遙測參數處理專家系統研究

何信華　連彥澤　劉朝陽

摘要：針對不同型號導彈（火箭）遙測數據實時處理方法存在差異，系統軟件需要不斷進行調整的問題，引入了組態軟件技術，方便了軟件的修改和功能擴充，滿足了遙測數據實時處理軟件多樣化的特點，提高了系統軟件二次開發效率。文章對遙測參數處理專家系統進行了研究。

關鍵詞：遙測系統；組態軟件；專家系統；參數處理；遙測數據 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP311 文章編號：1009-2374（2017）08-0034-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.016

在目前的科技狀態下，針對不同型號導彈（火箭）遙測數據實時處理方法存在差異，系統軟件需要不斷進行調整的問題，引入了組態軟件技術，方便了軟件的修改和功能擴充，滿足了遙測數據實時處理軟件多樣化特點，提高了系統軟件二次開發效率。針對傳統遙測數據處理軟件數據判讀效率低下的問題，在處理過程中引入專家系統來表達復雜多樣的遙測知識，可以為領域專家判讀數據進行輔助決策，提高了工作效率。本文結合作者多年來對遙測參數處理的研究和經驗，經過大量彈（箭）飛行實驗驗證，結果表明，該原型系統具有良好的穩定性和易用性，便于軟件系統的二次開發、維護以及功能擴充。

1 概述

導彈武器越來越重要，在導彈武器的系統試驗中遙測數據的實時處理對整個導彈武器的試驗成敗起到十分重要的作用，決定了試驗的成敗。遙測技術在導彈武器的系統試驗中主要是通過無線電遙測技術的方式對導彈試驗中的一些需要的數據進行捕獲，然后對捕獲的數據進行變換和處理，經過整理后的數據就可以反映出導彈系統的工作狀態了。其主要涉及到的是導彈的運行的一些參數，有了這些運行工作參數后，就可以在導彈發生故障的時候及時地確定出故障的方位，及時地解決問題。然而，我們也十分清楚，導彈運行的過程中所產生的遙測數據量是十分龐大的，往往可以達到數百甚至數千個的遙測參數，同時參數的類型也是各有不同，差別很大。按照導彈運行參數的主要性質，可以大體上將這些參數分為3種，即表現數字特征的數字量參數、表現開關特征的開關量參數以及最終的模擬量的參數；同時根據模擬的速度又可以將模擬量參數分為緩變參數和速變參數，速度較慢的稱之為緩變參數，與之相反，速度較快的稱之為速變參數。要對如此海量的數據信息進行全面、快速、可靠的判讀，無論是人工操作還是利用傳統儀器都是很難實現的。

目前我國對航天事業的重視度和支持度是空前的，國家下發了航天事業的藍皮書，藍皮書中講到要大力發展航天事業，也是為了與其他國家競爭，各種衛星發射量也在急速的增加，同時對于新一代的運載火箭的設計和研究也在如火如荼的進行中。然而，就目前而言，新一代的運載火箭系統是十分復雜的，其不僅是被測的參數數量多，而且參數的種類也十分復雜，同時也要求遙測數據具有極強的時效性，這就對遙測分系統提出了更高的要求。

面對日益增加的遙測信息量，如何進行數據處理以提高其效率，怎樣增強系統對各類參數的適應性逐漸成為遙測數據處理研究的方向。經過大量彈（箭）飛行實驗驗證，對遙測數據進行了深入細致的分析和研究，結果表明，經過不斷努力，在遙測數據的處理模式上，我們不斷嘗試，對其進行了進一步的創新和改進，提出基于組態軟件的遙測數據實時處理專家系統設計方案。該原型系統具有良好的穩定性和易用性，便于軟件系統的二次開發、維護以及功能擴充，能夠為今后從事類似工作的工作者提供一定的借鑒意義。同時該方案在軟件的使用的靈活性和數據的處理速度上也作了大量的工作，從而對導彈的遙測數據采集提供了更大的便利，無形中也增強了遙測系統的效率。

2 基本理論

2.1 組態軟件基本理論

首先介紹一下組態軟件。我們常用組態軟件對數據進行一些必要的數據采集以及整理，并且該軟件可以實現軟件的實時采集和自動監測的效果，軟件的操作界面也是十分簡潔和方便，對于用戶的使用是十分簡單的，通俗易懂。集合軟件本身，組態軟件通常可以提供以下的一些功能和效果：

2.1.1 強大的界面顯示功能。組態軟件為用戶提供了豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種界面，并可任意編輯，從而將開發人員從繁重的界面設計中解放出來。豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等，使界面生動、直觀。

2.1.2 良好的開放性。在于其他的通信協議相互聯絡的問題上，組態軟件可以實現與多種通信協議的互聯互通，并且可以在多種硬件設備上投入使用和運行，這一點體現了組態軟件具有極大且良好的開放性和互融性。

2.1.3 豐富的功能模塊。組態軟件在提供良好的功能上也展現出了極大的優勢，其可以提供的功能模塊種類繁多，并且各種的功能模塊的操作也極其簡單，人機交互的效果十分優良。

2.1.4 強大的數據庫。組態軟件在對采集的數據處理上，也體現出了巨大的優勢，其擁有實時龐大的數據庫，可以對軟件所采集的各種類型的數據進行儲存，并且如果需要，也可以將其內部存儲的數據拷貝到外部的設備中進一步地對數據進行利用和分析。

2.1.5 可編程的命令語言。組態軟件在操作語言上，其自身擁有可以供用戶編譯的語言，如果用戶對其自身的某些程序感到不滿意，可以自己對其進行編譯，從而進一步完善軟件，實現用戶所要達到的目的。有可編程的命令語言，使用戶可以根據自己的需要編撰程序。

2.2 專家系統基本理論

專家系統通常由人機交互界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合數據庫、知識獲取6個部分構成。

知識庫用來存放專家提供的知識。專家系統的問題求解過程是通過知識庫中的知識來模擬專家的思維方式的，因此，知識庫是專家系統質量是否優越的關鍵所在，即知識庫中知識的數量和質量決定了專家系統的智能水平。一般來說，專家系統中的知識庫與專家系統程序是相互獨立的，用戶可以通過改變、完善知識庫中的知識內容來提高專家系統的性能。

3 系統分析與設計

3.1 組態軟件設計

運用組態軟件技術可開發出伸縮性良好、便于維護的應用程序，從而使用戶能根據自己需要擴充程序功能。遙測數據實時處理系統引入組態軟件技術后，可通過編輯用戶顯示界面改變系統功能，而軟件本身并不需要修改，極大方便了軟件升級與維護，提高了軟件的重用性和可擴展性，縮短了系統的開發周期。

3.2 專家系統設計

遙測數據實時處理是指在導彈武器（運載火箭）的飛行試驗過程中，將各遙測設備原始測量數據匯集于數據處理中心，然后進行數據處理，實時顯示全部處理結果。

3.3 專家系統判斷知識庫

3.3.1 連續性判斷。遙測實時處理程序在接收到原碼數據包后，首先要判斷幀計數的連續性，以剔除接收狀態較差的數據，盡可能保證原碼數據的可信度。

3.3.2 遞增判斷。某些參數如系統時間、CPU時間等，系統正常運行時，它們只會逐漸增加而絕不減少，我們在其工作的時候如果通過實時的監測數據，得到這些參數的數值呈現減少的趨勢的時候，就代表系統的某些部分已經發生了故障，此時就需要及時地采取相應的措施，排除故障，維持系統的正常運行。

3.3.3 越界判斷。設備艙的溫度和電源電壓一般是不會發生巨大變化的，如果我們在其工作的時候，通過實時的監測數據，得到這些參數的數值發生巨大變化，甚至超出了我們起初設定的設置值，就代表系統的某些部分已經發生了故障，此時就需要及時的采取相應的措施，排除故障。

3.3.4 比特位判斷。某些參數如系統狀態字等，參數的每一位（Bit）代表系統某個部件的工作狀態，正常情況下，它應該以預期的某種趨勢來變化，對這些位的實時判斷有助于掌握系統的工作狀態。

3.4 專家系統功能

遙測數據實時處理的專家系統利用測控與測發領域專家的知識來評估分析彈（箭）的飛行狀態、彈（箭）各部件的工作情況，并進行彈（箭）故障診斷。該系統主要功能有：

3.4.1 數據管理：管理彈（箭）所有的靜態數據。

3.4.2 知識庫管理：規則、元知識管理。

3.4.3 參數評估：關鍵參數及關聯參數的正確性分析。

3.4.4 故障診斷：故障判斷，故障分析，故障定位。

本文設計了一個基于組態軟件技術的遙測數據實時處理專家系統，用以完成遙測數據的在線處理和超標參數統計等工作，最終為型號設計提供可靠的依據。

4 結語

隨著科技的進步，針對不同型號導彈（火箭）遙測數據實時處理方法存在差異，系統軟件需要不斷進行調整的問題，引入了組態軟件技術，方便了軟件的修改和功能擴充，滿足了遙測數據實時處理軟件多樣化特點，提高了系統軟件二次開發效率。針對傳統遙測數據處理軟件數據判讀效率低下的問題，在處理過程中引入專家系統來表達復雜多樣的遙測知識，可以為領域專家判讀數據進行輔助決策，提高了工作效率。在傳統的導彈武器（運載火箭）飛行試驗中，領域專家主要利用遙測事后參數處理結果進行人工分析和判斷彈（箭）內部工作狀況、效率低下，且領域知識的延續性也受到影響。為解決此問題，本文在遙測數據處理過程中引入了專家系統，為領域專家提供輔助決策手段，提高了型號飛行任務的工作效率。該遙測數據實時處理軟件系統集智能化與易用性于一體，具有較大的實用價值。本文結合作者多年來對遙測參數處理的研究和經驗，經過大量彈（箭）飛行實驗驗證，結果表明，該原型系統具有良好的穩定性和易用性，便于軟件系統的二次開發、維護以及功能擴充，能夠為今后從事類似工作的工作者提供一定的借鑒意義。

參考文獻

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判讀研究[J].裝備指揮技術學院學報，2008，19（6）.

[2] 張晨光，呂明，王剛.運載火箭遙測數據處理研究

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作者簡介：何信華（1986-），男，四川廣安人，北京宇航系統工程研究所工程師，研究方向：航天工程軟件研發。

（責任編輯：黃銀芳）