Multi-channel data structure and real-time compression algorithm research

The development of space telemetry technology has brought forward the need for large capacity memory of any solid-state recorder; data compression therefore, becomes more and more important. The compression feasibility and potentiality of telemetry data are examined by analyzing the statistical characteristics of actual telemetry data recovered from recorders. Aiming at the disadvantage of present data formats in data compression for multi-channel telemetry data acquisition systems, this introduces a data packet structure, and a real-time compression algorithm for low complex hardware design. The principles and implementations of data package compression are described. Simulation results show that this technology can meet the requirements of multi-channel real-time data compression with a high compression ratio and a fast compression speed, which possesses great application value.     

基于包络分析的空测数据压缩传输

针对目前遥测设备的通讯能力有限,不能满足地面实时观测的实际问题,本文提出将包络分析应用于飞机飞行试验数据的压缩传输,该方法为空测数据的实时传输提供了一条有效的解决途径.首先通过对空测数据的极值提取、插值及拟合处理获取其包络线,然后求取包络的频谱,再根据采样定理确定其重新采样频率,即可在保证试验数据基本特征和变化规律的前提下,实现数据传输量的减少.通过对一组实际空测振动数据的处理分析,验证了该方法的有效性.     

基于多Agent卫星遥测数据实时监测与诊断技术

为了提高根据遥测数据进行卫星故障诊断的速度与精度,提出了集成多信号模型诊断Agent、模糊诊断Agent以及专家系统诊断Agent等多Agent监测与诊断系统。多信号模型诊断Agent,采用模糊阈值进行监测,并引入可信度因子对Deb原实时诊断推理方法做了改进,解决了Deb方法可能因虚警而导致的诊断结果冲突的问题。模糊诊断Agent采用Mamdani算法,能给出部件故障的可能性。专家系统诊断Agent采用基于规则的产生式系统,同时采用加权不确定推理解决了规则的不确定性问题。研究了3种诊断Agent的协作方式,采用D-S证据理论对各Agent的诊断结果进行决策融合,给出故障元件的置信区间。通过某卫星仿真遥测数据验证,该集成诊断系统充分利用了各种诊断方法的优点,诊断精度高且速度快(一般诊断时间小于0.3秒,PIII800/256M计算机),适用于卫星地面站对卫星遥测数据进行自动实时在线监测与诊断推理。     

基于分布式数据库的遥测数据处理系统

根据导弹技术的未来发展规划以及遥测数据处理技术的发展趋势,提出如何将分布式数据库这一技术应用到靶场导弹的遥测事后数据处理中,并从各方面详述该系统的布局结构和功能设计。     

航空发动机转子参数遥测中的FIR编解码器设计

航空发动机转子参数遥测中, 多路并行红外无线数据传输需要多个高速红外编解码器.利用(CPLD)复杂可编程逻辑器件能够同时在单个器件上实现多个编解码器, 有利于减少遥测系统的器件数量, 便于在发动机转子上安装.本文采用CPLD器件设计高速红外编解码器, 以4PPM编码进行了4Mbps的红外数据传输试验, 通过对红外收发器性能和CPLD输入时钟精度的分析, 找出了4PPM编码时数据传输出现差错的原因, 并对编码方式进行了改进设计, 提出2/3PPM和4/5PPM编码方式, 实现了数据的正确传输, 还提高了编码效率和数据传输速率.      

利用导弹制导误差补偿规律修正不完全弹道测量的数据融合技术

论述不完全弹道测量的数据融合处理问题。在惯性器件天地关系一致的前提下,导弹惯性器件误差补偿量变化规律,就反映了飞行中制导工具误差的变化规律,即遥外差的变化规律。因此,可以利用补偿量视速度的变化规律约束条件,内插出不完全测量段落的遥外差数据,在建立节省参数的弹道估计的联合模型基础上,融合少量的高精度测元来解算弹道参数。落点验算表明：利用该方法计算的落点接近实际落点。     

基于无线激光通信的转子参数遥测方法研究

为了满足航空发动机转子、直升机旋翼等旋转部件动态参数的高速实时采集需求,提出了一种基于无线激光通信的旋转部件非接触参数遥测方法,并给出了基于该方法的参数遥测系统总体方案.重点研究了光电数据传输通道中发射激光器的信号驱动、光电探测器的信号放大及串行/解串器等关键电路的设计方法.设计了理论最大传输速率达622 Mb/s的无线激光通信收发模块,并测试了收发模块的实际性能.最后,研制了参数遥测试验样机,该样机在旋转状态下的数据传输率达300 Mb/s,满足航空发动机转子的动态参数遥测要求.      

基于Petri网多通道火控系统的建模与分析

多通道火控系统是一个实时多任务系统,具有实时、并发、异步、分布、不确定性等特点。Petri网是描述异步并发现象的一种有效工具。文章以Petri网为工具建立某多通道火控系统的模型,对其结构性能、功能、任务忙闲程度、死锁进行了定性分析,并给出从模型到程序自动转换方法,可有效分析与评价多通道火控系统。     

基于延迟发送的高速信号遥测采编技术

针对导弹与目标相遇时刻引信产生的高速信号的数据分析需求,提出了一种基于延迟发送的遥测采编技术。数据采集采用了缓存后延迟发送的方式,在所需信号的特征未满足发送要求前,对数据通道持续检测,并将采集到的数据缓存入RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)中,此时发送其余信号的遥测数据;当所需信号满足发送要求后,立即中断其余信号的发送,将RAM中存储的数据读出并发送:这样不仅降低了系统码速率,还可以避免高码速率实时发送带来的不利影响。数据编码采用了分层量化的方式,提高了数据分析时较为关注的小幅度信号的分辨率。该遥测采编技术方案具有缩短研制周期、节约研制成本、降低技术风险的优点,并在飞行试验中得到成功应用。     

遥测参数动态分发技术

针对某卫星地面运控系统按需分发遥测参数的要求,提出了一套低成本解决方案.该方案引入遥测参数分发软件,从而化解遥测处理设备和业务系统之间的多对多关系;并基于以配置方式实现对遥测参数的订阅,以模板填写方式实现对输出数据的动态封装,设计出保证数据包可靠传输的机制.在此基础上,对遥测参数分发软件进行了总体设计,给出了主要功能的实现逻辑.软件的运行效果表明,该方案有效实现了多星多方遥测参数的动态分发,降低了系统复杂度.     

Free-Flight Models in Wind Tunnels

A radio telemetry system is described which permits the acquisition of aerodynamic data from free-flight models in wind tunnels. Small transistorized telemeters are used. The telemeters are frequency modulated by either variable-capacitance pressure transducers or by variable-resistance heat-transfer transducers. The models are generally recovered intact after tunnel runs, allowing repeated runs using a single model and permitting recalibrations to verify that no calibration changes have occurred. As many as four channels of data have been recorded simultaneously from a single model at Mach 20. These were base pressure and heat-transfer rate, and forebody surface pressure and heat-transfer rate on 9-deg half-angle, blunt cone models. Several single-channel, base-pressure measurements have been made on 10-deg half-angle, sharp cone models at Mach numbers of 4, 8, and 10. Sample aerodynamic data transmitted during these tests are presented to illustrate the performance of these telemetry systems.     

测控信息传输可靠性保障方法研究

随着IP（互联网协议）在测控领域的广泛应用,丢包、时延等IP网络特性对测控信息传输的可靠性提出了挑战。针对遥/外测、引导及上行控制类数据在信息传输各个环节的技术特点,本文深入研究了各类测控数据的信息传输模型及工作流程,提出了适用于不同场景的可靠性保障方法,并通过数学仿真进行了计算分析。仿真结果表明,队列中断选切策略可有效保障遥/外测及引导类信息的可靠传输,N判M模式下的上行控制类信息传输可靠性优于N选1模式。     

基于工作流技术的测控信息会签系统设计

为了解决地面测控中心采用纸质方式会签测控信息工作量大、效率低、多航天器支持能力差的问题,论述了测控信息会签系统的设计方法、实施效果。通过分析载人航天测控信息会签的需求和特点,采用工作流技术对测控数据处理过程进行阶段划分和抽象建模,设计用户、岗位和任务的多对多映射方式,规划层次化的会签流程模板,实施会签流程多层次复用和动态组装,构建基于B/S(Browser/Server,浏览器/服务器)模式跨平台的系统架构,以数据库实时同步为基础,建立对称的实时热备工作模式,设计多任务通用的数据库结构,实现了测控信息的在线会签。实际应用表明,基于工作流技术的在线会签系统大幅缩短了测控数据处理周期,提高了航天器上行控制效率,有较高的推广价值。     

基于无线网络的机载数字视频遥测传输技术

针对目前飞行试验视频遥测传输中遇到的遥测频带资源有限、传输视频路数少、数据保密性差等技术问题进行了分析,提出利用单向无线网络进行数字视频遥测传输的技术优势,分析飞行试验单向无线网络数据传输中网络通信协议,主张采用H.264视频压缩技术进行飞行试验图像数据遥测传输的优势技术,对在无线环境下视频传输需要解决的压缩数据编码问题,采用分级编码技术和误码掩盖技术;结合飞行试验对研究结果进行了技术验证,对试验方法和结果进行了说明。     

低轨卫星可控式冗余分包遥测技术

随着卫星功能日趋复杂,遥测参数越来越多,处理要求越来越快,遥测设计面临越来越大的压力,必须拓展新的设计思路.本文讨论了一种低轨卫星可控式冗余分包遥测技术,更好地缓解遥测信道“瓶颈”,满足用户多样化的遥测需求,提高卫星遥测能力.该设计采用PCM（Pulse Code Modulation,脉冲编码调制）遥测和分包遥测相结合的方案,在信道资源有限,遥测参数庞大、用户需求多样的约束条件下,通过星载软件模式控制的方法实现了动态可编程遥测处理和遥测数传通道的冗余处理,提高了遥测信道的资源利用率、遥测设计的灵活性和系统的可靠性,该技术已成功应用于某在轨卫星,并被多颗在研卫星所采用.     

Performance Measures for Compressed and Coded Space Telemetry Systems

The considerations involved in the combination of data compression and error-control coding in space telemetry are analyzed through the use of two performance measures, D and R, which are similar to those used by Shannon for his rate distortion function. The average distortion D is a function of the source probability distribution, the overall system transitional probability matrix, and a cost matrix that signifies the relative importance of different types of data errors. The rate ratio R is the reciprocal of the overall system compression ratio and includes the data expansion effect of additional timing and identification data as well as coding redundancy. The effects of the following system parameters and properties on the overall distortion and rate ratio are analyzed: the error-control usefulness of natural data redundancy; the effect of errors in time information; the use of the strict monotonicity of the time information for error control; the probability distribution of the source; the biterror probability of a binary-symmetric channel; and the word-compression ratio. A rationale for comparing and choosing among three systems? uncompressed-uncoded, compressed-uncoded, and compressed-coded ?is given in terms of the performance measures D and R.     

Trajectory and telemetry measurements analysis using wavelets

The purpose of the report is to present wavelet technology used to improve the performance of trajectory and telemetry data. Modern methods of detection and exclusion of anomaly measurements, main matters of de-noising the measurement and multiresolution analysis of the signals based on wavelet transforms, are considered. Wavelet tools for analysis of measurements results are implemented by SEC SPbSETU in data processing program complexes, developed for the use at Russian trial space-launching sites. Practical capabilities of wavelet technology will be demonstrated by applied program, installed in the note-book PC for processing of GPS/GLONASS raw measurements.     

Data Compression Techniques for a Sounding Rocket PCM Telemetry System

The standard pulse-code modulation (PCM) telemetry system for a Skylark sounding rocket provided insufficient bandwidth for the high data rate expected from a new, exceptionally large, X-ray astronomy experiment. Several methods of data compression were used to cope with the erratic variability of the chosen source to maximize the returned information. A computer program simulation was used to optimize the variable parameters included in the electronic design to the expected variability of Cygnus X-1 the target X-ray source. The system performed exactly as intended during the actual flight.     

基于新陈代谢GM（1,1）模型的导弹遥测故障预测算法

在人工监视遥测关键参数是否超出阈值范围以判断导弹故障的传统模式基础上,对GM（1,1）预测模型进行了改进,研究了基于新陈代谢的GM（1,1）预测算法对遥测参数实时预测效果.该算法能不断去掉最老的信息,充分利用最新的信息,避免了预测模型老化的现象;由于用于预测的数列维度较少,便于计算,能够保证算法的实时性.用MATLAB编程实现算法,比对实测数据的预测值与实际值,并进行误差分析.结果表明,该算法对遥测参数的预测精度较高,可为及时发现导弹故障提供科学的依据.