CN101718864B - 一种卫星遥测参数异常变化实时监测*** - Google Patents

Abstract

一种卫星遥测参数异常变化实时监测***，包括数据接收模块、数据预处理模块、参数变化检测模块、越范围异常判定模块、幅度变化异常判定模块、长周期性变化异常判定模块、报警过滤模块和数据记录模块。本发明可以检测遥测参数趋势性的异常变化，包括短期趋势异常变化和长期趋势异常变化，对卫星遥测参数周期性变化可持续不断、周而复始进行监视，实现了对卫星遥测变化的多种异常情况进行精细化的监视报警，为分析人员提供丰富的现场测试信息，该***解决了大量遥测参数的实时监视、判定、报警等问题，具有较高的灵敏度和实时性，从而降低了测试人员的工作强度、提高了测试效率。

Description

一种卫星遥测参数异常变化实时监测***

技术领域

本发明涉及一种卫星遥测参数异常变化实时监测***，特别涉及一种用于判断卫星遥测参数是否超出有效值范围、短期变化范围或长期变化范围的实时监视***。

背景技术

目前在卫星地面测试过程中，由于卫星遥测参数数据量大、下行速度快、参数值类型复杂，关于卫星遥测参数值异常变化的检测，一般是基于测试人员的水平和经验，重点判断重要遥测参数值的有效值范围，对于短期变化指标值和长期变化指标值无暇顾及，缺少更精细化的异常变化检测方法。为此，提出一种基于卫星遥测参数有效值范围、短期变化指标值范围和长期变化指标值范围，三者相结合的异常变化检测方法，实现遥测参数多种变化异常情况的监视。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种卫星遥测参数异常变化实时监测***，解决了大量遥测参数的实时监视、判定、报警等问题，具有较高的灵敏度和实时性，从而降低了测试人员的工作强度、提高了测试效率。

本发明的技术解决方案是：一种卫星遥测参数异常变化实时监测***，包括数据接收模块、数据预处理模块、参数变化检测模块、越范围异常判定模块、幅度变化异常判定模块、长周期性变化异常判定模块、报警过滤模块和数据记录模块；

数据接收模块，依据约定的数据帧格式协议，接收卫星遥测前端广播的遥测帧；

数据预处理模块，对数据接收模块接收的遥测帧进行解帧处理，得到按时间顺序排列连续的遥测参数原码值和工程值，并将遥测参数原码值和工程值发送至参数变化检测模块进行参数变化检测；

参数变化检测模块，将当前时刻的遥测参数原码值和工程值与上一时刻的遥测参数原码值和工程值进行比较，如果二者数值不同，则判定遥测参数发生变化，并将发生变化的遥测参数原码值和工程值传送给越范围异常判定模块进行越范围异常判定，如果二者数值相同，则等待接收下一时刻遥测参数原码值和工程值，并将下一时刻遥测参数原码值和工程值与当前时刻的遥测参数原码值和工程值进行比较判断；

越范围异常判定模块，判断发生变化的遥测参数原码值和工程值是否超出了该遥测参数的有效上限值或有效下限值，如果超出该遥测参数的有效上限值或有效下限值，则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至报警过滤模块进行报警过滤处理，否则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至幅度变化异常判定模块进行幅度变化异常判定；

幅度变化异常判定模块，判断发生变化的遥测参数原码值和工程值的突变幅度是否超出了该遥测参数的允许变化幅度，如果超出该遥测参数的允许变化幅度则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至报警过滤模块进行报警过滤处理，否则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至长周期性变化异常判定模块进行长周期性变化异常判定；

长周期性变化异常判定模块，判断发生变化的遥测参数原码值和工程值在一段时间内的变化幅度是否超出了该遥测参数的允许变化幅度，如果超出该遥测参数的允许变化幅度则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至报警过滤模块进行报警过滤处理，否则等待下一次长周期变化异常判定；

报警过滤模块，接收越范围异常判定模块、幅度变化异常判定模块和长周期性变化异常判定模块的判定结果，查询发生变化的遥测参数原码值和工程值是否介于由于遥控指令执行导致的遥测参数数值变化范围内，如果发生变化的遥测参数原码值和工程值超出由于遥控指令执行导致的遥测参数数值变化范围则发出报警信号，否则判定该发生变化的遥测参数原码值和工程值为正常数据；

数据记录模块，记录引发报警的遥测参数原码值和工程值。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明可以检测遥测参数趋势性的异常变化，包括短期趋势异常变化和长期趋势异常变化，对卫星遥测参数周期性变化可持续不断、周而复始的进行监视，呈现突发的正常-异常-正常全周期变化过程信息检测，实现了对卫星遥测变化的多种异常情况进行精细化的监视报警，为分析人员提供丰富的现场测试信息，该***解决了大量遥测参数的实时监视、判定、报警等问题，具有较高的灵敏度和实时性，从而降低了测试人员的工作强度、提高了测试效率。

附图说明

图1为本发明的***组成图；

图2为本发明的工作流程图；

图3为异常遥测参数数据曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

本发明的设计原理是：遥测参数异常变化分为三个不同的层次，数据超阈值范围变化异常、短期变化趋势内幅度变化异常和长周期变化异常。

(1)为每个不同层次的异常变化，抽象出一组异常变化检测指标，分别记为：IndexA1，IndexA2，...IndexAX，IndexB1，IndexB2，...IndexBY，IndexC1，IndexC2，...IndexCZ，其中X，Y，Z为大于等于1的自然数；

(2)为每一个异常变化检测指标，抽象一个计算方法，分别记为FunA1，FunA2，...FunAX，FunB1，FunB2，...FunBY，FunC1，FunC2，...FunCZ，其中X，Y，Z为大于等于1的自然数；

(3)为每一个异常变化检测指标，抽象出可以表征其有效的指标下限值和指标上限值，作为异常变化的参考依据，分别记为[IndexA1min，IndexA1max]，[IndexA2min，IndexA2max]，...[IndexAXmin，IndexAXmax]，[IndexB1min，IndexB1max]，[IndexB2min，IndexB2max]，...[IndexBYmin，IndexBYmax]，[IndexC1min，IndexC1max]，[IndexC2min，IndexC2max]，...[IndexCZmin，IndexCZmax]，其中X，Y，Z为大于等于1的自然数；

(4)按照前置变化指标、当前变化指标、后置变化指标的变化检测计算方法构成方法链，构成一个异常变化检测计算单元；

(5)然后针对每一个异常变化检测计算单元，如果不存在前置变化指标计算方法，则跳转到6；如果存在前置变化指标计算方法，启动前置变化指标计算方法，其计算结果符合前置变化指标有效范围，就跳转到6，否则得出前置变化指标异常，并可以直接推理出当前变化指标、后置变化指标异常变化，终止该次异常变化检测计算。

(6)启动当前变化指标的计算，如果不存在当前变化指标计算方法，则跳转到(7)；如果存在当前变化指标计算方法，启动当前变化指标计算方法，其计算结果符合当前变化指标有效范围，就跳转到(7)，否则得出当前变化指标异常，可以直接推理出后置变化指标异常变化，终止该次异常变化检测计算。

(7)启动后置变化指标的计算，如果不存在后置变化指标计算方法，终止该次异常变化检测计算。否则存在后置变化指标计算方法，启动存在后置变化指标计算方法，其计算结果不符合后置变化指标有效范围，得出当前变化指标异常，终止该次异常变化检测计算。

(8)重复5---6，启动其余的异常变化检测计算单元。

如图1所示，本发明包括数据接收模块、数据预处理模块、参数变化检测模块、越范围异常判定模块、幅度变化异常判定模块、长周期性变化异常判定模块、报警过滤模块和数据记录模块；

本发明的工作过程如图2所示，数据接收模块接收卫星遥测前端广播的遥测帧，将接收到的遥测帧依据约定好的数据帧格式协议，对遥测帧进行解帧计算处理，通过进行原码值计算、校准计算、公式计算三阶段的计算处理，获取遥测参数的原码值和工程值。遥测帧数据按照R×C组成的原码数据矩阵块传输，横轴(R)表示帧数，竖轴(C)表示路数。数据格式化协议描述遥测参数在原码数据矩阵块中的帧数和路数，校准计算方法和公式计算方法及必要的计算系数等计算输入信息。原码值计算是从原码数据矩阵块中抽取出遥测参数的原码的过程。校准计算是以遥测参数的原码为输入，同校准基准参数标定，获取遥测参数物理量的过程。公式计算是以遥测参数原码或者遥测参数物理量为输入，调用计算调整系数，代入相应的数学计算公式进行数学公式计算，计算出遥测参数工程值的过程。

数据预处理模块主要进行参数值缓冲、按时间顺序排序，剔除无效数据，判断遥测数据是否有中断等事件发生，并根据不同的事件进行相应的等效处理，为变化检测模块提供按时间顺序、连续的、有效的参数值序列。例如，如果遥测参数原码数据块帧计数不按从小到大的顺序接收，发现帧计数顺序错误，则需要先接收一段遥测原码数据块，等待错序的遥测原码帧到达，再***到相应的顺序位置。最后将遥测参数原码值和工程值发送至参数变化检测模块进行参数变化检测；

参数变化检测模块，将当前时刻的遥测参数原码值和工程值与上一时刻的遥测参数原码值和工程值进行比较，如果二者数值不同，则判定遥测参数发生变化，并将发生变化的遥测参数原码值和工程值传送给越范围异常判定模块进行越范围异常判定，如果二者数值相同，则等待接收下一时刻遥测参数原码值和工程值，并将下一时刻遥测参数原码值和工程值与当前时刻的遥测参数原码值和工程值进行比较判断；变化检测模块主要检测遥测参数是否发生变化，其中遥测参数距离当前时间最近的原码值和工程值简称为P1，遥测参数当前时间的原码值和工程值简称为P2，将遥测参数的P1和P2进行比较。如果二者数值不同，便可判定该遥测参数发生变化；如果两者相同，则将P2的值赋给P1，将该遥测参数当前时间的原码值和工程值赋给P2，重新比较两者的数值，直到判定参数发生变化后，将变化的遥测参数传送给计算判定模块。如图3所示，例如：有一段连续时间的某遥测参数数据：T1＝29.5，T2＝29.5，T3＝29.5，T4＝29.5，T5＝29.5，T6＝29.5，T7＝29.5，T8＝29.5，T9＝29.5，T10＝29.5，T11＝29.6，T12＝29.6，T13＝29.6，T14＝29.5，T15＝29.5，T16＝29.5，T17＝29.5，T18＝29.5，T19＝29.5，T20＝29.5，T21＝29.5，T22＝29.5，T23＝29.5，T24＝29.4，T25＝29.4，T26＝29.4，T27＝29.4，T28＝29.5，T29＝29.5，T30＝29.5，T31＝29.5，针对这一段连续时间的某遥测参数数据，变化检测模块检测出的该遥测参数变化的时刻分别是T10到T11，T13到T14，T23到T24，T27到T28，当这几个时刻出现时都会启动后续的异常检测判断，其他时刻数据没有发生变化，不会导致后续异常检测判断，通过这种设计，可以减少后续的计算工作量。

异常检测判断主要由越范围异常判定模块、幅度变化异常判定模块和长周期性变化异常判定模块三部分组成，这三部分的检测优先级依次递减，但其精细化程度依次递增，各个部分的监测重点不一样，三部分紧密结合在一起，构成对遥测数据突然变化、短期累积变化、长期累积变化等综合性的异常变化。例如：卫星供电母线电压，其有效值范围值指标下限是27.5伏，有效值指标值范围指标上限是32.5伏，短期趋势幅度变化值指标下限是0伏/秒，短期趋势幅度变化值指标上限是1伏/秒，长期趋势变化值指标下限是0伏/十秒，长期趋势变化值指标上限是2伏/十秒。如果某一时刻供电母线电压突然达到33伏，超出有效值指标值范围指标上限，表明供电***受到较强干扰，供电***不够稳定。如果某一秒内供电母线电压由28伏变为29.5伏，虽然在有效值范围值指标内变化，但是其变化超出短期趋势变化值指标上限，表明某单机开关机对供电***冲击较强，该单机瞬时工作电压太高。如果某十秒内供电母线电压由28伏变为31.5伏，虽然在有效值范围值指标内变化，但是其变化超出长期趋势变化值指标上限，表明多个单机开关机对供电***冲击较强，多单机协同工作电压太高。

越范围异常判定模块，判断发生变化的遥测参数原码值和工程值是否超出了该遥测参数的有效上限值或有效下限值，如果超出该遥测参数的有效上限值或有效下限值，则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至报警过滤模块进行报警过滤处理，否则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至幅度变化异常判定模块进行幅度变化异常判定。

幅度变化异常判定模块，判断发生变化的遥测参数原码值和工程值的突变幅度是否超出了该遥测参数的允许变化幅度，如果超出该遥测参数的允许变化幅度则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至报警过滤模块进行报警过滤处理，否则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至长周期性变化异常判定模块进行长周期性变化异常判定。

长周期性变化异常判定模块，判断发生变化的遥测参数原码值和工程值在一段时间内的变化幅度是否超出了该遥测参数的允许变化幅度，如果超出该遥测参数的允许变化幅度则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至报警过滤模块进行报警过滤处理，否则等待下一次长周期变化异常判定。

报警过滤模块，接收越范围异常判定模块、幅度变化异常判定模块和长周期性变化异常判定模块的判定结果，查询发生变化的遥测参数原码值和工程值是否介于由于遥控指令执行导致的遥测参数数值变化范围内，如果发生变化的遥测参数原码值和工程值超出由于遥控指令执行导致的遥测参数数值变化范围则发出报警信号，否则判定该发生变化的遥测参数原码值和工程值为正常数据；

数据记录模块，记录引发报警的遥测参数原码值和工程值，包括异常参数、异常时间、异常前值、异常后值、变化方式、变化幅度，为分析设计人员提供丰富的现场素材信息，方便快速地定位发生异常时的卫星状态。

本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (1)

1.一种卫星遥测参数异常变化实时监测***，其特征在于：包括数据接收模块、数据预处理模块、参数变化检测模块、越范围异常判定模块、幅度变化异常判定模块、长周期性变化异常判定模块、报警过滤模块和数据记录模块；

数据接收模块，接收卫星遥测前端广播的遥测帧，对接收到的遥测帧依据约定的数据帧格式协议进行解帧处理，得到遥测参数的原码值和工程值；

数据预处理模块，对接收的遥测参数原码值和工程值进行参数值缓冲、按时间顺序排序，剔除无效数据，判断遥测数据是否有中断事件发生，并根据不同的事件进行相应的等效处理，将按时间顺序排列、连续的、有效的遥测参数原码值和工程值发送至参数变化检测模块进行参数变化检测；

参数变化检测模块，将当前时刻的遥测参数原码值和工程值与上一时刻的遥测参数原码值和工程值进行比较，如果二者数值不同，则判定遥测参数发生变化，并将发生变化的遥测参数原码值和工程值传送给越范围异常判定模块进行越范围异常判定，如果二者数值相同，则等待接收下一时刻遥测参数原码值和工程值，并将下一时刻遥测参数原码值和工程值与当前时刻的遥测参数原码值和工程值进行比较判断；

越范围异常判定模块，判断发生变化的遥测参数原码值和工程值是否超出了该遥测参数的有效上限值或有效下限值，如果超出该遥测参数的有效上限值或有效下限值，则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至报警过滤模块进行报警过滤处理，否则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至幅度变化异常判定模块进行幅度变化异常判定；

幅度变化异常判定模块，判断发生变化的遥测参数原码值和工程值的突变幅度是否超出了该遥测参数的允许变化幅度，如果超出该遥测参数的允许变化幅度则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至报警过滤模块进行报警过滤处理，否则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至长周期性变化异常判定模块进行长周期性变化异常判定； 

长周期性变化异常判定模块，判断发生变化的遥测参数原码值和工程值在一段时间内的变化幅度是否超出了该遥测参数的允许变化幅度，如果超出该遥测参数的允许变化幅度则将该发生变化的遥测参数原码值和工程值发送至报警过滤模块进行报警过滤处理，否则等待下一次长周期变化异常判定；

报警过滤模块，接收越范围异常判定模块、幅度变化异常判定模块和长周期性变化异常判定模块的判定结果，查询发生变化的遥测参数原码值和工程值是否介于由于遥控指令执行导致的遥测参数数值变化范围内，如果发生变化的遥测参数原码值和工程值超出由于遥控指令执行导致的遥测参数数值变化范围则发出报警信号，否则判定该发生变化的遥测参数原码值和工程值为正常数据；

数据记录模块，记录引发报警的遥测参数原码值和工程值。 

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