火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及火工沖擊信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理方法 及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 航天器為了完成星箭分離、組合體分離以及附件展開等動作，大都采用了火工品 分離裝置。這些火工品引爆時對附近設(shè)備產(chǎn)生的火工沖擊是一種劇烈的局部機械瞬態(tài)響 應(yīng)，表現(xiàn)出高頻、瞬態(tài)和高量級的特點?；鸸_擊能夠引起在航天器中對高頻響應(yīng)敏感的電 子設(shè)備與微型機構(gòu)失效，進而導致航天故障與事故的發(fā)生。
[0003] 火工沖擊特殊的力學環(huán)境使沖擊信號檢測時對傳感器與采集系統(tǒng)的要求都很高， 信號測試中存在很大困難和一定的隨機性。通常由于傳感器本身的諧振，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性 能不足，噪聲干擾等現(xiàn)象的存在，使測得的信號與真實信號之間有一定的誤差，這種誤差 在采用卷積方法求解沖擊響應(yīng)譜的過程中會被放大。2012年Batman在Validation of Pyroshock Data -文中總結(jié)了數(shù)據(jù)有效性問題產(chǎn)生的原因。
[0004] 傳統(tǒng)的沖擊測試方法中將測得的沖擊數(shù)據(jù)直接使用，這種開環(huán)測試方法，從源頭 上造成了沖擊力學環(huán)境預(yù)示的不準確。因此引入閉環(huán)的數(shù)據(jù)驗證方法具有重要的意義，如 何判斷測得信號的有效性，以及如何修正存在有效性問題的信號，是進行火工沖擊試驗前 的重要步驟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的 第一方面目的在于提出一種準確度高的火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。
[0006] 本發(fā)明第二方面實施例在于提出一種火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實施例的火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，包括以 下步驟：S1，獲取離散加速度信號；S2,判斷所述離散加速度信號是否有效，若是，則判定 所述離散加速度信號可用，若否，則執(zhí)行步驟S3 ;S3,對所述離散加速度信號進行修正，獲 取修正后的離散加速度信號；以及S4,進一步判斷所述修正后的離散加速度信號是否有 效，若是，則判定所述修正后的離散加速度信號可用，若否，則舍棄所述離散加速度信號。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實施例的火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，通過判斷獲取的離散加速度信號 的有效性，并對有效性較差的信號進行修正，得到修正后的加速度信號。修正后的加速度信 號在使用前需要重新有效性的驗證，通過后方可使用；若修正后的加速度信號依然存在數(shù) 據(jù)有效性問題，則該信號無法校正，應(yīng)該舍棄。本發(fā)明實施例的方法能夠提高火工沖擊信號 的正確性與真實性，具有較強的工程背景，對航天器重量減輕、緩沖設(shè)計和沖擊驗收試驗標 準制定有較大的參考意義。
[0009] 在一些示例中，所述S2中采用零漂法和正負沖擊譜法判斷所述離散加速度信號 是否有效。
[0010] 在一些示例中，所述零漂法包括：對所述離散加速度信號進行時域數(shù)值積分，以獲 取速度信號與位移信號；檢測所述速度信號和所述位移信號是否有零漂現(xiàn)象，若無，則判定 所述離散加速度信號可用，若有，則判定所述離散加速度信號無效。
[0011] 在一些示例中，所述時域數(shù)值積分方法包括梯形積分方法。
[0012] 在一些示例中，所述正負沖擊譜法包括：對所述離散加速度信號進行沖擊響應(yīng)譜 分析，以獲取正負譜；判斷所述正負譜是否存在較大偏差，若否，則判定所述離散加速度信 號可用，若是，則判定所述離散加速度信號無效。
[0013] 在一些示例中，所述S3中采用離散小波分解法對所述離散加速度信號進行修正， 包括：采用Mallet快速算法卷積將所述離散加速度信號小波分解成為一系列的頻帶信號， 分解所述頻帶信號的層數(shù)/尺度直至獲取低頻趨勢項；對所述離散加速度信號濾除所述低 頻趨勢項，得到修正后的離散加速度信號。
[0014] 在一些示例中，所述離散小波分解法包括db小波基函數(shù)。
[0015] 本發(fā)明第二方面實施例提出一種火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)，包括：接口模塊，用于 獲取離散加速度信號；有效性判斷模塊，用于判斷所述離散加速度信號是否有效，若是，則 判定所述離散加速度信號可用；修正模塊，用于當所述有效性判斷模塊判定所述離散加速 度信號不可用時，對所述離散加速度信號進行修正，獲取修正后的離散加速度信號；以及判 斷模塊，用于進一步判斷所述修正后的離散加速度信號是否有效，若是，則判定所述修正后 的離散加速度信號可用，若否，則舍棄所述離散加速度信號。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明實施例的火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)，通過判斷獲取的離散加速度信號 的有效性，并對有效性較差的信號進行修正，得到修正后的加速度信號。修正后的加速度 信號在使用前需要重新有效性的驗證，通過后方可使用；若修正后的加速度信號依然存在 數(shù)據(jù)有效性問題，則該信號無法校正，應(yīng)該舍棄。本發(fā)明實施例的系統(tǒng)能夠提高火工沖擊信 號的正確性與真實性，具有較強的工程背景，對航天器重量減輕、緩沖設(shè)計和沖擊驗收試驗 標準制定有較大的參考意義。
[0017] 在一些示例中，所述有效性判斷模塊中采用零漂法和正負沖擊譜法判斷所述離散 加速度信號是否有效。
[0018] 在一些示例中，所述修正模塊采用離散小波分解法對所述離散加速度信號進行修 正。
[0019] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0020] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一種火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理方法的流程圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明一個實施例的一種火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理方法的過程示意圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明一個實施例的梯形積分原理示意圖；
[0023] 圖4是本發(fā)明一個實施例的加速度信號、一次積分得到的速度信號和兩次積分得 到的位移信號示意圖；
[0024] 圖5是本發(fā)明一個實施例的Smallwood算法得到的正負沖擊響應(yīng)譜示意圖；
[0025] 圖6是本發(fā)明一個實施例的離散小波分解示意圖；
[0026] 圖7是本發(fā)明一個實施例的離散小波分解的后的信號頻帶示意圖；
[0027] 圖8是本發(fā)明一個實施例選用的小波基函數(shù)db5 (Daubechies小波）示意圖；
[0028] 圖9是對本發(fā)明一個實施例原始加速度信號進行7次分解重構(gòu)后得到的8組帶頻 信號示意圖；
[0029] 圖10是本發(fā)明一個實施例的原始信號（a)、修正后信號（b)和舍棄信號（c)示意 圖
[0030] 圖11是本發(fā)明一個實施例修正后的加速度信號、一次積分得到的速度信號和兩 次積分得到的位移信號示意圖；
[0031] 圖12是本發(fā)明一個實施例被去除的低頻加速度趨勢項以及一次積分得到的速度 信號和兩次積分得到的位移信號示意圖；
[0032] 圖13是本發(fā)明一個實施例經(jīng)過零漂校正后加速度信號正負沖擊響應(yīng)譜示意圖；
[0033] 圖14是本發(fā)明一個實施例的原始加速度信號與校正信號的最大沖擊譜對比示意 圖；和
[0034] 圖15是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一種火工沖擊數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0035] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底" "內(nèi)"、"外"、"順時 針"、"逆時針"、"軸向"、"徑向"、"周向"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或 位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必 須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0036] 此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，"多個"的含義是至少兩個，例如兩個， 三個等，除非另有明確具體的限定。
[0037] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術(shù)語