遥测数据处理范文

遥测数据处理范文（精选12篇）

遥测数据处理 第1篇

关键词：电网数据,遥测,合格率

我公司电网调度自动化系统日趋稳定, 目前自动化分站15个遥测总路数已达310路, 遥测数据量大, 维护难度高, 严重影响遥测数据的准确性。

1 电网数据遥测现状分析

对2010年电网数据遥测合格率进行统计, 我们对电网数据遥测合格率较低的月份进行了进一步分析, 查找影响遥测合格率的原因。另外, 我们还对日常工作中的其他原因进行了调查分析。变电站保护装置遥测精度不够准确、调度主站遥测参数不能及时更正, 也是影响遥测数据准确性的重要因素。经过讨论分析, 我们主要应该通过对“遥测不可用小时数”的部分故障进行排除和减少, 从而能够提高遥测合格率。

2 分析影响遥测合格率的原因

2.1 人为因素

在运行人员巡视变电站时, 时常查看、核对保护装置中的信息, 但由于运行人员业务素质不够全面, 操作面板时不够细心, 从而出现错误的操作, 修改了装置中的保护单元投退信息或者通信地址码, 导致通信出错告警, 影响遥测信息的传输。变电站更换了新设备, 由于维护人员修改信息不及时而导致主站数据与实际不相符影响了遥测数据的准确性。

2.2 设备自身缺陷

虽然各变电站都装有室内空调, 由于保护装置不间断运行, 特别是在环境温度过高时, 会出现装置死机现象, 严重时会由于装置过热导致主板烧坏。那么, 上传的数据会固定不变, 严重影响了遥测合格率的准确性。保护装置出现其他故障时, 例如装置业务板上的集成块在长时间运行时也容易发热松动, 也会影响遥测数据的传输。

2.3 外界因素

由于经济条件制约, 主要是缺少光纤检测、熔接等设备, 发生光缆问题需联系当地通信公司帮助处理。由于变电站保护厂家较多, 产品比较杂, 而且更新换代快, 有些设备损坏后不能及时地更换和维修。

变电站通信系统的光电隔离装置、通信数据板在环境温度的影响下也容易发热烧坏, 那么变电站的数据传输就会受到影响。

2.4 通道故障

信息传输通道是连接调度主站和各分站的“大动脉”, 一旦发生通道故障, 就会造成变电站包括遥测、遥信、图像监控等所有信息的中断。其次, 由于我公司不具备相关检测仪器, 在短时间内无法找到故障点所在, 这就为维护工作带来了很大的不便, 严重影响了故障的处理的时间。而且我县通信网络呈链式分布, 一点出现故障有时还会影响其他变电站和供电所的通信。

3 解决措施

3.1 减少操作失误

我们制定了巡视管理制度, 制度中主要针对人为原因造成的误码制定了详细的对策。首先, 应加强远动通信方面的知识进行培训, 使各级人员加强对专业知识和现场设备的了解, 掌握面板操作的方法, 在实际工作中避免操作不当造成的通信误码。其次, 我们还与变电工区联合制定了《巡视管理制度》, 对于在运行人员巡视时操作不当造成的误码问题, 列出了详细的考核方法。制度实施后, 2009年未出现由于人为原因造成的变电站通信误码, 从而保证了遥测数据的传输质量。

3.2 改善运行环境

首先, 我们经过分析和试验, 在各变电站保护装置屏顶部加装了风扇, 使装置在运行时能够更好、更快速度的散热, 从而减少保护装置由于发热引起的死机或者主板烧坏现象, 保证遥测数据的传输通畅。

其次, 加强对各变电站的巡视。在巡视设备时着重检查保护装置的运行情况, 如发现保护装置有过热现象, 应及时打开装置面板, 以加快散热;及时检查保护屏风扇以及室内空调的运行情况, 并做好巡视记录。该措施实施后, 变电站保护装置运行环境得到了改善, 达到了预期要求。

3.3 改善通道状况

首先, 我们在调度主站前置程序中实现了主、辅通道自动切换功能和通道异常告警功能, 一旦发生通道故障, 调度员就能及时发现通道故障并及时联系远动班进行检查和处理, 对故障情况作出及时的判断, 大大减少了数据中断的时间。

其次, 我公司配备了光纤检测仪一套, 一旦发生通道中断故障, 我们能立即检测出故障点所在, 特别是光缆发生断线时, 可以快速找到断点位置并进行熔接, 为故障的排除节约了大量的时间, 从而提高了遥测数据的传输质量。

20 11年6月, 济阳段发生了通道中断, 我们立即对光缆进行检查, 在距主站4.8公里处发现断点, 我们迅速到现场将断头熔接恢复, 通信也恢复了正常。自发出通道告警开始至通道恢复仅间隔3个小时, 比以往处理相同问题缩短了至少4个小时, 大大减少了“不可用小时数”, 提高了遥测合格率。

4 效益分析

2011年电网数据遥测合格率与2010年同期相比, 提高了0.03%, 电网数据更加准确, 大大减轻了工作量, 自动化管理水平有上了一个新台阶。通过加强业务培训, 加强设备巡视等巩固措施, 对电网数据的管理也日渐标准化。

参考文献

[1]崔红淼, 梁波.提高电网遥测合格率[J].《农村电气化》, 2010 (3) :59-59.

[2]李幼平.我看遥测的未来——遥测既是它本身, 又是别的什么[J].遥测遥控, 2000年02期.

小波变换在遥测数据处理中的应用 第2篇

小波变换在遥测数据处理中的应用

采用离散小波变换方法对在轨卫星遥测数据进行处理,利用噪声和信号在不同小波尺度上的性质不同,基于极大极小化思想选取去噪处理中的.阈值,达到分离噪声和信号的目的.结果表明:利用小波变换可有效消除卫星遥测数据的噪声.

作 者：谢军 王典军 XIE Jun WANG Dian-jun 作者单位：北京控制工程研究所・北京・100080刊 名：飞行器测控学报 ISTIC英文刊名：JOURNAL OF SPACECRAFT TT & C TECHNOLOGY年，卷(期)：26(3)分类号：V446.9关键词：小波变换 遥测数据 信号去噪

遥测数据处理 第3篇

摘要：在对某大型航天电子设备的遥测数据建模预测时，遇到多是不规则周期型数据，对其进行建模预测可以在早期及时发现设备性能异常。针对有周期规律的遥测数据，提出采用Fourier级数模型、sin函数和模型对遥测数据建模，给出了这种数据模型的表达式，研究了基于FFT的两种模型的参数初始化算法。通过数值实验说明模型参数初始化算法的有效性，为后续利用最优化理论求解模型精确参数提供了良好的初试点。

关键词：遥测数据；预测；周期模型；初始参数

中图分类号：P207.2文献标识码：A

1引言

利用大型航天电子设备的历史采集数据，采用适当的预示分析方法，开发对电子设备遥测数据变化进行预示分析的工具，实现对航天电子设备采集数据进行建模，完成拟合及长预示，可以为研究大型电子设备性能的变化规律、分析实际变化与设计值的差异等提供手段。对于大量表现出周期特点的遥测数据，需要给出可行的数据模型，模型要求具有一定适用性，不局限于某一个特定的遥测数据。另外，从工程应用的实际需要考虑，还必须根据遥测的数据能够快速计算出模型的初始参数，也就是要有模型参数的初始化算法[1]。根据一部分遥测数据求出的初始参数，未必是模型参数的精确解，但是可以为后续利用最优化理论的方法，迭代求解更为精确的解模型参数提供较好的初始点，提高迭代收敛速度[2～4]，满足工程应用需要。本文着重探讨可行的周期型遥测数据建模模型，结合大量遥测数据给出模型参数初始化算法。

某型航天电子设备某遥测数据中包含一个变化周期的数据量通常需要近万个，为了拟合和预测往往需要有约五个周期的以上的数据，即大约需要40000多个以上的数据。因此，这涉及到大规模数据处理问题，为了工程应用需要采用的数据处理方法必须满足时间复杂度需要，即要求尽可能短的时间完成建模及预测。首先将要处理的遥测数据序列转换为y，t，其中y和t均为m维列向量，m即为所获得的原始遥测数据的个数。为了方便计算，通常要先对数据进行预处理，剔除野值，对采样数据进行去均值并进行必要的尺度压缩，即将数据大小幅值和坐标宽度变换到一定数值范围内，文中假设已完成上述预处理过程。

5结束语

对于周期型遥测数据，给出能够较好实现对周期数据建模的Fourier级数模和Sin函数和模型，基于FFT研究了两种模型的参数初始化算法，并对遥测数据进行了数值实验，实验结果说明模型初始化算法可以提供了良好的初始点，有利于进一步采用优化算法快速求得全局最优点，获得更为精确的模型参数，实现对遥测数据的准确建模。

参考文献

[1]李奎山.超越方程的诺模图求解[J].石油大学学报：自然科学版，1996，20（2）：118-119.

[2]PHILIP E，GILL， WALTER MURRAY，MARGARET H.Wright. Practical optimization[M]. London： Academic press，1981，83-153.

[3]刘兴高， 胡云卿. 应用最优化方法及Matlab实现[M]. 北京： 科学出版社， 2014，（1）：89-109.

[4]倪勤. 最优化方法与程序设计[M]. 北京：科学出版社， 2009，（6）：25-39.

[5]Abuelma'atti， Muhammad Taher. A simple algorithm for fitting measured data to Fourierseries models[J].International Journal of Mathematical Education in Science and Technology，1993，24（1）：107-112.

[6]GENE H，GOLUB，CHARLES F.Van Loan. Matrix Computations（3rd Edition）[M].Johns Hopkins University Press， 1996：206-255.

非协作目标的遥测数据处理技术 第4篇

航天测控系统是航天工程系统的重要组成部分, 航天遥测是在航天器上对其内部和外部有关对象的参数进行测量, 遥测数据反映了卫星有效载荷的状态和卫星的运行情况[1]。能够正确接收、处理遥测数据, 可以及时掌握卫星运行情况, 更好地组织卫星管理活动, 为控制卫星完成任务提供了保证。

帧同步的处理是整个卫星遥测数据处理的重要环节, 帧同步处理的优劣关系到有效数据的质量。传统的帧同步处理技术已经得到了广泛的应用, 但由于高码速率、多数据格式、复杂帧结构、大数据容量及多变的应用环境对卫星遥测数据处理系统中帧同步处理提出了更高的要求。以往遥测帧同步常常用硬件实现, 但是非协作目标的遥测数据中帧同步处理用硬件实现比较复杂, 而且成本高。由于计算机性能的提高, 使采用软件实现遥测数据帧同步处理成为可能, 软件实现遥测数据帧同步, 比之硬件有其优越性。首先可以明显降低系统的开发成本, 缩短开发周期;其次可以更灵活地适应于不同卫星遥测数据帧的同步处理, 具有很好的通用性。因此用软件实现遥测数据的帧同步有其重要的意义, 有着非常广阔的前景。

1 帧同步实现原理

1.1 PCM遥测格式

PCM遥测格式指用来按比特、字、帧和格式等4个元素的层次生成串行PCM遥测数据流的一种数据结构。比特是PCM数据流中的最小单位, 占有一位的时间间隔。遥测字由相继的8个比特构成, 是构成遥测帧的基本单位。遥测帧是相继的一组遥测字的有序集合, 在串行PCM数据流中, 每一帧总是由两个相邻帧同步码的起始点确定, 一帧中所包含的遥测字数目称为帧长。遥测格式是以帧计数字作为同步和识别标志, 相继发送的一组遥测帧的有序集合, 一格式中所包含的遥测帧的数目称为格式长度[1]。

帧是遥测数据的基本单位, 每帧数据包括帧同步码、帧计数和遥测数据。在遥测数据的帧同步处理中, 帧同步码、帧长、帧同步码长是非常重要的参数, 每帧的长度由帧长决定, 对于一个特定的任务阶段, 帧长相同, 帧同步码放在帧的开始, 用于识别每帧的范围, 帧同步码长是一个遥测数据传输帧中同步码所占有的位数。

1.2 帧同步策略

由于卫星遥测数据在信道传输中总要受到干扰, 使接收端收到的数据相比于发送端存在一定程度的失真, 若帧同步码在信道传输时产生失真, 将直接影响到遥测数据的帧同步提取。因此需要采用一些帧同步策略来减弱同步码失真带来的影响, 以下将介绍几种重要的帧同步策略。

(1) 容错

由于帧同步码在信道传输中可能存在失真, 接收端收到的帧同步码相校于真实的同步码并不一定完全相同。这时如果严格地按照约定的帧同步码进行帧同步处理, 则会造成很多数据的丢失。允许接收的帧同步码在一定范围内存在失真 (即遥测数据流与设置的帧同步码的匹配差错在许可的容错范围内, 此容错范围称为同步容错门限SYN, 容错门限一般设定在0～7之间) 。若接收端检索到的遥测数据与约定帧同步码中不相同的数据比特位小于等于容错门限, 则认为找到了帧同步码;若二者不相同的位数大于容错门限, 则判定没有找到帧同步码, 继续查找帧同步码。

(2) 校核

由于帧同步码失真及容错判定, 有可能存在非同步的传输帧误判为同步, 若此时直接进行帧同步锁定, 一定会影响帧同步的处理, 因而引入校核策略, 当帧同步码在搜索态找到后, 并不立即判定进入锁定状态, 在转到锁定态之前, 必须连续找到一定帧数的帧同步码后, 才能转入锁定态, 其间若收到的帧同步码错误位数高于容错门限, 则重新进行搜索。从校核到锁定所需要的帧计数称为校核门限CTL。该校核门限一般设定在0～7之间。

(3) 帧保护

经过容错搜索和校核进入锁定态后, 将开始帧同步数据的提取, 若在锁定态接收到一个帧同步码超出容错门限的帧数据时, 并不立即返回到搜索态, 依然认为处于锁定态, 继续查找下一帧数据, 如果出现连续的帧同步码错误时就回到搜索态。这样就引入了一种帧保护策略, 称为LTS门限, 帧保护门限一般设定在0～7之间。

1.3 帧同步处理流程

遥测数据帧同步处理过程一般包括搜索、校核、锁定和保护四种状态。

(1) 搜索态

在这种状态下, 遥测帧格式化处理模块开始对遥测数据流一位位与帧同步字进行比较, 直到发现遥测数据流与设置的帧同步码匹配差错在设置的容错门限内, 即认为找到了遥测帧同步码, 帧同步处理就进入了校核态。

(2) 校核态

在搜索态找到第一个匹配的帧同步码后, 并不能认定遥测数据已进入同步锁定, 需要根据帧同步策略的校核门限参数进行校核处理。在校核态, 只检查每帧的帧同步码, 在帧同步码之间的数据不检查, 在这个过程中, 如果发现有一个错误的帧同步码, 帧同步处理就立即返回到搜索态, 如果帧同步码连续出现的帧数满足校核门限值时, 帧同步处理就进入了锁定态。

(3) 锁定态

在锁定态, 只检查每帧的帧同步码。若帧同步码与设置的帧同步码在容错范围内, 则遥测帧同步状态处于锁定态, 否则, 进入保护态。

(4) 保护态

在遥测帧同步处于锁定态时, 当发现有错误的帧同步码时, 则同步处理进入保护态;在保护门限范围内, 若接收传输帧的同步码的差错在容错门限内就立即转入锁定态, 如大于保护门限后仍未找到帧同步码就重新回到搜索态继续查找帧同步码。

遥测数据帧同步处理控制流程图如图1所示。

2 软件设计方案

2.1 软件设计

遥测数据帧同步处理软件采用自顶向下、逐步求精的方法, 按照层次化结构设计的要求进行。模块独立设计, 满足功能单一明确、接口简单、模块信息局部化要求。软件模块划分如表1所示。

2.2 软件实现

遥测帧同步处理需要事先设置帧同步参数和帧同步策略参数。帧同步参数包括帧同步码、帧长、帧同步码长。帧同步策略参数包括帧同步码容错门限、帧校核门限、帧保护门限。

在协作目标的遥测数据帧同步处理时, 事先已经知道遥测数据的帧格式和帧同步参数, 但在非协作目标的遥测数据帧同步处理中, 事先不知道遥测数据的帧格式和帧同步参数。为了实现数据的帧同步, 需要检测到遥测数据的帧同步参数, 首先在采集遥测原始数据的同时, 用不同的帧同步码、帧长和帧同步码长来检测是否找到真正的帧同步参数, 检测到真正的帧同步参数后, 根据这些参数, 处理以后的遥测数据。

用软件实现遥测数据帧同步的处理步骤为:

(1) 初始化数据采集卡;

(2) 采用中断方式从数据采集卡采集遥测原始数据;

(3) 匹配帧同步参数, 找到帧同步参数后, 设置帧同步参数;

(4) 搜索帧同步码, 依照设置的帧同步码、同步容错门限和同步码长参数从遥测原始数据流中按位查找遥测数据帧同步码, 当找到帧同步码时, 进入到帧校核处理;

(5) 根据设置的帧长和帧校核参数进行校核处理, 同步的帧数满足帧校核门限参数时, 进入遥测数据同步锁定处理, 否则重新执行第 (3) 步搜索帧同步码;

(6) 在锁定态, 一旦发现有错误的帧同步码时, 帧同步处理就进入了保护态。如果在保护门限参数范围内重新找到帧同步码, 则遥测同步状态依然为锁定状态, 否则重新执行第 (3) 步搜索帧同步码。

帧同步处理逻辑流程图如图2所示。

3 结 语

对于非协作目标的遥测数据帧同步处理, 用软件实现帧同步具有操作灵活方便, 易维护, 并且可靠性高等优点。随着卫星应用的日益广泛, 非协作目标的遥测数据接收会越来越多。因此, 处理好非协作目标的遥测数据帧同步是非常重要的。

摘要：遥测数据处理技术是卫星应用中非常重要的组成部分。对非协作目标的遥测数据帧同步处理用硬件实现成本很高, 用软件实现具有很好的通用性和灵活性, 能有效地降低遥测数据处理系统的研制成本, 缩短开发周期。介绍了遥测数据处理的软件设计与实现, 并详细地分析了遥测数据中帧同步的原理、帧同步策略及其关键技术。

关键词：非协作目标,帧同步策略,帧同步字,帧长,帧同步字长

参考文献

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[2]刘利生.外测数据事后处理[M].北京:国防工业出版社, 2000.

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[7]吴云鹤, 刘钧, 樊恒海.业务测控系统的设计与实现[J].飞行器测控学报, 2004, 23 (3) :6-12.

浅谈水文与水情遥测系统 第5篇

浅谈水文与水情遥测系统

水文与水情遥测系统是一种先进的水文气象参数适时收集、传输、处理系统,也是一种数字式遥测系统.它应用遥测、电子计算机和通信等技术,完成江河流域内降雨量、水位、流量、含沙量和水利工程运用等有关参数的适时自动采集、传输和处理,以实现防洪、供水、发电等优化调度,提高防洪能力和水资源利用的社会经济效益.

作 者：李艳侠 作者单位：青龙满族自治县水胡同水库管理处,河北秦皇岛,066500刊 名：科技资讯英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(8)分类号：P64关键词：水文与水情遥测系 工作方式 数据处理和传递

船用液位遥测试验工法研究和应用 第6篇

关键词：船舶建造；液位遥测；U型管；等高原理；试验工法 文献标识码：A

中图分类号：U664 文章编号：1009-2374（2015）18-0046-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.024

1 技术背景概述

很多散货船或其他船型上都设有压载水舱（海水舱）、淡水舱、油料舱（重油舱、柴油舱等），每个油水舱都安装有测深管，即采用测深尺放入测深管底部，测量液位高度，并通过查阅手动测深表（设计院通过船舶设计软件计算得出的数据表格），得出相应的舱容。但是这种测深方式是一种手动的测量方式，目前很多船型都安装了船用液位遥测系统，即安装在油水舱底部的压力式传感器，可及时感应由于液位高度变化而引起的压力变化，并将液位高度信号转换为电压信号，该信号经放大器转换为4～20mA（二线制）模拟信号输出，此信号通过安全栅传送至控制电脑上显示液位高度的数值，同时也将液位遥测测深表输入控制电脑的显示软件中并显示出舱容。这样，船舶在航行过程中可以监控油水舱的液位高度和容积。

江门市南洋船舶工程有限公司37000DWT系列散货船首次安装船用液位遥测系统，但在码头系泊试验时遇到很大的困难。特別是油舱的液位遥测效用试验（即通过油舱之间调驳试验）实施困难，比如耗费成本较大，试验周期长等，原因主要有以下四个方面：（1）每个重油、柴油储存舱舱容很大（部分重油舱容超过200t），每条船至少10个储存舱，交船前船厂只向其中一个重油舱加注60t重油（380cSt/50℃）和一个柴油舱加注30t柴油，而每个油舱必须分别注油达到25%、50%、75%、100%四个舱容状态进行液位遥测效用试验，另外也需要在90%高位报警的舱容状态下设定报警点效用试验，故调驳重油或柴油进行效用试验的工作量和难度很大。交船前加油量也满足不了试验要求；（2）如调驳重油或柴油对10个油舱进行效用试验，周期至少1～2月，周期很长，而且船舶码头周期不允许；（3）采用重油驳运过程中必须加热到50℃左右，试验期间锅炉必须一直燃烧柴油产生蒸汽用来加热重油，估计锅炉每天（按12小时计算）消耗1吨柴油，30～60天周期约消耗30～60吨，耗费成本巨大；（4）咨询液位遥测厂家和其他大型造船厂，小型船舶油舱容小的可以用调驳油料方法效用试验，万吨及以上船型，厂家在码头只是对油舱的液位遥测传感器通电、检查，无法调试和设定参数，由服务商向船员提供使用说明书和演示调试、设定方法和程序，交船后由船员自行调试和使用。很明显，船东都不接受液位遥测未调试和设定合格就交付给船员的做法。

综合上述困难，通过工法研究，以采用船用液位遥测试验装置结合U型管液位等高原理的方法对液位遥测进行等效试验，突破技术关键点，降低成本，缩短

周期。

2 工法研究内容

本工法的目的是提供一种船用液位遥测试验工装，适用于在船上进行液位遥测系统等效试验。

为了达到上述目的，本工法的技术方案如下：根据U型管液位高度相等原理，采用软管连接测深管和液位遥测传感器的方式，并向测深管和U型软管注入淡水进行等效试验，例如加注淡水至油舱测深管液位分别在25%、50%、75%、100%时用测深尺测量液位高度，查手动测深表得到容积，并通过调试液位遥测系统电脑上显示和设定相关参数，达到液位遥测系统显示液位高度和容积与手动在测深管内测量的结果一致。本试验工装和方法突破了技术关键点，试验方法简单、可靠。

本工装的效果如下：试验期间，只需要服务厂商、调试人员在所有油舱安装此试验装置，并向U型软管和测深管内加注淡水、测量液位、调试、报验等，完成此试验工作只需2～3天时间。

3 工法的应用

如图1，船用液位遥测试验装置由短管一、短管二、三通短管、软管、喉箍、漏斗组成。零件1、零件2和零件3由船厂制作，零件4、零件5和零件6需采购，每个安装了液位遥测传感器的油舱需要安装一套此试验装置，一般情况下，一艘散货船或其他型船约10～20个油舱，每次液位遥测试验前需安装10～20套此试验装置同时进行调试，此试验装置可以循环利用，达到了缩短周期、节约成本的目的。

船用液位遥测试验工装的使用方法如下：

第一，根据图1分别制造零件1、零件2和零件3，并采购零件4、零件5和零件6，数量根据实船油舱数量确定，每个油舱配备1套此装置。

第二，按照图1安装零件，并用软管将液位遥测传感器和测深管连通。软管和短管连接处用喉箍扎紧，并将软管从油舱顶部人孔盖位置穿出油舱外。

第三，测深管和软管形成U型，根据U型管液面等高原理，试验时，在油舱顶部通过漏斗向软管和测深管内注入淡水，并经过测深尺手动测量测深管内的淡水高度和查阅手动测深表得出舱容，此淡水高度也通过液位传感器传送至控制电脑上显示，经过查看电脑显示舱容是否与手动测深结果一致，如不一致，需经过调整液位遥测的盲区。调整后，需重新灌入淡水至另一种不同高度，再次重复检查手动测深和液位遥测显示值是否一致，如不一致，再重复以上步骤，直至结果满足要求（误差不超过0.5%～2%）。调试完毕，一般情况下，需向船东提交25%、50%、75%、100%等状态的报验和

记录。

此液位遥测试验装置和方法在我司37000DWT系列散货船上得到了很好的应用，顺利地向船东交验液位遥测等效试验。总之，此方法避免了油舱的油料驳运、锅炉运行等操作，节约了很大的工作量和成本。每条船缩短了约1～2个月的试验周期，节省锅炉燃烧柴油成本约20～30万元/船，节省工人调驳油料消耗工时1000h/船。

4 结语

据了解，目前国内的造船厂都是按照厂家的建议在码头调试期间直接向油舱加油进行驳运效用试验，或者不调试，只有我司唯一通过研究本工装，采用液位遥测试验装置和等效试验方法，并得到了实船的验证。

参考文献

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[2] [德]汉斯海因里希·迈尔-彼得，弗兰克·伯恩哈

德.船舶工程技术手册[M].上海：上海交通大学出版社，1970.

[3] 樊尚春.传感器技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.

作者简介：张熊富（1982-），男，海南屯昌人，江门市南洋船舶工程有限公司工程师，研究方向：船舶轮机、管系设计和技术。

测量船遥测数据处理方法研究 第7篇

在航天测控系统中,测量船作为陆地测量站的延伸,为目标飞行器入轨段及运行段进行测控,对火箭遥测数据进行记录、分析、传输[1],是保障航天任务顺利进行的关键因素之一。通常,遥测数据在传输前要进过挑处理或挑路处理。挑点处理是指将指定位置的数据进行挑点,然后将结果传输至指定中心;挑路处理是指将指定波道的遥测数据直接送往指定的心。然而随着航天测控网的发展,及数据处理精度的需求,这两种方法正逐步被取代,中心直接接受火箭遥测原始数据是一种发展趋势[2,3]。

1 火箭遥测原始数据分析

1.1 火箭遥测系统基本工作原理

火箭遥测参数一般由总体系统、控制系统、动力系统、伺服机构、控制系统、环境参数、外测与安全系统、计算机字、数字量、指令参数等组成[1]。箭上遥测设备通过各种传感器、交换器将需要测量的各种物理量转换为符合一定规范要求的电信号,该电信号幅度大小的变化,反映了对应的物理量的变化,两者之间一般呈线性关系[2]。多路复用调制器将各种传感器、变换器输出的各路信号按一定调制体质组合起来,再经调制发射机载波,通过天线发往地面。在接收阶段,无线电信号通过接收机天线进入接收机,然后对载波进行解调,再经过多路复用解调器还原成各路原始电信号,并送入终端各记录设备记录,同时实时对部分参数电平进行显示和处理。介质记录的原始全帧群信号,经专门的处理方法还原成各物理量。火箭遥测系统基本工作原理图如图1:

1.2 火箭遥测原始数据传输

火箭遥测原始数据是指通过火箭上的传感器、变换器近距离测量火箭对象的各种物理量[3]。这些数据通过有线或无线电系统远距离将信号传输至地面。火箭遥测原始数据的传输流程如图2:

火箭遥测原始数据的传输过程主要分为三个部分[4]:第一箭上测量、发送设备:完成各种参量的采集、交换和调制,并由高频发射机用无线电电磁波的方式传送至地面。第二地面遥测接收设备:完成遥测信号的接收、解调。USB基带将接收到的电磁波处理为原始数据后转发给测量船中心机。第三完成遥测信号的处理、记录和传输。测量船中心机将火箭遥测原始数据处理为中心接收的规定的数据格式后经测量船卫通发送至指定的中心。

1.3 火箭遥测原始数据处理方法

火箭遥测全帧原始数据的处理目的是为了与中心进行正确的格式交换。需在全帧的基础上进行处理,如果数据库配置的传输子帧数和子帧计数相同,则只是将全帧数据从缓冲区拷贝数据后修改包头协议。如果数据库配置的传输子帧数和子帧计数不相同,则首先需要对全帧数据进行分包,然后对数据块添加包头协议。加上指定的协议,变为与中心交换的数据格式后,通过指定的路由发往中心与中心进行数据交互。

因此火箭遥测原始数据的处理应包括三大部分:第一,USB基带将箭上控制系统下传的电磁波进行调频解调处理,处理后的原始数据格式具体见图3,即火箭遥测原始数据全帧的数据格式。第二,测量船中心机对火箭遥测原始数据进行全帧数据处理。测量船中心机将接收到的火箭遥测原始数据进行全帧处理后,进行内部数据交互。第三,测量船中心机对火箭遥测全帧原始数据的处理。(图3)

火箭遥测原始数据处理具体流程图如图4所示:

测量船对船载大小卫通进行了变换,对某些业务进行了中断,以满足任务时对数据传输的保障。测量船中心机对火箭遥测原始数据处理是这样的。首先,对其进行全帧数据变换,将内部交换格式变换为全帧数据格式。其次,对全帧进行拆分包,以满足数据库中原始传输子帧数的配置。最后,对拆包后的数据进行处理,将其修改为网发中心的数据格式以满足中心数据交换的格式。

2 今后研究方向

在某次型号任务中,火箭遥测原始数据的传输方法在测量船中得到了应用。本次任务中每秒钟的传输速率达到了2M,随着后续任务发展需求这一数据将会继续增大,甚至可能达到此数据的数倍,如何兼顾数据高效传输和数据实时传输是下一步研究方向。

摘要：测量船作为我国测控网的组成部分,在航天测控任务中仍发挥着重要的作用,为适应航天测控网对遥测数据的新需求,测量船处理遥测数据的方法及流程需要改进。本文分析了测量船遥测系统,火箭遥测原始数据格式,并对原始数据的处理方法进行了研究。

关键词：遥测,测量船,数据格式

参考文献

[1]王国玉,刘强,刘晶儒等.遥测数据处理[M].北京:国防工业出版社,2002.

[2]魏晨曦.欧洲航天局测控通信网的新发展[J].国际太空, 2008(11):23-27.

[3]于志坚.我国航天测控系统的现状与发展[J].中国工程科学, 2006,8(10):42-46.

靶场遥测数据处理方法的分析研究 第8篇

从概念上来分析, 即为数据流, 其文件信息是固定字节长度的文件信息, 采取的是帧结构的形式对产生的多路数据进行记录。从数字量结构来看, 如果数字量结构当中的分帧对导弹的每一个飞行特征所产生的数据都进行记录那么就需要有四个分帧进行记录而每个分帧又可分为A、B区, 在A区虽然分帧不同但是分帧所记录的参数相同, 在B分帧相同但分帧所记录的数据各不相同, 这种数字量就是遥测复杂的数据帧。

二、数据处理

2.1模式分析。数据处理模式从组成上进行分析, 主要包括:计算机, 数据存储阵列, 交换机, 高性能客户机和高性能服务器等多个设备组成[1]。遥测数据综合处理系统当中所使用的服务器需要配备两台, 分别用作为中心处理器和数据存储服务器。对于中央处理器而言, 能够同时实现多用户服务, 所以, 为了有效的提高数据处理水平, 可以充分的利用中央处理器, 从而获得更加全面且精准的数据分析结果。

对此为了更好的确保数据水平需要对相关数据进行一定的质量检查, 质量检查结果可以通过中央处理器进行数据的收录, 并且在此基础上进行科学有效的数据分析, 进而得到结果, 其具体程序如下所示:

(1) 对于客户端而言, 能够通过下载为客户提供所需要的信息, 同时还能够将所下载的数据传递至客户端, 为客户提供数据分析依据。 (2) 严格审核项目任务的参数信息, 对于已经存储的参数信息表单要给予重新配置。 (3) 将遥测数据和参数信息表单路径输入到缓变参数的处理软件后上传给中心处理服务器, 以此来实现数据对接, 并且生成参数数据文件。 (4) 数据存储中心会对上传生成后的参数数据文件和参数信息表单给予保存。 (5) 用户想要了解测量数据质量报告的相关信息可以通过客户软件来预览或者打印观测数据质量的检验报告。测量数据的子帧结构, 速变参数记录的数据格式相对固定, 不同型号的导弹其任务参数的信息表单差别不大, 可以使用客户端软件来进行数据验证和数据截取, 具体速变参数记录数据的处理操作如下:

1) 在上传相关数据之后, 要将相关指令输送到进行数据处理的软件上, 进而进行进一步数据分析。2) 当相关的测试数据下载完毕, 要根据相关要求与标准对相关数据进行质量分析, 然后将相关数据分析指令进行上传。3) 对于在进行数据处理过程中所出现的不合格数据以及有问题数据, 要进行科学的处理, 并发送相关指令进行数据方面的对接, 并且进行数据中心上传, 进而提高数据分析能力[2]。4) 对于所获得的相关数据, 用户可以进行采样分析, 并且通过专业软件制成分析图表, 即谱图。5) 在最终数据形成之后, 要通过终端软件进行数据的最终上传, 相关数据要科学的保存到数据的储存中心, 然后在客户的终端形成相关指令, 为形成最终报告, 要利用相关报告生成软件, 通过软件的信息数据处理来形成相应的数据图表等, 以供客户的最终使用。

2.2 数据选取。根据数据量的逐步增大, 在数据处理方面的冗余性也会随之变大, 因此在进行数据处理过程中, 必须进行数据的科学选取, 确保所选择的数据属于真实数据, 进而提高数据处理效果, 从而更好的进行结果预测与分析。

结束语

在靶场遥测数据的处理上要想进一步降低数据的冗余性就必须要对数据的处理模式进行改变, 只有这样才能实现对遥测数据的记录特点和变化规律进行控制, 才能解决遥测大数据当中所出现的问题。另外在靶场遥测数据的处理过程当中还应建立起综合的遥测处理系统, 以此来应对大数据量在处理上的要求, 基于此, 笔者希望靶场遥测数据处理方法与研究提出后续能对靶场遥测数据的研究与发展有一定的参考作用。

参考文献

[1]岳佳, 崔永强, 安大伟.基于Web的靶场遥外测数据分析与快速发布系统[J].遥测遥控, 2015, 06:64-69.

雨量遥测数据转换程序研究 第9篇

1 Flash存储卡式遥测终端现场数据文件的转换

Flash存储卡式雨量遥测终端读出的数据格式如下：每个记录有16位半角字符组成。正常情况下，前10位是时间组，分别表示公元年份的后2位、月份2位、日期2位、小时2位和分2位数字;接下来是4位雨量累积翻斗数;最后2位表示雨量器翻斗容量。例如二道河子2009年雨量部分数据，第1条记录为0906030800000005，翻译为2009年6月3日8∶00，累积雨量翻斗数为0，雨量传感器翻斗容量为0.5mm;第2条记录为0906031014000105翻译为2009年6月3日10∶14，累积翻斗数为1，雨量传感器翻斗容量为0.5 mm，以此类推。目前发现的数据错误有3种。

1.1 数据分段符错误

第1种是由于采用的读数程序不同，数据文件中夹杂着数据分段符“0A”，一组16位数据被“0A”占2位，后2位被挤到下一组，因此改变了数据记录结构。程序需要将0A去掉，其后的纪录中各位字符向前移2位，后面的字符用下一条记录中的前2位补齐16位。此步骤转换如图1所示。

1.2 时间错误

第2种是时间错误，时间的月份位应符合01～12，日期位应符合01～31，小时位应符合00～23，分钟位应符合00～59，如果不符合则作为非法记录予以剔出。例如0000000341023205、0000000346023305、0000000506023405、0000000507023505等4条数据为非法数据，应予以剔除。

1.3 翻斗累积数错误

第3种是调试仪器时翻斗累积时错误，当上条记录的翻斗累积值大于本记录翻斗累积值时，该时段计算雨量可能是错误的，应判断本记录是调试量还是雨量，为了区别调试量和雨量，建议在调试雨量器时加10斗以上的水或清零。在处理数据时，可以根据翻斗累积值大于10或0时为调试量，反之为雨量值。判断记录为同一年度数据将数据年度信息去掉，时和分之间加小数点;将时间、累积翻斗数、翻斗容量分开。如果在设置翻斗容量时不正确，还可以在程序中重新选择修正，可选的容量有1.0、0.5、0.2、0.1、记录值，记录值采用读出值，默认为记录值。

数据截取的原则是：当记录时间与上一条记录时间相同，降水结束时间为下一分钟，如0905231154013605、0905231155013705、0905231155013805等，第3条记录5月23日1155降水结束时间为56分。遥测雨量数据记录的时间是雨量翻斗翻转的时间，即记录的是每斗雨量的降水结束时间，降水开始时间应是上斗雨量翻转以后的时间，时间记录的精度是分钟。如果有几条记录时间相同，第1条记录降水的开始时间认为向前推5 min为宜，若时间跨越整小时，则计算到整小时;第2条记录降水开始时间为第1条记录时间，结束时间不超过下一分钟;第3条数据降水开始时间是第2条记录时间，结束时间不超过下一分钟，以此类推。修改时间，第1条记录前加1条记录，降水开始时间，若跨越整小时，时间确定为整小时，若不跨越整小时，时间向前推5 min。第2条记录降水开始时间同第1条记录，结束时间为下一分钟;第3条记录时间同第2条，与第2条合并，以此类推。数据文件名称是任意的，扩展文件名不能取.dat和.oat。转换完成的数据主文件名不变，扩展文件名为.dat。转换完成的数据片段实例如图2所示。这种数据格式符合北方片水文资料整编程序要求的数据文件格式。

2 U盘存储式遥测终端现场数据文件的转换

2.1 数据转换

U盘数据采用多文件方式，即每天1个文件，每个文件保存若干条记录。信息保存在文件名称和记录当中，日期信息记录在文件名中，时间和累积雨量翻斗数记录在文件记录中。文件名的格式为Yyymmdd.txt，其中Y为固定标志，yy公元年份后2位，mm为月份，dd为日期，扩展名.txt固定。以黄堡2009年遥测数据为例，其文件名为Y090911.txt，表示2009年9月11日。文件中每个记录中保存着时、分和累积雨量值。其中，小时位占用2位，分钟位占用2位，累计雨量值占用4位，均为十六进制数，“：”、“;”、“<”、“=”、“>”、“?”分别代表十六进制数中的“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”。进行数据转换时，一是对文件名称的日期和文件中的时间信息连接、排序。对于不符合日期、时间的数据进行剔出。对含非数字且非“：”、“;”、“<”、“=”、“>”、“?”的记录进行剔除。二是对文件内容进行分割，将每个记录分成时间和雨量翻斗累积值2个部分，雨量翻斗累积值十六进制数替换，将“：”、“;”、“<”、“=”、“>”、“?”分别替换成“A”、“B”、“C”、“D”、“E”、“F”。三是将雨量翻斗累积值的十六进制数转换成十进制数。四是U盘存储的数据没保存雨量翻斗容量值，应根据测站传感器的翻斗容量，在转换程序中将雨量翻斗数转换成累积雨量值。再根据前后记录的关系计算出时段雨量，雨量的起止时间的处理方法同Flash存储卡式遥测雨量器。

2.2 雨量遥测数据的分析

雨量遥测数据在运行时会产生一些错误，如雨量器的故障、调试等，看原始数据，累积斗数，正确的数据应当是逐渐上升的数据。减少或突然增加都属非正常数据，要根据仪器运行记录、雨量对照加以分析。为了区别雨量和人工调试的数据，在调试仪器时翻斗数初值设置成大于10或0的数字，在数据处理时如果初值为小于10，则认为是雨量，大于10的数字则判断为试验人工注水。

3 建议

由于YAC9900遥测雨量器2009年开始使用，用遥测雨量数据进行水文资料整编还是个新的尝试，通过多站遥测与自记资料的对比分析，认为通过该程序转换的遥测数据合理准确，符合整编要求，值得推广。这种仪器观测的数据在很大程度上减轻了人工观测的劳动强度，用此数据整编方便、快捷，报汛、资料搜集自动化程度高。建议推广遥测雨量系统的使用，加强仪器的管理和维护，建立遥测雨量器运行维护管理机制，健全操作规程。

参考文献

[1]陈建民, 姜桓, 赵旭春.雨量遥测仪常见故障分析[J].内蒙古气象, 2006 (1) :46.

[2]张文新, 尹钰衡, 王玉君, 等.音河水库上游雨量遥测系统建设及应用[J].黑龙江水利科技, 2003, 31 (2) :90-91.

[3]刘瑞莲, 吴丽平, 王秀丽.一次遥测雨量传感器故障的排除[J].山东气象, 2008, 28 (4) :62-63.

遥测PCM数据加密技术研究 第10篇

关键词：遥测,PCM,序列加密,密钥管理,一试一密

0 引言

遥测数据中含有大量飞行状态信息，尤其是靶场遥测数据中包含大量武器相关信息，在现代电子战环境下，为防止第三方截获或利用这些信息，需要对无线传送的遥测数据进行加密。在确保高加密强度的同时，加解密运算要简单，错误和信息扩散要小。

数据加密处理中最常用的方法有分组加密和序列加密（流加密）[1,2,3]。分组加密以块为单位对数据进行加密和解密，块的长度由算法设计人员设定，块最小长度由对密码强度的考虑来确定。序列加密时数据加解密的块长可以由用户自己确定，不要求最小块长，在极端情况下，可以逐位加密。从实现上来看，前者较为复杂，后者相对简单，但都可以做到高强度的保密。考虑到遥测数据传输中字、帧结构的特点，这里适合采用序列加密。

1 遥测数据加密

1.1 序列加密原理[3,4,5]

序列加密把明文信息M拆分成相连的块序列（块的最小单位可以是字符或比特）M1,M2，…，并用密钥序列K=K1K2…中的第i个成分Ki对明文序列中的第i个分块Mi进行加密，则即EK(M)=EK1(M1)EK2(M2)⋯。其中E为密文生成算法。

这里的重要问题是使生成的密钥流周期长、复杂度高、随机特性足够好，使之尽可能地接近一次一密的密钥体制。由于有限的算法不能产生真正的随机序列，所以一般都是基于伪随机序列的，如线性移位寄存器的非线性组合。

实现序列加密有两种不同的方法：同步法和自同步法。采用同步法时，要求收发双方的密钥发生器必须同步，则同步电路必不可少；而且哪怕在密文传输中丢失一个字符，发方和收方为了能继续通信，都必须重新同步双方的密钥发生器，造成错误扩散；此外还必须保证密钥序列的任一部分都不重复，从而导致密钥规模过大。采用自同步法时，收发双方无需精确的同步电路，接收方的每个密钥都是由它前面的n个密文导出，如图1所示，解密Ci+n+1的密钥是根据密文Ci+1,Ci+2,⋯,Ci+n得到的，类似于卷积编码，这里的n可以被称作约束长度。

虽然在传输过程中丢失或改变了一个密文，将导致系统失去同步，并使错误向后扩散n个分块，但在连续正确接收到n个密文后，系统又能自动恢复同步。只要合理地选择n就能将错误扩散限制在容许的范围内。

1.2 加密的基本要求[2,6]

由于遥测数据主要反映飞行器及武器的性能参数，因此必须确保这些数据在相当长的时间内绝对不会被敌方所破译。按照现代密码学的要求，对遥测PCM信息的加密系统应具备：

(1）遥测PCM加密系统性能完全靠密钥来保证；

(2）密钥体制不仅要经得起“穷举搜索法”攻击和“密文”攻击，而且要经得起“明文”攻击；

(3）加密设备应尽量简单；

(4）加密后的系统不允许存在误码传播或扩散的问题；

(5）通信中断再恢复后能够重新快速同步的能力。

1.3 遥测数据加密方案

完整的遥测加密系统包括：机载遥测加密设备、遥测解密设备、密码管理设备、密码注入设备和系统配套检测设备等。系统框图如图2所示。

遥测数据加、解密系统，加密过程是加密器通过在遥测数据帧的固定位置嵌入密码字，并根据密码字对应的算法进行遥测数据段的数据加密；解密过程通过解密器检测同步字，确定遥测帧的起始位置，提取密码字，进行加密算法的反运算恢复遥测数据帧。其中加、解密器的帧格式配置，使用加、解密配置终端通过串口（RS 232）进行配置加载；密码字通过密钥枪注入。加密数据帧格式[7]配置如图3所示。

在一个子帧中，前2个字（每个字长为16位）为帧同步码组，通常采用IRIG106遥测标准建议使用的32位PCM同步码组。另一识别路为ID字，用于实现副帧同步，从0～n加计数。ID字可以在帧同步码组后的任一位置。其余为遥测数据，包括时间信息、目标位置信息、状态信息、武器装备信息等多种参数。

在加密过程中，为了使加密后的数据仍能被同步，所以帧同步码组和ID字应设为非机密字段，只对遥测数据字段进行加密。通常采用128位的密码字对数据进行加密，因此需要在数据帧中提供8个字的位置供密码字使用。这8个字的位置可以任意配置，可以连续也可以不连续，只要加密端和解密端配置相同即可。在实际使用中，为了方便配置不同采样率的数据，并且在增减参数时使帧结构修改时变动较小，设置在同一副帧中更为合理。

2 遥测数据加密的实现

2.1 机载系统

机载遥测加密设备包括加密器和加密器配置终端。加密器具备帧格式配置和密钥注入2个接口，帧格式配置接口（RS 232）使用加密器配置终端进行配置加载操作，使加密器适应遥测PCM数据的码型、速率、帧格式等参数；密钥注入接口通过密码注入设备（密钥枪）进行密钥的注入加载。

机载系统中，数据采编器送入遥测加密器的信号包括遥测数据和数据时钟，对数据采编器编程配置中，需要在遥测数据帧中预留密码字位置。根据不同的科目需要，遥测数据帧需要修改格式，可通过便携加密配置终端进行现场配置。机载系统配置如图4所示。

2.2 地面系统

遥测解密设备包括解密服务器和解密器。解密服务器实际是一台接口转换设备，该设备将加密的遥测PCM数据进行处理转换为解密器能够识别的数据信号，送入解密器进行数据解密计算，并将解密数据变换为原始遥测PCM数据，用于遥测数据处理系统进行处理分析。地面系统使用机载系统相同的帧加密配置和相同的密钥进行遥测数据的解密运算。

地面系统可以有独立解密服务器和嵌入模块两种实现方式。

(1）独立解密服务器方式。该方式不改变遥测系统的配置设备，适合在现有系统上增加遥测加解密功能，系统组成如图5所示。

(2）嵌入模块方式。该方式使用设备少，但现有的遥测接收机不能实施，适合未来的遥测活动站加解密功能配置，系统组成如图6所示。

2.3 密钥管理

密钥不能一成不变，而且需要定期更新，每个密钥从创建到撤销的整个有效期之内，可能会处在多个不同阶段。密钥存储和使用时都需要进行保护。特别是密钥长期存储，到底要保护多长时间取决于它的密码学功能（如加密、数据源认证等）和数据对时间的敏感程度。为了防止危害到密钥的安全，应该避免在密钥更新过程中对过去密钥的依赖性。存储密钥一定要安全，以保持它的秘密性和真实性。通过密码学技术、程序技术或物理防护等手段防止泄露和修改。

按照加密设备生产和使用过程，密钥应分为测试密钥和任务密钥。加密设备出厂前需进行多次测试，应使用测试密钥。可以一次注入约1 000个密码，供测试系统每次通电使用。作为测试密钥使用的密码不得再作为任务密钥使用，以最大限度保证实测数据加密的可靠性。

进入靶场进行试验、试飞时使用任务密钥，需要机要部门专人管理，并采取适当防护手段来保证密钥安全。任务密钥应为一试一密，以最大限度地保证密钥的可靠性，从而保证飞行试验遥测数据加密传输的安全性。任务密钥虽然为一试一密，但在任务结束后仍应需要保密，以防止数据丢失或窃取，从而保证关键数据的安全。

3 结语

遥测数据加密传输直接关系到飞行器技术指标的安全，特别是随着新一代武器系统的发展，对遥测信息的加密就显得更加重要，同时要求的安全强度也越来越高，必须予以高度重视。在充分认识现有系统的基础上，以最小系统改动的方式，在适当位置增加加、解密相关设备，实现了遥测数据的加密传输，能够满足飞行试验的基本要求。

参考文献

[1]谢铭勋.再入遥测技术[M].北京:国防工业出版社,1992.

[2]罗启彬.基于混沌序列的遥测PCM数据加密算法[J].无线电工程,2007,37(11):37-39.

[3]孙淑玲.应用密码学[M].北京:清华大学出版社,2004.

[4]张凤仙.通信保密技术[M].北京:国防工业出版社,2003.

[5]匡巍,张晓林,胡谊.共轴式无人直遥测数据加解密方法及实现[J].北京航空航天大学学报,2002,28(1):17-20.

[6]倪春雷.信息保密技术在导弹遥测系统中的应用[J].上海航天,2001,18(5):21-24.

遥测数据处理 第11篇

摘要：目的：为了更全面的研究和评估心肌的变时、变力和变传导性。方法：随机抽取男性体育系学生(实验组，n=40)和普通大学生(对照组，n=30)完成规定运动量的台阶运动；记录运动后即刻5 min连续变化的心音振动信号。对采集的数据经过三次样条插值、均匀采样和小波变换滤波后得到平滑的心率和心力恢复趋势曲线，在此基础上提取出反映心率和心力恢复趋势的相关指标。结果：安静状态时与运动后实验组与对照组的恢复期的最大心率、心率恢复时间、心率恢复速率无显著性差异(p>0.05)，而运动后实验组与对照组之间心力恢复时间、心力恢复速率和心肌收缩能力储备指数都有显著的差异(p<0.001)。结论：大负荷运动量下动用的心力储备主要来自于心肌收缩力的储备而不是心率储备，而且运动员比普通人还具有更快的心肌收缩恢复能力，即具有更快的心力恢复速度。

关键词：心率恢复趋势；心力恢复趋势；心肌收缩力；心脏储备；无创方法

中图分类号：G804.2文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)06-0782-03

心肌具有变力性、变时性和变传导性，心率测试方便于评估心肌的变时性，但运动不仅改变心脏的变时性，更多的是影响心脏的变力性［1］；所以研究人员提出心力储备可作为评估心脏功能的重要指标，能反映心输出量随机体代谢的需要而增加的能力，其取决于心率储备和心肌收缩力储备［2］。但由于受测试技术和测试成本的限制，目前在运动医学领域对心力储备的日常测试仍侧重于心率储备［3］。Nigan(2005)关于心音和心肌收缩能力关系的有创和无创临床对照研究表明，第一心音(S1)幅值的大小与心肌收缩能力密切相关［3］，众多实验结果也证实第一心音幅值的变化能有效评估心肌收缩力储备［3-5］。因为运动能同时改变心肌的变力性和变时性，若能在运动员常规心功能测试和运动现场监测中加上心肌收缩能力的检测，将更有利于全面评估运动员的心脏功能。为更全面的研究和评价心肌的变时性和变力性，本实验对比了不同人群在定量负荷运动后心率和心力储备的变化情况，以期为应用心音图相关指标评价大众健身、监控运动训练、评价运动康复情况提供参考。

1研究对象与方法

1.1研究对象┰谥驹刚咧兴婊抽取40名体育学生作为实验组和30名普通大学生(皆为男性，年龄：17～25岁)作为对照组。实验组40名受试者包括3级运动员15名(皆为田径运动员)，2级运动员25名(5名体操运动员，20名田径运动员)，实验人员核查了对照组的运动能力，确保其无专业训练经历。测试在重庆师范大学体育学院和西南大学体育学院运动现场进行，测试时间统一安排在下午2：30-5:30。

1.2实验仪器及测试方法

1.2.1实验设备利用自行研制的心音信号遥测系统［６］，该系统的硬件组成包括射频发射机(RF TX)、射频接收机(RF RX)、打印机和IBM T43计算机(运行环境为WINDOWS XP操作系统)。

1.2.2信号采集心音信号量化分析的基本原理：1) 测量心音有关成分的幅度和时限，包括心动周期；2) 据测得的心音频谱图形转化为数据，通过仪器配套分析软件分析。测试系统对心音信号用8k Hz采样，量化精度为8 bit。通过胸电极采集心电信号，用自适应阈值检测电路提取R波同步脉冲标注在一个心动周期内的心音信号中S1的起始时刻，S1出现在R波后120 ms时间范围内，其峰值(S1的幅度)即为心力信号。本实验中采用第一心音幅值(S1)的变化趋势来量度心肌收缩力和评估心力储备［4,5,７-9］。由于胸壁厚薄存在个体差异的影响，所采集的心力信号强度的绝对值的价值和准确性都不高，本研究中主要采用相对值指标［7,8］。因心力信号分析过程中经多次处理，最后转换为用屏幕坐标作图，故单位被省略［7,9］。1.2.3运动模型由于运动能同时改变心脏变力性和变时性状态，本项实验采用本实验室自行开发并得到国际承认的动态心音图运动实验(PCGET)方法［4,5,10］。受试者在安静状态下平静呼吸，心音脉搏传感器置于心前区心尖搏动最明显处，记录心音图。然后嘱受试者完成既定负荷的运动：登台阶是PCGET的运动方式之一，要求受试者90 s内在23 cm高的台阶完成运动实验。完成本实验运动耗能约为7 000 J(属于大负荷运动)，按受试者体重计算出登台阶次数，受试者在规定时间内完成既定运动量时即为运动结束，运动后即刻连续记录恢复期5 min心音信号。

1.3测量数据的计算和统计分析为更好地揭示运动后心力与心率恢复趋势的规律，本实验采用了新的数据处理算法，对采集的数据经过三次样条插值、均匀采样和小波变换滤波后得到平滑的心力恢复趋势曲线和心率恢复趋势曲线［5,11,12］。在此基础上提取反映心力恢复趋势的有关指标：对心力数据系列进行差分运算，即按时间顺序计算每两个相邻心力数据间后一个数据与前一个数据的差值(DiffC)。因为台阶运动后心肌收缩力会从初始值的高指数不断衰减，当DiffC降到最低时，将该最低值记为DiffCmin；然后心肌收缩力恢复到一个相对的稳定状态。本实验中将运动后即刻至心肌收缩力恢复至一个相对稳定状态之间的时限定义为心力恢复时间(Cardiac Contractility Recovery Time, CCRT)；DiffCmin/CCRT定义为心力恢复速率(Cardiac Contractility Recovery Rate, CCRR)。

采用同样算法也得到心率恢复趋势的有关指数，其中HRRT(Heart Rate Recovery Time)表示心率恢复时间；Diff HRmin/HRRT定义为心率恢复速率(Heart Rate Recovery Rate, HRRR)。同时将心率恢复期的最大心率记为HRmax，恢复到相对稳态时的心率记为HRrec。

数据用均数±标准差(X±SD表示)，心率和心力恢复趋势有关指标的组间比较采用独立样本t检验(independent-samples t-test)。

2结果与分析

お2.1运动后心率恢复趋势的变化利用自行研制的心音信号遥测设备，采集实验组和对照组受试者经既定运动量的台阶运动后5 min内连续变化的心力数据和心率数据。通过小波变换滤波后得到实验组和对照组运动后5 min的平滑心率恢复曲线，从心率恢复曲线来看，实验组和对照组皆呈急性下降趋势，且在实验后50 s时有短暂停顿，随后下降趋势减缓(图1)。

实验组和对照组受试者运动后恢复期的心率恢复趋势相关指标见表1。实验组和对照组的心率在安静时刻、全运动量下最高心率和运动后相对稳定期的心率都皆无显著性差异(P>0.05)，其心率恢复时间和恢复速率也无显著性差异(P>0.05)。

2.2运动后心力恢复趋势的变化通过同样方法测得受试者运动后恢复期的心力恢复趋势曲线(图2)。

实验组和对照组受试者运动后恢复期的心力恢复趋势相关指标变化见表2。实验组和对照组在全运动量后其心肌收缩力的恢复时间和恢复速率上都有显著性差异(P<0.01)，表现为实验组心力恢复时间、心力恢复速率和心肌收缩能力储备指数都显著优于对照组的普通大学生受试者。

3讨论

お

由表1可知，实验组和对照组的心率在安静时刻、全运动量下最高心率和运动后相对稳定期的、心率恢复时间和恢复速率心率皆无显著性差异(P>0.05)。提示不同人群在既定负荷运动时动用的心力储备主要来自于心肌收缩力的储备而不是心率储备。本实验室前期研究成果表明，体育系学生和普通大学生安静时CCRI有显著性差异，而HRRI无显著性差异［10,8］。也证实了这一点。研究结果提示在训练时，应更多的关注受试者心力储备情况以及探索提高运动员心力储备而非心率储备的有效训练方法。

由图2和表2可知，实验组在全运动量后其心力恢复时间、心力恢复速率和心肌收缩能力储备指数都显著优于对照组(P<0.01)，说明有训练经历者比普通人具有更快的心肌收缩恢复能力，即具有更快的心力恢复速率。这为运动训练、比赛的监控和评价提供了新的方法和探索性思路。由于运动现场监控生理负荷和恢复情况多采用心率储备的方法，由于心率在运动训练多重应激情况下易波动，不能真实反映出受试者生理恢复和心脏对负荷的承受能力［9,13］，所以探索有效的评价运动员心功能的方法、开发出可靠的无创测量设备就具有重要的现实意义和应用价值。我们的前期实验发现国家健将级运动员和一级运动员在全运动量下的心率和心力储备呈现同样的趋势［7,9］。实验结果说明，本项研究所采用的测量仪器测量一致性较好，结果可靠；且实验结果能从专业运动员外推到普通受试者，这为准确、无损伤评价运动员和锻炼人群的心力收缩储备提供了可靠方法。

心脏很大程度上受自主神经活性调节，运动员和锻炼人群的自主神经系统活性和调节能力一直备受生理学家关注。从实验组和对照组受试者心率和心力恢复趋势来看(见图1、图2)，都表现为三个阶段：初始阶段是持续时间较短的快速恢复期，可能由于在大负荷运动刚结束时自主神经系统中副交感神经的活动占优势；而随后进入一个持续时间较长的慢恢复期，可能是由于副交感神经的活性逐渐降低而交感神经活性逐渐恢复；最后进入一个轻微波动的相对稳态期，推测此阶段是副交感神经与交感神经活性处于相对平衡状态。而心音信号反映的是心动周期中，心肌收缩、瓣膜开闭、血流对心血管壁的冲击以及血流的涡流等引起的震动的情况［3］。而心力与心率恢复时间之间存在的显著性差异表明心肌的变力性除了受自主神经系统的控制外，还可能与心肌自身作为富有弹性的肌肉组织特性有关。无论实验组还是对照组，其CCRI指数都高出HRRI指数2倍以上［8］，这同样说明在大强度、大负荷运动中，心力储备主要是依靠心肌收缩力的储备而不是心率储备。实验组CCRI CCRR显著高于对照组(p<0.01)，这意味着长期运动训练提高心脏功能不仅体现在具有更大的心肌收缩力储备，而且还具有更快的心肌收缩力的恢复速度［1,12］。

在心室收缩的等容收缩期(isovolumic contraction phase)，心房收缩结束后，心室开始收缩，室内压迅速升高。当室内压超过房内压时，推动房室瓣关闭，组织血液返流入心房。房室瓣的关闭产生第一心音(S1)，其是心室收缩期开始的标志。此时室内压尚低于主动脉压，半月瓣仍处于关闭状态，心室成为一个封闭的腔。由于血液的不可压缩性，尽管心室肌强烈收缩，室内压急剧升高，但心室的容积不变［1］。本实验发现实验组大运动量心力相关指标显著高于对照组(表2)，结果提示在对运动员和/或锻炼人群的心脏功能进行日常测试时，除了心率指标外，还应把心肌收缩力储备以及心肌收缩力恢复速度等指标作为参考，以期作出更为全面准确的评价。但必须注意的是，影响第一心音幅值的因素较多，如传感器放置位置、检查者对传感器的所施压力的大小，受试者的年龄、胸壁的厚薄、生理和病理状态、情绪变化，同一受试者的不同体位、呼吸时相和深度，心率和心律的变化、瓣膜疾病、心脏前后负荷的变化等［1,3,7,8］。所以心音信号的记录、测量和分析是较为复杂的诊断技术，在应用于运动实践时必须考虑控制无关影响因素，最好由专业人员进行操作，以保证测试结果的准确性。

4结论

お

1) 大负荷运动量下动用的心力储备主要来自于心肌收缩力的储备而不是心率储备，而且运动员比普通人还具有更快的心肌收缩恢复能力，即具有更快的心力恢复速度。提示运动训练时应更多关注受试者心力储备情况以及探索提高运动员心力储备而非心率储备的有效训练方法。

2) 应用无创的心音遥测系统能更全面、准确的评估运动员心肌收缩能力和心力储备，也能为锻炼人群提供客观量化的评价指标，具有可观的现实意义和应用价值。

参考文献：

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［12］ Xiao S, Guo X, Wang F, et al. Evaluating two new indicators of cardiac reserve.IEEE Eng Med Biol Mag，2003,22(4):147-52.

遥测数据处理 第12篇

遥测数据提取是遥测数据预处理的一个首要环节, 遥测数据的预处理是指在遥测数据事后处理之前, 对各站原始遥测数据进行整理、加工、拼接等, 形成全程遥测原始数据的过程。在导弹武器飞行试验中, 遥测参数的处理结果将为武器的研发性能提供重要的信息回馈, 尤其在飞行异常的情况下, 遥测数据处理结果将为故障分析及定位提供重要依据。遥测数据预处理对遥测数据的后续处理和分析具有直接影响, 数据预处理质量也会直接影响遥测数据的最终处理结果[1]。

遥测的原始数据在采集过程中, 飞行器上的传感器、变换器难以始终保持稳定状态;数据在传输过程中, 空间电磁环境及各种偶然因素也会对其产生干扰。这些都会使遥测数据产生错帧、漏帧、误码等异常数据。当异常数据较多时, 对于遥测数据的处理、指令判读、故障分析等会造成严重影响。因此, 在遥测数据的预处理阶段, 就对异常数据进行相应的处理, 将会对提高遥测数据的后续处理结果精度具有重要意义。

对于多站位测量的数据, 经典的预处理方法是多站位选段拼接法, 即先统计每个站位的错帧情况, 选取质量相对较好的一段数据, 进行对接处理, 最终构成相对完整的遥测数据。这种整段对接方法虽然已经选取了每台车的最优数据段, 对接出来的数据质量相对较好, 但是其本质上还是各站数据单独进行处理, 而且在预处理过程中, 并未对异常数据进行特殊处理, 所以数据的预处理结果中仍然可能含有大量的异常数据, 给后续处理和分析造成不便。

针对遥测原始数据的错帧、漏帧、误码等异常情况, 为了得到完整性高、误码量小的预处理结果, 本文对遥测预处理数据提取的方法做了进一步研究。

1 多站位逐字节比较提取法

多站位测量为遥测原始数据提供了丰富的冗余信息, 使得多个站位可采集到同一时刻的遥测数据。在理想情况下, 这些接收到的遥测数据在同一时刻的帧结构完全相同, 帧计数和其它数据也完全相同。因此, 可对同一时刻各个站位的数据以字节为单位进行比较, 保留相同的数据, 剔除或修正不同的数据[2]。实际操作时, 可先读入每个站位所记录的同一全帧, 然后对该全帧的每一个波道的字节进行比较。如果同一波道有两个或两个以上相同的字节, 则认为这个波道所记录的字节为真;如果没有相同的, 则取整体数据段较好的那个站位的波道内字节为真。这样, 按照帧计数顺序, 将每个提取出来的全帧依次对接, 就可构成全程原始数据文件。这就是多站位逐字节比较提取法的基本思想[3]。

虽然多站位逐字节比较提取法的原理比较简单, 但由于实际接收的数据格式多变, 且存在各种异常情况, 因此其实现方法也有所不同, 有时甚至会比较复杂[4]。本文针对测量数据具有独立的时间文件及帧计数循环的三站冗余情况给出如图1-2所示的关键部位流程[5]。

利用该方法对某次导弹试验的遥测数据进行提取测试, 提取对应时间点的各个站位第n到n+9个主帧数据中第m个波道的字节, 其结果如表1所示:

参见表1内容, 采用多站位逐字节比较提取法, 在最终提取的数据中, 不仅修正了个别站位的异常数据, 而且弥补了个别站位失锁的数据。与数据的整段对接方法相比, 数据的预处理质量可得到明显提高。

2 应用情况分析

在某次飞行试验中, 共有三个遥测站进行数据接收。选取一个遥测参数X, 对各站数据分别进行处理, 截取其中约10秒数据的处理, 结果绘入图3-5。用多站位逐字节比较提取法, 按图1和图2中的流程对三个站位所接收的数据进行预处理, 并根据预处理结果提取出该参数X, 截取大致同一时间段的数据, 绘入图6。

比较图3-6可看出, 图4中1.2s附近向上的野点是站位 (2#) 独有的野点, 在预处理的比对过程中被修正, 在图6中已不再有该野点;在图5中, 站位 (3#) 在0～1s时间段内有部分未锁定帧, 造成了数据的缺失, 但在预处理的比对过程中, 所缺失的数据已被其它两个站位所补充, 因而在图6中, 呈现了完整的数据;从图6中还可看出, 在0～1s的时间段内, 有明显超过参数正常变化趋势的异常信号出现, 但由于这些异常信号是两个站位或三个站位所共有的, 因此在预处理的比对过程中保留了下来;除了被修正的野点、弥补的漏点外, 图6的多站位比对结果中保留了各站均有的数据。由于三台遥测车所记录的数据同时出现相同误码的几率非常小, 所以最终结果中的野值点应该作为弹上所发出的异常信号进行分析。

由此可见, 采用本文所提出的流程来进行遥测数据的预处理, 对原始数据中的异常信号能够有效地修正、补漏, 经分路以后得到的参数处理结果中野值较少, 数据处理质量可得到明显改观。而且, 该方法在尽可能消除单台设备产生的异常信号的同时, 有效地保留了弹上的原始异常信号, 从而为数据分析及故障定位提供了可靠的依据。因此, 在遥测数据的接收过程中, 最好能使每一段数据都有冗余信息, 这样, 用上述方法处理后, 才能得到更加完整、准确、可靠的数据处理结果。

3 结束语

综上所述, 在多站位测量体制下, 本文所提出的逐字节比较提取遥测数据预处理方法, 在有冗余数据的前提下, 能够尽可能地保证数据的准确性、完整性和可靠性。应用该方法处理遥测数据, 数据预处理质量得到了明显改善, 这就大大减轻了数据质量较差时野值剔除方面的工作量, 降低了后续工作的难度, 从总体上缩短了数据处理时间, 提高了工作效率。因此, 本文提出的方法和流程可以在遥测数据的事后处理工作中进行应用推广, 是一种高质量的遥测数据预处理方法。

摘要：导弹武器试验中, 遥测数据受遥测信道以及接收设备性能等因素影响, 会产生丢帧, 漏帧情况, 严重影响遥测数据处理精度, 针对这一情况, 提出了一种多站位数据综合比对数据提取处理方法, 对多站位数据进行逐字节提取, 进行可信度比对, 达到了充分利用测量数据信息, 提高遥测数据处理精度的目的。试验数据处理结果证明了该方法比传统单站数据处理更能保证处理结果的准确性、完整性和可靠性。

关键词：导弹武器试验,遥测,多站位测量,数据提取

参考文献

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