[发明专利]雷达测元数据的递推诊断与自修复方法

说明书

本发明提供了一种雷达测元数据的递推诊断与自修复方法，把雷达测元数据分为正常数据、容错数据、异常数据三类，以飞行目标外弹道的力学特性和雷达测量特点为基础，通过数据列表合并与整理、数据检验窗口与门限设定、数据分类诊断与信息记录、数据循环自修复四个步骤，对全任务弧段雷达测元数据进行诊断修复，为后续数据处理提供可靠信息。本发明能够保留接近正常数据值的容错数据，快速修复雷测数据列表中频繁出现的大量的小斑点异常数据和夹在短时段好数据中的大斑点异常数据，提升雷达测元数据自修复效率。

技术领域

本发明属于航天测量与控制领域，是一种基于飞行目标外弹道的力学特性和雷达测量特点的雷测数据递推诊断与自修复方法。

背景技术

随着我国航天测控任务密度的不断增加，测控新设备的陆续使用，在短周期、高精度条件下完成外测数据处理任务的需求显得越来越迫切。雷达是航天测控网的支柱性设备，但大多数雷达受测量体制限制，测量的精度依旧不高，测量数据的误差也比较大。为了更充分地利用好雷达测量数据，尽可能准确地排除异常数据干扰，寻找一种可以快速诊断雷达测元数据是否异常、并实现精确自修复的方法显得尤为重要，因为这是开展数据精细化处理的先决条件。

近两年来，火箭上面级外弹道数据处理任务持续增多，但由于国外建站成本高，风险大，能对火箭上面级实施测量的雷达设备只能维持在很少的数量，这必然导致测量精度受限。火箭上面级与基础级分离后，在大多数时间段都保持无动力飞行状态，仅仅依靠自身的滚转保持平衡，所以雷达获取的天线信号常常时有时无，其跟踪测量数据也会频繁出现中断或异常。为尽可能多地修复高频野值与长时段野值，确保孤立雷达的测量数据得到最大化利用，同样需要寻找一种可以快速诊断雷达测元数据是否异常、并实现精确自修复的方法。

根据火箭飞行弹道的力学特性，可知火箭在飞行过程中质量与受力都在不停改变，其飞行轨迹可以用三阶多项式或更高阶的多项式近似拟合。但是，如果将时间限制在很短的范围内，只要火箭飞行时刻不处于火箭动作特征点附近，就可以简化火箭飞行的动力学模型，认为火箭的质量与受力近似保持恒定不变，即可以在短弧段内将火箭飞行的测元(测角、测速、测距)数据用二阶多项式拟合，将测元数据的一阶差分用线性拟合，二阶差分用常数拟合。经实测数据检验，简化的模型在广泛应用中与实际情况基本一致。分析测元数据的一阶差分值与二阶差分值，是诊断识别异常数据的常用方法之一。

目前常用的雷达测元数据的异常值诊断修复方法主要有两类，一类是先用一阶差分、二阶差分及合理性检验识别出异常数据范围，然后用异常数据两边邻近的正常数据修复异常数据；另一类是先设定容错数据管道宽度，然后用容错滤波拟合出原始数据变化的趋势曲线，再用趋势曲线上的数据替代超出门限的异常数据。这两类方法通常都要求正常数据必须足够多，足够长，在异常数据较多、较长时，这两类方法还需要分步多次使用。一旦出现正常数据分布松散，且被大量异常数据淹没的情况，这两类数据修复方法就会凸显出严重的局限性，轻者，使修复结果出现较大偏差，重者，使修复过程出现中断，无法完成。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种雷达测元数据异常值递推诊断与自修复方法，把雷达测元数据分为正常数据、容错数据、异常数据三类，以飞行目标外弹道的力学特性和雷达测量特点为基础，通过数据列表合并与整理、数据检验窗口与门限设定、数据分类诊断与信息记录、数据循环自修复四个步骤，对全任务弧段雷达测元数据进行诊断修复，为后续数据处理提供可靠信息。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤一，辨识并合并同类测元数据的文本文件，包括测距、测角和测速三类数据，并给所述文本文件标注序号；按照序号大小依次读入各文本文件里的测元数据列表，并记录下对应数据列表的首时间及长度；采用冒泡法对合并后的所有数据按时间先后顺序进行排序，形成新的时间递增的总数据列表；