一种运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法与流程

本发明涉及运载火箭力学环境技术领域，特别涉及一种运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法。

背景技术：

运载火箭遥测参数是飞行过程中的重要动力学数据，是判断火箭飞行状态正常与否的重要指标。为了保证各单机、分系统和卫星能承受可能遇到的飞行力学环境，在其研制的关键环节要进行相应的力学试验，主要包括正弦振动试验、随机振动试验、噪声试验和冲击试验等。试验条件设计水平直接决定了试验的有效性和在轨执行任务的可靠性。在力学环境设计工作中，一般采用仿真分析、遥测数据统计、地面试验验证等多种手段结合的方式，比如正弦和随机振动试验就经常结合星箭界面遥测数据对条件进行限幅。因此，力学环境工作首先需要快速或定期分析箭上产品的环境变化趋势，在积累了大量数据的基础上，还需要对试验条件进行完善和迭代，包括对不同卫星质量、高度、接口尺寸、布局等状态下的遥测参数进行统计分析，归纳响应规律，为产品设计优化提供依据。

运载火箭有各种不同的型号，每种型号都具有各自的遥测点分布方案、数量和命名；每次发射任务都会按照既定的时序指令飞行，遥测数据主要包括各舱段测点在不同飞行时段的低频振动、高频振动、冲击、噪声等时、频域参数；对应的遥测数据文件也会按“测点名.时段编号”来命名，代表某测点在某时段内的振动频谱。密级发射的形势亟需建立并完善统一的数据处理和管理平台，固化工作模块和流程，以应对降本增效的要求，并为自动分析、机器学习、数据挖掘等高级应用提供有力支撑。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法，以解决如何建立并完善统一的数据处理和管理平台，固化工作模块和流程的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法，包括：利用任务信息卡提供火箭的型号名称、发次名称、飞行时序名称、源文件地址和数据库地址，用测点参数卡按参数类型对测点归类，在所述测点参数卡的每一类参数类型下面都按舱段子类来罗列测点，用时域处理参数卡对各个测点按工况分类，对每个测点采集的时域数据配置不同的处理参数；每个数据库以“火箭型号_参数类型”命名，每个数据库里面按所述舱段或工况建立表单；运行程序将遥测数据自动从源文件抽取出来处理并写入数据库；当积累了多个发次的遥测数据后，用历史发射记录卡片输入关心的历史发次名称，运行程序实现将多个发次自动比对、绘图并撰写文档。

进一步地，运行程序，程序首先读入所述任务信息卡以、测点参数卡以及时域处理参数卡上的信息， 将不同参数类型的频谱写入不同的数据库，按舱段归类写入表单并逐列存放，各列频谱用“发次名_测点名”命名。

进一步地，用所述历史发射记录卡片输入关心的历史发次名称，程序根据所述任务信息卡打开对应型号的文档模板，在各个数据库里面查询对应发次，根据所述测点参数卡将各测点的谱线按舱段或工况分类比对，绘制图片或比较最大值等，将结果写入文档模板形成分析报告。

进一步地，噪声参数处理中按飞行时序记录声压级，每个时序对应表单中的一行，行名按“飞行时序名”标记，所述任务信息卡将飞行时序依次排列，程序利用数据文件名里的飞行时段编号查询到对应的时序名称，最后将结果填入表单中的对应行。

进一步地，存放冲击参数的数据库按飞行时序记录冲击响应谱峰值，每个时序对应表单中的一行，行名按“飞行时序名”标记，所述任务信息卡将飞行时序依次排列，程序读入数据文件后，靠文件名中的飞行时段编号在所述任务信息卡中查询时序名称，最后将结果填入表单中的对应行。

进一步地，对时域信号按截取时段、预处理、计算频谱的顺序依次进行处理，用时域处理参数卡对各个时域信号配置不同的处理参数，所述时域处理参数卡按“工况”对测点分类，程序按所述时域处理参数卡读入测点数据后将处理结果写入数据库中用“工况”命名的表单。

进一步地，所述工况为起飞、跨音速、级间分离等时刻。

本发明提供的运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法，利用配置文件将测点按参数类型大类、所属舱段子类进行整理，并且提供火箭型号、发次、飞行时序等信息，程序读入配置卡片后，就能将不同发次的遥测数据自动按参数类型归类、按舱段整理、并按飞行时段进行统计，并且通用于各个运载火箭型号。在密级发射的形势下，该运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法能够建立统一的数据处理和管理平台，固化工作模块和流程，以应对降本增效的要求，并为自动分析、机器学习、数据挖掘等高级应用提供有力支撑。

进一步地，运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法还能按配置卡片上的参数对时域信号进行频谱分析，并自动将结果写入数据库。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1为本发明实施例提供的运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法的步骤流程示意图；

图2为本发明实施例提供的低频振动频域数据处理流程示意图；

图3为本发明实施例提供的高频振动频域数据处理流程示意图；

图4为本发明实施例提供的噪声频域数据处理流程示意图；

图5为本发明实施例提供的冲击频域数据处理流程示意图；

图6为本发明实施例提供的时域处理参数卡字段结构流程示意图；

图7为本发明实施例提供的时域数据处理流程示意图；

图8为本发明实施例提供的遥测数据分析报告自动撰写流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，本发明提供的运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法，利用配置文件将测点按参数类型大类、所属舱段子类进行整理，并且提供火箭型号、发次、飞行时序等信息，程序读入配置卡片后，就能将不同发次的遥测数据自动按参数类型归类、按舱段整理、并按飞行时段进行统计，并且通用于各个运载火箭型号。在密级发射的形势下，该运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法能够建立统一的数据处理和管理平台，固化工作模块和流程，以应对降本增效的要求，并为自动分析、机器学习、数据挖掘等高级应用提供有力支撑。

图1为本发明实施例提供的运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法的步骤流程示意图。参照图1 ，提供一种运载火箭遥测数据自动处理系统的设计方法，包括以下步骤：

S11、利用任务信息卡提供火箭的型号名称、发次名称、飞行时序名称、源文件地址和数据库地址，用测点参数卡按参数类型对测点归类，在所述测点参数卡的每一类参数类型下面都按舱段子类来罗列测点，用时域处理参数卡对各个测点按工况分类，对每个测点采集的时域数据配置不同的处理参数；

S12、每个数据库以“火箭型号_参数类型”命名，每个数据库里面的表单按所述“舱段”或“工况”命名，运行程序将遥测数据自动从源文件抽取出来处理并写入数据库；

S13、当积累了多个发次的遥测数据后，用历史发射记录卡片输入关心的历史发次名称，运行程序实现将多个发次自动比对、绘图并撰写文档。

每次飞行试验都在箭体各个舱段布置了传感器，主动段飞行过程中这些传感器将进行采样，并传回测控中心，遥测数据分为频域数据和时域数据两大类。自动处理软件根据任务信息卡、测点参数卡和时域处理参数卡进行数据处理。

在本发明实施例中，运行程序，程序首先读入所述任务信息卡、测点参数卡以及时域处理参数卡上的信息。任务信息卡提供源文件地址、数据库地址、火箭型号、火箭发次以及飞行时序名，各个飞行时序名依次排列，并分别对应飞行的时段编号1、时段编号2……，测点参数卡将频域数据分为高频、低频、噪声、冲击等几个参数类型，参数类型大类下面又按照舱段将测点分为几个子类，包括舱段1、舱段2……，其中舱段1中又包括测点1、测点2……。时域处理参数卡对各个测点的时域信号配置不同的处理参数，所述时域处理参数卡按工况1、工况2……对测点分类。所述工况为起飞、跨音速、级间分离等时刻。

源文件按“测点名.时段编号”命名，程序读入这些源文件，并按上述三个信息卡进行处理。对高频频域数据，程序将分舱段计算功率谱；对低频频域数据，程序将分舱段计算等效正弦谱；对冲击频域数据将分舱段抽取各个飞行时序的冲击谱峰值；对整流罩噪声频域数据将计算各个飞行时序的声压级并计算总声压谱；对时域数据，程序将按照配置参数将其转变成频谱。程序将不同参数类型的频谱逐列写入不同的数据库，数据库按“火箭型号_参数类型”命名，每个数据库中的表单按所述“舱段”或“工况”命名，各列频谱用“发次名_测点名”进行命名。

图2为本发明实施例提供的低频振动频域数据处理流程示意图。参照图2，读取任务信息卡中的火箭型号和发次，读取测点参数卡中的火箭舱段名、舱段中的各个测点名及其测量的各个时段编号，据此读取某测点以 “测点名+时段编号”命名的遥测冲击谱（SRS）和功率谱（PSD），遍历读取其在各个时段的谱值后取包络，计算等效正弦谱。在低频数据库中按火箭型号名打开对应数据库文件，按舱段名查询表单，按“发次+测点名+SRS/PSD”新建字段，将刚计算得到的谱线写入。按照以上原则遍历处理各个舱段的所有测点。

图3为本发明实施例提供的高频振动频域数据处理流程示意图。参照图3，读取任务信息卡中的火箭型号和发次，读取测点参数卡中的火箭舱段名、舱段中的各个测点名及其测量的各个时段编号，据此读取某测点以 “测点名+时段编号”命名的遥测功率谱，遍历读取其在各个时段的谱值后取包络。在高频数据库中按火箭型号名打开对应数据库文件，按舱段名查询表单，按“发次+测点名”新建字段，将刚计算得到的谱线写入。按照以上原则遍历处理各个舱段的所有测点。

图4为本发明实施例提供的噪声频域数据处理流程示意图。参照图4，读取任务信息卡中的火箭型号和发次，读取测点参数卡中的整流罩内测点名及其测量的各个时段编号，据此读取某测点以 “测点名+时段编号”命名的遥测声压谱，计算声压级。在噪声数据库中按火箭型号名打开对应数据库文件，按“发次+测点名”新建字段，按“时段编号”查询行，将刚计算得到的声压级写入。遍历读取其在各个时段的谱值后取包络，计算总声压级，仍写入该字段。按照以上原则遍历处理所有测点。噪声参数处理中按飞行时序记录声压级，每个时段对应表单中的一行，行名按“飞行时序名”标记，所述任务信息卡将飞行的时序依次排列，程序利用数据文件名里的时段编号查询到对应的时序名称，最后将结果填入表单中的对应行。

图5为本发明实施例提供的冲击频域数据处理流程示意图。参照图5，读取任务信息卡中的火箭型号和发次，读取测点参数卡中的火箭舱段名、舱段中的各个测点名及其测量的各个时段编号，据此读取某测点以 “测点名+时段编号”命名的遥测冲击谱（SRS），取峰值。在高频冲击数据库中按火箭型号名打开对应数据库文件，按舱段名查询表单，按“发次+测点名”新建字段，按“时段编号”查询行，将刚得到的峰值写入。按照以上原则遍历处理各个舱段的所有测点。存放冲击参数的数据库按火箭飞行时段记录冲击响应谱峰值，每个时段对应表单中的一行，行名按“飞行时序名”标记，所述任务信息卡提供了飞行时序信息，程序读入数据文件后，靠文件名中的飞行时段编号在所述任务信息卡中查询时序名称，最后将结果填入表单中的对应行。

图6为本发明实施例提供的时域处理参数卡字段结构示意图。参照图6，时域处理参数卡用于将时域信号处理成频域数据，每个测点的处理参数分截取时段，预处理和计算频谱三个部分。“测点代号”用于读取某测点的遥测时域曲线，按“开始时间”和“结束时间”截取一段。按“中心化方法”和“中心化阶数”去除该段曲线的趋势项，按“采样率”、“滤波起始频率”、“滤波结束频率”进行滤波，并按“去跳点开关”、“跳点编号”去除跳点。最后以“冲击谱起始频率”、“冲击谱阶数频率”、“冲击谱频率间隔”计算冲击响应谱。

图7为本发明实施例提供的时域数据处理流程示意图。参照图7，读取任务信息卡中的火箭型号和发次，读取时域处理参数卡中飞行工况名、各个测点名及其对应的处理参数，据此读取某测点的遥测时域曲线，计算频谱。在某类数据库中（高频、低频、噪声、冲击等）按火箭型号名打开对应数据库文件，按工况名查询表单，按“发次+测点名”新建字段，将刚计算得到的谱线写入。按照以上原则遍历处理所有测点的各个工况。

图8为本发明实施例提供的遥测数据分析报告自动撰写流程示意图。参照图8，读取任务信息卡中的火箭型号和发次，读取测点参数卡中的参数类型（高频、低频、噪声、冲击等）、火箭舱段名。在某类数据库中（高频、低频、噪声、冲击等）按火箭型号名打开对应数据库文件，按舱段名查询表单，按“发次”查询字段，将需要比较的几个发次的谱线取出，并写入文档模板。按照以上原则遍历处理各个舱段的所有参数类型。用所述历史发射记录卡片输入关心的历史发次名称，程序根据所述任务信息卡打开对应型号的文档模板，根据所述测点参数卡在各个数据库里面查询对应发次，将各测点的谱线按舱段或工况分类比对，绘制图片或比较最大值等，将结果写入文档模板形成分析报告

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。