一种基于K-means遥测数据判读系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及卫星测试中地面遥测数据判读，特别是设及一种改进的基于K-means 卫星遥测数据判读系统。
【背景技术】
[0002] 目前，在小卫星工厂综合测试过程中，测试人员需要依据判读标准，对卫星上注指 令和下传遥测数据进行判读，给出卫星各单机、设备的工作状态，对卫星可能出现的异常及 时给出预判。但卫星的遥测数据量庞大，变化快，上注指令设及面广，卫星工作模式复杂，通 常的人工判读难W满足卫星的快速测试，特别是针对微小卫星的批量测试。
[0003] 吴猜等提出的《一种基于Kalman滤波的卫星遥测数据判读系统》利用卫星当前时 刻的遥测数据，实时预测下一时刻的遥测数据，进行参数判读。该系统需要专家测试库和模 拟数据，在应用过程中具有一定的局限性。
[0004] 贺宇峰等提出的《基于化IPS专家系统的自动数据判读方法》针对有效载荷数据进 行自动判读，该方法相比人工判断提高了判读的效率和准确率，但只能针对文中的有效载 荷等特定设备，事先录入数据判读知识才能进行自动判读，有一定的局限性;数据判读知识 获取过程相对复杂。
【发明内容】
[000引本发明解决的技术问题是：为了实现对卫星的快速测试，防止测试过程中人为判 读出现的误判和漏判隐患，本发明提出一种改进的基于K-means遥测数据判读系统，实现对 卫星遥测参数的不间断监视，并对卫星上注指令的反馈进行判读。
[0006] 本发明的技术方案是:一种基于K-means遥测数据判读系统，包括:服务管理模块、 初始建模模块、模型判读模块、监视报警模块、模型修正模块；
[0007] 服务管理模块:包括通信配置单元、遥测信息配置单元和模型配置单元，通信配置 单元对测试所设及的实时数据库、主测试计算机和报警终端进行配置，其中实时数据库配 置的内容包括数据库IP地址、用户名和密码，主测试计算机配置的内容包括通信类型、指令 组播IP及端口，报警终端配置的内容包括测试人员、组播IP及端口；遥测信息配置单元获取 卫星遥测参数名称、所属分系统、更新周期，并建立卫星遥测参数变化规律与相关指令或状 态之间的映射表;模型配置单元存储K-means模型中设置信息、判读过程中设置信息W及报 警过程中设置信息，上述Ξ种设置信息包括建模时数据训练的最小长度、判读过程中数据 滤波的方式、指令反馈时长、报警预警方式；
[0008] 初始建模模块:包括模型设置单元、模型训练单元、初始模型集合单元;模型设置 单元根据卫星遥测参数变化规律与相关指令或状态之间的映射表，建立该卫星遥测参数需 要建立K-means模型的数量、每个K-means模型遥测数据处理方式和每个K-means模型参数 形式，所述K-means模型遥测数据处理方式包括变化率处理和曲线处理;模型训练单元使用 输入的正常数据训练该卫星遥测参数对应的K-means模型参数;初始模型集合单元将各训 练完成的K-means模型封装成集合，存储至服务管理模块中的模型配置单元；
[0009] 模型判读模块:包括遥测数据采集单元、数据预处理单元、模型判读单元;遥测数 据采集单元从实时数据库中读取数据，将实时数据库中的遥测数据及入库时间信息存入数 据队列中，同时该单元接收主测试计算机发出的遥控指令信息，将指令代号及发送时间存 入指令队列中；数据预处理单元从数据队列中读取数据，对读取数据进行滤波处理，消除误 码后，按照K-means模型遥测数据处理方式进行相应处理;模型判读单元将指令队列中的指 令代号及发送时间、指令对应的卫星遥测状态，W及数据预处理单元处理后的数据输入初 始模型集合单元，判读当前卫星遥测数据所在的区域，提取异常点和预警点；
[0010] 监视报警模块:包括异常点处理单元和预警点处理单元;异常点处理单元将模型 判读模块提取的异常点记录至文件中，并将该异常点的相关信息发送至相关测试人员；预 警点处理单元将模型判读模块提取的预警点的相关信息发送至相关测试人员；
[0011] 模型修正模块:包括异常点修正单元、预警点修正单元和漏报点修正单元;异常点 修正单元通过测试人员对异常记录给出的判断结果修改K-means模型参数;预警点修正单 元通过测试人员对预警记录给出的判断结果修改K-means模型参数;漏报点修正单元根据 测试人员发现的异常而K-means模型没有在相应监控终端上提示的遥测数据点修改K-means模型参数;如果K-means模型判读的异常点为误判，则修改K-means模型的正常范围阔 值;如果K-means模型判读的预警点为正常点，则修改K-means模型的正常范围阔值;如果K-means模型判读的预警点为异常点，则修改K-means模型的异常范围阔值;如果测试人员输 入漏报点，则修改K-means模型异常范围阔值。
[0012] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0013] -种基于K-means遥测数据判读系统覆盖范围广，针对小卫星现有参数的变化特 点，将其分成4类:状态量、数值恒定的模拟量、变化率恒定的模拟量和变化率为曲线的模拟 量；
[0014] 该系统能够适应复杂的卫星系统，在初始建模模块，根据遥测参数的影响因素，即 上注指令和卫星状态，使用正常数据训练该卫星遥测参数对应的K-means模型参数，从而实 现对卫星遥测参数的快速K-means建模；
[0015] 该系统具有较高的判读准确率，在模型修正模块，通过测试人员对判读结果的反 馈，不断修正模型中的参数值，从而不断提高参数判读的准确性；
[0016] 该系统能够满足卫星测试过程中的实时性，初始建模模块是在遥测参数判读前建 立该卫星参数的K-means模型，在模型判读模块，根据实时遥测值、当前指令和卫星状态能 够快速判读卫星遥测值是否正常，运算量小，实时性高；
[0017] 该系统实现了对遥测判读结果的分级处理，监视报警模块对卫星遥测值的判读结 果分为正常点、预警点和报警点3类，并将预警点和报警点发送给相关测试人员。模型修正 模块根据测试人员的反馈对该遥测参数的K-means模型进行修正。
[0018] -种改进的基于K-means遥测数据判读系统各模块间关系简单明确，建模过程方 便快速，判读实时性和准确性高，模型维护操作简便，能够满足小卫星快速测试过程中参数 判读，并为小卫星批量测试提供自动化判读工具。
【附图说明】
[0019]图1基于K-means数据判读系统结构示意图；
[0020]图2 K-means初始模型建模原理示意图；
[0021 ]图3基于K-means遥测参数判读框架图；
[0022] 图4基于K-means遥测参数判读模块图；
[0023] 图5基于K-means遥测参数判读工作流程图。
【具体实施方式】
[0024] 根据对卫星遥测数据特点和规律的分析，首先对遥测参数进行分类。一种基于K-means遥测数据判读系统可判读数据主要包括W下4类：
[0025] (1)遥测参数为状态量，状态量值可W枚举；
[0026] (2)遥测参数为模拟量，该值保持恒定，平稳变化且变化范围很小的数据；
[0027] (3)遥测参数为模拟量，该值对某个参数或时间的变化率保持恒值，平稳变化且变 化范围较小。
[0028] (4)遥测参数为模拟量，该值对某个参数或时间的变化率为曲线。
[0029] 对卫星遥测参数分类后，分析参数变化规律的影响因素，包括W下3类：
[0030] (1)不受外界环境和遥控指令影响