基于双向变步长曲线拟合的遥测数据异常点剔除方法研究与应用
时间：2020-12-10 00:04:14 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】针对测量数据特性，提出了双向变步长曲线拟合野点剔除方法，并从理论基础、算法实现和工程实践三个方面对该方法进行了阐述。
【关键词】遥测；数据预处理；野点剔除
1.引言
在航空、航天、导弹等飞行器的研制试飞中，通常采用遥测系统获取飞行器内部各系统的工作状态参数和环境参数，通过实时及事后的数据处理为评定飞行器的性能和进行故障分析提供依据[1]。研究表明，飞行器飞行过程中的动态响应是非平稳的，非平稳响应的动态信号中包含丰富的动态结构等多方面的信息，所以遥测非平稳信号的处理在武器系统试验中极具重要性[2]。由于飞行器上遥测系统工作环境恶劣，测量及变换环节多，遥测信号在采集、转换和传输过程中经常受到设备、环境等因素的影响，致使测得的信号染噪。
本文针对测量数据具有可正、逆双向解算的特性，经过对以往大量实测数据的分析和总结，尝试了一种符合实际需求，具有较高工程应用价值的野点剔除方法。
2.双向变步长曲线拟合野点剔除理论基础
2.1 方法模型
设观测模型为：
3.双向变步长曲线拟合野点剔除算法
在进行双向变步长曲线拟合野点剔除之前，应保证最初（）个采样点数据的正确性。具体步骤为（以4点为例说明）：
设待检验测量数据的时间序列为。
若不等式不成立，则可能为野点，对其进行标记。此时从作为新的时间起点，重复（3-1）、（3-2）、（3-3）、（3-4）、（3-5）各步。若不等式成立，则为正确点。依次取（为待检验测量数据的总点数），重复（3-1）、（3-2）、（3-3）、（3-4）、（3-5）各步。若连续出现四个错点，则中止合理性检验，并恢复前面四点（此时，拟和多项式已经失效）。如果剩余未做合理性检验的数据多于4个，则重新开始用上述方法进行合理性检验。正向检验结束后，依据上述原理对数据进行逆向检验。如果某点数据逆向检验与正向检验都超出限值则认为此点为野点，否则认为此点数据正常。
4.工程应用
样本数据情况、野点剔除情况及剔野效果图详见图表，根据目标参数特征明显及丢点较多的特性，判决门限值设为精度的15～25倍。
分析可知在接收机稳定工作前、发射前后和飞出测量设备有效测量范围时，都出现了数据大量、连续丢失的情况；而且在接收机稳定工作前数据发生了跳变现象，在发射时刻数据大量丢失的同时还伴有数据的剧烈变化。但双向变步长曲线拟合野点剔除方法有效克服了上述情况，几乎未发生漏判、错判现象（仅错判了1点），表现出了很好的工程稳定性。
5.结束语
双向变步长曲线拟合野点剔除方法不需数据严格连续，在容忍度范围内允许适当丢点，并且对丢点情况无强制限制，同时依据测量数据具备双向定位解算的特性。这不但可有效防止误判、错判，而且可以有效克服数据具有的跳变特性和目标参数剧烈变化的情况。实际应用表明本方法合理、有效、稳定，具有很高的工程应用价值。不足之处在于输入参数较多，参数设置时有一定的技术要求，如何提高方法的智能判断能力是本方法的一个完善方向。
参考文献
[1]刘基余.GPS卫星导航定位原理与方法[M].北京：科学出版社，2003.
[2]赵军祥.等.导弹、航天器试验GPS测量系统事后数据处理方法[M].GJB.
[3]祝转民，等.样条函数最小二乘拟合的递推计算[J].中国空间科学技术，2007（3）.
作者简介：
杨智文（1987—），男，云南曲靖人，91351部队助理工程师，研究方向：飞行器测控技术研究。
王超（1984—），男，辽宁朝阳人，91351部队试验参谋，研究方向：飞行器测控技术研究。
李云龙（1987—），男，辽宁锦州人，91351部队助理工程师，研究方向：飞行器测控技术研究。
