遥测参数处理专家系统研究

何信华　连彦泽　刘朝阳

摘要：针对不同型号导弹（火箭）遥测数据实时处理方法存在差异，系统软件需要不断进行调整的问题，引入了组态软件技术，方便了软件的修改和功能扩充，满足了遥测数据实时处理软件多样化的特点，提高了系统软件二次开发效率。文章对遥测参数处理专家系统进行了研究。

关键词：遥测系统；组态软件；专家系统；参数处理；遥测数据 文献标识码：A

中图分类号：TP311 文章编号：1009-2374（2017）08-0034-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.016

在目前的科技状态下，针对不同型号导弹（火箭）遥测数据实时处理方法存在差异，系统软件需要不断进行调整的问题，引入了组态软件技术，方便了软件的修改和功能扩充，满足了遥测数据实时处理软件多样化特点，提高了系统软件二次开发效率。针对传统遥测数据处理软件数据判读效率低下的问题，在处理过程中引入專家系统来表达复杂多样的遥测知识，可以为领域专家判读数据进行辅助决策，提高了工作效率。本文结合作者多年来对遥测参数处理的研究和经验，经过大量弹（箭）飞行实验验证，结果表明，该原型系统具有良好的稳定性和易用性，便于软件系统的二次开发、维护以及功能扩充。

1 概述

导弹武器越来越重要，在导弹武器的系统试验中遥测数据的实时处理对整个导弹武器的试验成败起到十分重要的作用，决定了试验的成败。遥测技术在导弹武器的系统试验中主要是通过无线电遥测技术的方式对导弹试验中的一些需要的数据进行捕获，然后对捕获的数据进行变换和处理，经过整理后的数据就可以反映出导弹系统的工作状态了。其主要涉及到的是导弹的运行的一些参数，有了这些运行工作参数后，就可以在导弹发生故障的时候及时地确定出故障的方位，及时地解决问题。然而，我们也十分清楚，导弹运行的过程中所产生的遥测数据量是十分庞大的，往往可以达到数百甚至数千个的遥测参数，同时参数的类型也是各有不同，差别很大。按照导弹运行参数的主要性质，可以大体上将这些参数分为3种，即表现数字特征的数字量参数、表现开关特征的开关量参数以及最终的模拟量的参数；同时根据模拟的速度又可以将模拟量参数分为缓变参数和速变参数，速度较慢的称之为缓变参数，与之相反，速度较快的称之为速变参数。要对如此海量的数据信息进行全面、快速、可靠的判读，无论是人工操作还是利用传统仪器都是很难实现的。

目前我国对航天事业的重视度和支持度是空前的，国家下发了航天事业的蓝皮书，蓝皮书中讲到要大力发展航天事业，也是为了与其他国家竞争，各种卫星发射量也在急速的增加，同时对于新一代的运载火箭的设计和研究也在如火如荼的进行中。然而，就目前而言，新一代的运载火箭系统是十分复杂的，其不仅是被测的参数数量多，而且参数的种类也十分复杂，同时也要求遥测数据具有极强的时效性，这就对遥测分系统提出了更高的要求。

面对日益增加的遥测信息量，如何进行数据处理以提高其效率，怎样增强系统对各类参数的适应性逐渐成为遥测数据处理研究的方向。经过大量弹（箭）飞行实验验证，对遥测数据进行了深入细致的分析和研究，结果表明，经过不断努力，在遥测数据的处理模式上，我们不断尝试，对其进行了进一步的创新和改进，提出基于组态软件的遥测数据实时处理专家系统设计方案。该原型系统具有良好的稳定性和易用性，便于软件系统的二次开发、维护以及功能扩充，能够为今后从事类似工作的工作者提供一定的借鉴意义。同时该方案在软件的使用的灵活性和数据的处理速度上也作了大量的工作，从而对导弹的遥测数据采集提供了更大的便利，无形中也增强了遥测系统的效率。

2 基本理论

2.1 组态软件基本理论

首先介绍一下组态软件。我们常用组态软件对数据进行一些必要的数据采集以及整理，并且该软件可以实现软件的实时采集和自动监测的效果，软件的操作界面也是十分简洁和方便，对于用户的使用是十分简单的，通俗易懂。集合软件本身，组态软件通常可以提供以下的一些功能和效果：

2.1.1 强大的界面显示功能。组态软件为用户提供了丰富的作图工具，可随心所欲地绘制出各种界面，并可任意编辑，从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来。丰富的动画连接方式，如隐含、闪烁、移动等，使界面生动、直观。

2.1.2 良好的开放性。在于其他的通信协议相互联络的问题上，组态软件可以实现与多种通信协议的互联互通，并且可以在多种硬件设备上投入使用和运行，这一点体现了组态软件具有极大且良好的开放性和互融性。

2.1.3 丰富的功能模块。组态软件在提供良好的功能上也展现出了极大的优势，其可以提供的功能模块种类繁多，并且各种的功能模块的操作也极其简单，人机交互的效果十分优良。

2.1.4 强大的数据库。组态软件在对采集的数据处理上，也体现出了巨大的优势，其拥有实时庞大的数据库，可以对软件所采集的各种类型的数据进行储存，并且如果需要，也可以将其内部存储的数据拷贝到外部的设备中进一步地对数据进行利用和分析。

2.1.5 可编程的命令语言。组态软件在操作语言上，其自身拥有可以供用户编译的语言，如果用户对其自身的某些程序感到不满意，可以自己对其进行编译，从而进一步完善软件，实现用户所要达到的目的。有可编程的命令语言，使用户可以根据自己的需要编撰程序。

2.2 专家系统基本理论

专家系统通常由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取6个部分构成。

知识库用来存放专家提供的知识。专家系统的问题求解过程是通过知识库中的知识来模拟专家的思维方式的，因此，知识库是专家系统质量是否优越的关键所在，即知识库中知识的数量和质量决定了专家系统的智能水平。一般来说，专家系统中的知识库与专家系统程序是相互独立的，用户可以通过改变、完善知识库中的知识内容来提高专家系统的性能。

3 系统分析与设计

3.1 组态软件设计

运用组态软件技术可开发出伸缩性良好、便于维护的应用程序，从而使用户能根据自己需要扩充程序功能。遥测数据实时处理系统引入组态软件技术后，可通过编辑用户显示界面改变系统功能，而软件本身并不需要修改，极大方便了软件升级与维护，提高了软件的重用性和可扩展性，缩短了系统的开发周期。

3.2 专家系统设计

遥测数据实时处理是指在导弹武器（运载火箭）的飞行试验过程中，将各遥测设备原始测量数据汇集于数据处理中心，然后进行数据处理，实时显示全部处理结果。

3.3 专家系统判断知识库

3.3.1 连续性判断。遥测实时处理程序在接收到原码数据包后，首先要判断帧计数的连续性，以剔除接收状态较差的数据，尽可能保证原码数据的可信度。

3.3.2 递增判断。某些参数如系统时间、CPU时间等，系统正常运行时，它们只会逐渐增加而绝不减少，我们在其工作的时候如果通过实时的监测数据，得到这些参数的数值呈现减少的趋势的时候，就代表系统的某些部分已经发生了故障，此时就需要及时地采取相应的措施，排除故障，维持系统的正常运行。

3.3.3 越界判断。设备舱的温度和电源电压一般是不会发生巨大变化的，如果我们在其工作的时候，通过实时的监测数据，得到这些参数的数值发生巨大变化，甚至超出了我们起初设定的设置值，就代表系统的某些部分已经发生了故障，此时就需要及时的采取相应的措施，排除故障。

3.3.4 比特位判断。某些参数如系统状态字等，参数的每一位（Bit）代表系统某个部件的工作状态，正常情况下，它应该以预期的某种趋势来变化，对这些位的实时判断有助于掌握系统的工作状态。

3.4 专家系统功能

遥测数据实时处理的专家系统利用测控与测发领域专家的知识来评估分析弹（箭）的飞行状态、弹（箭）各部件的工作情况，并进行弹（箭）故障诊断。该系统主要功能有：

3.4.1 数据管理：管理弹（箭）所有的静态数据。

3.4.2 知识库管理：规则、元知识管理。

3.4.3 参数评估：关键参数及关联参数的正确性分析。

3.4.4 故障诊断：故障判断，故障分析，故障定位。

本文设计了一个基于组态软件技术的遥测数据实时处理专家系统，用以完成遥测数据的在线处理和超标参数统计等工作，最终为型号设计提供可靠的依据。

4 结语

随着科技的进步，针对不同型号导弹（火箭）遥测数据实时处理方法存在差异，系统软件需要不断进行调整的问题，引入了组态软件技术，方便了软件的修改和功能扩充，满足了遥测数据实时处理软件多样化特点，提高了系统软件二次开发效率。针对传统遥测数据处理软件数据判读效率低下的问题，在处理过程中引入专家系统来表达复杂多样的遥测知识，可以为领域专家判读数据进行辅助决策，提高了工作效率。在传统的导弹武器（运载火箭）飞行试验中，领域专家主要利用遥测事后参数处理结果进行人工分析和判断弹（箭）内部工作状况、效率低下，且领域知识的延续性也受到影响。为解决此问题，本文在遥测数据处理过程中引入了专家系统，为领域专家提供辅助决策手段，提高了型号飞行任务的工作效率。该遥测数据实时处理软件系统集智能化与易用性于一体，具有较大的实用價值。本文结合作者多年来对遥测参数处理的研究和经验，经过大量弹（箭）飞行实验验证，结果表明，该原型系统具有良好的稳定性和易用性，便于软件系统的二次开发、维护以及功能扩充，能够为今后从事类似工作的工作者提供一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 朱良平，陶桓美，李靖.运载火箭遥测参数实时自动

判读研究[J].装备指挥技术学院学报，2008，19（6）.

[2] 张晨光，吕明，王刚.运载火箭遥测数据处理研究

[J].导弹与航天运载术，2005，（2）.

作者简介：何信华（1986-），男，四川广安人，北京宇航系统工程研究所工程师，研究方向：航天工程软件研发。

（责任编辑：黄银芳）