數據採集和處理

獲取、彙集、加工、記錄、存貯和顯示數據的方法和系統。飛機、火箭的飛行試驗，航天器的控制,載人航天器飛行狀態的監控等，都需要進行實時測量，需要收集各種數據並對這些數據進行處理。例如載人飛船飛行中有關航天員生理狀況的數據需要及時採集，送回地面指揮控制中心處理、判斷或採取相應的措施。

航空航天中採集的數據主要包括：

①飛行器的性能和內部環境數據，如飛行器某些部位的温度、燃料消耗、機械應力、電流和電壓等。

②航天員的生理狀態數據，如航天員的呼吸、心電波形等。

③空間探測數據，如微流星、高能輻射和空間磁場等。

④航天器遙感數據，如氣象衞星探測的大氣參數、地球熱輻射，資源衞星所獲得地物目標的多光譜圖像等。 ⑤軍事目的的有關數據，如預警衞星發現導彈發射的信息，偵察衞星拍攝的照片或探測的無線電信息等。

⑥飛行器飛行試驗數據，如性能參數、彈道或軌道參數等。

⑦飛行器控制、導航和航天器回收的有關數據。

飛行器的數據採集主要通過遙測系統、雷達、光學和電視設備等手段獲得。遙測系統中，由飛行器上各種類型的傳感器實時測量飛行器的工程參數和主要設備的工作狀態，飛行人員的生理狀況和工作情況以及飛行器外部環境參數和空間目標特性等信息，並將這些信息轉變成電信號，通過無線電信道送到地面，地面接收設備接收後，送往數據處理設備，將這些信號恢復成原始信息（見遙測技術）。

雷達和光學等跟蹤系統則從地面觀測飛行器的運動參數，處理後可得出飛行器飛行軌跡、彈道或軌道的數據，作為預報和軌道控制的依據(見無線電跟蹤測量系統、光學跟蹤測量系統)。電視手段則是用電視攝像機攝取飛行器內部或外部景物圖像，將其變換為電信號發送到地球站。地球站將電信號又轉變為光學圖像，顯示在電視屏幕上。

數據採集和處理航天器的數據由若干地球站（包括測量船和測量飛機）分別進行收集，地球站分佈全國或全球。隨着地球的自轉和航天器的運動，航天器從一個站的觀測區域進入另一個站的觀測區域。

各個地球站將觀測數據送往航天控制中心。一些數據須實時加工處理，供航天控制中心監視、控制航天器使用；另一些數據被存貯起來，供以後分析研究之用,例如探測行星、太陽的有關數據,載人飛船某些性能的數據，空間環境數據等。測量船、測量飛機是活動的測量站，可以部署在最有利的位置，接收航天器發出的各種數據，以彌補地面台站的不足。

為了傳輸和處理的方便，航空航天工程中的數據常採取電信號，電信號分為模擬和數字兩種形式。以模擬形式表示的數據，通常被變換為數字形式再行處理。航天活動中，航天測控站、測量船和測量飛機收集以數字形式表示的大量數據，及時地加以記錄、整理和計算,加工成可供使用的信息,根據需要分別進行實時處理或事後處理。航天器軌道數據處理系統見(圖 2)。

數據採集和處理在接收數據的同時進行數據加工、並輸出，為飛行安全、指揮顯示、控制導引、捕獲目標等設備提供可靠的依據。數據加工前先經計算機編選和合理性檢查，然後用統計估算方法求出需要的參數。實時處理須在極短時間內對大量信息進行計算，有嚴格的時間限制，因此需要採用高速計算機。

例如對載人飛船發回的數據，常由多台高速計算機同時進行實時處理，計算出飛船的飛行軌道，預報未來的軌道，一旦飛行中出現故障立即告訴航天員如何採取措施或直接由地面採取應急措施。這些數據還須及時傳送到全國或全球的地球站。

事後處理不受時間限制，與實時處理相比時間較長，但精度很高。

事後處理的一般步驟是：

①復原：信息傳輸時已把測得的物理量轉化為數碼。數據復原則是將數碼按照一定的關係變換為所需要的數據。

②合理性檢查：又稱數據檢擇，把數據中不合理的值剔除，保持數據序列的合理性或連續性。

③誤差修正：測量數據一般含有系統誤差和隨機誤差。無線電測量中修正的系統誤差包括：各站之間時間不一致的誤差、無線電波在航天器與地球站之間傳播的折射誤差、各站地理位置換算造成的誤差和測量儀器本身的誤差等。

④平滑或濾波：用最小二乘法、卡爾曼濾波方法或其他統計估算方法,對數據進行平滑或濾波,以消除測量中的隨機誤差和某些不能事先修正的系統誤差，以獲得精確的數據。

飛行器數據存貯常用的裝置有磁帶記錄器、磁盤存貯器、磁膜、膠捲和紙帶等，其中以磁帶記錄器和磁盤存貯器較為常用。膠捲是存貯數據和圖像的理想方法之一，但照相易受氣象條件的影響。

數據採集正向綜合、多功能方向發展，例如對各種專用設備合併調整,實現一機多能,綜合完成跟蹤、測軌、遙測和控制等功能。由於航天器應用日益廣泛，航天器與地球站之間的數據傳輸量將有很大增長。激光通信可以傳遞更大的信息量，將在空間技術中得到應用。

地球站對低軌道衞星的跟蹤範圍有一定限制，為了擴大跟蹤範圍，地球站的部分功能將向衞星中繼站轉移。（見跟蹤和數據中繼衞星、航天測控和數據採集網、編碼與信息處理）

數據採集，又稱數據獲取，是利用一種裝置，從系統外部採集數據並輸入到系統內部的一個接口。數據採 集技術廣泛引用在各個領域。比如攝像頭，麥克風，都是數據採集工具。

數據採集，還有一種解釋就是網站數據的採集。

根據處理設備的結構方式、工作方式，以及數據的時間空間分佈方式的不同，數據處理有不同的方式。不同的處理方式要求不同的硬件和軟件支持。每種處理方式都有自己的特點，應當根據應用問題的實際環境選擇合適的處理方式。

數據處理主要有四種分類方式：

①根據處理設備的結構方式區分，有聯機處理方式和脱機處理方式。

②根據數據處理時間的分配方式區分，有批處理方式、分時處理方式和實時處理方式。

③根據數據處理空間的分佈方式區分，有集中式處理方式和分佈處理方式。

④根據計算機中央處理器的工作方式區分，有單道作業處理方式、多道作業處理方式和 ^[1]  交互式處理方式。

數據處理對數據（包括數值的和非數值的）進行分析和加工的技術過程。包括對各種原始數據的分析、整理、計算、編輯等的加工和處理。比數據分析含義廣。隨着計算機的日益普及，在計算機應用領域中，數值計算所佔比重很小，通過計算機數據處理進行 ^[2]  信息管理已成為主要的應用。如測繪製圖管理、倉庫管理、財會管理、交通運輸管理，技術情報管理、辦公室自動化等。在地理數據方面既有大量自然環境數據（土地、水、氣候、生物等各類資源數據），也有大量社會經濟數據（人口、交通、工農業等），常要求進行綜合性數據處理。故需建立地理數據庫，系統地整理和存儲地理數據減少冗餘，發展數據處理軟件，充分利用數據庫技術進行數據管理和處理。