靶場實時測控數據質量評估算法
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摘 要：為了在武器裝備試驗中及時反映參試測控設備的跟蹤測量情況，準確評價設備的實時數據質量，該文研究了數據分析規則，建立了合適的實時測控數據質量綜合評估模型，編寫了處理軟件。經過試驗檢驗，該算法能夠及時反映測控裝備完成任務情況和整體工作狀態，提高試驗效能，有利于科學組織試驗，為試驗任務的圓滿完成提供可靠的保障。
關鍵詞：質量評估 規則 精度分析 數學模型 數據質量
中圖分類號：TJ06 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）03（a）-0190-02
Abstract： In order to really reflect the state of tracking test in weapon equipment and accurately evaluate the real-time data quality of the equipment， in this paper， by researching the rule of data analysis， the mathematical model to quality comprehensive evaluation of TTC data is established， and the data processing software is developed. The task completion and whole situation of equipment has been reflected through the experiment test， and the tasks can be fulfilled successfully. Moreover， the results indicated that the method was beneficial to improving test efficiency and developing scientific experimentation.
Key Words： Quality evaluation; Rule; Accuracy analysis; Mathematical model; Data quality
隨著武器裝備的迅速發展，靶場武器鑒定試驗的內容越來越豐富，試驗的密度和難度逐漸提高。由于任務的復雜性、測量方式和數據傳輸手段的多樣性等因素的影響，需要對實時測控數據的質量情況進行統計與評估。試驗指揮決策人員，不僅需要關注被試目標彈道軌跡，同時還需要實時了解測控裝備信息采集、傳輸、處理情況，及時反映所屬裝備跟蹤情況，迅速定位測控裝備和處理軟件出現的問題，及時采取措施。同時，對試驗任務完成情況和測控跟蹤的綜合效能進行準確的評價。為試驗的安全決策提供可靠依據。
1 測控信息數據元素
靶場試驗測控設備根據測控體制不同，可以分為雷達測控設備、微波統一測控系統設備、光學測量設備、GPS等。通過不同的測控設備，實時采集到被試目標的光測、GPS、遙測和遙控信息，這些信息構成了測控信息質量分析的數據集。數據質量分析的過程是對測控信息進行數據整理和挖掘的過程。雖然每一類測控數據包含的數據內容不盡同，但是經過統一約定的格式轉換后，就可以使得每類測控數據可檢查、可追蹤、可評價。
根據靶場試驗的特點，將數據質量分析模型應用于靶場測控信息質量分析中，制定出質量分析規則。質量分析規則既是質量分析的判斷標準，同時是進行質量分析的基礎和前提。這些規則可以單獨使用，也可以彼此關聯使用。測控信息質量分析對象是實時的測控數據，主要關注包括重復數據的檢測、丟幀數據的處理、異常野值的檢測等。具體包括信息源的規范性、實時性、準確性和等幾個考察方面。其中規范性包括檢查每個信息元采集傳輸的信息類別與數據幀的長度是否正確;信息源代碼、類別填寫是否正確;幀同步和狀態信息標志是否有效。實時性檢查包括數據時延的統計，指對比同類數據每幀的采樣時間與數據接收時間差;時序的判斷，指對比相鄰幀的間隔時間是否符合約定的采樣頻率;準確度檢查包括計算實測值與理論值的偏差、分析誤差、有效時段的統計等判斷是否符合試驗要求。
2 數學模型計算方法
2.1 測量數據野值的計算方法
包括數據的異常值剔除，插值外推。進行數據處理時必須先對測量數據的異常值進行判別和處理，在測量過程中，測量數據是動態變化的，且在誤差允許范圍內隨時間連續變化。當測量數據存在異常值時，就存在超范圍的突變，可以建立下面準則來識別測量數據是否為可疑的異常值。
以前面連續正常的測量數據為依據，應用最小二乘估計和時間多項式外推后一時刻的觀測數據估計值，與該時刻的實測數據作差，識別差值是否超過給定的門限δ。假若超過門限δ，則認為該觀測數據是可疑異常值。
假設連續4個觀測數據記為i-4、i-3、i-2、i-1，由最小二乘估計線性外推獲取第i時刻觀測數據的估計值為：
2.2 測量數據狀態、時延統計方法
針對各類實時測控數據中的時間信息進行處理，對于數據狀態處于有效跟蹤情況下，判斷并統計數據時間錯誤點數量，統計測控數據時延值。 在設備狀態有效的前提下，一組測量數據1、2、…、n的時間序列為{ti}，與之相應的系統時間序列為{Ti}，則這組測量數據的時延均值y可表示為：
2.3 測量數據殘差統計方法
外側系統跟蹤目標所得觀測量是隨時間變化的連續曲線，故可用一個時間多項式描述它，利用最小二乘估計可以擬合出觀測數據的時間多項式，然后對擬合后的殘差進行統計，得到觀測數據的隨機誤差方差、均方差和相關的估計值。測量值Xi對應時刻的真值為Ai，方差Vn的迭代公式為：
3 實時測控數據質量分析
質量分析系統的數據層包括外部測控設備實時輸入的數據和經過中心計算機實時處理后的結果數據。處理層既包括對數據來源及數據格式的分析，還包括判斷規則中各類期望值的設置。飛行試驗前準備階段需要根據之前的經驗制定針對此次試驗的數據分析規則，即完成對規則庫的維護工作。由于每次試驗任務被試目標飛行軌道不同，所以需要在試驗準備階段對有變化的期望值重新設置，制定出適用于此次飛行任務的規則集合。在實時分析過程中，根據需求的不同，調用相應的分析規則進行分析、統計。當懷疑數據采集出現問題時，針對各種導致問題發生的原因，及時調整規則的調用順序，以便快速定位故障原因。在飛行試驗過程中，進行實時數據質量分析工作，可實現對任務開展過程進行實時動態監視預警，迅速捕獲異常數據，及時對異常情況進行故障分析，對試驗鑒定任務完成情況給出定量分析結果。另外，除了進行數據質量實時分析，還可以對實時記錄的數據文件有針對性地進行事后分析。對重點數據進行追蹤、查詢和數據比對檢查，形成數據質量分析報告。
根據試驗需求，對某次試驗測量結果按照制訂規則進行數據分析，結果見表1。
4 結語
該文根據飛行鑒定試驗的特點，研究了數據質量分析方法，給出了靶場試驗信息質量分析規則。通過軟件系統，將數據質量分析方法應用到試驗任務中，實現了實時測控數據的質量評估功能。為指揮員了解掌握測控設備的試驗效能，優化試驗方案，降低試驗消耗和科學組織訓練提供了可靠依據，為試驗任務的圓滿完成提供了有力保障。
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