一种惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统技术方案

本发明专利技术提供了一种惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，该系统分为应用层和数据处理层，应用层包括试验流程及结果分析、算法验证及精度分析和惯性信息自主可视化展示单元。该系统具备试验数据自监督深度处理分析的能力，能够自动遍历检索和智能筛选识别惯性平台各类试验数据，并进行批量化处理分析，完成试验流程及结果的模板化整编报表；针对惯性平台精度测试流程数据，自动调用试验数据目录中的各项系统参数和匹配模块化算法，实现惯性平台关键算法的离线验证以及各项精度测试的计算分析；能够自适应提取惯性平台关键典型惯性信息等特征性数据，自主配置特征数据可视化策略完成数据可视化展示。略完成数据可视化展示。略完成数据可视化展示。

【技术实现步骤摘要】
一种惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统


[0001]本专利技术属于惯性平台试验数据分析
，特别涉及一种惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统。

技术介绍

[0002]惯性平台是测量载体姿态信息和视加速度的一种稳定平台系统，由陀螺仪、平台台体、框架系统和稳定回路组成。安装在平台台体上的陀螺仪敏感平台台体相对惯性空间的角速度，并通过稳定回路进行控制，使惯性平台台体在惯性空间中保持稳定。
[0003]新一代惯性平台作为自动控制系统中关键的导航单机，实现了自标定、自瞄准、自监测等多种技术突破，并且自动化程度显著提高。伴随SOC技术的发展，惯性平台数据采集、计算、传输大幅提速，数据采集覆盖范围广、类型多样，单位时间内产生的试验数据量巨大。另外，惯性平台单机测试、地面验证试验、飞行试验任务多，连续通电时间长(往往连续工作一个月以上)，每一套惯性平台将会产生大量试验数据。惯性平台真实使用性能需要准确全面的数据分析来衡量，因此对惯性平台试验数据准确高效处理、对惯性平台功能性能精准分析以及对惯性平台故障及时诊断定位显得至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术解决问题：针对新一代惯性平台技术要点及试验数据特征，克服通用试验数据处理方法过程繁琐、周期长、人力成本高、准确性及专业性低等缺点，开发了一种惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，以“自动化、智能化、批量化和专业性”为基本设计原则，通过对惯性平台试验数据处理功能需求的深入挖掘，综合运用多种数据处理模块化智能算法，显著提升了对惯性平台试验数据的深度处理能力。
[0005]本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一种惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，通过试验数据自遍历模块、自识别归约模块、批处理整编报表模块、异常数据自诊断处理模块、模块化算法自适应匹配模块以及特征数据自主可视化模块等多项关键数据处理算法的综合应用，实现了对惯性平台试验流程/结果的自动检索及批量化统计、惯性导航算法的离线验证及精度评估和惯性信息的自主可视化展示等功能。具体地，该系统包括：
[0007]应用层：
[0008]试验流程及结果分析单元，用于通过试验数据自遍历模块，实施所有试验流程的完全遍历以及试验数据的全面检索；通过自识别归约模块，完成对特定试验类型及数据的筛选识别及自主匹配，并分别进行处理分析；通过批处理整编报表模块实施分析数据的模板化整编报表；
[0009]算法验证及精度分析单元，用于通过试验数据自遍历模块和自识别归约模块，完成对试验数据的筛选；通过模块化算法自适应匹配模块，自动匹配试验数据文件中的各项系统参数和模块化算法单元，实施惯性平台关键算法的离线验证以及各项精度测试的计算
所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0028]本专利技术提供了一种惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，为由应用层和数据处理层组成的两层架构体系，其中应用层由试验流程及结果分析单元10、算法验证及精度分析单元20和惯性信息可视化展示单元30三大应用单元组成，数据处理层由试验数据自遍历模块1、自识别归约模块2、批处理整编报表模块3、异常数据自诊断处理模块4、模块化算法自适应匹配模块5和特征数据自主可视化模块6六大算法模块组成，系统架构如图1所示。
[0029]通过应用层的应用单元调用数据处理层的各个算法模块，自动遍历检索和智能筛选识别惯性平台各类试验数据，并进行批量化处理分析，完成试验流程及结果的模板化整编报表；针对惯性平台精度测试流程数据，自动匹配调用试验数据目录中的各项系统参数和模块化算法，实现惯性平台关键算法的离线验证以及各项精度测试的计算分析；自适应提取惯性平台关键惯性信息及典型自监测模拟量等特征性数据，自主选择特征数据可视化策略完成数据可视化展示。系统基本组成如图2所示，该系统包含试验流程及结果分析单元10、算法验证及精度分析单元20和惯性信息可视化展示单元30三个应用单元，其中：第一个应用单元包含试验流程统计模块11、监测模拟量统计模块12、自瞄准结果统计模块13、自标定结果统计模块14、指令执行时间统计模块15、定位误差计算模块16和星光数据统计模块17七个功能模块；第二个应用单元包含斜调平精度计算模块21、自瞄准精度计算模块22、自标定精度计算模块23和飞行导航精度计算模块24四个功能模块；第三个应用单元包含指令电流展示模块31、框架角展示模块32、加速度计输出展示模块33、力矩电机电流展示模块34、温度及温控展示模块35、模飞过程展示模块36和遥测数据展示模块37七个功能模块。
[0030]该系统运行可按照树形结构类比，数据流示意如图3所示：试验数据由树干部分注入，注入后分化长成各个树枝(
①
～
⑥
)，即为宽度优先树；有的树枝不符合条件，便不再生长，只有满足条件的树枝(
①
、
③
和
④
)继续生长，成为深度优先树；在深度优先树的树枝末梢会长出各种树叶，代表不同的数据文件，不同功能模块需要选取不同的树叶作为处理对象进行特征数据提取及计算分析，最终会对各个处理对象的处理分析结果进行整编汇总报表。
[0031]以下对该系统三个应用单元中各个功能模块具体实现过程分别进行说明：
[0032](1)惯性平台试验流程及结果分析单元10：
[0033]该应用单元首先通过试验数据自遍历模块1，实现所有试验流程的完全遍历以及试验数据的全面检索；然后通过自识别归约模块2，完成对特定试验类型及数据的智能筛选识别及自主匹配，并分别进行处理分析；最后基于批处理整编报表模块3实现分析数据的模板化整编报表。该应用单元包括七个功能模块，分别如下：
[0034]1.1)试验流程统计模块11：惯性平台周期性采集的各类试验数据，会根据产品号、试验日期和试验流程按照预定文件路径进行存储；不同惯性平台产品数据存储格式相同。
[0035]通过该功能模块进行试验流程统计时，主要应用数据处理层的试验数据自遍历模块1，基于广度优先的搜索算法，对选定路径下所有文件夹目录进行全局搜索，按照当前试验流程数据的存储形式逐级搜索。如下表1所示，根据指定的产品号(例如：P315惯性平台)路径，首先遍历日期路径，将所有日期路径作为第一级宽度优先树(如：表1中的三个“日期
路径”)；然后遍历每个日期路径下的流程路径，作为第二级宽度优先树；最后遍历每个流程号路径下的数据文件路径(遍历出对应流程号)，作为第三级宽度优先树。通过三级宽度优先树形成全局化搜索目录，并实现对选定产品所有试验流程的自动检索和全局遍历。自遍历技术不受文件目录层数和文件数量的限制，可以自动进行筛选遍历，统计出所有试验流程中的试验日期、试验流程名称以及流程号等关键流程信息，并按照时间顺序依次排列汇总，如表2所示。
[0036]表1试验流程统计模块自遍历宽度优先树
[0037][0038]表2试验本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，其特征在于，包括：应用层：试验流程及结果分析单元(10)，用于通过试验数据自遍历模块(1)，实施所有试验流程的完全遍历以及试验数据的全面检索；通过自识别归约模块(2)，完成对特定试验类型及数据的筛选识别及自主匹配，并分别进行处理分析；通过批处理整编报表模块(3)实施分析数据的模板化整编报表；算法验证及精度分析单元(20)，用于通过试验数据自遍历模块(1)和自识别归约模块(2)，完成对试验数据的筛选；通过模块化算法自适应匹配模块(5)，自动匹配试验数据文件中的各项系统参数和模块化算法单元，实施惯性平台关键算法的离线验证以及各项精度测试的计算分析；通过批处理整编报表模块(3)实施分析数据的整编报表；惯性信息可视化展示单元(30)，用于对惯性平台试验中的目标惯性信息数据进行数据提取、数理计算和数据展示，通过特征数据自主可视化模块(6)和模块化算法自适应匹配模块(5)，实施不同类型图形曲线的归一可视化展示；数据处理层：试验数据自遍历模块(1)，用于通过广度优先搜索算法和深度优先搜索算法，实施惯性平台试验流程及数据的完全遍历检索；自识别归约模块(2)，用于通过对惯性平台特定试验流程的一致性匹配完成试验流程的归约降维，实现对特定试验流程的筛选识别；批处理整编报表模块(3)，用于试验流程及数据的统计、分类汇总和结果整理，实施不同类型数据的分类及模板化报表；异常数据自诊断处理模块(4)，用于根据设置的标准化数据预处理准则，自动诊断试验中的异常数据，并进行容错化处理；模块化算法自适应匹配模块(5)，用于自动匹配试验数据中的各项系统参数和模块化算法，实施惯性平台关键算法的离线验证以及各项精度测试的计算分析；特征数据自主可视化模块(6)，用于基于不同试验流程的考核需求自适应提取惯性平台试验中惯性信息数据，完成对惯性平台特征数据的自主可视化展示。2.根据权利要求1所述的惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，其特征在于，所述结果分析单元(10)包括试验流程统计模块(11)，用于调用应用数据处理层的试验数据自遍历模块(1)，基于广度优先的搜索算法，对选定路径下所有文件夹目录进行全局搜索，并按照当前试验流程数据的存储形式逐级搜索，实施对选定产品所有试验流程的自动检索和全局遍历。3.根据权利要求2所述的惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，其特征在于，所述结果分析单元(10)包括监测模拟量统计模块(12)，用于建立“监测模拟量流程库”，“监测模拟量流程库”中封装有需要进行模拟量统计的试验流程名称；调用试验数据自遍历模块(1)，在宽度搜索的基础上，采用深度优先搜索算法，基于该“监测模拟量流程库”将惯性平台通电测试中的特定流程定为回溯边界条件，筛选出存在监测模拟量文件的流程索；调用自识别归约模块(2)，对存在监测模拟量文件的流程中的数据文件进行两级归约：利用“监测模拟量文件库”自所有数据文件中识别出“平台模拟量测试结果”文件，完成一级归约降维，该“监测模拟量文件库”中封装有识别“平台模拟量测试结果”文件的关键字；之
后将该识别出的“平台模拟量测试结果”数据文件与“监测模拟量数据格式库”进行匹配，获取不同测试流程中的平台模拟量测试结果数据处理格式，从而完成第二级归约，该“监测模拟量数据格式库”中封装有不同试验流程的平台模拟量数据处理格式；调用批处理整编报表模块(3)，通过对所有遍历归约的测试流程监测模拟量数据按规定处理格式进行串行批量化处理，并根据设定的排列规则排序、汇总整编，形成模板化数据报表进行呈现。4.根据权利要求2所述的惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，其特征在于，所述结果分析单元(10)包括自瞄准结果统计模块(13)，用于建立“自瞄准流程库”，该“自瞄准流程库”中封装有需要进行自瞄准结果统计的试验流程名称，通过试验数据自遍历模块(1)自动检索惯性平台测试流程，筛选出存在自瞄准文件的流程；调用自识别归约模块(2)，对存在自瞄准文件的流程中的数据文件进行两级归约：利用“自瞄准文件库”自所有数据文件中识别出“平台姿态加速度数据”文件和“自瞄准结果”文件，完成一级归约降维，该“自瞄准文件库”中封装有识别“平台姿态加速度数据”文件和“自瞄准结果”文件的关键字；将该识别出的数据文件与“自瞄准类型库”进行匹配，获取不同测试流程中的自瞄准数据处理格式，分别用于后续对α陀螺和β陀螺自瞄准结果的统计，从而完成第二级归约，该“自瞄准类型库”中封装有不同试验流程的自瞄准数据处理格式；调用批处理整编报表模块(3)，分别统计两个陀螺的自瞄准结果：根据不同流程自瞄准类型，按照对应数据处理格式，从“平台姿态加速度数据”文件中统计β陀螺自瞄准结果和自瞄时的重力加速度值，按照对应数据处理格式从“自瞄准结果”文件中提取α陀螺自瞄准结果，将每个相关测试流程中两个陀螺的自瞄准结果在同一表单中汇总排列，完成整编报表。5.根据权利要求2所述的惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，其特征在于，所述结果分析单元(10)包括自标定结果统计模块(14)，用于建立“自标定流程库”，“自标定流程库”中封装有需要进行自标定结果统计的试验流程名称，并通过试验数据自遍历模块(1)自动检索惯性平台测试流程，筛选出存在自标定文件的流程；调用自识别归约模块(2)，对存在自标定文件的流程中的数据文件进行两级归约：利用“自标定文件库”自所有数据文件中识别出“自标定结果”文件，完成一级归约降维，该“自标定文件库”中封装有识别“自标定结果”文件的关键字；将该识别出的“自标定结果”数据文件与“自标定类型库”进行匹配，获取不同测试流程中的自标定数据处理格式，从而完成第二级归约，该“自标定类型库”中封装有不同试验流程的自标定数据处理格式；调用批处理整编报表模块(3)，按照对应数据处理格式对每一个数据文件的自标定结果进行统计汇总，同时读取惯性平台系统出厂时烧录的单元数据，与当前测试流程的自标定结果完成同步，完成所有测试流程自标定结果的整编统计报表。6.根据权利要求2所述的惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，其特征在于，所述结果分析单元(10)包括指令执行时间统计模块(15)，用于建立“指令执行时间流程库”，该“指令执行时间流程库”中封装有需要进行惯性平台指令及执行时间统计的试验流程名称；并调用试验数据自遍历模块(1)自动检索惯性平台测试流程，筛选出存在惯性平台指令及执行时间数据文件的流程；调用自识别归约模块(2)，对存在惯性平台指令及执行时间数据文件的流程中的数据文件进行两级归约：利用“指令执行时间文件库”自所有数据文件中识别出“平台控制命令
①”
、“平台控制命令
②”
和“平台状态测试结果”三个文件，完成一级归约降维，该“指令执行时间文件库”中封装有识别上述三个文件的关键字；将识别出的三个文件与“指令执行时间类型库”进行匹配，获取不同测试流程中平台指令及其执行时间数据的处理格式，从而完成第二级归约，该“指令执行时间类型库”中封装有不同试验流程的平台指令及执行时间数据处理格式；调用批处理整编报表模块(3)，按照对应数据处理格式对两级归约后的“平台控制命令
①”
、“平台控制命令
②”
和“平台状态测试结果”三个文件数据进行处理：从“平台控制命令
①”
和“平台控制命令
②”
这两个文件中获得惯性平台在测试流程中收到的指令名称和开始时刻，从“平台状态测试结果”文件检索获取对应指令的结束时刻，计算指令执行用时，并匹配不同指令执行时间的模板化判据，形成指令执行时间统计结果；对每一个数据文件的指令执行时间统计结果进行汇总，完成对所有测试流程指令执行时间统计结果的整编报表。7.根据权利要求2所述的惯性平台试验数据自监督深度处理分析系统，其特征在于，所述结果分析单元(10)包括定位误差计算模块(16)，用于建立“定位误差计算流程库”，“定位误差计算流程库”中封装有需要进行定位误差计算的试验流程名称；调用试验数据自遍历模块(1)自动检索惯性平台测试流程，筛选出存在平台地面导航结果文件的流程；调用自识别归约模块(2)，对存在平台地面导航结果文件中的数据文件进行两级归约：利用“定位误差计算文件库”自所有数据文件中识别出“平台地面导航结果”文件，完成一级归约降维，该“定位误差计算文件库”中封装有识别“平台地面导航结果”文件的关键字；将该识别出的“平台地面导航结果”数据文件与“定位误差计算格式库”进行匹配，获取不同测试流程中的地面导航过程数据的处理格式，从而完成第二级归约，该“定位误差计算格式库”中封装有不同试验流程的定位数据处理格式；调用批处理整编报表模块(3)，按照对应数据处理格式对两级归约后的“平台地面导航结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜欢，石涛，余贞宇，刘奇，赵军虎，邓超，张志华，张金云，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：