)備主要包括衛(wèi)通、路由器、防火墻、交換機(jī)以及時(shí)統(tǒng)等[3]；勤務(wù)保障設(shè)備主要包括油機(jī)、高低壓配電、UPS、消防和空調(diào)等[4-6]。

當(dāng)前測(cè)量站的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和應(yīng)用存在著諸多問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)零散。數(shù)據(jù)大多以文件形式零散存放，沒(méi)有形成集中統(tǒng)一的存儲(chǔ)方式，數(shù)據(jù)冗余度高，給后續(xù)的查詢(xún)、檢索、應(yīng)用等工作帶來(lái)困難；

2)數(shù)據(jù)不成體系。數(shù)據(jù)沒(méi)有形成系統(tǒng)的體系，存儲(chǔ)比較雜亂，沒(méi)能針對(duì)不同的航天測(cè)量任務(wù)類(lèi)型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，給后續(xù)的數(shù)據(jù)控制處理和維護(hù)工作帶來(lái)困難；

3)數(shù)據(jù)相對(duì)隔離。不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)呈相對(duì)隔離狀態(tài)，設(shè)備間數(shù)據(jù)的交叉應(yīng)用少，數(shù)據(jù)利用率低。

測(cè)量站設(shè)備種類(lèi)多，目前對(duì)于設(shè)備狀態(tài)的維護(hù)管理多依靠人工，如果能夠?qū)⒏鞣N數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)梳理、精準(zhǔn)分類(lèi)、集中管理、有效利用，將大大提升工作效率與準(zhǔn)確度?；诖?，提出了一種測(cè)量站數(shù)據(jù)池建設(shè)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的集中控制，減少數(shù)據(jù)的冗余度，提高數(shù)據(jù)一致性和可維護(hù)性，提高數(shù)據(jù)的利用率。然后從多個(gè)方面并對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。測(cè)量站數(shù)據(jù)池的建設(shè)將使提升測(cè)控工作的自動(dòng)化與智能化程度成為可能。

1 測(cè)量站數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

1.1 測(cè)量站數(shù)據(jù)內(nèi)容

通過(guò)對(duì)測(cè)量站設(shè)備類(lèi)型的梳理與分析，可以得到如表1所示的測(cè)量站數(shù)據(jù)內(nèi)容。

表1 測(cè)量站設(shè)備獲取信息列表

不同數(shù)據(jù)內(nèi)容具有不同的數(shù)據(jù)特點(diǎn)：

目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性強(qiáng)，針對(duì)不同的任務(wù)(火箭)類(lèi)型、數(shù)據(jù)差異大，數(shù)據(jù)量大。針對(duì)此類(lèi)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)池需著重考量怎樣進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選與清洗。根據(jù)不同任務(wù)(火箭)類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ)與利用。

鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)特點(diǎn)：設(shè)備節(jié)點(diǎn)多，狀態(tài)監(jiān)視點(diǎn)多，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。對(duì)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)的利用應(yīng)多用圖形化的形式進(jìn)行展示，有告警應(yīng)及時(shí)給出聲音等提示并及時(shí)保存設(shè)備狀態(tài)，以供崗位人員分析排查。

勤務(wù)保障類(lèi)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)有：參數(shù)類(lèi)型繁雜，設(shè)備分布廣。針對(duì)此類(lèi)數(shù)據(jù)，應(yīng)分門(mén)別類(lèi)做好儲(chǔ)存，以便事后查看。

一套設(shè)備中除輸出的數(shù)據(jù)外，設(shè)備之間的信號(hào)等也具有指示設(shè)備或系統(tǒng)狀態(tài)的功能，后續(xù)可對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行提取利用。除以上信息外，在任務(wù)準(zhǔn)備過(guò)程中產(chǎn)生的諸多文檔也應(yīng)用于數(shù)據(jù)池建設(shè)，主要由任務(wù)過(guò)程中的質(zhì)量管理體系文件組成。其中可用到的數(shù)據(jù)有：一、歸零報(bào)告；二、軟件維護(hù)文檔；三、評(píng)審報(bào)告中涉及設(shè)備狀態(tài)調(diào)整的部分。另外，崗位人員對(duì)于主、備件的更換等維護(hù)記錄，對(duì)電平等未在文書(shū)明確的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整等操作也應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后入庫(kù)管理。

1.2 現(xiàn)有數(shù)據(jù)的使用方法

目前，雷達(dá)、火箭遙測(cè)設(shè)備接收數(shù)據(jù)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與上報(bào)。通信設(shè)備參數(shù)主要用于鏈路質(zhì)量監(jiān)測(cè)。對(duì)勤務(wù)保障設(shè)備的監(jiān)測(cè)主要用于對(duì)相關(guān)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤。目前，多數(shù)測(cè)量站已配備專(zhuān)門(mén)的針對(duì)勤務(wù)保障設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)超過(guò)閾值告警等自動(dòng)化手段，崗位人員可輕松感知設(shè)備狀態(tài)并查閱歷史記錄。

針對(duì)雷達(dá)、火箭遙測(cè)接收設(shè)備數(shù)據(jù)的解算由所方軟硬件完成，另外，根據(jù)定制軟件系統(tǒng)(如指揮聯(lián)調(diào)系統(tǒng))監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流量、測(cè)量數(shù)值是否符合預(yù)期(如理論彈道)。針對(duì)每次火箭發(fā)射產(chǎn)生的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行了記盤(pán)，鮮有實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)應(yīng)用以指導(dǎo)目前設(shè)備的狀態(tài)研判與設(shè)備維護(hù)工作。

通信設(shè)備一般亦有專(zhuān)門(mén)的軟件進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與指標(biāo)測(cè)試。大多進(jìn)行關(guān)鍵鏈路流量的監(jiān)測(cè)、時(shí)延、丟包率等指標(biāo)的實(shí)時(shí)顯示，多數(shù)通信設(shè)備(含地面線(xiàn)路與衛(wèi)星通信)已具備遠(yuǎn)程控制能力。

在質(zhì)量管理文書(shū)中明確的對(duì)于設(shè)備狀態(tài)的修改、歸零報(bào)告中涉及的設(shè)備及故障類(lèi)型、時(shí)間等信息未與設(shè)備數(shù)據(jù)形成關(guān)聯(lián)，目前僅保存于質(zhì)管部門(mén)，不便于對(duì)實(shí)際工作形成指導(dǎo)作用。

綜上，目前對(duì)于數(shù)據(jù)的使用存在以下幾種情況：1)有用的信息未識(shí)別為數(shù)據(jù)；2)識(shí)別但未合理采集；3)采集但未存儲(chǔ)應(yīng)用；4)存儲(chǔ)但未集中整理與分析；5)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析但未盡其用。

1.3 測(cè)量站數(shù)據(jù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)池的差序格局是先有數(shù)據(jù)后有模式，因此需要一種自底向上的方式以一種大數(shù)據(jù)融合的方法實(shí)現(xiàn)集成。大數(shù)據(jù)融合即建立數(shù)據(jù)間、信息間、知識(shí)片段間多維度、多粒度的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)更多層面的知識(shí)交互[9]。測(cè)量站的數(shù)據(jù)池建設(shè)面臨以下挑戰(zhàn)：

1)針對(duì)業(yè)務(wù)需求的有用數(shù)據(jù)的識(shí)別。根據(jù)航天事業(yè)的發(fā)展，測(cè)量站的業(yè)務(wù)需求也在悄然發(fā)生變化，要提升業(yè)務(wù)科學(xué)化、智能化水平，需要將多種數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉應(yīng)用。然而海量的數(shù)據(jù)與有限的精力又要求開(kāi)發(fā)者需將識(shí)別工作與業(yè)務(wù)需求進(jìn)行緊密結(jié)合。需要首先進(jìn)行業(yè)務(wù)需求的細(xì)致分析，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的識(shí)別。

2)割裂的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。需處理的數(shù)據(jù)從來(lái)源角度看是多源異構(gòu)的。而且，這些數(shù)據(jù)被物理地存放在不同的系統(tǒng)中。這些割裂的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)造成了各種數(shù)據(jù)孤島，需要把這些割裂的數(shù)據(jù)以合適的方式整合到統(tǒng)一的系統(tǒng)中。目前測(cè)量站的數(shù)據(jù)庫(kù)基本是針對(duì)少數(shù)集中主要業(yè)務(wù)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)之間的信息利用不夠充分，缺乏關(guān)聯(lián)應(yīng)用。

3)數(shù)據(jù)規(guī)模與數(shù)據(jù)價(jià)值的矛盾。數(shù)據(jù)越來(lái)越豐富，提供了更多有價(jià)值的信息。但數(shù)據(jù)價(jià)值并不與規(guī)模成正比，對(duì)已有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理方法提出了挑戰(zhàn)，需要對(duì)融合的規(guī)模進(jìn)行控制。設(shè)備聯(lián)試時(shí)，每秒產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，而整個(gè)聯(lián)試過(guò)程長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)。這就需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求與現(xiàn)實(shí)條件挑選具有應(yīng)用與查詢(xún)意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行挑選保存。

4)跨媒體、跨語(yǔ)言的關(guān)聯(lián)。需要處理的數(shù)據(jù)有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，這對(duì)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的發(fā)現(xiàn)提出了挑戰(zhàn)。尤其是圖片、視頻、音頻數(shù)據(jù)與文本數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。測(cè)量站數(shù)據(jù)池建設(shè)的一個(gè)重要任務(wù)就是將多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)應(yīng)用。

5)知識(shí)的隱含性。除了顯式知識(shí)外，通常隱式知識(shí)、隱式關(guān)系比顯式知識(shí)更重要。在測(cè)量站的數(shù)據(jù)中，這種有用的“隱式關(guān)系”通常是指崗位人員多年累積的“崗位經(jīng)驗(yàn)”。比如各種方案中的流程，故障的快速定位等經(jīng)驗(yàn)。

2 數(shù)據(jù)池建設(shè)方法

數(shù)據(jù)池建設(shè)一般應(yīng)遵循以下原則：1)先進(jìn)性和實(shí)用性，采用當(dāng)前先進(jìn)而成熟的技術(shù)，在平臺(tái)的選擇上，要考慮到航天測(cè)控這個(gè)特殊領(lǐng)域?qū)浻布?guó)產(chǎn)化等方面的要求；2)一致性與完整性，所有數(shù)據(jù)將采用統(tǒng)一的編碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，建立規(guī)范完整實(shí)用的數(shù)據(jù)管理流程；3)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)與字段定義符合測(cè)量站數(shù)據(jù)的使用、查看習(xí)慣，便于長(zhǎng)期的使用；4)開(kāi)放性和可擴(kuò)展性，充分考慮后續(xù)數(shù)據(jù)的持續(xù)增加，在數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和管理方案制定時(shí)預(yù)留，多類(lèi)型數(shù)據(jù)錄入接口、數(shù)據(jù)之間的關(guān)系設(shè)計(jì)可兼容新數(shù)據(jù)[10]。

2.1 數(shù)據(jù)池建設(shè)流程

通常，數(shù)據(jù)池建設(shè)離不開(kāi)“兩個(gè)流程、兩個(gè)模型和3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”，兩個(gè)流程內(nèi)容為需求分析和系統(tǒng)建模，兩個(gè)模型內(nèi)容為數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)功能模型，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容為信息分類(lèi)編碼標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)元素標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)庫(kù)模型標(biāo)準(zhǔn)[11-12]。根據(jù)各類(lèi)數(shù)據(jù)池建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，分析測(cè)量站數(shù)據(jù)特點(diǎn)，提出適用于測(cè)量站數(shù)據(jù)池的建設(shè)路線(xiàn)，如圖1所示。

圖1 測(cè)量站數(shù)據(jù)池建設(shè)流程

由圖1中可知，測(cè)量站數(shù)據(jù)池建設(shè)，首先要對(duì)目前測(cè)量站已產(chǎn)生數(shù)據(jù)及相關(guān)流程進(jìn)行梳理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行總體需求分析。其次，為了使總體需求在目前的各項(xiàng)條件下通過(guò)部分軟硬件采購(gòu)與先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用最終落地，需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)理論與實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，包括是否有選取國(guó)產(chǎn)化軟硬件的要求等，選取合適的實(shí)現(xiàn)途徑。再次，詳細(xì)深入地進(jìn)行自上而下的業(yè)務(wù)需求分析，結(jié)合對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的詳細(xì)梳理，細(xì)化針對(duì)每項(xiàng)業(yè)務(wù)需求的數(shù)據(jù)來(lái)源。最后，進(jìn)行數(shù)據(jù)池總體建模與實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)時(shí)為了進(jìn)行多種擴(kuò)展應(yīng)用應(yīng)在保證安全性的前提下留取數(shù)據(jù)提取接口，以保證數(shù)據(jù)池作用的充分發(fā)揮。數(shù)據(jù)池建成后，需要在實(shí)際工作中進(jìn)行驗(yàn)證與改進(jìn)。

2.2 業(yè)務(wù)需求分析

測(cè)量站的中心任務(wù)是圓滿(mǎn)完成跟蹤測(cè)量任務(wù)，萬(wàn)無(wú)一失、圓滿(mǎn)成功的要求又需要保證設(shè)備狀態(tài)始終保持正確的狀態(tài)，或者出現(xiàn)問(wèn)題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除。故測(cè)量站業(yè)務(wù)需求主要有以下4個(gè)方面：

1)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的上傳下達(dá)。這是測(cè)控站最基本也是最中心的任務(wù)。當(dāng)前，測(cè)量站在數(shù)據(jù)的收發(fā)方面能夠滿(mǎn)足任務(wù)文書(shū)基本要求，各類(lèi)數(shù)據(jù)也進(jìn)行了分類(lèi)存儲(chǔ)，而未對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)與運(yùn)用。為對(duì)后續(xù)“自動(dòng)化”、“智能化”應(yīng)用更加“有用”，就應(yīng)在“哪些數(shù)據(jù)應(yīng)該存儲(chǔ)”，“哪些數(shù)據(jù)應(yīng)該以什么樣的形式與頻率存儲(chǔ)”，“多種多類(lèi)數(shù)據(jù)應(yīng)該做怎樣的數(shù)據(jù)模塊劃分”等方面進(jìn)行多設(shè)備領(lǐng)域?qū)＜已杏懞蟠_定。

2)設(shè)備狀態(tài)的集中監(jiān)視與告警。當(dāng)前，對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視主要依托所方在研制整套設(shè)備時(shí)所配備的監(jiān)控軟件。軟件含有對(duì)設(shè)備參數(shù)的查詢(xún)與設(shè)置功能，亦有針對(duì)單臺(tái)設(shè)備的告警信息顯示及日志記錄等功能。測(cè)量站數(shù)據(jù)池的建設(shè)可利用此類(lèi)軟件，以獲取設(shè)備狀態(tài)、告警信息等。在此基礎(chǔ)上，將一次任務(wù)的一種特定設(shè)備技術(shù)狀態(tài)作為標(biāo)識(shí)，記錄設(shè)備的更多關(guān)鍵參數(shù)值，這些正常參數(shù)值便可成為此次任務(wù)的設(shè)備參數(shù)參照值，便于崗位人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備性能波動(dòng)甚至異常。

3)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的智能化判讀。測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的智能化判讀是通過(guò)對(duì)當(dāng)前測(cè)控?cái)?shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較實(shí)現(xiàn)的。這種比較是基于留存有大量的任務(wù)實(shí)戰(zhàn)數(shù)據(jù)而進(jìn)行的。測(cè)量站設(shè)備配備后，由于其在役時(shí)間長(zhǎng)(通常為5年以上)，在失效前，設(shè)備性能會(huì)隨著時(shí)間推移而緩慢變化，而大量歷史數(shù)據(jù)的留存將使這種變化變得可捕捉。大多數(shù)設(shè)備的性能變化對(duì)于某次任務(wù)的影響難以直接測(cè)量，但能夠找到某次類(lèi)似、時(shí)間臨近的任務(wù)狀態(tài)下設(shè)備的參數(shù)數(shù)據(jù)，在實(shí)際工作中就足以實(shí)現(xiàn)比以往精細(xì)得多的判讀。

4)設(shè)備故障排除的輔助功能。測(cè)量站工作逐漸向“自動(dòng)化”、“少人化”方向發(fā)展的過(guò)程中，研發(fā)設(shè)備故障輔助診斷系統(tǒng)是必然的趨勢(shì)。要實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障排除的輔助功能，一是要搜集必要的實(shí)時(shí)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)；二是需要搜集歷史任務(wù)中的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)；三是要使用自動(dòng)化儀器儀表控制技術(shù)進(jìn)行信號(hào)參數(shù)的提??；四是需要利用成熟崗位人員的崗位經(jīng)驗(yàn)將前三者進(jìn)行整合與自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)。

2.3 數(shù)據(jù)需求分析

根據(jù)業(yè)務(wù)需求分析得到的4種業(yè)務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)來(lái)源進(jìn)行劃分與分類(lèi)入庫(kù)。如圖2所示，針對(duì)4種業(yè)務(wù)，梳理數(shù)據(jù)來(lái)源。5種來(lái)源的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)篩選、清洗、標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)管理，在進(jìn)行后3種業(yè)務(wù)時(shí)，同時(shí)要用到當(dāng)前設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中狀態(tài)類(lèi)似的歷史數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)建模、經(jīng)驗(yàn)植入、分析比較等方法的運(yùn)用，更好地服務(wù)于崗位工作。

圖2 與業(yè)務(wù)需求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)源

測(cè)控、通信數(shù)據(jù)可依賴(lài)現(xiàn)有數(shù)據(jù)交互計(jì)算機(jī)獲取，只是在入庫(kù)的格式與方式上需要多加考量。設(shè)備狀態(tài)參數(shù)可從各設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)獲取[13-14]。利用儀器控制技術(shù)，獲取測(cè)量?jī)x器、設(shè)備中的信號(hào)指標(biāo)、關(guān)鍵參數(shù)值。過(guò)程管理文件中的數(shù)據(jù)——通常為表征任務(wù)技術(shù)狀態(tài)的設(shè)備指標(biāo)、規(guī)程等——可通過(guò)人工錄入或使用自動(dòng)化工具進(jìn)行獲取。

2.4 測(cè)量站數(shù)據(jù)類(lèi)型與入庫(kù)方式

通過(guò)對(duì)測(cè)量站信息種類(lèi)的分析可知，測(cè)量站數(shù)據(jù)存在3種類(lèi)型：1)數(shù)字類(lèi)型；2)模擬類(lèi)型；3)文本類(lèi)型。針對(duì)不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型，數(shù)據(jù)入庫(kù)方式也有所差異。

數(shù)字類(lèi)型數(shù)據(jù)包含測(cè)控設(shè)備解算出的目標(biāo)位置、速度等信息，大部分設(shè)備內(nèi)部的監(jiān)控指標(biāo)，表征鏈路通信狀態(tài)的時(shí)延、丟包率等信息，勤務(wù)保障系統(tǒng)中的已由傳感器數(shù)字化后的信息等。數(shù)字類(lèi)型數(shù)據(jù)在入庫(kù)時(shí)可方便地“修剪”成固定格式直接入庫(kù)。

模擬類(lèi)型數(shù)據(jù)包含遙外測(cè)設(shè)備、衛(wèi)通設(shè)備等自調(diào)制解調(diào)器之后的載波數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可由頻譜儀等設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化。利用儀器編程技術(shù)可以對(duì)此類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化獲取。模擬類(lèi)型的數(shù)據(jù)在提取關(guān)鍵特征——如中心點(diǎn)頻、載噪比、尖峰值等——并進(jìn)行數(shù)字化后進(jìn)行入庫(kù)。

文本類(lèi)型數(shù)據(jù)主要為任務(wù)過(guò)程質(zhì)量管理文書(shū)。其中包含設(shè)備狀態(tài)更改記錄，任務(wù)狀態(tài)參數(shù)的詳細(xì)記錄，關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)測(cè)試記錄，故障歸零報(bào)告等與任務(wù)相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)信息。這部分信息通常是最需要重點(diǎn)關(guān)注的部分。文本類(lèi)型數(shù)據(jù)可進(jìn)行需求分析后，進(jìn)行分類(lèi)入庫(kù)。例如軟件維護(hù)內(nèi)容、設(shè)備狀態(tài)變更、主備件維護(hù)更換時(shí)間等信息可通過(guò)設(shè)置關(guān)鍵標(biāo)簽(查詢(xún)用)，以簡(jiǎn)潔易懂的文本方式入庫(kù)。針對(duì)故障類(lèi)文本，可將故障時(shí)間對(duì)應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化入庫(kù)，可將處置方法等與故障設(shè)備關(guān)聯(lián)后以文本方式入庫(kù)。

3 數(shù)據(jù)運(yùn)用展望

3.1 智能數(shù)據(jù)判讀與決策輔助

存盤(pán)測(cè)量數(shù)據(jù)、設(shè)備指標(biāo)數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)控機(jī)中存在大量的數(shù)據(jù)相關(guān)性可挖掘。對(duì)于測(cè)控領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，相似任務(wù)狀態(tài)(數(shù)據(jù)庫(kù)中用指標(biāo)篩選即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分類(lèi))的測(cè)控參數(shù)之間具有高相關(guān)性。這些數(shù)據(jù)可以用于對(duì)照檢查，可提示當(dāng)前設(shè)備指標(biāo)是否符合預(yù)期，若不符合就需要重點(diǎn)關(guān)注。另一方面，針對(duì)同一臺(tái)設(shè)備，進(jìn)行輸出與輸入的關(guān)系探索，在一定范圍內(nèi)可預(yù)測(cè)對(duì)于某個(gè)輸入的輸出值范圍。大量關(guān)鍵數(shù)據(jù)的判讀可進(jìn)行關(guān)聯(lián)并實(shí)現(xiàn)對(duì)指揮決策的輔助與支持。

3.2 多模態(tài)數(shù)據(jù)的相關(guān)性研究

針對(duì)不同的設(shè)備，崗位人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^(guò)多種途徑判斷設(shè)備狀態(tài)。這些經(jīng)驗(yàn)往往涉及多種模態(tài)，比如設(shè)備(天線(xiàn)等機(jī)械設(shè)備)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音頻率、大小與設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)緊密相關(guān)。通過(guò)遠(yuǎn)程的傳感器布置與對(duì)聲音的特征提取與分析，可達(dá)到事半功倍的效果。雷達(dá)設(shè)備的波形特征提取與應(yīng)用，將使得該崗位人員具有更多的科學(xué)化手段感知設(shè)備狀態(tài)。在狀態(tài)監(jiān)視與應(yīng)急方案中的多種類(lèi)型數(shù)據(jù)的提取與應(yīng)用將縮短故障分析時(shí)間。

3.3 基于頻譜分析的中、射頻設(shè)備功能檢測(cè)方法

中頻、射頻、天線(xiàn)設(shè)備是雷達(dá)、遙測(cè)、衛(wèi)星通信等分系統(tǒng)中的重要組成部分。通過(guò)使用頻譜儀等儀器對(duì)射頻、中頻設(shè)備中流動(dòng)的模擬信號(hào)的特征提取，可得知信號(hào)特性或設(shè)備的放大性能、頻偏等指標(biāo)是否合乎標(biāo)準(zhǔn)[15-16]。而這些設(shè)備使用周期普遍較長(zhǎng)，可通過(guò)定期對(duì)各節(jié)點(diǎn)頻譜特征的測(cè)量，建立設(shè)備的健康檔案庫(kù)，當(dāng)有設(shè)備出現(xiàn)性能明顯下降時(shí)便于向裝備部門(mén)申請(qǐng)維修或更換，實(shí)施設(shè)備失效前的預(yù)防性措施，確保航天任務(wù)萬(wàn)無(wú)一失。

目前，已發(fā)現(xiàn)5G信號(hào)對(duì)于測(cè)控設(shè)備天線(xiàn)數(shù)據(jù)接收的干擾，對(duì)于干擾的發(fā)現(xiàn)與處置主要依靠經(jīng)驗(yàn)與操作頻譜儀等檢測(cè)設(shè)備[17-19]。運(yùn)用儀器控制與數(shù)據(jù)提取技術(shù)，將頻譜數(shù)據(jù)與特征提取入庫(kù)，將使得干擾監(jiān)測(cè)等變得簡(jiǎn)單，也將崗位工作從對(duì)人員經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)中解脫出來(lái)。

3.4 航天測(cè)控任務(wù)自動(dòng)化運(yùn)行

自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)是根據(jù)控制對(duì)象的工作流程建立自動(dòng)運(yùn)行模型和反饋機(jī)制，利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程的自動(dòng)控制和設(shè)備管理等相關(guān)任務(wù)[20-22]。

測(cè)量站接收測(cè)控中心的測(cè)控計(jì)劃和航天器瞬跟信息，根據(jù)測(cè)控計(jì)劃的要求時(shí)間節(jié)點(diǎn)自動(dòng)生成工作流程，并在自動(dòng)化運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行故障診斷、異常處理，同時(shí)向監(jiān)控分系統(tǒng)提供測(cè)站長(zhǎng)管任務(wù)自動(dòng)化運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備自身狀態(tài)，自動(dòng)化分析判斷任務(wù)數(shù)據(jù)，并生成工作報(bào)表。崗位人員工作效率將大大提高，降低誤操作風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)過(guò)程的自動(dòng)化、可視化、智能化。航天測(cè)控對(duì)于可靠性的高要求，必定要求對(duì)設(shè)備狀態(tài)的精準(zhǔn)把握，而這就是對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)與設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析實(shí)現(xiàn)的。

3.5 數(shù)據(jù)的可選擇性導(dǎo)出與開(kāi)放式應(yīng)用

測(cè)控、通信、設(shè)備狀態(tài)、指標(biāo)數(shù)據(jù)和任務(wù)過(guò)程文件內(nèi)容入庫(kù)后，數(shù)據(jù)按照規(guī)定的格式進(jìn)行存儲(chǔ)，除進(jìn)行只要業(yè)務(wù)的支撐外，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)出，用于其它業(yè)務(wù)——比如用于模擬訓(xùn)練平臺(tái)的輸入、特定故障分析等，也為未來(lái)某特定方式的數(shù)據(jù)融合提供了接口,提取數(shù)據(jù)文件的格式可以xml文件等通用形式。

3.5.1 作為模擬訓(xùn)練平臺(tái)的輸入數(shù)據(jù)

當(dāng)前的模擬訓(xùn)練平臺(tái)為定制，只能納入部分訓(xùn)練模式。將實(shí)際的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行提取并輸入將提升模型的準(zhǔn)確度。另外，海量設(shè)備數(shù)據(jù)將使得模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的純軟件化變得可行。將大大降低模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的采購(gòu)資金，甚至可進(jìn)行自主研發(fā)。

3.5.2 特定故障分析的數(shù)據(jù)提取

以故障樹(shù)為模型的故障輔助診斷系統(tǒng)智能囊括部分故障的分析，對(duì)于一些特殊的故障，需要提取特定時(shí)段、特定限制條件的歷史數(shù)據(jù)和故障時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)。靈活的數(shù)據(jù)抽取方式將提升此類(lèi)故障分析的科學(xué)化程度。

3.5.3 為未來(lái)數(shù)據(jù)融合提供接口

目前，已有針對(duì)當(dāng)前不同遙、外測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)[23-26]。實(shí)現(xiàn)方法為進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式約定后由中心計(jì)算機(jī)利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行彈道計(jì)算等，此種方式的實(shí)現(xiàn)由上級(jí)統(tǒng)一規(guī)劃。而設(shè)備型號(hào)與性能將不斷更新，數(shù)據(jù)池中的數(shù)據(jù)能夠以靈活的方式導(dǎo)出將使得未來(lái)的數(shù)據(jù)融合過(guò)程更加靈活，擴(kuò)展性更好。

3.6 設(shè)備數(shù)字檔案的建立與利用

數(shù)據(jù)庫(kù)中含有大量設(shè)備產(chǎn)生的測(cè)量參數(shù)、監(jiān)視軟件中的狀態(tài)參數(shù)、測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生的設(shè)備指標(biāo)數(shù)據(jù)及質(zhì)管文書(shū)中設(shè)備狀態(tài)的改變記錄。除了目前已實(shí)現(xiàn)的對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視，建立設(shè)備數(shù)字檔案可實(shí)現(xiàn)如下功能：1)對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)的存儲(chǔ)與分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備性能的感知；2)存儲(chǔ)設(shè)備損耗相關(guān)信息，便于崗位人員進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)或采取相應(yīng)措施。設(shè)備配備、送修、故障的時(shí)間、操作后性能變化及操作依據(jù)等信息需詳細(xì)錄入；3)設(shè)備狀態(tài)更改日志的建立將有助于崗位工作交接，防止因交接不到位產(chǎn)生的技術(shù)狀態(tài)把控不到位;4)經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)備性能的長(zhǎng)期跟蹤，使得捕捉與設(shè)備現(xiàn)有性能的差異化值變得容易，設(shè)備故障更易識(shí)別。

3.7 指揮顯示系統(tǒng)的個(gè)性化定制

通常，指揮顯示系統(tǒng)主要顯示測(cè)控?cái)?shù)據(jù)與設(shè)備通斷等信息。測(cè)量站數(shù)據(jù)池建設(shè)好后，可設(shè)置固定顯示界面與可定制界面。每名指揮員擅長(zhǎng)的領(lǐng)域或崗位職責(zé)有差異，可在定制界面將相關(guān)崗位指揮員所關(guān)心的信息加入，便于更深入的對(duì)其關(guān)注的設(shè)備或鏈路狀態(tài)進(jìn)行把控分析。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前正處于航天技術(shù)的大發(fā)展期，航天強(qiáng)國(guó)的建設(shè)離不開(kāi)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用。目前測(cè)量站的數(shù)據(jù)存在著存儲(chǔ)零散、不成體系、相對(duì)隔離的問(wèn)題。鑒于此，提出了適用于測(cè)量站的數(shù)據(jù)池建設(shè)流程，依托現(xiàn)有的硬軟件條件，分析業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)需求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了梳理與分類(lèi)入庫(kù)。數(shù)據(jù)池的建設(shè)將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中控制，減少數(shù)據(jù)的冗余度，提高數(shù)據(jù)一致性和可維護(hù)性，提高數(shù)據(jù)的利用率。將使得多種數(shù)據(jù)應(yīng)用可行，而這些應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，將使得測(cè)量站工作的自動(dòng)化、智能化、科學(xué)化水平大大提升。