何信華　連彥澤　劉朝陽(yáng)

摘要：針對(duì)不同型號(hào)導(dǎo)彈（火箭）遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理方法存在差異，系統(tǒng)軟件需要不斷進(jìn)行調(diào)整的問題，引入了組態(tài)軟件技術(shù)，方便了軟件的修改和功能擴(kuò)充，滿足了遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理軟件多樣化的特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)軟件二次開發(fā)效率。文章對(duì)遙測(cè)參數(shù)處理專家系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：遙測(cè)系統(tǒng)；組態(tài)軟件；專家系統(tǒng)；參數(shù)處理；遙測(cè)數(shù)據(jù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP311 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0034-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.016

在目前的科技狀態(tài)下，針對(duì)不同型號(hào)導(dǎo)彈（火箭）遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理方法存在差異，系統(tǒng)軟件需要不斷進(jìn)行調(diào)整的問題，引入了組態(tài)軟件技術(shù)，方便了軟件的修改和功能擴(kuò)充，滿足了遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理軟件多樣化特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)軟件二次開發(fā)效率。針對(duì)傳統(tǒng)遙測(cè)數(shù)據(jù)處理軟件數(shù)據(jù)判讀效率低下的問題，在處理過程中引入專家系統(tǒng)來表達(dá)復(fù)雜多樣的遙測(cè)知識(shí)，可以為領(lǐng)域?qū)＜遗凶x數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助決策，提高了工作效率。本文結(jié)合作者多年來對(duì)遙測(cè)參數(shù)處理的研究和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過大量彈（箭）飛行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，該原型系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和易用性，便于軟件系統(tǒng)的二次開發(fā)、維護(hù)以及功能擴(kuò)充。

1 概述

導(dǎo)彈武器越來越重要，在導(dǎo)彈武器的系統(tǒng)試驗(yàn)中遙測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理對(duì)整個(gè)導(dǎo)彈武器的試驗(yàn)成敗起到十分重要的作用，決定了試驗(yàn)的成敗。遙測(cè)技術(shù)在導(dǎo)彈武器的系統(tǒng)試驗(yàn)中主要是通過無線電遙測(cè)技術(shù)的方式對(duì)導(dǎo)彈試驗(yàn)中的一些需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行捕獲，然后對(duì)捕獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行變換和處理，經(jīng)過整理后的數(shù)據(jù)就可以反映出導(dǎo)彈系統(tǒng)的工作狀態(tài)了。其主要涉及到的是導(dǎo)彈的運(yùn)行的一些參數(shù)，有了這些運(yùn)行工作參數(shù)后，就可以在導(dǎo)彈發(fā)生故障的時(shí)候及時(shí)地確定出故障的方位，及時(shí)地解決問題。然而，我們也十分清楚，導(dǎo)彈運(yùn)行的過程中所產(chǎn)生的遙測(cè)數(shù)據(jù)量是十分龐大的，往往可以達(dá)到數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)的遙測(cè)參數(shù)，同時(shí)參數(shù)的類型也是各有不同，差別很大。按照導(dǎo)彈運(yùn)行參數(shù)的主要性質(zhì)，可以大體上將這些參數(shù)分為3種，即表現(xiàn)數(shù)字特征的數(shù)字量參數(shù)、表現(xiàn)開關(guān)特征的開關(guān)量參數(shù)以及最終的模擬量的參數(shù)；同時(shí)根據(jù)模擬的速度又可以將模擬量參數(shù)分為緩變參數(shù)和速變參數(shù)，速度較慢的稱之為緩變參數(shù)，與之相反，速度較快的稱之為速變參數(shù)。要對(duì)如此海量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面、快速、可靠的判讀，無論是人工操作還是利用傳統(tǒng)儀器都是很難實(shí)現(xiàn)的。

目前我國(guó)對(duì)航天事業(yè)的重視度和支持度是空前的，國(guó)家下發(fā)了航天事業(yè)的藍(lán)皮書，藍(lán)皮書中講到要大力發(fā)展航天事業(yè)，也是為了與其他國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)，各種衛(wèi)星發(fā)射量也在急速的增加，同時(shí)對(duì)于新一代的運(yùn)載火箭的設(shè)計(jì)和研究也在如火如荼的進(jìn)行中。然而，就目前而言，新一代的運(yùn)載火箭系統(tǒng)是十分復(fù)雜的，其不僅是被測(cè)的參數(shù)數(shù)量多，而且參數(shù)的種類也十分復(fù)雜，同時(shí)也要求遙測(cè)數(shù)據(jù)具有極強(qiáng)的時(shí)效性，這就對(duì)遙測(cè)分系統(tǒng)提出了更高的要求。

面對(duì)日益增加的遙測(cè)信息量，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以提高其效率，怎樣增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)各類參數(shù)的適應(yīng)性逐漸成為遙測(cè)數(shù)據(jù)處理研究的方向。經(jīng)過大量彈（箭）飛行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入細(xì)致的分析和研究，結(jié)果表明，經(jīng)過不斷努力，在遙測(cè)數(shù)據(jù)的處理模式上，我們不斷嘗試，對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步的創(chuàng)新和改進(jìn)，提出基于組態(tài)軟件的遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該原型系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和易用性，便于軟件系統(tǒng)的二次開發(fā)、維護(hù)以及功能擴(kuò)充，能夠?yàn)榻窈髲氖骂愃乒ぷ鞯墓ぷ髡咛峁┮欢ǖ慕梃b意義。同時(shí)該方案在軟件的使用的靈活性和數(shù)據(jù)的處理速度上也作了大量的工作，從而對(duì)導(dǎo)彈的遙測(cè)數(shù)據(jù)采集提供了更大的便利，無形中也增強(qiáng)了遙測(cè)系統(tǒng)的效率。

2 基本理論

2.1 組態(tài)軟件基本理論

首先介紹一下組態(tài)軟件。我們常用組態(tài)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一些必要的數(shù)據(jù)采集以及整理，并且該軟件可以實(shí)現(xiàn)軟件的實(shí)時(shí)采集和自動(dòng)監(jiān)測(cè)的效果，軟件的操作界面也是十分簡(jiǎn)潔和方便，對(duì)于用戶的使用是十分簡(jiǎn)單的，通俗易懂。集合軟件本身，組態(tài)軟件通常可以提供以下的一些功能和效果：

2.1.1 強(qiáng)大的界面顯示功能。組態(tài)軟件為用戶提供了豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種界面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設(shè)計(jì)中解放出來。豐富的動(dòng)畫連接方式，如隱含、閃爍、移動(dòng)等，使界面生動(dòng)、直觀。

2.1.2 良好的開放性。在于其他的通信協(xié)議相互聯(lián)絡(luò)的問題上，組態(tài)軟件可以實(shí)現(xiàn)與多種通信協(xié)議的互聯(lián)互通，并且可以在多種硬件設(shè)備上投入使用和運(yùn)行，這一點(diǎn)體現(xiàn)了組態(tài)軟件具有極大且良好的開放性和互融性。

2.1.3 豐富的功能模塊。組態(tài)軟件在提供良好的功能上也展現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)，其可以提供的功能模塊種類繁多，并且各種的功能模塊的操作也極其簡(jiǎn)單，人機(jī)交互的效果十分優(yōu)良。

2.1.4 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)。組態(tài)軟件在對(duì)采集的數(shù)據(jù)處理上，也體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì)，其擁有實(shí)時(shí)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以對(duì)軟件所采集的各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，并且如果需要，也可以將其內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)拷貝到外部的設(shè)備中進(jìn)一步地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行利用和分析。

2.1.5 可編程的命令語(yǔ)言。組態(tài)軟件在操作語(yǔ)言上，其自身?yè)碛锌梢怨┯脩艟幾g的語(yǔ)言，如果用戶對(duì)其自身的某些程序感到不滿意，可以自己對(duì)其進(jìn)行編譯，從而進(jìn)一步完善軟件，實(shí)現(xiàn)用戶所要達(dá)到的目的。有可編程的命令語(yǔ)言，使用戶可以根據(jù)自己的需要編撰程序。

2.2 專家系統(tǒng)基本理論

專家系統(tǒng)通常由人機(jī)交互界面、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)獲取6個(gè)部分構(gòu)成。

知識(shí)庫(kù)用來存放專家提供的知識(shí)。專家系統(tǒng)的問題求解過程是通過知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)來模擬專家的思維方式的，因此，知識(shí)庫(kù)是專家系統(tǒng)質(zhì)量是否優(yōu)越的關(guān)鍵所在，即知識(shí)庫(kù)中知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量決定了專家系統(tǒng)的智能水平。一般來說，專家系統(tǒng)中的知識(shí)庫(kù)與專家系統(tǒng)程序是相互獨(dú)立的，用戶可以通過改變、完善知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)內(nèi)容來提高專家系統(tǒng)的性能。

3 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

3.1 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)

運(yùn)用組態(tài)軟件技術(shù)可開發(fā)出伸縮性良好、便于維護(hù)的應(yīng)用程序，從而使用戶能根據(jù)自己需要擴(kuò)充程序功能。遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)引入組態(tài)軟件技術(shù)后，可通過編輯用戶顯示界面改變系統(tǒng)功能，而軟件本身并不需要修改，極大方便了軟件升級(jí)與維護(hù)，提高了軟件的重用性和可擴(kuò)展性，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。

3.2 專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)

遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理是指在導(dǎo)彈武器（運(yùn)載火箭）的飛行試驗(yàn)過程中，將各遙測(cè)設(shè)備原始測(cè)量數(shù)據(jù)匯集于數(shù)據(jù)處理中心，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)顯示全部處理結(jié)果。

3.3 專家系統(tǒng)判斷知識(shí)庫(kù)

3.3.1 連續(xù)性判斷。遙測(cè)實(shí)時(shí)處理程序在接收到原碼數(shù)據(jù)包后，首先要判斷幀計(jì)數(shù)的連續(xù)性，以剔除接收狀態(tài)較差的數(shù)據(jù)，盡可能保證原碼數(shù)據(jù)的可信度。

3.3.2 遞增判斷。某些參數(shù)如系統(tǒng)時(shí)間、CPU時(shí)間等，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，它們只會(huì)逐漸增加而絕不減少，我們?cè)谄涔ぷ鞯臅r(shí)候如果通過實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，得到這些參數(shù)的數(shù)值呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)的時(shí)候，就代表系統(tǒng)的某些部分已經(jīng)發(fā)生了故障，此時(shí)就需要及時(shí)地采取相應(yīng)的措施，排除故障，維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.3.3 越界判斷。設(shè)備艙的溫度和電源電壓一般是不會(huì)發(fā)生巨大變化的，如果我們?cè)谄涔ぷ鞯臅r(shí)候，通過實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，得到這些參數(shù)的數(shù)值發(fā)生巨大變化，甚至超出了我們起初設(shè)定的設(shè)置值，就代表系統(tǒng)的某些部分已經(jīng)發(fā)生了故障，此時(shí)就需要及時(shí)的采取相應(yīng)的措施，排除故障。

3.3.4 比特位判斷。某些參數(shù)如系統(tǒng)狀態(tài)字等，參數(shù)的每一位（Bit）代表系統(tǒng)某個(gè)部件的工作狀態(tài)，正常情況下，它應(yīng)該以預(yù)期的某種趨勢(shì)來變化，對(duì)這些位的實(shí)時(shí)判斷有助于掌握系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

3.4 專家系統(tǒng)功能

遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理的專家系統(tǒng)利用測(cè)控與測(cè)發(fā)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)來評(píng)估分析彈（箭）的飛行狀態(tài)、彈（箭）各部件的工作情況，并進(jìn)行彈（箭）故障診斷。該系統(tǒng)主要功能有：

3.4.1 數(shù)據(jù)管理：管理彈（箭）所有的靜態(tài)數(shù)據(jù)。

3.4.2 知識(shí)庫(kù)管理：規(guī)則、元知識(shí)管理。

3.4.3 參數(shù)評(píng)估：關(guān)鍵參數(shù)及關(guān)聯(lián)參數(shù)的正確性分析。

3.4.4 故障診斷：故障判斷，故障分析，故障定位。

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于組態(tài)軟件技術(shù)的遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理專家系統(tǒng)，用以完成遙測(cè)數(shù)據(jù)的在線處理和超標(biāo)參數(shù)統(tǒng)計(jì)等工作，最終為型號(hào)設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的進(jìn)步，針對(duì)不同型號(hào)導(dǎo)彈（火箭）遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理方法存在差異，系統(tǒng)軟件需要不斷進(jìn)行調(diào)整的問題，引入了組態(tài)軟件技術(shù)，方便了軟件的修改和功能擴(kuò)充，滿足了遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理軟件多樣化特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)軟件二次開發(fā)效率。針對(duì)傳統(tǒng)遙測(cè)數(shù)據(jù)處理軟件數(shù)據(jù)判讀效率低下的問題，在處理過程中引入專家系統(tǒng)來表達(dá)復(fù)雜多樣的遙測(cè)知識(shí)，可以為領(lǐng)域?qū)＜遗凶x數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助決策，提高了工作效率。在傳統(tǒng)的導(dǎo)彈武器（運(yùn)載火箭）飛行試驗(yàn)中，領(lǐng)域?qū)＜抑饕眠b測(cè)事后參數(shù)處理結(jié)果進(jìn)行人工分析和判斷彈（箭）內(nèi)部工作狀況、效率低下，且領(lǐng)域知識(shí)的延續(xù)性也受到影響。為解決此問題，本文在遙測(cè)數(shù)據(jù)處理過程中引入了專家系統(tǒng)，為領(lǐng)域?qū)＜姨峁┹o助決策手段，提高了型號(hào)飛行任務(wù)的工作效率。該遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理軟件系統(tǒng)集智能化與易用性于一體，具有較大的實(shí)用價(jià)值。本文結(jié)合作者多年來對(duì)遙測(cè)參數(shù)處理的研究和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過大量彈（箭）飛行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，該原型系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和易用性，便于軟件系統(tǒng)的二次開發(fā)、維護(hù)以及功能擴(kuò)充，能夠?yàn)榻窈髲氖骂愃乒ぷ鞯墓ぷ髡咛峁┮欢ǖ慕梃b意義。

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作者簡(jiǎn)介：何信華（1986-），男，四川廣安人，北京宇航系統(tǒng)工程研究所工程師，研究方向：航天工程軟件研發(fā)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）