Condicionamento de traço

TruePath

Sensores de pressão registram eventos que nunca aconteceram: uma carga dispara, um cone de nariz se move, uma rajada atinge uma saída, e o traço carrega um pico que nenhum foguete voou. TruePath encontra essas excursões no voo registrado, as substitui pelo caminho que o veículo realmente percorreu, e deixa todo o resto intacto. A apogeia é preservada ao milímetro.

Onde TruePath executa

TrueFuse funciona em voo, em dados ao vivo do sensor, decidindo se o barômetro pode ser confiável neste instante. TruePath funciona depois, no registro terminado, onde todo o voo está disponível de uma vez e uma excursão pode ser julgada contra o que veio antes e depois dela.

Essa diferença nas informações disponíveis é a razão pela qual os dois existem separadamente. Um filtro ao vivo não pode saber que a amostra que acabou de receber é o início de um pico em vez do início de uma descida. Um filtro executado ao salvar pode olhar vários segundos para ambos os lados e ter certeza.

O que conta como um pico

Um pico é uma excursão de uma linha de base e de volta para a mesma linha de base. Essa definição faz o trabalho pesado, porque exclui a coisa que um filtro demasiado entusiasmado destruiria: movimento sustentado. Uma queima de motor não é uma excursão, é o sinal. Uma descida sob drogue não é uma excursão. Um teste de câmara de vácuo que reduz a pressão e a mantém lá não é uma excursão.

Picos genuínos típicos em dados de voo:

• Transitórios de ejeção. A carga pressuriza a estrutura do foguete. A profundidade varia de alguns metros em um pequeno modelo a dezenas de metros em uma estrutura de competição grande.
• Movimento do cone de nariz e da baía de carga útil. Uma breve mudança no volume interno que a porta vê.
• Perturbação do fluxo de ar. Rajadas através de uma saída, ou efeitos transônicos perto da porta.
• Falhas de sensor em amostra única. Uma leitura perdida ou corrompida, que aparece como um impulso isolado.

Tudo o que TruePath faz segue da separação desses do voo real, e todo o design se inclina para deixar os dados em paz quando a distinção não é clara.

Estabelecendo o caminho real

Para distinguir uma excursão do movimento real, TruePath primeiro precisa de uma imagem do que o traço estava fazendo sem a excursão. Ele constrói essa imagem com estatísticas resistentes a outliers em vez de médias, porque uma média é puxada em direção a um pico enquanto uma estimativa robusta simplesmente passa por ele.

Uma visão do voo não é suficiente. Uma visão estreita segue de perto a curvatura genuína da trajetória, mas pode ser dominada por uma perturbação longa. Uma visão ampla se desfaz de perturbações longas, mas embaça a curvatura real, o que é mais importante perto de apogeia, onde o voo se curva mais. TruePath constrói várias visões em diferentes escalas e prefere a mais estreita que ainda é confiável, escalando para uma visão mais ampla apenas quando a estreita mostra sinais de ter sido capturada pelo evento que deveria estar ignorando.

Sinalizar, expandir, reparar

Com uma visão confiável do voo estabelecida, cada amostra é comparada contra ela. Uma amostra é sinalizada quando se desvia por mais do que um piso fixo ou um múltiplo do ruído medido do voo, o que for maior. Dimensionar o limiar para o voo em si é importante: uma instalação silenciosa recebe um limiar apertado, e uma barulhenta não é despedaçada por um filtro ajustado para a estrutura de outra pessoa.

Amostras sinalizadas raramente capturam o evento todo. A aproximação e o assentamento em ambos os lados ficam dentro do limiar enquanto ainda estão contaminados, então cada região sinalizada é ampliada por uma margem curta em ambas as extremidades, e mais após o evento do que antes dele, porque uma perturbação de pressão termina mais lentamente do que começa.

O reparo em si é deliberadamente a coisa mais simples que pode funcionar. A altitude é interpolada em linha reta entre a última amostra boa antes da região e a primeira amostra boa depois dela. Nenhuma curva é ajustada e nenhuma forma é inventada, porque uma curva ajustada seria um palpite sobre um período em que o sensor não nos disse nada. Um segundo olhar então reexamina as bordas de cada região reparada, já que cargas grandes deixam uma cauda lenta que o primeiro passe pode perder.

O que se recusa a tocar

A coisa mais perigosa que um removedor de picos pode fazer é decidir que um longo trecho de voo real é um pico enorme e desenhar uma linha reta através dele. Vários limites independentes impedem isso, e todos eles falham deixando os dados em paz.

• Os primeiros segundos do voo nunca são modificados. O lançamento contém a mudança de altitude genuína mais rápida de todo o voo, então é protegido imediatamente. A proteção é aplicada quando os dados são escritos, não apenas quando são sinalizados, então uma região de reparo não pode se arrastar para trás dentro dele.
• Eventos longos são deixados brutos. Uma região sinalizada que vai além de um limite de duração é descartada em vez de reparada. O quanto uma região se afasta de uma linha reta é levado em conta, assim como quanto tempo dura, então movimento de descida suave é protegido firmemente enquanto uma excursão inconfundivelmente profunda recebe mais espaço para ser reparada.
• Eventos artificiais sustentados são excluídos. Um teste de câmara de vácuo de banco não parece um pico longo, ele se fragmenta em muitos curtos que podem se unir. Um limite separado limita a extensão total que qualquer grupo de reparos pode cobrir, então fragmentos não podem se combinar em uma licença para redesenhar vários segundos de dados.
• Apogeia não é um alvo. A região de apogeia só é tocada se houver uma excursão genuína nela, e o estágio de acabamento é simétrico, então o pico registrado fica onde o voo o colocou.

Apogeia

Entre o reparo e o acabamento, TruePath estabelece onde apogeia ocorreu, que os diagnósticos relatam e o estágio de acabamento respeita.

Uma única amostra em descida não significa nada, então apogeia é confirmada por persistência: o traço deve estar caindo consistentemente através de um intervalo curto antes do voo ser aceito como estando sobre o topo. Apogeia é então a altitude registrada mais alta entre lançamento e esse ponto, que é a definição que um piloto usaria a olho. O teste é medido em tempo em vez de amostras, então é inalterado através de taxas de amostragem e através de mudanças de taxa que ocorrem quando o gravador muda decimação durante a descida.

O acabamento

Um estágio final remove a aspereza residual pequena que permanece: as junções onde um reparo encontra dados reais, ruído de amostra única isolado, e a quantização geral do sensor de pressão.

A escolha de suavizador importa mais do que a quantidade de suavização. Uma média móvel, a abordagem óbvia, achata sistematicamente os picos: na apogeia ela faz a média nas amostras mais baixas em ambos os lados e relata um máximo mais baixo do que o foguete realmente alcançou. TruePath usa um suavizador que preserva picos em vez disso, um que se encaixa em uma curva local em vez de nivelar os dados, então a altura e o tempo do pico sobrevivem ao processo. Apogeia é preservada a aproximadamente um milímetro, e o tempo de apogeia exatamente.

A suavização abrange uma quantidade fixa de tempo de voo em vez de um número fixo de amostras, então um voo de 250 Hz e um voo de 100 Hz são condicionados de forma idêntica e seus traços são diretamente comparáveis.

Verificando seu próprio voo

Nada aqui precisa ser tomado como certo. Cada registro de voo carrega o que é necessário para auditar o trabalho do filtro naquele voo específico.

Gráficos das duas colunas de altitude juntas mostram precisamente quais amostras foram alteradas e quanto. Em um voo limpo a diferença é alguns centímetros de suavização e nada mais.