兩種周期型遙測數(shù)據(jù)建模模型及其初始化算法

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摘要：在對某大型航天電子設(shè)備的遙測數(shù)據(jù)建模預(yù)測時，遇到多是不規(guī)則周期型數(shù)據(jù)，對其進行建模預(yù)測可以在早期及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備性能異常。針對有周期規(guī)律的遙測數(shù)據(jù)，提出采用Fourier級數(shù)模型、sin函數(shù)和模型對遙測數(shù)據(jù)建模，給出了這種數(shù)據(jù)模型的表達式，研究了基于FFT的兩種模型的參數(shù)初始化算法。通過數(shù)值實驗說明模型參數(shù)初始化算法的有效性，為后續(xù)利用最優(yōu)化理論求解模型精確參數(shù)提供了良好的初試點。

關(guān)鍵詞：遙測數(shù)據(jù)；預(yù)測；周期模型；初始參數(shù)

中圖分類號：P207.2文獻標(biāo)識碼：A

1引言

利用大型航天電子設(shè)備的歷史采集數(shù)據(jù)，采用適當(dāng)?shù)念A(yù)示分析方法，開發(fā)對電子設(shè)備遙測數(shù)據(jù)變化進行預(yù)示分析的工具，實現(xiàn)對航天電子設(shè)備采集數(shù)據(jù)進行建模，完成擬合及長預(yù)示，可以為研究大型電子設(shè)備性能的變化規(guī)律、分析實際變化與設(shè)計值的差異等提供手段。對于大量表現(xiàn)出周期特點的遙測數(shù)據(jù)，需要給出可行的數(shù)據(jù)模型，模型要求具有一定適用性，不局限于某一個特定的遙測數(shù)據(jù)。另外，從工程應(yīng)用的實際需要考慮，還必須根據(jù)遙測的數(shù)據(jù)能夠快速計算出模型的初始參數(shù)，也就是要有模型參數(shù)的初始化算法[1]。根據(jù)一部分遙測數(shù)據(jù)求出的初始參數(shù)，未必是模型參數(shù)的精確解，但是可以為后續(xù)利用最優(yōu)化理論的方法，迭代求解更為精確的解模型參數(shù)提供較好的初始點，提高迭代收斂速度[2～4]，滿足工程應(yīng)用需要。本文著重探討可行的周期型遙測數(shù)據(jù)建模模型，結(jié)合大量遙測數(shù)據(jù)給出模型參數(shù)初始化算法。

某型航天電子設(shè)備某遙測數(shù)據(jù)中包含一個變化周期的數(shù)據(jù)量通常需要近萬個，為了擬合和預(yù)測往往需要有約五個周期的以上的數(shù)據(jù)，即大約需要40000多個以上的數(shù)據(jù)。因此，這涉及到大規(guī)模數(shù)據(jù)處理問題，為了工程應(yīng)用需要采用的數(shù)據(jù)處理方法必須滿足時間復(fù)雜度需要，即要求盡可能短的時間完成建模及預(yù)測。首先將要處理的遙測數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)換為y，t，其中y和t均為m維列向量，m即為所獲得的原始遙測數(shù)據(jù)的個數(shù)。為了方便計算，通常要先對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，剔除野值，對采樣數(shù)據(jù)進行去均值并進行必要的尺度壓縮，即將數(shù)據(jù)大小幅值和坐標(biāo)寬度變換到一定數(shù)值范圍內(nèi)，文中假設(shè)已完成上述預(yù)處理過程。

5結(jié)束語

對于周期型遙測數(shù)據(jù)，給出能夠較好實現(xiàn)對周期數(shù)據(jù)建模的Fourier級數(shù)模和Sin函數(shù)和模型，基于FFT研究了兩種模型的參數(shù)初始化算法，并對遙測數(shù)據(jù)進行了數(shù)值實驗，實驗結(jié)果說明模型初始化算法可以提供了良好的初始點，有利于進一步采用優(yōu)化算法快速求得全局最優(yōu)點，獲得更為精確的模型參數(shù)，實現(xiàn)對遙測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確建模。

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