一種基于K-means遙測(cè)數(shù)據(jù)判讀系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及衛(wèi)星測(cè)試中地面遙測(cè)數(shù)據(jù)判讀，特別是設(shè)及一種改進(jìn)的基于K-means 衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)判讀系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在小衛(wèi)星工廠綜合測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試人員需要依據(jù)判讀標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)衛(wèi)星上注指 令和下傳遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，給出衛(wèi)星各單機(jī)、設(shè)備的工作狀態(tài)，對(duì)衛(wèi)星可能出現(xiàn)的異常及 時(shí)給出預(yù)判。但衛(wèi)星的遙測(cè)數(shù)據(jù)量龐大，變化快，上注指令設(shè)及面廣，衛(wèi)星工作模式復(fù)雜，通 常的人工判讀難W滿足衛(wèi)星的快速測(cè)試，特別是針對(duì)微小衛(wèi)星的批量測(cè)試。
[0003] 吳猜等提出的《一種基于Kalman濾波的衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)判讀系統(tǒng)》利用衛(wèi)星當(dāng)前時(shí) 刻的遙測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的遙測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行參數(shù)判讀。該系統(tǒng)需要專家測(cè)試庫(kù)和模 擬數(shù)據(jù)，在應(yīng)用過(guò)程中具有一定的局限性。
[0004] 賀宇峰等提出的《基于化IPS專家系統(tǒng)的自動(dòng)數(shù)據(jù)判讀方法》針對(duì)有效載荷數(shù)據(jù)進(jìn) 行自動(dòng)判讀，該方法相比人工判斷提高了判讀的效率和準(zhǔn)確率，但只能針對(duì)文中的有效載 荷等特定設(shè)備，事先錄入數(shù)據(jù)判讀知識(shí)才能進(jìn)行自動(dòng)判讀，有一定的局限性;數(shù)據(jù)判讀知識(shí) 獲取過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星的快速測(cè)試，防止測(cè)試過(guò)程中人為判 讀出現(xiàn)的誤判和漏判隱患，本發(fā)明提出一種改進(jìn)的基于K-means遙測(cè)數(shù)據(jù)判讀系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì) 衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)的不間斷監(jiān)視，并對(duì)衛(wèi)星上注指令的反饋進(jìn)行判讀。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于K-means遙測(cè)數(shù)據(jù)判讀系統(tǒng)，包括:服務(wù)管理模塊、 初始建模模塊、模型判讀模塊、監(jiān)視報(bào)警模塊、模型修正模塊；
[0007] 服務(wù)管理模塊:包括通信配置單元、遙測(cè)信息配置單元和模型配置單元，通信配置 單元對(duì)測(cè)試所設(shè)及的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、主測(cè)試計(jì)算機(jī)和報(bào)警終端進(jìn)行配置，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)配 置的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫(kù)IP地址、用戶名和密碼，主測(cè)試計(jì)算機(jī)配置的內(nèi)容包括通信類型、指令 組播IP及端口，報(bào)警終端配置的內(nèi)容包括測(cè)試人員、組播IP及端口；遙測(cè)信息配置單元獲取 衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)名稱、所屬分系統(tǒng)、更新周期，并建立衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)變化規(guī)律與相關(guān)指令或狀 態(tài)之間的映射表;模型配置單元存儲(chǔ)K-means模型中設(shè)置信息、判讀過(guò)程中設(shè)置信息W及報(bào) 警過(guò)程中設(shè)置信息，上述Ξ種設(shè)置信息包括建模時(shí)數(shù)據(jù)訓(xùn)練的最小長(zhǎng)度、判讀過(guò)程中數(shù)據(jù) 濾波的方式、指令反饋時(shí)長(zhǎng)、報(bào)警預(yù)警方式；
[0008] 初始建模模塊:包括模型設(shè)置單元、模型訓(xùn)練單元、初始模型集合單元;模型設(shè)置 單元根據(jù)衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)變化規(guī)律與相關(guān)指令或狀態(tài)之間的映射表，建立該衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)需 要建立K-means模型的數(shù)量、每個(gè)K-means模型遙測(cè)數(shù)據(jù)處理方式和每個(gè)K-means模型參數(shù) 形式，所述K-means模型遙測(cè)數(shù)據(jù)處理方式包括變化率處理和曲線處理;模型訓(xùn)練單元使用 輸入的正常數(shù)據(jù)訓(xùn)練該衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的K-means模型參數(shù);初始模型集合單元將各訓(xùn) 練完成的K-means模型封裝成集合，存儲(chǔ)至服務(wù)管理模塊中的模型配置單元；
[0009] 模型判讀模塊:包括遙測(cè)數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、模型判讀單元;遙測(cè)數(shù) 據(jù)采集單元從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的遙測(cè)數(shù)據(jù)及入庫(kù)時(shí)間信息存入數(shù) 據(jù)隊(duì)列中，同時(shí)該單元接收主測(cè)試計(jì)算機(jī)發(fā)出的遙控指令信息，將指令代號(hào)及發(fā)送時(shí)間存 入指令隊(duì)列中；數(shù)據(jù)預(yù)處理單元從數(shù)據(jù)隊(duì)列中讀取數(shù)據(jù)，對(duì)讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，消除誤 碼后，按照K-means模型遙測(cè)數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行相應(yīng)處理;模型判讀單元將指令隊(duì)列中的指 令代號(hào)及發(fā)送時(shí)間、指令對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星遙測(cè)狀態(tài)，W及數(shù)據(jù)預(yù)處理單元處理后的數(shù)據(jù)輸入初 始模型集合單元，判讀當(dāng)前衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)所在的區(qū)域，提取異常點(diǎn)和預(yù)警點(diǎn)；
[0010] 監(jiān)視報(bào)警模塊:包括異常點(diǎn)處理單元和預(yù)警點(diǎn)處理單元;異常點(diǎn)處理單元將模型 判讀模塊提取的異常點(diǎn)記錄至文件中，并將該異常點(diǎn)的相關(guān)信息發(fā)送至相關(guān)測(cè)試人員；預(yù) 警點(diǎn)處理單元將模型判讀模塊提取的預(yù)警點(diǎn)的相關(guān)信息發(fā)送至相關(guān)測(cè)試人員；
[0011] 模型修正模塊:包括異常點(diǎn)修正單元、預(yù)警點(diǎn)修正單元和漏報(bào)點(diǎn)修正單元;異常點(diǎn) 修正單元通過(guò)測(cè)試人員對(duì)異常記錄給出的判斷結(jié)果修改K-means模型參數(shù);預(yù)警點(diǎn)修正單 元通過(guò)測(cè)試人員對(duì)預(yù)警記錄給出的判斷結(jié)果修改K-means模型參數(shù);漏報(bào)點(diǎn)修正單元根據(jù) 測(cè)試人員發(fā)現(xiàn)的異常而K-means模型沒(méi)有在相應(yīng)監(jiān)控終端上提示的遙測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)修改K-means模型參數(shù);如果K-means模型判讀的異常點(diǎn)為誤判，則修改K-means模型的正常范圍闊 值;如果K-means模型判讀的預(yù)警點(diǎn)為正常點(diǎn)，則修改K-means模型的正常范圍闊值;如果K-means模型判讀的預(yù)警點(diǎn)為異常點(diǎn)，則修改K-means模型的異常范圍闊值;如果測(cè)試人員輸 入漏報(bào)點(diǎn)，則修改K-means模型異常范圍闊值。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0013] -種基于K-means遙測(cè)數(shù)據(jù)判讀系統(tǒng)覆蓋范圍廣，針對(duì)小衛(wèi)星現(xiàn)有參數(shù)的變化特 點(diǎn)，將其分成4類:狀態(tài)量、數(shù)值恒定的模擬量、變化率恒定的模擬量和變化率為曲線的模擬 量；
[0014] 該系統(tǒng)能夠適應(yīng)復(fù)雜的衛(wèi)星系統(tǒng)，在初始建模模塊，根據(jù)遙測(cè)參數(shù)的影響因素，即 上注指令和衛(wèi)星狀態(tài)，使用正常數(shù)據(jù)訓(xùn)練該衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的K-means模型參數(shù)，從而實(shí) 現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)的快速K-means建模；
[0015] 該系統(tǒng)具有較高的判讀準(zhǔn)確率，在模型修正模塊，通過(guò)測(cè)試人員對(duì)判讀結(jié)果的反 饋，不斷修正模型中的參數(shù)值，從而不斷提高參數(shù)判讀的準(zhǔn)確性；
[0016] 該系統(tǒng)能夠滿足衛(wèi)星測(cè)試過(guò)程中的實(shí)時(shí)性，初始建模模塊是在遙測(cè)參數(shù)判讀前建 立該衛(wèi)星參數(shù)的K-means模型，在模型判讀模塊，根據(jù)實(shí)時(shí)遙測(cè)值、當(dāng)前指令和衛(wèi)星狀態(tài)能 夠快速判讀衛(wèi)星遙測(cè)值是否正常，運(yùn)算量小，實(shí)時(shí)性高；
[0017] 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)遙測(cè)判讀結(jié)果的分級(jí)處理，監(jiān)視報(bào)警模塊對(duì)衛(wèi)星遙測(cè)值的判讀結(jié) 果分為正常點(diǎn)、預(yù)警點(diǎn)和報(bào)警點(diǎn)3類，并將預(yù)警點(diǎn)和報(bào)警點(diǎn)發(fā)送給相關(guān)測(cè)試人員。模型修正 模塊根據(jù)測(cè)試人員的反饋對(duì)該遙測(cè)參數(shù)的K-means模型進(jìn)行修正。
[0018] -種改進(jìn)的基于K-means遙測(cè)數(shù)據(jù)判讀系統(tǒng)各模塊間關(guān)系簡(jiǎn)單明確，建模過(guò)程方 便快速，判讀實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性高，模型維護(hù)操作簡(jiǎn)便，能夠滿足小衛(wèi)星快速測(cè)試過(guò)程中參數(shù) 判讀，并為小衛(wèi)星批量測(cè)試提供自動(dòng)化判讀工具。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1基于K-means數(shù)據(jù)判讀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2 K-means初始模型建模原理示意圖；
[0021 ]圖3基于K-means遙測(cè)參數(shù)判讀框架圖；
[0022] 圖4基于K-means遙測(cè)參數(shù)判讀模塊圖；
[0023] 圖5基于K-means遙測(cè)參數(shù)判讀工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 根據(jù)對(duì)衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)特點(diǎn)和規(guī)律的分析，首先對(duì)遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行分類。一種基于K-means遙測(cè)數(shù)據(jù)判讀系統(tǒng)可判讀數(shù)據(jù)主要包括W下4類：
[0025] (1)遙測(cè)參數(shù)為狀態(tài)量，狀態(tài)量值可W枚舉；
[0026] (2)遙測(cè)參數(shù)為模擬量，該值保持恒定，平穩(wěn)變化且變化范圍很小的數(shù)據(jù)；
[0027] (3)遙測(cè)參數(shù)為模擬量，該值對(duì)某個(gè)參數(shù)或時(shí)間的變化率保持恒值，平穩(wěn)變化且變 化范圍較小。
[0028] (4)遙測(cè)參數(shù)為模擬量，該值對(duì)某個(gè)參數(shù)或時(shí)間的變化率為曲線。
[0029] 對(duì)衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)分類后，分析參數(shù)變化規(guī)律的影響因素，包括W下3類：
[0030] (1)不受外界環(huán)境和遙控指令影響