【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天器性能验证和健康评估，具体涉及一种基于快速匹配搜索的航天器参数动态包络提取方法。
技术介绍
1、航天器动态包络线是验证航天器参数过程变化是否满足航天器设计与性能需求的重要工具，可用于航天器性能验证与健康评估分析。当前，常用的包络提取方法是通过统计某时段航天器参数的最大值和最小值，将其分别作为上包络线和下包络线。此类方法难以有效检测数据变化过程的趋势等重要特征。
2、基于神经网络和自适应门限估计的动态包络提取方法是通过学习数据的特定模式和变化趋势，并通过计算原始数据值与神经网络预测值的重构偏差，来自适应地生成上门限阈值和下门限阈值，所生成的上门限阈值和下门限阈值可作为提取的上包络线和下包络线。然而，此类方法得到的阈值受人为设置的参数的影响，带有比较大的主观性，无法反映航天器参数过程变化的真实特征，无法提取真实航天器参数动态包络，且其仅适用于预先设定类型的遥测数据，难以对神经网络设定范围之外的参数进行有效的阈值估计。
3、基于曲线匹配搜索的相关方法提取的包络基于真实航天器参数，通过遍历航天器参数的历史数据，并利用曲线匹配方法，来计算模板序列与历史序列的匹配分数，从而得到适配序列以生成动态包络线。该方法更适用于多设备、多类型参数的航天器动态包络线提取。然而，随着航天器型号的设计与功能越来越复杂，一些航天器动态参数的模板序列具有变化过程时间长、参数量规模大的特点，导致基于曲线匹配搜索方法的包络提取效率低、耗时长，难以满足航天器大规模参数动态包络提取的高灵活形、低时耗需求，导致设计师无法根据任务要
4、因此，航天器试验验证中的评估分析过程迫切需要一种适用于多型号多参数动态包络的、灵活快速的自动化航天器参数动态包络提取方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于快速匹配搜索的航天器参数动态包络提取方法，能够灵活快速地提取多型号多参数的航天器参数动态包络。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的。
3、本申请提供了一种基于快速匹配搜索的航天器参数动态包络提取方法，包括：
4、通过时序压缩的方式分别处理航天器的待检测参数的历史序列和模板序列，得到压缩历史序列和压缩模板序列；
5、通过曲线匹配搜索方法，从压缩历史序列中得到压缩模板序列的适配压缩序列集合；
6、将适配压缩序列集合中的各个适配压缩序列分别向其前和/或其后延展设定数目个压缩时刻点，得到延展后的适配压缩序列集合；
7、将延展后的适配压缩序列集合映射回溯到待检测参数的历史序列，得到待检测参数的回溯序列集合；
8、通过曲线匹配搜索方法，从回溯序列集合中得到压缩前的模板序列的最佳适配序列；
9、从所得到的最佳适配序列中提取待检测参数的动态上包络线和下包络线。
10、较佳的，所述通过时序压缩的方式分别处理航天器的待检测参数的历史序列和模板序列，得到压缩历史序列和压缩模板序列可包括：
11、按照设置的压缩因子分别对待检测参数的历史序列和模板序列进行时序压缩，得到比压缩前的历史序列和压缩前的模板序列分别缩短了长度的压缩历史序列和压缩模板序列，并且，所述压缩历史序列和所述压缩模板序列中各个时刻点的待检测参数的取值分别根据所述压缩前的历史序列和所述压缩前的模板序列在相应时刻点附近的待检测参数的取值计算得到。
12、较佳的，所述通过时序压缩的方式分别处理航天器的待检测参数的历史序列和模板序列，得到压缩历史序列和压缩模板序列可包括：
13、将所述待检测参数的历史序列和模板序列分别当做序列x，进行如下操作：
14、设置尺寸为1×l的时间窗口，其中l＝int(3α)，α＞1表示压缩因子，int()表示取整操作，3表示每个时间窗口中至少包含三个值；
15、利用设置的时间窗口将序列x拆分为大小相等的非重叠的窗口序列集合x＝{x1×l1,x1×l2,…,x1×rn}，其中，x1×rn表示最后一个窗口序列，r＞0且r可不等于l，得到每个窗口序列的初始时刻点组成的初始时刻点序列集合t＝{t1,t2,…,tn}；
16、针对窗口序列集合中的各个窗口分别计算窗口内所有元素的中值点，生成对应于各个窗口的中值点序列xm＝{median(x1×l1),median(x1×l2),…,median(x1×rn)}；
17、其中，初始时刻点序列集合t与中值点序列集合xm的对应关系f为：
18、
19、较佳的，对于最后一个窗口，若r＜3，则令最后一个窗口的median(x1×rn)＝x[1]，或者等于最后一个窗口内任意时刻点的值，或者等于最后一个窗口内所有元素的平均值。
20、较佳的，所述适配压缩序列集合为各个适配压缩序列的初始时刻点集合和终止时刻点集合。
21、较佳的，所述将适配压缩序列集合中的各个适配压缩序列分别向其前和/或其后延展设定数目个压缩时刻点，得到延展后的适配压缩序列集合可包括：
22、设置ks和ke，其中，ks和ke的取值彼此独立，ks和ke的取值为大于0的整数；
23、对于适配压缩序列集合中的各个适配压缩序列，将该适配压缩序列的初始时刻点之前的ks个压缩时刻点和该适配压缩序列的终止时刻点之后的ke个压缩时刻点包括进来，与相应的适配压缩序列一起构成延展后的适配压缩序列；
24、各个延展后的适配压缩序列形成延展后的适配压缩序列集合。
25、较佳的，所述将延展后的适配压缩序列集合映射回溯到待检测参数的历史序列，得到待检测参数的回溯序列集合可包括：
26、根据延展后的适配压缩序列集合对应的时刻点序列集合进行映射回溯，从压缩前的待检测参数的历史序列中得到对应的待检测参数的序列集合，将所得到的待检测参数的序列集合作为待检测参数的回溯序列集合。
27、较佳的，所述从所得到的最佳适配序列中提取待检测参数的动态上包络线和下包络线可包括：
28、根据最佳适配序列中各点的最大值和最小值，分别计算得到航天器的待检测参数的动态上包络线和动态下包络线。
29、应用本专利技术可显著降低采用曲线匹配搜索方法提取航天器参数动态包络的运算时间，提高航天器各型号待检测参数包络提取的灵活性和效率性，从而实现航天器参数动态包络线的实时提取。
30、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
31、(1)通过基于时序压缩与回溯的快速匹配，有效降低了航天器参数动态包络提取的运行时间，实现了真实适配曲线的高精度、低时耗的实时提取，提高了动态包络提取效率；
32、(2)对航天器参数的时序压缩方法处理，不引入非实际数据，只返回原始数据子集，快速且计算量小；
33、(3)不需要假设过程数据的分布情况，为纯数据驱动算法，可适用性更广；
34、(4)该技术填补了航天器参数动态包络本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于快速匹配搜索的航天器参数动态包络提取方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过时序压缩的方式分别处理航天器的待检测参数的历史序列和模板序列，得到压缩历史序列和压缩模板序列包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过时序压缩的方式分别处理航天器的待检测参数的历史序列和模板序列，得到压缩历史序列和压缩模板序列包括：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将适配压缩序列集合中的各个适配压缩序列分别向其前和/或其后延展设定数目个压缩时刻点，得到延展后的适配压缩序列集合包括：
7.如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述将延展后的适配压缩序列集合映射回溯到待检测参数的历史序列，得到待检测参数的回溯序列集合包括：
8.如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述从所得到的最佳适配序列中提取待检测参数的动态上包络线和下包络线包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于快速匹配搜索的航天器参数动态包络提取方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过时序压缩的方式分别处理航天器的待检测参数的历史序列和模板序列，得到压缩历史序列和压缩模板序列包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过时序压缩的方式分别处理航天器的待检测参数的历史序列和模板序列，得到压缩历史序列和压缩模板序列包括：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：栾晨辉，王鹏程，张淳，刘建，刘鹤，刘一帆，傅晓晶，应鹏，韩小军，任亮，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：
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