Spurendatenaufbereitung

TruePath

Drucksensoren zeichnen Ereignisse auf, die nie stattgefunden haben: Eine Zündladung zündet, eine Nasenkegel verschiebt sich, eine Windböe trifft eine Öffnung, und die Spur zeigt einen Ausschlag, den keine Rakete geflogen ist. TruePath findet diese Abweichungen in der aufgezeichneten Flugbahn, ersetzt sie durch den Weg, den das Flugzeug tatsächlich geflogen ist, und lässt alles andere unverändert. Das Apogäum wird bis auf den Millimeter erhalten.

Wo TruePath läuft

TrueFuse arbeitet während des Fluges mit Live-Sensordaten und entscheidet, ob das Barometer in diesem Moment vertraut werden kann. TruePath arbeitet danach mit der fertig aufgezeichneten Flugbahn, wo der gesamte Flug auf einmal verfügbar ist und eine Abweichung gegen das beurteilt werden kann, was davor und danach kam.

Dieser Unterschied in den verfügbaren Informationen ist der Grund, warum die beiden separat existieren. Ein Live-Filter kann nicht wissen, dass die gerade empfangene Probe der Beginn eines Ausschlags ist, nicht der Beginn eines Abstiegs. Ein Filter, der beim Speichern läuft, kann mehrere Sekunden auf beiden Seiten schauen und sich sicher sein.

Was als Ausschlag zählt

Ein Ausschlag ist eine Abweichung von einer Grundlinie und zurück zu derselben Grundlinie. Diese Definition leistet schwere Arbeit, da sie das ausschließt, was ein übereifriger Filter sonst zerstören würde: eine anhaltende Bewegung. Ein Motorbrand ist keine Abweichung, sondern das Signal selbst. Ein Abstieg unter der Drogenschirm ist keine Abweichung. Ein Test in einer Vakuumkammer, der den Druck senkt und hält, ist keine Abweichung.

Typische echte Ausschläge in Flugdaten:

• Auswurfübergänge. Die Zündladung drückt den Flugzeugrumpf. Die Tiefe reicht von wenigen Metern bei einem kleinen Modell bis zu Dutzenden von Metern bei einem großen Wettbewerbsflugzeug.
• Bewegung von Nasenkegel und Nutzlastbucht. Eine kurzzeitige Änderung des inneren Volumens, das der Anschluss sieht.
• Luftstromstörung. Böen über eine Öffnung oder transsonische Effekte in der Nähe des Anschlusses.
• Fehler bei einzelnen Sensormessungen. Eine verlorene oder beschädigte Ablesung, die als isolierter Impuls angezeigt wird.

Alles, was TruePath tut, folgt aus der Trennung davon von echtem Flug, und das gesamte Design neigt dazu, Daten allein zu lassen, wenn die Unterscheidung nicht klar ist.

Festlegung des echten Pfads

Um eine Abweichung von echter Bewegung zu unterscheiden, braucht TruePath zuerst ein Bild davon, was die Spur ohne die Abweichung tat. Es erstellt dieses Bild mit ausreißerresistenten Statistiken anstelle von Durchschnitten, da ein Durchschnitt zu einem Ausschlag gezogen wird, während eine robuste Schätzung einfach darüber hinweggeht.

Ein Blick auf den Flug ist nicht genug. Eine enge Ansicht folgt der echten Krümmung der Flugbahn genau, kann aber von einer langen Störung überwältigt werden. Eine breite Ansicht ignoriert lange Störungen, verschwimmt aber die echte Krümmung, die um das Apogäum am wichtigsten ist, wo sich der Flug am stärksten krümmt. TruePath erstellt daher mehrere Ansichten in verschiedenen Skalen und bevorzugt die engste, die noch vertrauenswürdig ist, und eskaliert zu einer breiteren Ansicht nur, wenn die enge zeigt, dass sie vom Ereignis erfasst wurde, das sie ignorieren soll.

Markieren, erweitern, reparieren

Mit einem vertrauenswürdigen Bild des Fluges wird jede Probe gegen sie verglichen. Eine Probe wird markiert, wenn sie um mehr als entweder einen festen Mindestwert oder ein Vielfaches des gemessenen Rauschens des Fluges abweicht, je nachdem, welcher größer ist. Die Schwelle auf den Flug selbst zu skalieren ist wichtig: eine ruhige Installation bekommt eine enge Schwelle, und eine laute wird nicht von einem Filter zerschreddert, der für jemand anders Flugzeug abgestimmt ist.

Markierte Proben erfassen selten das gesamte Ereignis. Der Ansatz und die Beruhigung auf beiden Seiten liegen innerhalb der Schwelle, während sie dennoch kontaminiert sind. Daher wird jede markierte Region an beiden Enden um einen kurzen Rand verbreitert, und nach dem Ereignis mehr als davor, da eine Druckstörung langsamer endet, als sie beginnt.

Die Reparatur selbst ist absichtlich das einfachste, das funktioniert. Die Höhe wird zwischen der letzten guten Probe vor der Region und der ersten guten Probe danach in einer geraden Linie interpoliert. Keine Kurve wird angepasst und keine Form erfunden, da eine angepasste Kurve eine Vermutung über einen Zeitraum wäre, in dem der Sensor uns nichts sagte. Ein zweiter Blick prüft dann die Kanten jeder reparierten Region erneut, da große Zündladungen einen langsamen Schwanz hinterlassen, den der erste Durchgang übersehen kann.

Was es nicht anrührt

Das gefährlichste, das ein Ausschlagreiniger tun kann, ist zu entscheiden, dass ein langer Abschnitt echter Flug ein riesiger Ausschlag ist, und eine gerade Linie hindurchziehen. Mehrere unabhängige Grenzen verhindern das, und alle neigen dazu, die Daten allein zu lassen.

• Die öffnenden Sekunden des Fluges werden nie modifiziert. Der Start enthält die schnellste echte Höhenänderung des gesamten Fluges, daher ist er direkt geschützt. Der Schutz wird durchgesetzt, wenn die Daten geschrieben werden, nicht nur wenn sie markiert werden, daher kann eine Reparaturregion nicht rückwärts in sie eindringen.
• Lange Ereignisse werden roh gelassen. Eine markierte Region, die über eine Dauerlimit hinausgeht, wird verworfen anstatt repariert. Wie weit eine Region von einer geraden Linie abweicht, wird zusammen mit der Dauer berücksichtigt, daher wird eine sanfte Abstiegsbewegung eng geschützt, während ein eindeutig tiefgreifender Ausschlag mehr Raum für Reparatur hat.
• Anhaltende künstliche Ereignisse sind ausgeschlossen. Ein Bank-Vakuumtest sieht nicht wie ein langer Ausschlag aus, er zerfällt in viele kurze, die sich verbinden können. Eine separate Grenze begrenzt die Gesamtgröße, die eine Gruppe von Reparaturen abdecken darf, daher können Fragmente nicht kombinieren, um eine Lizenz zum Neuzeichnen mehrerer Sekunden Daten zu erhalten.
• Apogäum ist kein Ziel. Die Apogäum-Region wird nur angerührt, wenn es einen echten Ausschlag darin gibt, und die Fertigstellungsphase ist symmetrisch, daher bleibt der aufgezeichnete Höhepunkt dort, wo der Flug ihn platziert hat.

Apogäum

Zwischen der Reparatur und der Fertigstellung stellt TruePath fest, wo das Apogäum auftrat, was die Diagnose berichtet und die Fertigstellungsphase respektiert.

Eine einzelne absteigende Probe bedeutet nichts, daher wird das Apogäum durch Persistenz bestätigt: Die Spur muss über ein kurzes Intervall konsistent fallen, bevor der Flug akzeptiert wird, über dem höchsten Punkt zu sein. Das Apogäum ist dann die höchste aufgezeichnete Höhe zwischen dem Start und diesem Punkt, dies ist die Definition, die ein Flyer mit dem Auge verwenden würde. Der Test wird in der Zeit gemessen, nicht in Proben, daher ist er über Abtastrate hinweg unverändert und über die Ratenänderungen, die auftreten, wenn der Rekorder während des Abstiegs die Dezimierung wechselt.

Die Fertigstellung

Eine letzte Stufe entfernt die kleine verbleibende Rauheit: die Verbindungsstellen, wo eine Reparatur auf echte Daten trifft, isoliertes einzelnes Sample-Rauschen und die allgemeine Quantisierung des Drucksensors.

Die Wahl des Glätters ist wichtiger als die Menge der Glättung. Ein gleitender Durchschnitt, der offensichtliche Ansatz, flacht Spitzen systematisch ab: am Apogäum mittelt es in den niedreren Proben auf beiden Seiten und meldet ein niedrigeres Maximum, als die Rakete tatsächlich erreicht hat. TruePath nutzt stattdessen einen spitzenerhaltenden Glätter, einen, der eine lokale Kurve passt anstatt die Daten zu ebnen, daher überleben die Höhe und das Timing der Spitze den Prozess. Das Apogäum wird auf etwa einen Millimeter erhalten, und das Apogäum-Timing genau.

Die Glättung umfasst eine feste Flugzeitspanne anstelle einer festen Anzahl von Proben, daher werden ein 250 Hz-Flug und ein 100 Hz-Flug identisch aufbereitet und ihre Spuren sind direkt vergleichbar.

Überprüfung an Ihrem eigenen Flug

Nichts hier muss vertraut werden. Jedes Flugprotokoll trägt das Nötige, um die Arbeit des Filters an diesem speziellen Flug zu überprüfen.

Das Darstellen der beiden Höhenspalten zusammen zeigt genau, welche Proben geändert wurden und um wie viel. Bei einem sauberen Flug ist der Unterschied einige Zentimeter Glättung und nichts anderes.