大数据时代给遥测遥控带来什么——贺第十八届中国遥测遥控科技大会

谭维炽

(中国空间技术研究院 北京 100086)

大数据时代给遥测遥控带来什么
——贺第十八届中国遥测遥控科技大会

谭维炽

(中国空间技术研究院 北京 100086)

阐述大数据与遥测遥控的差异与联系，指出大数据时代遥测遥控只会改变不会消失；讨论在大数据时代，遥测遥控会有哪些改变，并以卫星遥测为例，讨论了在大数据时代可以做哪些创新性的工作。

大数据； 遥测遥控； 新概念

前 言

第十八届中国遥测遥控科技大会的主题(大数据时代的遥测遥控新概念新技术)定得好，激起了脑海中的波涛。

信息时代的步伐越走越快了，几年前我刚写完100篇博客，就随波追到了微博，又很快从微博的好友圈游弋到微信的朋友圈了。记忆犹新，在前两届的遥测遥控大会上畅想过云遥测，事情还在进一步想明白，眼下却又开始思考大数据，变化之快难以预料。

1 大数据时代不会使遥测遥控消失

先讲一个例子。医生对一个心脏病人进行远程监护，如果只是通过采样有限生理参数，借助无线信道传输数据，然后通过直接分析这些数据做诊断，那是我们非常熟悉的遥测(如果有医生指令反馈就是遥控)。遥测数据是典型的“小数据”：采样、标准格式、追求精准、对数据的严格解释，这是传统的思维和做法。

在大数据时代，借助计算机的高速以及因特网的广博，能够瞬间查询海量数据库，就从根本上颠覆了传统的思维方法。先以心电图一项来说，现在常规的认识是什么样的波形对应于什么病症，医生从做学生时就接受了这种知识。可是在大数据时代，一方面是要采用全世界亿万病例的心电图库“全部”信息，通过数据统计处理判断眼前这个病人发病的趋势与几率。由于数据访问和处理的高速度，可以做到实时判断，及时做出医学干预，但是要讲清楚其中的机理那可以是以后慢慢研究的事，也许在波形中隐含着人们现在还没有认识到的规律。更重要的是，判断心脏病不仅依据心电图等生理性数据，还可以依据各种行为和情绪特征，这同样可以采用大数据匹配，只是需要的大数据可能跨越貌似毫不相关的领域(例如人们的外出和上网习惯，它与人的健康状况也有某种隐蔽的相关性)，从而使监护诊断的准确性大大提高。

大数据方法要用到尽可能接近“全体”的海量数据，它们是来自不同领域的多样信息，没有固定格式，没有明确的时序，表面看是一大堆“混乱”的数据，可能一时还无法解释与关注事件有明显的因果关联，但通过数据分析最终揭示出事件及其变化趋势的相关性，这就是大数据的做法。

从上述例子可以看到大数据与“小数据”遥测遥控的差异和关系。从一个角度说，遥测与大数据都是获取信息利用信息，但是两者不是同一方法论，不是在一个层次上的。

对大数据，不能顾名思义只看到“大”(big)，同一对象的遥测遥控再加上遥感(广义遥测)也可以积累到海量数据，但只是增加分析和使用同一样本群的大小，还不是大数据。专家们归纳大数据有四大特点：Volume、Velocity、Variety、Value。我理解这4V用一句话说就是：能快速地从浩瀚的多样数据中挖掘到珍藏的有价值信息。显然，传统的遥测遥控是没有这种能力的。

但是我又认为完全不必担心在大数据时代遥测遥控的路会越走越窄，最终会消失。大数据是一种崭新的方法论，它改变的只是原来小数据方法的主宰地位。在大数据时代遥测遥控本身就是一种提供数据的手段，在支撑大数据；更何况大数据的方法也不是万能的，不必对大数据盲目崇拜，至少现在看来它只适合于解决某些类型的问题，另一些类型的问题还需要用“小数据”的方法去解决。我把它们比拟为物理学上用来解释微观世界的量子理论和用来解释大宇宙的相对论，其实两者是相通的、统一的，不知妥否。只有大小数据各显威力才是完整的信息时代。

大数据给遥测遥控带来改变的挑战，更带来创新的机遇。我们要以开放和创新的心态去迎接大数据时代。

2 在大数据时代遥测遥控可能有什么改变

大数据突破了遥测遥控的一系列传统观念，开启了许多新领域新技术。

首先，大数据时代将突破一切对数据量的束缚，不必去担心存储、传输与处理速度等约束，充分发挥想象力，最大限度去产生数据，可以说是多多益善。有人说，大数据时代要在一切物品里都植入传感和通信的芯片，要使世界上一切事物包括行为、态度、情绪和思维都转变成可表达的数据。不相信吗?你只要想想，现在人们手机不离身，仅此一点就能从通信的对象、内容和频度中了解情绪，从定位信息中掌握行动。有一个实例可以生动说明数据将会多到什么程度，而且多了后有什么作用。以前为了测量驾驶员座椅压力只会装1个压力传感器，可是在大数据方法中装了360个，从大量驾驶员屁股压力分布数据中不但可以分析出驾驶员是谁(据说准确度达98%，用于防盗是太有效了)，而且可以知道驾驶员今天开车的姿势有何改变，用于预防事故。在产生数据方面，应当说用上了遥测专家的长处，将来更有广阔的创新空间。

如此海量的数据怎么才能传出去收集起来呢?这就要打破传统遥测专用信道的思路。在大数据时代，因特网与云技术是必须的支柱。目前许多家庭都设置了wifi就是一个起步，可以设想，未来一切数据完全可以通过类似的渠道走上有线或移动的高速公路。前面讲到要把传感器和无线通信一体化集成，就是这用途，在眼下大家对此已不再陌生了，随着电子、通信和网络技术的飞速发展，还要为海量数据的传输和存储发愁吗?到了大数据时代，遥测的主要方式一定是云遥测，过去是测什么收什么，今后是要什么找什么，而且因为在云中有许多副本，数据的差错纠正也没有那么复杂了。

传统遥测遥控的重点是测量、传输和确保无误，在大数据中要把重点转移到数据分析和挖掘数据价值上。一些大数据专家提出“数据化”的概念，他们认为数字化并不是数据化，必须把测量的数字结果转换成不但能直接阅读，而且可记录、可查询、可分析、可重组、可应用的真正数据。例如前面驾驶员座椅压力测量的例子，仅把全部采集数据集中起来是不够的，要与人员座位压力分布特征数据库联系起来，研究特殊的数据库与检索工具，通过自动检索分析，才能迅速找到真实驾驶员，才能判断他的即时状态，这样数据化的信息才是真正有价值的。所以，今后接受一个遥测遥控任务，首先要做和最后要做的都是数据分析的事。当今世界上正在出现一个大数据利用行业，涌现一大批大数据专家，他们以挖掘大数据的潜在价值为创新途径、为专业职业。这对遥测数据工程师们有很大的启发，让他们转换到大数据工程师的距离恐怕是不远的。

在大数据时代，理论上一切数据都应当开放，这与传统遥测遥控封闭系统的做法是根本不同的。数据安全是人们很熟悉的课题了，但遇到了大数据环境的新情况，许多传统的保护方法已经显得软弱无力，所以在这方面的创新也是大有可为的。

3 路就在脚下

遥测遥控今后不仅要继续发展自身的专业技术，做好“小数据”的工作；还要融入大数据，建立大数据的思维观念，做好自身的转变与创新。

但是，路要从脚下走起，要结合自己熟悉的工作脚踏实地走向大数据。我退休前一直是从事卫星遥测遥控、数据系统专业和卫星系统工程的，在学习大数据中我首先想到把大数据技术用到卫星故障诊断这个难题上，大胆想象可能做的几件事，以此为例抛砖引玉。

首先，故障诊断需要大量数据支持，可以说数据越多越有利于快速准确诊断。为此，星上遥测的设计应当注入大数据的思维，摆脱历来受传输和存贮数据量的约束，在硬件与能源允许的情况下应当充分放开产生尽量多的遥测数据。除了小部分数据还通过无线信道传回地面外，一方面借助先进电子技术可以在星上用大容量存储器存储，可以用高速处理器分析处理，另一方面更可以随时传到空间因特网的“路由中继星”形成云遥测，在用户需要时任意提取，尤其可以获取卫星故障发生瞬时的数据。至于星上采集遥测数据的方式，可以大量使用无线传感器与无线局域网结合的方案，使遥测电缆网大大精简。远期的目标应当是用“全息遥测”的概念取代“采样遥测”，这是受一种“全息相机”的启发。历来相机照相都先取景再照相，而这种未来的相机是先照相，把周围空间的信息都摄取，然后回去再根据需要取景成像。那么，遥测为什么不可以先大量产生数据，再按需选用呢?

给卫星研制一个“黑匣子”一直是航天人的梦想，但是黑匣子不难做却难收回。今年发生的马航飞机失联事件更有新的启示。飞机的黑匣子尚难收回，何况卫星黑匣子?最彻底的出路是云遥测加大数据的结合，在马航事件后已经有人提出飞机的数据应当随时上卫星(事实上飞机发动机的数据已经独立上星了)。全世界那么多卫星，把数据累积起来是典型的大数据，对星上故障诊断是非常有价值的。有一个案例，国外某星太阳翼发生在轨短路故障，分析其原因时发生争议，后来从其它卫星同期测到太阳粒子流暴发的事实，借他山之石才认识到是星体带电导致尖端放电形成短路的本质原因。如果采用卫星大数据，可能会使故障定位诊断更快更准。

每颗卫星都有大量遥测数据，过去都是用过了就丢弃，甚至只要卫星没有问题，就从不去看这些数据。在大数据时代，能不能把我国的和全世界卫星遥测数据都翻出来，加以二次利用，用大数据技术去挖掘其中潜在的价值，从而形成一个遥测数据再利用的新行业，一定会从这些“垃圾”中获得非常宝贵的启示，例如把遥测数据与卫星在轨背景结合可能发现设计中隐藏的缺陷，甚至可能总结出预报故障发生的先兆等等。

结束语

一句话，大数据时代不但不会使遥测遥控消亡，相反会使遥测遥控新生!

我没有机会去做大数据技术了，上面所说仅仅是在入门自学大数据中的思考，也许其中有不少无知和谬论，斗胆写出来算是为大会呐喊，期望会议在大数据技术的学术讨论中百花齐放。

[1] (英)维克托·迈尔-舍恩伯格，肯尼恩·库克耶.大数据时代[M].盛杨燕，周 涛，泽.杭州：浙江人民出版社，2013.

Big Data Era Will Transform Telemetry

Tan Weichi

The difference and relation between big data and telemetry are described.What will transform for telemetry and command in big data era is discussed，and what we can do for satellite telemetry in the face of big data era is pointed out.

Big data； Telemetry＆command； New concept

V557+.3

A

CN11-1780(2014)05-0001-03

谭维炽 1942年生，博士生导师，研究员，曾任中国空间技术研究院总体设计部副主任、卫星型号副总师、院教育委员会主任，现在是中国宇航学会遥测专业委员会高级顾问，研究方向为空间数据系统与航天器总体设计。

2014-06-16