一种基于Kalman滤波的卫星遥测数据判读系统

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1、V01．23No．386航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第23卷第3期2014年6月一种基于Kalman滤波的卫星遥测数据判读系统吴婧苏振华孙诚(航天东方红卫星有限公司，北京100094)摘要分析了卫星遥测数据的变化规律，提出了一种基于卡尔曼(Kalman)滤波的遥测数据判读系统框架，并定义了系统中各模块的功能及接口关系，应用卫星实际遥测数据对判读系统的数据预测效果进行了验证。结果表明，此系统对数据异常反应迅速，能够很好地满足卫星测试的实时性要求。关键词卫星；数据判读；卡尔曼滤波中图分类号：v557文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673-87

2、48．2014．03．016SatelliteTelemetryDataInterpretationSystemBasedonKalmanFilterWUJingSUZhenhuaSUNCheng(DFHSatelliteCo．Ltd．，Beijing100094，China)Abstract：Byanalysingthetelemetrydataaccordingtotheirtransformingrules，thepaperpropo—sesaninterpretationsystembasedonKalmanfilterforsatellite．Besides，thefunc

3、tionsofeverymoduleandtheinterfacesaredefined．Finally，bytakingadvantageofthetelemetrydata，thesys—ternproposedisverified．Theresultsshowthatthisinterpretationsystemhasgoodperformancesindetectingdataabnormalandcanmeetreal—timerequirementsofthetestsforsatellite．Keywords：satellite；datainterpretation；

4、Kalmanfilter1引言卫星遥测数据判读是指卫星在地面综合测试过程中，依据判读准则，对卫星控制指令、下行遥测数据进行相关性检查，判断卫星各设备工作是否正常、接口是否正确、卫星运行是否正常的过程。为了准确地把握卫星的工作状态，及时发现问题，必须对这些数据进行不问断的监视和判读。目前，大部分卫星数据判读工作仍以人工操作为主完成，这不但需要大量具有丰富知识和经验的人员，还存在着漏判和误判的隐患[1]。卫星测试过程需要监视、检测如载荷、敏感器和执行机构等数百个部件的实时数据和状态。测试数据量庞大，信号类型复杂，数据实时性、一致性和可靠性要求高，数据随环境变化快，因此，对卫星测试系统中数

5、据判读和处理速度等均提出了很高要求，传统的手工数据判读方法无法满足卫星测试需求[2]。为解决上述问题，目前主要使用遥测参数自动化监视工具软件，能够自动根据定义的参数范围进行数据判读，参数越收稿日期：2013—10—29；修回日期：2014—02—20基金项目：国家重大航天工程作者简介：吴婧，女，硕士，从事小卫星控制系统测试技术研究。Email：wuiing_jing@hotmail．tom。第3期吴婧等：一种基于Kalman滤波的卫星遥测数据判读系统87界时发出报警提示，但是对于参数异常范围的定义不够精确，且严重依赖测试人员的经验。本文提出一种基于Kalman滤波的卫星遥测数据判读系

6、统，利用卫星当前时刻的遥测数据，实时预测下一时刻的遥测数据，能够提前发现数据的异常变化。实际测试应用中，如卫星遥测数据发生异常，某个遥测值异常攀升或下降，初期因为没有超过预先设定的门限值，测试人员无法发现测试异常。应用本系统，经过一段时间的数据积累，能够快速地给出一段时间后参数越界的报警，提醒测试人员重点给予关注，便于发现遥测数据异常的变化趋势，适用于长期数据判读和异常数据检测。2卫星遥测数据变化规律分析通常，在判读卫星一个遥测参数时，主要考虑以下几方面的因素：当前遥测数据帧中的各个参数值、历史数据、相关遥控指令、飞行事件、时间等u]。对卫星遥测数据的变化规律分析要考虑以下两种情况。

7、2．1数据在给定的范围内变化数据在给定的范围内的超限判读，是通过对采集到的数据进行上下限比较就能很好地解决问题[3]。实际上，在对卫星遥测参数判断时，至少要考虑以下几种情况。1)数据维持在一恒定值附近在卫星设备状态未发生改变时，遥测数据平稳变化，变化率不大。此类数据主要包括特定卫星状态下的电压、电流、温度参数等。例如，红外地球敏感器电机电流值、惯性姿态敏感器温度值、惯性姿态敏感器电源状态等遥测参数。2)无遥控指令、飞行事件发生而数据有变化在没有遥控指令、飞