飞行器遥测数据解析与函数构造方法研究

发布时间：2020-08-13 09:44

【摘要】：随着科学技术的发展,航空飞行器的生产和应用越来越广泛,为保障航空器飞行安全,需要在正式飞行前做大量的测试工作。论文基于飞行器遥测数据解析和函数构造方法进行研究,以提高遥测数据解析效率和函数构造方法的拟合精度和适用性。论文基于IRIG 106标准对遥测采集的数据进行帧完整性判断、数据分路、字符转换和工程量数据转换等解析处理工作,并对解析出的发动机转速、空速、温度和湿度工程量数据进行函数构造。论文对最小二乘法、五点三次平滑算法、中值滤波及小波阈值算法等函数构造方法进行研究,设计了一种改进阈值函数的小波算法,并通过MATLAB对算法进行验证。具体内容如下:(1)论文基于C++—QT框架完成数据监测软件设计,实现遥测工程任务可配置化和数据解析处理,简化了硬件结构;采用基于多缓冲池的技术实现遥测数据帧分路存储,将汇集成一路的多类参数进行分路,提高了系统数据解析效率;(2)论文对最小二乘法、五点三次平滑及中值滤波的函数构造方法进行研究,结果表明,最小二乘多项式拟合收敛速度慢,多项式阶数过小,达不到平滑的效果;阶数过大,会出现过拟合现象,加大去噪误差;五点三次平滑算法能够有效平滑数据噪声,但是存在严重的数据跳变现象,达不到曲线显示平滑的效果;中值滤波,其平滑窗口长度可变,可以较好的调节曲线平滑显示的效果,但是该方法拟合精度差,只是注重曲线的变化趋势,却忽略了数据的真实性;(3)改进阈值的小波函数构造方法,有效改善了传统阈值函数存在的数据跳变和过度平滑现象,能够有效进行多类遥测参数噪声处理,有效降低了测量误差,使测量值更接近真实值;且曲线拟合相似度均在80%以上,能够更加真实的反映出原始测量数据的变化趋势,具有较强的适用性和平滑性。论文对数据解析和函数构造方法进行研究,满足了系统数据解析实时性要求,有效改善了常用遥测数据函数构造方法测量误差大、适用性弱等缺陷,提高了系统便携性和灵活性,能够更好的保障航空飞行安全。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V217
【图文】：

十六进制,温度采集,数据,缓冲区

到几个数据库文件。论文基于缓冲池的数据存储方案进行分路参数数据存储，为了使时间和数据能够，处理数据的程序必须要有足够的缓冲区，这样时间和数据的对应关系才不会出错。保证数据处理的及时性，避免缓冲区数据量过大，影响数据和实践的对应关系，设置缓冲区所允许的最大存储空间为 32 个字节。为提高数据包的分路实现效率，论文采缓冲区的技术进行数据的读、写操作。每一类缓冲区的个数由数据帧中通道数来确定体数据分路实现如下：系统缓冲区当接收到数据包时，对数据包进行解析，将不同的存放入不同的缓冲区中，为提高数据存储效率，论文的写操作在所有缓冲区都存满信统一进行，即同时形成多个数据文件；同时，另一类缓冲区将进行数据读取工作，直冲区存满后，进行数据写入操作；与此同时，完成写操作的缓冲区又开始进行读取工作次循环，能够使得数据的写入和读取互不干扰、同时进行，有效提高了遥测数据解析率，满足了对于遥测数据监控系统的及时性要求[36]。经过分路处理后，数据被保存在.dat 文件中，以实验采集的温度数据为例，其分路据存储格式如图 2.6 所示。

参数解析,空速

2 遥测数据解析技术研究与实现H 100 a-40（式（2.7）中，a为测得数据的浮点转换值。论文对遥测到的飞行器发动机转速、空速（飞行器相对于空气的飞行速度）、机机舱湿度原始信号进行解析，采用C++语言编程进行字符转换和工程量数据转最终得到十进制浮点型数据并保存在文件中。截取解析后的部分空速、发动机温度和湿度数据分别如图 2.7、图 2.8、图 2.9、图 2.10 所示。

参数解析,发动机转速,空速

式（2.7）中，a为测得数据的浮点转换值。论文对遥测到的飞行器发动机转速、空速（飞行器相对于空气的飞行速度）、机机舱湿度原始信号进行解析，采用C++语言编程进行字符转换和工程量数据转最终得到十进制浮点型数据并保存在文件中。截取解析后的部分空速、发动机温度和湿度数据分别如图 2.7、图 2.8、图 2.9、图 2.10 所示。图 2.7 空速参数解析结果图

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