CN110008363B

CN110008363B - 一种高级在轨系统的可视化数据分析方法、系统、设备及存储介质

Info

Publication number: CN110008363B
Application number: CN201910207225.7A
Authority: CN
Inventors: 陈托; 杨甲森; 智佳; 王春梅; 姚秀娟
Original assignee: National Space Science Center of CAS
Current assignee: National Space Science Center of CAS
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2039-03-19
Also published as: CN110008363A

Abstract

本发明提出一种高级在轨系统的可视化数据分析方法，所述方法包括：提取航天卫星高级在轨系统的测试数据的帧长度信息；将所述测试数据转化为像素的灰度值，在可视区域按照帧长度绘制灰度图；对所述灰度图进行图像处理获得需要的测试数据特征信息；实现高级在轨系统测试数据可视化分析。本发明还提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的方法。本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序使所述处理器执行所述的方法的步骤。本发明可以直观的展现数据的分布，便于进行统计分析以及问题定位。

Description

一种高级在轨系统的可视化数据分析方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及高级在轨系统(AOS)在航天测试数据分析领域，具体涉及一种可视化AOS数据分析方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

随着高级在轨系统(AOS)在航天领域的迅速发展，各种AOS数据分析的需求接踵而来，常用的AOS数据分析方法一般分为两种:一种是实时解析，编写对应的软件解析AOS数据，实时判断AOS数据帧信息(同步与否、VCID信息、APID信息)；另一种是事后解析，采用事后回放数据的方式，将数据进行更详尽的分析(或数据融合，或关联分析)，该方法常用于已经交付使用的卫星产品；或者使用十六进制数据查看的方式来排查数据问题，该方法用于测试中排查问题，定位问题数据信息，提高问题排查效率；实时解析时，只是针对同步头信息、VCID对应的计数是否连续进行判断，生成对应的数据处理报告，对数据的具体分布不能有直观的展示，而且十六进制数据查看的方式，查看的数据比较有限(KB级)。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中对数据的具体分布不能有直观的展示和查看的数据有限的缺点；为实现上述目的，本发明提出一种可视化AOS数据分析方法、系统、设备及存储介质，主要用于辅助分析各测试阶段的AOS(Advanced Orbiting System)数据，测试阶段涵盖单机自检、整星联试、发射场阵地实验、在轨测试、运行交付，辅助用户进行事后的数据分析工作。本发明的可视化AOS数据分析方法将AOS数据转换为灰度图展示，可以运用现有的图像处理方法来增强数据解析和判断，此方法可以应用于更多结构化的数据分析中。

本发明提出一种高级在轨系统的可视化数据分析方法，所述方法包括：

提取航天卫星高级在轨系统的测试数据的帧长度信息；

将所述测试数据转化为像素的灰度值，在可视区域按照帧长度绘制灰度图；

对所述灰度图进行图像处理获得需要的测试数据特征信息；实现高级在轨系统测试数据可视化分析。

作为所述方法的一种改进，所述方法具体包括：

步骤1)选择需要进行可视化分析的高级在轨系统的测试数据，从中提取测试数据的帧长度信息；

步骤2)将所述的测试数据转换为线性的十六进制数据信息；

步骤3)根据可视区域的宽和高的像素信息计算所述可视区域能显示的数据量，从所述十六进制数据信息中提取相应数据量的信息；

步骤4)将相应数据量的信息的每个十六进制数据转换为单个像素的灰度，在可视区域按照对应的帧长度绘制灰度图；

步骤5)对所述灰度图进行图像处理，以增强所述数据的可视化特征信息，所述数据的可视化特征信息包括数据中的帧序号变化和/或数据模式信息；

步骤6)从所述数据的可视化特征信息中选择出需要的特征信息，实现高级在轨系统测试数据的可视化分析。

作为所述方法的一种改进，所述图像处理为：图像伪彩色处理，具体为：采用伪彩色重绘图片，根据灰度值按照色阶进行重绘处理，得到反映数据变化的趋势的特征信息图。

作为所述方法的一种改进，所述图像处理为：边缘扫描处理，具体为：对灰度图进行边缘扫描处理，得到反映静态的数据域的特征信息图。

作为所述方法的一种改进，所述图像处理为：差异化算子处理，具体为：使用对应的算子对图像进行处理，得到反映数据纵向变化分布的特征信息图。

本发明还提出一种高级在轨系统的可视化数据分析系统，包括信息提取模块、灰度图绘制模块和特征信息获取模块；

所述信息提取模块，用于提取航天卫星高级在轨系统测试数据的帧长度信息；

所述灰度图绘制模块，用于将所述测试数据转化为像素的灰度值，在可视区域按照帧长度绘制灰度图；

所述特征信息获取模块，用于对所述灰度图进行图像处理获得需要的测试数据特征信息；实现高级在轨系统测试数据可视化分析。

本发明还提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行上述的方法。

本发明的优势在于：

1、本发明的可视化AOS数据分析方法数据查看信息量更大；

2、本发明的可视化AOS数据分析方法图形化显示更为直观，灰度图可以直观的展现数据各VCID的分布，便于数据分析人员进行数据的统计分析以及问题定位；

3、本发明的可视化AOS数据分析方法灰度图显示更直观，相同区域显示的数据量更大(MB级)，在维度上进行了多维度扩展。

附图说明

图1为本发明的可视化AOS数据分析方法的流程图；

图2(a)为现有技术的常规十六进制显示AOS数据；

图2(b)为本发明的可视化AOS数据分析方法的可视化方式显示AOS数据；

图3(a)为的现有技术的十六进制展示；

图3(b)为本发明的可视化AOS数据分析方法的灰度图展示；

图3(c)为本发明的可视化AOS数据分析方法的基于灰度图的自定义卷积核展示；

图4(a)为本发明的可视化AOS数据分析方法的AOS数据灰度图展示；

图4(b)为本发明的可视化AOS数据分析方法的AOS数据伪彩色图展示；

图5(a)为本发明的可视化AOS数据分析方法的原始AOS帧灰度图；

图5(b)为本发明的可视化AOS数据分析方法的差异化卷积并用伪彩色渲染后的AOS帧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。

本发明提出的一种可视化AOS数据分析方法主要用于辅助分析各测试阶段的AOS(Advanced Orbiting System)数据，测试阶段涵盖单机自检、整星联试、发射场阵地实验、在轨测试和运行交付，辅助用户进行事后的数据分析工作。

本文提出使用可视化分析AOS数据的方法，属于事后解析方法的一种，目的在于增加AOS数据分析的维度，将现有的线性的十六进制查看，转换为灰度图的查看方式，以灰度图显示为基础，运用图像处理方面的诸多算法，去增强、提取数据中的敏感信息(如帧序号变化、数据模式的切换)，从可视化的角度去分析数据的分布及结构。

如图1所示，本文提出使用可视化分析AOS数据的方法流程说明如下：

1)用户选择需要进行可视化分析的AOS数据文件；

2)通过分析获得AOS帧长度信息，用户选择进行数据可视化分析；

3)软件获得显示区域的信息，如宽、高像素信息，计算该区域能显示的数据量大小，从AOS数据文件中读取相应的信息；

4)十六进制数据内容为0x0～0x255中的一个，与灰度显示域恰好可一一对应，按照对应的帧长信息，进行灰度图绘制；

5)查看灰度图显示时，用户是否需要进行图像的各种操作，如可以选择图像伪彩色处理、边缘扫描处理、差异化算子处理等(图像算法可以扩展，均以灰度图为基础)；

a)用户选择采用伪彩色进行图片重绘操作，根据灰度值按照色阶进行绘制并显示；

b)用户选择边缘扫描处理，对灰度图进行边缘扫描，可以突出静态的数据域；

c)用户选择差异化算子处理，使用对应的算子对图像进行处理，绘制出数据纵向的变化分布图；

6)用户如果已经获得需要的特征信息，可以将分析的图像文件进行保存，作为AOS数据辅助分析的依据文件。

补充说明的是，图像的各种算法操作是可以循环使用(根据用户需求)，如

边缘扫描后可以继续选择边缘扫描，直到获得用户需要的特征信息。

本发明的一种AOS数据可视化的分析方法，相比十六进制数据查看方式，有如下优点：

1)数据查看信息量更大，如图2(a)和图2(b)所示；

可视化AOS数据分析方法将每个十六进制数据转换为单个像素的灰度，相同展示区域内表达的信息量更大，单个界面以十六进制数据展示的方式只能显示KB级数据，而AOS数据灰度图显示方法在同样界面空间下能显示MB级数据，使用3D展示的手段能显示GB级数据，更方便从全局上把握数据分析。

2)图形化显示更为直观，如图3(a)、图3(b)和图3(c)所示；

图3(c)所示是采用十六进制显示方式，可视化分析转换为灰度值的展示方式，以及基于可视化分析图片采用自定义卷积核处理后的图片展示，更直观的了解AOS帧号的变化。

3)维度上的扩展,如图4(a)和图4(b)所示；

将传统的十六进制分析这种单一维度观察方式，向多维扩展，运用图形化的分析工具扩展数据分析、应用的空间。通过这种转换，进行更多的方法研究，譬如：针对AOS帧的特点提出AOS数据帧是否连续的需求，可以转换为单一像素点灰度值递增的问题，采用卷积核：

0，-1，0

0，1，0

0，0，0

结合伪彩色渲染的方式对图像进行处理，获得结果如图5(a)所示；

如图5(b)所示，算法过滤了相同信息部分(图中的大片黑色区域)，运用灰度变化显示数据变化的幅度，方便用户查看数据的变化趋势，辅助进行AOS数据分析。

本发明还提出一种可视化高级在轨数据分析系统，所述系统包括：信息提取模块、十六进制数据转换模块、可视区域数据量计算模块、灰度图绘制模块、图像处理模块和特征信息提取模块；

所述信息提取模块，用于选择需要进行可视化分析的高级在轨系统数据文件和可视区域，提取测试数据信息并获得帧长度；

所述十六进制数据转换模块，用于将所述的测试数据信息转换为线性的十六进制数据信息；

所述可视区域数据量计算模块，用于根据可视区域的宽和高的像素信息计算，获得所述可视区域能显示的数据量，从所述十六进制数据信息中提取相应数据量的信息；

所述灰度图绘制模块，用于将相应数据量的信息在可视区域，按照对应的帧长度，将每个十六进制数据转换为单个像素的灰度，绘制灰度图；

所述图像处理模块，用于对所述灰度图进行图像处理，增强和提取数据中的帧序号变化和数据模式信息，获得高级在轨系统数据可视化的特征信息；

所述特征信息提取模块，用于从所述可视化的特征信息中提取需要的特征信息，完成航天卫星高级在轨系统测试数据多维度的可视化分析。

本发明还包括一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行所述可视化高级在轨数据分析方法的全部步骤。

本发明还包括一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行所述可视化高级在轨数据分析方法的全部步骤。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种高级在轨系统的可视化数据分析方法，所述方法包括：

提取航天卫星高级在轨系统的测试数据的帧长度信息；

对所述灰度图进行图像处理获得需要的测试数据特征信息；实现高级在轨系统测试数据可视化分析；

所述方法具体包括：

步骤2)将所述的测试数据转换为线性的十六进制数据信息；

2.根据权利要求1所述的高级在轨系统的可视化数据分析方法，其特征在于，所述图像处理为：图像伪彩色处理，具体为：采用伪彩色重绘图片，根据灰度值按照色阶进行重绘处理，得到反映数据变化的趋势的特征信息图。

3.根据权利要求1所述的高级在轨系统的可视化数据分析方法，其特征在于，所述图像处理为：边缘扫描处理，具体为：对灰度图进行边缘扫描处理，得到反映静态的数据域的特征信息图。

4.根据权利要求1所述的高级在轨系统的可视化数据分析方法，其特征在于，所述图像处理为：差异化算子处理，具体为：使用对应的算子对图像进行处理，得到反映数据纵向变化分布的特征信息图。

5.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-4中任一项所述的方法。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行权利要求1-4中任一项所述的方法。