航天遥测信号的畸变分析方法与流程

本发明涉及一种遥测信号的畸变分析方法，尤其涉及一种用于航天遥测信号的畸变分析方法。

背景技术：

航天器测试过程中需要在航天器和地面测试设备之间建立射频链路，通过射频链路在航天器和地面之间传输遥控指令、遥测数据、图像话音数据等，为了及时发现航天器上或地面设备发送射频信号异常，以及航天器无线状态测试状态下因多径效应等干扰因素导致的航天器与地面间射频信号不稳定等状态，需要对射频链路的频谱进行监视分析。当前航天器综合测试中，通常采用频谱仪来接收射频信号，并对处理后得到的频谱进行显示，测试人员监视频谱仪的显示页面进行频谱实时分析，这种人工分析的结果不可避免地会受到个人主观因素的影响，且在长时间监视过程中容易发生漏判的情况。当信号频谱畸变持续时间短，畸变程度小的情况下往往很难发现，只适用于信号频谱畸变较明显且稳定出现的时候。

另外，在航天器测试中，随着航天器测控链路的增加，需要同时监视的射频信号越来越多，当前人工分析的方法只能选择其中一路监视，或者频繁地切换监视，工作量大，且无法实现多路信号的实时分析。

例如，授权公告号为cn103869334b，名称为“gnss空间信号畸变的自动识别与处理方法”的发明专利公开了一种方案。其中，首先建立信号畸变模型库，其次，对利用数据采集卡采集的卫星导航信号进行分析处理，然后，建立信号分析比对模型库，最后，建立畸变信号模型库。本方案中对卫星信号进行分析处理，并且进行多次对比确定卫星信号的畸变类型等，导致整个过程的处理过程非常复杂，进一步导致分析结果显示延迟，不利于对航天器的信号进行实时监测和分析。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种航天遥测信号的畸变分析方法，解决信号畸变分析延迟的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种航天遥测信号的畸变分析方法，包括：

s1.获取标准滤波信号和测试滤波信号；

s2.对所述标准滤波信号和所述测试滤波信号进行互相关分析；

s3.输出装置输出分析结果，

其中，对所述标准滤波信号和所述测试滤波信号进行互相关分析的步骤包括：

s21.对所述标准滤波信号进行fft计算得出第一结果数据；

s22.对所述测试滤波信号进行fft计算得出第二结果数据，并对所述第二结果数据进行共轭计算得出第三结果数据；

s23.将所述第一结果数据和所述第三结果数据复数相乘得出第四结果数据；

s24.对所述第四结果数据进行频域加权计算得出第五结果数据；

s25.对所述第五结果数据进行分析。

根据本发明的一个方面，对所述第五结果数据进行分析的步骤包括：

s251.对所述第五结果数据进行ifft计算得出第六结果数据，并对所述第六结果数据进行取模得到第七结果数据；

s252.获取所述第七结果数据中的最大值并与设定的阈值比较。

根据本发明的一个方面，获取所述标准滤波信号的步骤包括：

s11.从地面数据源获取标准频谱数据；

s12.对所述标准频谱数据进行数字滤波获取所述标准滤波信号。

根据本发明的一个方面，获取所述测试滤波信号的步骤包括：

s13.采集航天器发送的测试信号；

s14.获取所述测试信号的测试频谱数据；

s15.对所述测试频谱数据进行数字滤波，获取所述测试滤波信号。

根据本发明的一个方面，获取的所述测试频谱数据为数字序列。

根据本发明的一个方面，所述输出装置输出分析结果的步骤进一步包括：

s31.将所述第七结果数据中的最大值通过所述输出装置进行显示。

根据本发明的一个方面，当第七结果数据中的最大值小于设定的阈值时，所述输出装置显示提示信息。

根据本发明的一个方面，将获取的测试频谱数据存储，以及将获取第七结果数据中的最大值存储。

根据本发明的一个方面，所述第七结果数据中的最大值通过曲线方式进行显示。

根据本发明的一个方面，所述测试信号通过具有频谱数据输出接口的频谱仪转换为测试频谱数据。

根据本发明的一个方案，通过直接采用标准频谱数据，以及将测试信号转换成为频谱数据从而保证了测试频谱数据和标准频谱数据之间能够顺利进行比对分析，简化了测试滤波信号和标准滤波信号的前期处理过程。从而有利于减小对航天器发送的测试信号畸变分析的时间延迟，更好的保证了对航天器测试信号分析的实时性。同时，对测试频谱数据和标准频谱数据进行数字滤波能够保证去除其中多余且不需要的干扰，对加快后续测试滤波信号和标准滤波信号互相关分析的效率起到有益效果。进一步达到了对航天器测试信号进行实时分析的要求。

根据本发明的一个方案，通过对第四结果数据进行频域加权，实现对第四结果数据进一步滤波，抑制了第四结果数据中的杂波影响，同时使得第四结果数据动态范围大、频带宽、灵敏度高，进一步有效提高了后续分析过程中的结果的准确性。尤其对于航天器而言，通过提高后续分析过程的准确性，有效避免不相关信号的干扰，更加有利于及时并准确地获取航天的状态信息，以及对航天器的精确控制。

根据本发明的一个方案，通过对第四结果数据进行频域加权使得进行第五结果数据ifft计算中的误差降低，从而使第六结果数据的误差小，进一步有效提高了获得第七结果数据的准确性。通过上述方式，在对航天器发送的测试信号进行测试的过程中，通过提高分析过程得到的数据结果的准确性，有利于实时获取航天的运行状态信息，以及对航天器的精确控制。同时，提高分析结果的准确性还有利于避免其他不相关信号对分析结果的影响，避免了本发明的分析方法对航天器实时状态的误判。通过对第七结果数据取模并获取其中的最大值与阈值比较，不需要对第七结果数据中的每个值都与阈值比较，有效降低了本发明的分析过程的复杂性，简化了分析过程，也保证了本发明的分析方法的精度和可靠性，进一步提高了本分明的分析方法的实时分析的能力。

根据本发明的一个方案，通过使用曲线方式显示使得第七结果数据能够直观地被展示出，有利于用户直观地对显示的曲线进行观察，提高了辨识度。在本实时方式中，当第七结果数据中的最大值小于设定的阈值时，输出装置显示提示信息。通过这种方式，进一步保证了用户在对显示的曲线进行观察时，能够及时发现产生的畸变信号，避免了对畸变信号的漏判，进一步保证用户能够及时获得航天器的状态信息。

根据本发明的一个方案，利用本发明的分析方法代替人工完成对测试信号的分析，并且当测试信号出现畸变时自动提醒用户，提高测试自动化程度。通过本发明的分析方法，将航天器发送的测试信号进行数量化直观展示，并且通过与设定的阈值进行比较避免了用户的主观因素对测试信号的判别结果的影响。通过发出提示信息提醒用户的方式，避免用户长时间监视状态下疲劳等因素导致的漏判情况。通过本发明的分析方法，可以同时对多路信号频谱畸变进行实时分析，减少人工分析的工作量，进一步使得用户对航天器的工作状态的各项状态信息都能实时获得，保证了航天器的正常运行。

附图说明

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的信号畸变的互相关分析方法的流程图；

图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的信号畸变的互相关分析方法的流程图；

图3示意性表示根据本发明的另一种实施方式的信号畸变的互相关分析方法的互相关分析流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

如图1所示，根据本发明的一种实施方式，根据本发明的航天遥测信号的畸变分析方法，包括：

s1.获取标准滤波信号和测试滤波信号；

s2.对所述标准滤波信号和所述测试滤波信号进行互相关分析；

s3.输出装置输出分析结果。

如图2所示，根据本发明的一种实施方式，标准滤波信号的获取需要通过以下步骤：

s11.从地面数据源获取标准频谱数据，标准频谱数为数字序列。

地面数据源存储有标准的标准频谱数据，通过对地面数据源中的标准频谱数据进行读取就可以方便获取。

s12.对标准频谱数据进行数字滤波获取标准滤波信号。

如图2所示，根据本发明的一种实施方式，测试滤波信号的获取需要通过以下步骤：

s13.采集航天器发送的测试信号；

在本实施方式中，通过在地面与航天器之间建立射频链路，通过射频链路接收航天器发送的测试信号。

s14.获取所述测试信号的测试频谱数据，测试频谱数据为数字序列；

在本实施方式中，将接收到的测试信号输入频谱仪中，通过频谱仪的作用将测试信号转换为测试频谱数据。在本实施方式中，测试信号通过具有频谱数据输出接口的频谱仪转换为测试频谱数据。同时，测试信号经过频谱仪转换成的测试频谱数据为数字序列。

s15.对测试频谱数据进行数字滤波，获取所述测试滤波信号。

通过上述步骤，通过直接采用标准频谱数据，以及将测试信号转换成为频谱数据从而保证了测试频谱数据和标准频谱数据之间能够顺利进行比对分析，简化了测试滤波信号和标准滤波信号的前期处理过程。从而有利于减小对航天器发送的测试信号畸变分析的时间延迟，更好的保证了对航天器测试信号分析的实时性。同时，对测试频谱数据和标准频谱数据进行数字滤波能够保证去除其中多余且不需要的干扰，对加快后续测试滤波信号和标准滤波信号互相关分析的效率起到有益效果，进一步达到了对航天器测试信号进行实时分析的要求。

如图3所示，根据本发明的一种实施方式，对标准滤波信号和测试滤波信号进行互相关分析。在本实施方式中，对标准滤波信号和测试滤波信号进行互相关分析的步骤进一步包括：

s21.接收上一步骤中生成的标准滤波信号，并对标准滤波信号进行fft(离散傅氏变换的快速算法)计算得出第一结果数据，以x1(ω)表示；

s22.接收上一步骤中生成的测试滤波信号，并对测试滤波信号进行fft计算得出第二结果数据，以x2(ω)表示。同时，通过获取的第二结果数据，进行共轭计算得出第三结果数据，以表示；

s23.同时接收被传输的第一结果数据和第三结果数据。在此步骤中，需要对接收的第一结果数据和第三结果数据进行复数相乘得出第四结果数据，以g12(ω)表示；

在本步骤中，第四结果数据满足以下公式：

其中：x1(ω)表示第一结果数据；表示第三结果数据；g12(ω)表示第四结果数据。

s24.对第四结果数据进行频域phat加权计算得出第五结果数据。在本实施方式中，通过对第四结果数据进行频域加权，实现对第四结果数据进一步滤波，抑制了第四结果数据中的杂波影响，同时使得第四结果数据动态范围大、频带宽、灵敏度高，进一步有效提高了后续分析过程中的结果的准确性。尤其对于航天器而言，通过提高后续分析过程的准确性，有效避免不相关信号的干扰，更加有利于及时并准确地获取航天的状态信息，以及对航天器的精确控制。

在本步骤中，对第四结果数据进行频域phat加权计算的过程中需要得出phat加权因子，phat加权因子的表达式为：

其中，ψ12(ω)表示phat加权因子；g12(ω)表示第四结果数据。

s25.对第五结果数据进行分析。

在本实施方式中，对第五结果数据进行分析的步骤包括：

s251.对第五结果数据进行ifft计算得出第六结果数据(第六结果数据以r12(τ)表示)，并对所述第六结果数据进行取模得到第七结果数据。

在本步骤中，第六结果数据满足以下公式：

其中，r12(τ)表示第六结果数据；ψ12(ω)表示phat加权因子；g12(ω)表示第四结果数据。

在本实施方式中，对第四结果数据进行频域phat加权得到的第五结果数据的偏差小，对第五结果数据进行ifft计算后得到的第六结果数据的准确性高，从而能够更准确的获得第七结果数据。

s252.获取第七结果数据中的最大值并与设定的阈值比较。

通过上述步骤，通过对第四结果数据进行频域加权使得进行第五结果数据ifft计算中的误差降低，从而使第六结果数据的误差小，进一步有效提高了获得第七结果数据的准确性。通过上述方式，在对航天器发送的测试信号进行测试的过程中，通过提高分析过程得到的结果数据的准确性，有利于实时获取航天的运行状态信息，以及对航天器的精确控制。同时，提高分析结果的准确性还有利于避免其他不相关信号对分析结果的影响，避免了本发明的分析方法对航天器实时状态的误判。通过对第七结果数据取模并获取其中的最大值与阈值比较，不需要对第七结果数据中的每个值都与阈值比较，有效降低了本发明的分析过程的复杂性，简化了分析过程，也保证了本发明的分析方法的精度和可靠性，进一步提高了本分明的分析方法的实时分析的能力。

如图2所示，根据本发明的一种实时方式，输出装置输出分析结果的步骤进一步包括：

s31.第七结果数据中的最大值通过输出装置进行显示。在本实时方式中，第七结果数据中的最大值通过曲线方式进行显示。通过使用曲线方式显示使得第七结果数据能够直观地被展示出，有利于用户直观地对显示的曲线进行观察，提高了辨识度。在本实时方式中，当第七结果数据中的最大值小于设定的阈值时，输出装置显示提示信息。通过这种方式，进一步保证了用户在对显示的曲线进行观察时，能够及时发现产生的畸变信号，避免了对畸变信号的漏判，进一步保证用户能够及时获得航天器的状态信息。

通过这种方式，利用本发明的分析方法替代人工完成对测试信号的分析，并且当测试信号出现畸变时自动提醒用户，提高测试自动化程度。通过本发明的分析方法，将航天器发送的测试信号进行数量化直观展示，并且通过与设定的阈值进行比较避免了用户的主观因素对测试信号的判别结果的影响。通过发出提示信息提醒用户的方式，避免用户长时间监视状态下疲劳等因素导致的漏判情况。通过本发明的分析方法，可以同时对多路信号频谱畸变进行实时分析，减少人工分析的工作量，进一步使得用户对航天器的工作状态的各项状态信息都能实时获得，保证了航天器的正常运行。

根据本发明的一种实时方式，将获取的测试频谱数据在地面的存储装置中进行存储，从而保证后续分析过程中能够快速读取，使整个分析方法只需要进行一次测试信号在频谱仪的转换，从而提高了整个分析方法后续步骤的分析效率。同时将获取的第七结果数据中的最大值存储，从而有利于用户对测试信号中的畸变信号进行分析，这样设置不仅提高了在实时分析过程中对测试信号的分析效率，还保证了其他用户对测试信号能够进行提取分析畸变原因，避免了不同用户之间的影响，进一步提高了整个分析方法的实时性。

上述内容仅为本发明的具体方案的例举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。