一种航天测运控装备任务执行质量评估方法及系统与流程

1.本发明涉及航天测运控任务装备领域，尤其涉及一种航天测运控装备任务执行质量评估方法及系统。


背景技术：

2.近年来，各类低、中、高轨卫星的测运控任务正在逐步增多，航天测运控装备数量和部署地点正在逐步增多，各个装备陆续出现了高密度的任务执行趋势。任何一个装备的停机维护维修，或者有一段时间失去运行能力，都将对整个航天测运控任务产生较大影响。通过对航天测运控装备各次任务执行质量的准确评估，不仅能够对每次任务的执行质量做出量化评价，辅助装备管理人员有效开展任务情况分析，而且能够通过长时间的任务执行质量评估，对航天测运控装备的质量深化管理、能力退化程度、健康趋势预测提供判断与决策依据。
3.装备任务执行质量评估除了对单一能力(遥测、遥控等)的评价外，也包括对综合能力的评价。当前对装备任务执行质量评估主要以定性判断和以简单的任务成败判断为主，多由经验丰富的装备管理员完成，缺乏有效的量化评判依据。


技术实现要素：

4.本发明针对上述问题和有效准确评估航天测运控装备任务执行质量的需求，本发明提出一种航天测运控装备任务执行质量评估方法及系统，在执行完成航天测运控装备任务后，能够依据任务中产生的各类数据，根据量化评估方法，对指定任务自动给出量化得分，进而提高评估效率，并能够利用长期的评估数据对装备运行情况进行深入分析。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种航天测运控装备任务执行质量评估方法，包括：
7.获取跟踪评分v1：基于任务的实际跟踪时长hs、计划跟踪时长h
l
、跟踪失锁次数m1及其扣分值f计算跟踪评分v1：
[0008][0009]
获取数传评分v2：基于单个通道实际接收时长dts、单个通道计划接收时长dt
l
、任务总通道数n、接收失锁次数m2及其扣分值f计算数传评分v2：
[0010][0011]
获取遥测评分v3：基于单个通道实际遥测时长tms、单个通道计划遥测时长tm
l
、任务总通道数n、遥测失锁次数m3及其扣分值f计算遥测评分v3：
[0012][0013]
获取遥控评分v4：基于接收中心指令条数tc1、遥控发令条数tc2和遥控小环误指令条数tc3计算遥控评分v4：
[0014][0015]
获取测量评分v5：获取各类测量数据序列，所述测量数据包括测距数据、方位角数据、俯仰角数据和速度数据；设置滑动平均窗口大小并对测量数据序列进行滑动平均，得到滑动平均后测量数据序列，分别将测量数据与滑动平均后测量数据相减得到残差数据序列，统计残差数据序列中满足性能指标的点数与总数据长度的占比作为各类测量数据的评分，设置各类测量数据在测量评分的权重，通过加权求和计算得到最终测量评分v5；
[0016]
获取综合评分t：
[0017][0018]
其中，ki表示评估维度是否在本次任务要求范围，k1、k2、k3、k4、k5分别对应跟踪、数传、遥测、遥控和测量这5个评估维度，若纳入评估范围，则ki为1，否则为0；w1、w2、w3、w4、w5分别为跟踪、数传、遥测、遥控和测量的权重值。
[0019]
进一步地，所述获取测量评分v5包括以下步骤：
[0020]
s501.获取测量数据序列，包括测距数据dr＝{dr1，dr2，
…
，drm}、方位角数据da＝{da1，da2，
…
，dam}、俯仰角数据de＝{de1，de2，
…
，dem}、速度数据dv＝{dv1，dv2，
…
，dvm}，其中m为测量数据序列长度；
[0021]
s502.设置滑动平均窗口大小为w，分别对测量数据序列进行滑动平均，得到滑动平均后测量数据序列，包括滑动平均后测距数据序列滑动平均后方位角数据序列滑动平均后俯仰角数据序列滑动平均后速度数据序列滑动平均处理过程如下式所示：
[0022][0023]
其中，表示对w/2进行向下取整处理；
[0024]
s503.以滑动平均后测量数据序列为基准，分别将测量数据与滑动平均后测量数
据相减，得到残差数据序列，包括测距残差数据序列δdr、方位角残差序列δda、俯仰角残差序列δde、速度残差序列δdv：
[0025][0026]
s504.设置装备测量性能指标要求：测距σr、方位角σa，俯仰角σe，速度σv；统计测距、方位角、俯仰角、速度残差序列中满足性能指标的点数与总数据长度的占比作为各类测量数据的评分，分别为测距评分v
51
、方位角评分v
52
、俯仰角评分v
53
、速度评分v
54
：
[0027][0028]
其中，length(
·
)表示对满足条件的序列进行计数；
[0029]
s505.设置测距、方位角、俯仰角、速度在测量评分的权重分别为dw1、dw2、dw3、dw4，通过加权求和计算得到最终测量评分
[0030]
进一步地，实际跟踪时长hs为跟踪锁定指示为锁定的总时间，计划跟踪时长h
l
为计划跟踪结束时间与计划开始跟踪时间的差值，跟踪失锁一次为从开始判断跟踪失锁到下一次稳定跟踪。
[0031]
进一步地，单个通道实际接收时长dts为数传锁定指示为帧同步锁定的总时间，单个通道计划接收时长dt
l
为计划接收结束时间与计划开始接收时间的差值，接收失锁一次为从开始判断接收失锁到下一次稳定接收。
[0032]
进一步地，单个通道实际遥测时长tms为遥测锁定指示为帧同步锁定的总时间，单个通道计划遥测时长tm
l
为计划遥测结束时间与计划开始遥测时间的差值，遥测失锁一次为从开始判断遥测失锁，到下一次稳定遥测。
[0033]
一种航天测运控装备任务执行质量评估系统，包括：
[0034]
跟踪评分计算模块，用于根据任务的实际跟踪时长hs、计划跟踪时长h
l
、跟踪失锁次数m1及其扣分值f计算跟踪评分v1：
[0035][0036]
数传评分计算模块，用于根据单个通道实际接收时长dts、单个通道计划接收时长dt
l
、任务总通道数n、接收失锁次数m2及其扣分值f计算数传评分v2：
[0037][0038]
遥测评分计算模块，用于根据单个通道实际遥测时长tms、单个通道计划遥测时长
tm
l
、任务总通道数n、遥测失锁次数m3及其扣分值f计算遥测评分v3：
[0039][0040]
遥控评分计算模块，用于根据接收中心指令条数tcl、遥控发令条数tc2和遥控小环误指令条数tc3计算遥控评分v4：
[0041][0042]
测量评分计算模块，用于获取各类测量数据序列，所述测量数据包括测距数据、方位角数据、俯仰角数据和速度数据；并设置滑动平均窗口大小并对测量数据序列进行滑动平均，得到滑动平均后测量数据序列，分别将测量数据与滑动平均后测量数据相减得到残差数据序列，统计残差数据序列中满足性能指标的点数与总数据长度的占比作为各类测量数据的评分，设置各类测量数据在测量评分的权重，通过加权求和计算得到最终测量评分v5；
[0043]
综合评分计算模块，用于计算综合评分t：
[0044][0045]
其中，ki表示评估维度是否在本次任务要求范围，k1、k2、k3、k4、k5分别对应跟踪、数传、遥测、遥控和测量这5个评估维度，若纳入评估范围，则ki为1，否则为0；w1、w2、w3、w4、w5分别为跟踪、数传、遥测、遥控和测量的权重值。
[0046]
进一步地，所述测量评分计算模块计算测量评分v5的过程包括以下步骤：
[0047]
s501.获取测量数据序列，包括测距数据dr＝{dr1，dr2，
…
，drm}、方位角数据da＝{da1，da2，
…
，dam}、俯仰角数据de＝{de1，de2，
…
，dem}、速度数据dv＝{dv1，dv2，
…
，dvm}，其中m为测量数据序列长度；
[0048]
s502.设置滑动平均窗口大小为w，分别对测量数据序列进行滑动平均，得到滑动平均后测量数据序列，包括滑动平均后测距数据序列滑动平均后方位角数据序列滑动平均后俯仰角数据序列滑动平均后速度数据序列滑动平均处理过程如下式所示：
[0049]
[0050]
其中，表示对w/2进行向下取整处理；
[0051]
s503.以滑动平均后测量数据序列为基准，分别将测量数据与滑动平均后测量数据相减，得到残差数据序列，包括测距残差数据序列δdr、方位角残差序列δda、俯仰角残差序列δde、速度残差序列δdv：
[0052][0053]
s504.设置装备测量性能指标要求：测距σr、方位角σa，俯仰角σe，速度σv；统计测距、方位角、俯仰角、速度残差序列中满足性能指标的点数与总数据长度的占比作为各类测量数据的评分，分别为测距评分v
51
、方位角评分v
52
、俯仰角评分v
53
、速度评分v
54
：
[0054][0055]
其中，length(
·
)表示对满足条件的序列进行计数；
[0056]
s505.设置测距、方位角、俯仰角、速度在测量评分的权重分别为dw1、dw2、dw3、dw4，通过加权求和计算得到最终测量评分
[0057]
进一步地，实际跟踪时长hs为跟踪锁定指示为锁定的总时间，计划跟踪时长h
l
为计划跟踪结束时间与计划开始跟踪时间的差值，跟踪失锁一次为从开始判断跟踪失锁到下一次稳定跟踪。
[0058]
进一步地，单个通道实际接收时长dts为数传锁定指示为帧同步锁定的总时间，单个通道计划接收时长dt
l
为计划接收结束时间与计划开始接收时间的差值，接收失锁一次为从开始判断接收失锁到下一次稳定接收。
[0059]
进一步地，单个通道实际遥测时长tms为遥测锁定指示为帧同步锁定的总时间，单个通道计划遥测时长tm
l
为计划遥测结束时间与计划开始遥测时间的差值，遥测失锁一次为从开始判断遥测失锁，到下一次稳定遥测。
[0060]
本发明的有益效果在于：
[0061]
本发明极大简化了航天测运控装备任务执行质量评估模型，将评估范围明确在跟踪、数传、遥测、遥控、测量等维度，对每个维度的评分确定评估元素和计算方法，通过加权平均方式确认任务评分，为任务能力的分析与提升、装备健康状态的评定奠定基础。
[0062]
本发明利用多个维度的评分和加权综合评分的办法，能够实现评估数据量化，有助于提高评估的客观性，使模糊判定变得精确化，同时降低主观随意性，提高装备执行质量评估的可操作性。
附图说明
[0063]
图1是本发明实施例1的航天测运控装备任务执行质量评估方法流程图。
具体实施方式
[0064]
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0065]
实施例1
[0066]
如图1所示，本实施例提供了一种航天测运控装备任务执行质量评估方法，现以某装备一次任务执行情况的数据为例进行说明，该评估方法包括以下步骤：
[0067]
步骤s01：获取跟踪评分v1。
[0068]
基于任务的实际跟踪时长hs、计划跟踪时长h
l
、跟踪失锁次数m1及其扣分值f计算跟踪评分v1：
[0069][0070]
其中，实际跟踪时长hs为跟踪锁定指示为锁定的总时间，计划跟踪时长h
l
为计划跟踪结束时间与计划开始跟踪时间的差值，跟踪失锁一次为从开始判断跟踪失锁(所有频段全部同时失锁)，到下一次稳定跟踪(所有频段只要有一个锁定，且连续3秒)。跟踪评分v1取0和计算值中的最大值，即表示扣分过多时，总分不得低于0。在本实施例中，该装备任务的实际跟踪时长hs为660秒，计划跟踪时长h
l
为660秒(2022-01-20 13:04:35～13:15:35)，一直稳定跟踪，扣分值f为0，则跟踪评分v1为：
[0071][0072]
步骤s02：获取数传评分v2。
[0073]
基于单个通道实际接收时长dts、单个通道计划接收时长dt
l
、任务总通道数n、接收失锁次数m2及其扣分值f计算数传评分v2：
[0074][0075]
其中，单个通道实际接收时长dts为数传锁定指示为帧同步锁定的总时间，单个通道计划接收时长dt
l
为计划接收结束时间与计划开始接收时间的差值，接收失锁一次为从开始判断接收失锁(所有频段全部同时失锁)，到下一次稳定接收(所有频段只要有一个锁定，且连续3秒)。数传评分v2取0和计算值中的最大值，即表示扣分过多时，总分不得低于0。
[0076]
本实施例中，该装备任务包括2个数传通道，计划接收时长dt
l
为630秒(2022-01-20 13:05:05～13:15:35)，数传通道1的实际数据接收时长dts为630秒，数传通道2的实际
接收时长dts为504秒(2022-01-20 13:05:05～13:13:29)，从开始接收到失锁后，未能恢复继续接收，即失锁了一次，本通道的扣分值f为10，则数传评分v2为：
[0077][0078]
步骤s03：获取遥测评分v3。
[0079]
基于单个通道实际遥测时长tms、单个通道计划遥测时长tm
l
、任务总通道数n、遥测失锁次数m3及其扣分值f计算遥测评分v3：
[0080][0081]
其中，单个通道实际遥测时长tms为遥测锁定指示为帧同步锁定的总时间，单个通道计划遥测时长tm
l
为计划遥测结束时间与计划开始遥测时间的差值，遥测失锁一次为从开始判断遥测失锁(所有频段全部同时失锁)，到下一次稳定遥测(所有频段只要有一个锁定，且连续3秒)。遥测评分v3取0和计算值中的最大值，即表示扣分过多时，总分不得低于0。
[0082]
本实施例中，该装备任务包括2个遥测接收通道，计划遥测时长tm
l
为630秒(2022-01-20 13:05:05～13:15:35)，遥测接收通道1的实际数据接收时长tms为630秒，遥测接收通道2的实际跟踪时长tms为580秒，具体情况为在2022-01-20 13:05:05～13:13:29遥测正常，13:13:29时发生1次失锁，于13:14:19重新稳定遥测接收，直到13:15:35任务结束，本通道的扣分值f为10，则v3为：
[0083][0084]
步骤s04：获取遥控评分v4。
[0085]
基于接收中心指令条数tc1、遥控发令条数tc2和遥控小环误指令条数tc3计算遥控评分v4：
[0086][0087]
本实施例中，该装备执行任务时，共接收中心指令60条，实际发令58条，遥控小环误指令1条，则遥控评分v4为：
[0088][0089]
步骤s05：获取测量评分v5，包括以下子步骤：
[0090]
s501.获取测量数据序列，包括测距数据dr＝{dr1，dr2，
…
，drm}、方位角数据da＝{da1，da2，
…
，dam}、俯仰角数据de＝{de1，de2，
…
，dem}、速度数据dv＝{dv1，dv2，
…
，dvm}，其中m为测量数据序列长度；
[0091]
s502.设置滑动平均窗口大小为w，分别对测量数据序列进行滑动平均，得到滑动平均后测量数据序列，包括滑动平均后测距数据序列滑动平均后方位角数据序列滑动平均后俯仰角数据序列滑动平均后速度数据序列滑动平均处理过程如
下式所示：
[0092][0093]
其中，表示对w/2进行向下取整处理；
[0094]
s503.以滑动平均后测量数据序列为基准，分别将测量数据与滑动平均后测量数据相减，得到残差数据序列，包括测距残差数据序列δdr、方位角残差序列δda、俯仰角残差序列δde、速度残差序列δdv：
[0095][0096]
s504.设置装备测量性能指标要求：测距σr、方位角σa，俯仰角σe，速度σv；统计测距、方位角、俯仰角、速度残差序列中满足性能指标的点数与总数据长度的占比作为各类测量数据的评分，分别为测距评分v
51
、方位角评分v
52
、俯仰角评分v
53
、速度评分v
54
：
[0097][0098]
其中，length(
·
)表示对满足条件的序列进行计数；
[0099]
s505.设置测距、方位角、俯仰角、速度在测量评分的权重分别为dw1、dw2、dw3、dw4，通过加权求和计算得到最终测量评分
[0100]
但是本次任务不涉及测量，故测量评分v5＝0。
[0101]
步骤s06：确定任务权重值。
[0102]
本实施例中，数传权重最高，其次为遥控。跟踪、数传、遥测、遥控、测量的权重值依次为w1、w2、w3、w4、w5，分别设置为：1、3、1、2、0。
[0103]
步骤s07：计算任务执行质量总分t。
[0104]
本实施例中，由步骤s01～s05获取了跟踪、数传、遥测、遥控、测量的评分，除测量外，其他评估维度都在本次任务范围内，因此k1～k4取1，k5取0。由步骤s06确定了跟踪、数传、遥测、遥控、测量的权重值，则任务执行质量总分t为：
[0105][0106]
实施例2
[0107]
本实施例提供了一种航天测运控装备任务执行质量评估系统，包括跟踪评分计算模块、数传评分计算模块、遥测评分计算模块、遥控评分计算模块、测量评分计算模块和综合评分计算模块，现以某装备一次任务执行情况的数据为例进行说明。
[0108]
(1)跟踪评分计算模块，用于根据任务的实际跟踪时长hs、计划跟踪时长hl、跟踪失锁次数m1及其扣分值f计算跟踪评分v1：
[0109][0110]
其中，实际跟踪时长hs为跟踪锁定指示为锁定的总时间，计划跟踪时长h
l
为计划跟踪结束时间与计划开始跟踪时间的差值，跟踪失锁一次为从开始判断跟踪失锁(所有频段全部同时失锁)，到下一次稳定跟踪(所有频段只要有一个锁定，且连续3秒)。跟踪评分v1取0和计算值中的最大值，即表示扣分过多时，总分不得低于0。在本实施例中，该装备任务的实际跟踪时长hs为660秒，计划跟踪时长h
l
为660秒(2022-01-20 13:04:35～13:15:35)，一直稳定跟踪，扣分值f为0，则跟踪评分v1为：
[0111][0112]
(2)数传评分计算模块，用于根据单个通道实际接收时长dts、单个通道计划接收时长dt
l
、任务总通道数n、接收失锁次数m2及其扣分值f计算数传评分v2：
[0113][0114]
其中，单个通道实际接收时长dts为数传锁定指示为帧同步锁定的总时间，单个通道计划接收时长dt
l
为计划接收结束时间与计划开始接收时间的差值，接收失锁一次为从开始判断接收失锁(所有频段全部同时失锁)，到下一次稳定接收(所有频段只要有一个锁定，且连续3秒)。数传评分v2取0和计算值中的最大值，即表示扣分过多时，总分不得低于0。
[0115]
本实施例中，该装备任务包括2个数传通道，计划接收时长dt
l
为630秒(2022-01-20 13:05:05～13:15:35)，数传通道1的实际数据接收时长dts为630秒，数传通道2的实际接收时长dts为504秒(2022-01-20 13:05:05～13:13:29)，从开始接收到失锁后，未能恢复继续接收，即失锁了一次，本通道的扣分值f为10，则数传评分v2为：
[0116][0117]
(3)遥测评分计算模块，用于根据单个通道实际遥测时长tms、单个通道计划遥测时长tm
l
、任务总通道数n、遥测失锁次数m3及其扣分值f计算遥测评分v3：
[0118][0119]
其中，单个通道实际遥测时长tms为遥测锁定指示为帧同步锁定的总时间，单个通道计划遥测时长tm
l
为计划遥测结束时间与计划开始遥测时间的差值，遥测失锁一次为从开始判断遥测失锁(所有频段全部同时失锁)，到下一次稳定遥测(所有频段只要有一个锁定，且连续3秒)。遥测评分v3取0和计算值中的最大值，即表示扣分过多时，总分不得低于0。
[0120]
本实施例中，该装备任务包括2个遥测接收通道，计划遥测时长tm
l
为630秒(2022-01-20 13:05:05～13:15:35)，遥测接收通道1的实际数据接收时长tms为630秒，遥测接收通道2的实际跟踪时长tms为580秒，具体情况为在2022-01-20 13:05:05～13:13:29遥测正常，13:13:29时发生1次失锁，于13:14:19重新稳定遥测接收，直到13:15:35任务结束，本通道的扣分值f为10，则v3为：
[0121][0122]
(4)遥控评分计算模块，用于根据接收中心指令条数tc1、遥控发令条数tc2和遥控小环误指令条数tc3计算遥控评分v4：
[0123][0124]
本实施例中，该装备执行任务时，共接收中心指令60条，实际发令58条，遥控小环误指令1条，则遥控评分v4为：
[0125][0126]
(5)测量评分计算模块，用于获取各类测量数据序列，所述测量数据包括测距数据、方位角数据、俯仰角数据和速度数据；并设置滑动平均窗口大小并对测量数据序列进行滑动平均，得到滑动平均后测量数据序列，分别将测量数据与滑动平均后测量数据相减得到残差数据序列，统计残差数据序列中满足性能指标的点数与总数据长度的占比作为各类测量数据的评分，设置各类测量数据在测量评分的权重，通过加权求和计算得到最终测量评分v5。但是本次任务不涉及测量，故测量评分v5＝0。
[0127]
(6)综合评分计算模块，用于计算综合评分t：
[0128][0129]
其中，ki表示评估维度是否在本次任务要求范围，k1、k2、k3、k4、k5分别对应跟踪、数传、遥测、遥控和测量这5个评估维度，若纳入评估范围，则ki为1，否则为0；w1、w2、w3、w4、w5分别为跟踪、数传、遥测、遥控和测量的权重值。
[0130]
本实施例中，数传权重最高，其次为遥控。跟踪、数传、遥测、遥控、测量的权重值w1、w2、w3、w4、w5分别设置为：1、3、1、2、0。除测量外，其他评估维度都在本次任务范围内，因此k1～k4取1，k5取0。因此，任务执行质量总分t为：
[0131][0132]
需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简便描述，故将其表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。