面向航天器测试的时序数据模式表示方法研究

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1、第28卷第1期2011年1月计算机应用研究ApplicationResearchofComputersV01．28No．1Jan．2011面向航天器测试的时序数据模式表示方法研究木周家杰”，余丹1，马世龙1，陈丽萍2(1．北京航空航天大学软件开发环境重点实验室，北京100191；2．中国人民解放军91880部队，山东青岛266300)摘要：通过计算某一点与其左右两相邻点斜率的比值确定出变化点，连接这些变化点，就得到一种基于斜率变化阈值的时间序列分段线性STC表示算法。来自航天器不同分系统的真实数据集实验表明

2、，使用STC算法作为航天器测试时间序列的模式表示方法，与其他分段线性表示算法相比，该方法具有算法简单、拟合程度高和适应能力强的特点。关键词：航天器测试；时序数据；数据挖掘；模式表示；分段线性表示中图分类号：TP391文献标志码：A文章编号：1001．3695(2011)01—0127．04doi：10．3969／j．issn．1001-3695．2011．01．035SpacecrafttestorientedpatternrepresentationoftimeseriesZHOUJia-jiel一，YU

3、Danl，MAShi．10n91，CHENLi．pin92(1．State研LaboratoryofSoftware沈℃却merit,Environment，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2．91880PLATroops，Qingdao踟慨266300，China)Abstract：Thispaperproposedamethodofpiecewiselinearrepresentationoftimeseriesbasedonslopechangethresh

4、old(SCT)．Thealgorithmcalculatedthetwosegments’sloperatioofthecertainpointconnectingwiththetwo删acentpointsandthenitcombinedthepointswiththelineorderly．DetailedexperimentsonrealdatasetsfromvarioussubsystemsofspacecraftshowthatSTC，astheselectedmethod，issimple

5、r，hasahigherdegreeoffittingandstrongeradaptabilitythanothermethodsofpiecewiselinearrepresentation．Keywords：spacecrafttest；timeseriesdata；datamining；patternrepresentation；pieeewiselinearrepresentation航天器实验过程中会产生大量的时间序列测试数据，这些测试数据是按照时间先后顺序排列的各个测试记录的有序集合，通常具有

6、如下特点：a)非平稳性。它是指航天器在其测试过程中既有平稳的时间阶段，同时在某一阶段或几个阶段上又有突变现象．即有些变量的变化幅度在某一或某几个时间段中有突然增大的现象。例如，在航天器测试过程中，因为测试接口电路在阻抗上的不匹配就会造成信号幅度小，相位不匹配就会造成信号异常、脉冲多或少、开门信号宽或窄、互相“串电”等，以及在电测设备之间、系统之间可能会存在或多或少的相互干扰，这些因素都可能会导致测试参数值的突变⋯。b)波动幅度随时问变化。一般来说，对于要求标称值在某一范围内的航天器测试参数来说，它的方差不是

7、围定不变的，而是随时间的变化而变化，即该参数离其期望值的距离是随时间变化的。e)海量、超高维数。在航天器测试过程中，单个参数在每秒钟内会有多个数据下传入库。同时，为了保证航天器测试的可靠性，航天器测试中需要对航天器的多项参数进行详细反复的测试，这样，在航天器的持续测试过程中就会产生海量的测试数据，理论估计多航天器并行测试中产生的年测试数据量不低于2TB旧J。d)存储形式多样。由于各航天器测试部门的信息化程度不同，航天器测试数据有多种存储形式，如数据库、数据文件、数据报文等，而仅数据库这一类中就有Oracle

8、、SQLServer等多种数据库管理系统软件，同样，数据文件也存在着多种文件格式。研究如何有效地从这些复杂的海量时间序列中挖掘潜在的有用知识，一直是航天器测试数据分析人员关心的问题。鉴于航天器测试中得到的时序数据具有上述特点，如果直接在其时间序列上进行数据挖掘，不但在存储和计算上要花费高昂的代价，而且可能会影响算法的准确性和可靠性。因此，许多研究者提出了时间序列的模式表示方法。该方法就是将时间序列数据通过模式变换