内弹道异常判决中的实时野值剔除方法

高冰

（92941部队葫芦岛125000）

内弹道异常判决中的实时野值剔除方法

高冰

（92941部队葫芦岛125000）

任务中导弹遥测关键参数的野值严重影响内弹道的异常判决结果。针对遥测关键参数的变化特点，研究了基于多项式插值平滑算法的野值剔除方法。通过任务实测数据验证，这一算法简单，实时性强，可以剔除连续的野值，在内弹道异常判决系统中起到了获得较好的预处理效果。

内弹道；野值；异常判决

Class NumberTP301

1 引言

导弹飞行试验的遥测参数是研究和分析导弹性能指标的数值依据［1］，对于导弹各种性能研究极其重要，其数据的质量高低，将直接影响对飞行试验结果的分析与判定，是安控系统故障判决中的一种越来越重要数值依据［2］。这些数据从采集、编码、传输直至接收的过程要经历电磁干扰和随机干扰等因素的影响，不可避免地存在野值。野值又称跳点，是指由于传感器、变换器及无线电传输中的干扰等造成的异常跳变点，也即由测量设备及传输等造成的不正确点［4］。因此需要把由于传感器测量误差等某些外界因素所产生的错误数据加以剔除，以保证安控数判人员在数据分析和安控故障判决时所使用的数据都是有意义的。

2 前推插值数据拟合去野值算法

剔除野值的方法很多：有极大似然递推算法，该算法从概率论统计学角度辨识野值，对参数值出现的概率进行统计，判断野值的前提是需要积累一定数量的样本；卡尔曼滤波等算法是根据已有的信息预测下一个观测值的数学期望，用其残差来识别野值，在野值影响下，滤波的新息特性容易遭到破坏，算法不适合连续型成片的野值［5］；正交模型参数变化判别法等精度测量数据的逐点剔除野值方法，其算法效果显著，但计算量比较大，复杂费时，不适用于数据的实时处理的数据检择［6～7］。针对上述算法的局限性以及遥测关键参数的变化特点，为满足任务过程中对遥测参数实时处理的要求，本文重点研究牛顿插值算法，该方法将试验数据进行函数逼近，形成遥测数据变化趋势的近似表达式，简单易行且精度高。牛顿插值算法有中心插值法、前推插值法和后推插值法等几种方法［8～9］。用中心插值法和后推插值法来判断某点是否是野值点时，需要用到该点后面的数据。这样做一方面在野值判断时用到的数据还没有经过检择，很可能将原本不是野值的点也误判为野值，引起了野值逆传；另一方面需要积累当前时刻之后的数据，在实现时影响到算法的效率和实时性。因此前推插值方法比较适合实时数据处理的野值剔除。

牛顿插值一般形式为

它的系数ai满足插值条件：

令n=6，x0=0，

假设已经判断出前7个点的数据是正常数据，f(xi)是原始数据，f̂(xi)是插值数据，则

根据莱特准则判别法，从概率角度考虑，服从正态分布的测量数据，残差超过3倍标准方差的点为野值点。标准方差δ为

由于遥测参数种类多，变化规律不尽相同，即使同一参数在不同时间段，其变化规律也不是一成不变的，而是随着条件的改变而发生变化。这种判据值为常系数的判别法很难适应这种变化，具体的参数设置方差的倍数。因此将判据的3倍标准方差调整为变系数k倍标准方差。则调整后的野值判断公式为

式（3）按时间顺序逐点计算f̂(xi)和新息f(xi)-f̂(xi)。考虑连续野值的数值比较接近，如果f(x7)为野值，那么数值和它接近的值也应该是野值。因此对后续的野值判断公式为

3 实例分析

1）以某年任务数据为例，对参数燃油泵后压力用该算法进行合理性检验，可以有效剔除野值。检验前和检验后的数据对比如图1、图2。

图1 燃油泵后压力剔除野值前图

图2 燃油泵后压力剔除野值后图

2）以某年任务为例，对无线电高度值进行了合理性检验。在高空巡航阶段，无线电高度的值是一段无法表现真实高度的数据，如图3所示。

图3 无线电高度曲线

从图中可以看出，在高空巡航阶段大约40s～250s时间段内，遥测参数的无线电高度一直是11000多米，不能反映导弹的真实高度，如果任务中一直采用无线电高度计算遥弹道显然是不合理的。采用本项目研究的野值剔除方法，能够将遥测参数无线电高度这段不真实的数据通过数学模型来识别，及时采用气压高度表或惯性高度代替无线电高度来解算遥弹道，可以得到正常遥测弹道如图4所示。

图4 合理性检验后解算的遥弹道高度曲线

4 结语

实际工程实践中，由于多种因素的影响，导弹内弹道数据中野值的出现是不可避免的。本文提出的基于前向牛顿插值的野值辨识和剔除方法不仅能够剔除单个野值，还能剔除连片的异常数据。通过对任务数据的实际检验证明该计算方法有效，并且算法简单，适合于实时遥测数据处理的预处理和试验任务过程中对遥测关键参数的异常自动判别数据的合理性检验，对基于内弹道典型故障的安控数判和辅助决策提供了保障。

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Method of Eliminating Outlier Data during the Real-time Fault Judgement of Interior Ballistics

GAO Bing
（No.92941 Troops of PLA，Huludao125000）

The outliers in the telemetry parameters affect the result of internal trajectory fault.Aimed at the characteristics of telemetry parameters，this paper researched the polynomial interpolation smoothing algorithm method which can eliminate one or more contiguous outliers.At last the result of test data processing show the effectiveness of this method.

internal trajectory，outlier data，abnormal judgment

TP301

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.06.005

2016年12月17日，

2017年1月19日

国家自然科学基金项目“弹道导弹动态总体多响应多因素飞行试验的一体化设计”（编号：61573367）资助。

高冰，男，硕士，高级工程师，研究方向：指挥安全与控制。