尹釗，侯向陽，郭軍輝，高海洋

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基于自適應(yīng)帶通濾波的航天器正弦掃頻試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

尹釗1，侯向陽1，郭軍輝1，高海洋2

（1. 中國空間技術(shù)研究院載人航天總體部；2. 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所：北京 100094）

為解決傳統(tǒng)STFT（Short Time Fourier Transform）方法因非同步采樣引起頻譜泄漏，造成頻域曲線幅值降低，產(chǎn)生較大誤差的問題，提出一種基于頻域帶通濾波的數(shù)據(jù)處理方法，通過在頻域逐次移動帶通濾波器的中心頻率，獲得信號中各個頻率分量幅值的最大值。利用該方法對某載人航天器搭載的力學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)在整器正弦振動試驗(yàn)中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，結(jié)果表明，該方法可有效獲取力學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)各測點(diǎn)的頻率幅值曲線，減少傳統(tǒng)STFT方法產(chǎn)生的能量泄漏的影響。研究成果也可用于不依賴振動控制儀或無COLA通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正弦振動試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理。

航天器；正弦掃頻；帶通濾波；數(shù)據(jù)處理

0 引言

航天器正弦振動試驗(yàn)是一項(xiàng)重要試驗(yàn)，用以考核航天器結(jié)構(gòu)適應(yīng)振動環(huán)境的能力，暴露航天器制造的潛在缺陷，有助于提高航天器的在軌可靠性[1-2]。在試驗(yàn)中，通過將響應(yīng)的時(shí)域數(shù)據(jù)變換為頻域數(shù)據(jù)的處理，獲得響應(yīng)的頻率與幅值關(guān)系曲線，這對于正弦振動試驗(yàn)的響應(yīng)分析至關(guān)重要[3]。

對航天器正弦掃描振動響應(yīng)數(shù)據(jù)的分析處理，目前主要采用具有COLA（Constant Output Level Adaptor）功能的數(shù)采系統(tǒng)[4-7]。振動控制儀輸出等幅值的COLA信號，數(shù)采系統(tǒng)由此實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤的實(shí)時(shí)辨識，然后處理每個實(shí)時(shí)頻率點(diǎn)對應(yīng)的信號幅值[8-9]。

載人航天器在發(fā)射段和交會對接期間經(jīng)歷較為復(fù)雜的載荷環(huán)境，因此，獲取這些階段的動力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)尤為重要，可為載人航天器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、壽命評估、以及后續(xù)載荷條件的制定與優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。而搭載在載人航天器上的力學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)由于無COLA功能需對其在振動試驗(yàn)中獲取的響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以形成有效的頻域曲線，并與載人航天器振動試驗(yàn)相應(yīng)的測點(diǎn)數(shù)據(jù)的一致性進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證力學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)的有效性。因此有必要對其正弦掃描試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法進(jìn)行研究，從而得到準(zhǔn)確的頻率-幅值關(guān)系。

目前有學(xué)者提出了不使用COLA信號，而使用控制系統(tǒng)驅(qū)動信號的方法對數(shù)據(jù)作局部處理。文獻(xiàn)[8]提出了基于Hilbert變換和跟蹤濾波的正弦振動數(shù)據(jù)處理方法，該方法無須振動控制儀和數(shù)采系統(tǒng)的COLA通道，而是用同步采集振動測量設(shè)備的驅(qū)動信號作為參考信號，采用Hilbert 變換對航天器正弦掃描試驗(yàn)的時(shí)域信號進(jìn)行時(shí)頻分析和處理，能夠得到較好的分析結(jié)果。但同步采集控制儀驅(qū)動信號將不可避免地引入直流信號，這些干擾信號被振動臺的功放系統(tǒng)放大后，會影響試驗(yàn)控制[10]。因此該方法在應(yīng)用上可能存在一定安全隱患。

此外，在不使用COLA信號的基礎(chǔ)上，有學(xué)者更進(jìn)一步提出了不依賴控制系統(tǒng)驅(qū)動信號的處理方法。文獻(xiàn)[3]提出一種基于滿足一定條件的正弦振動試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，該方法擯棄傳統(tǒng)方法中利用驅(qū)動信號作為參考信號的手段；實(shí)例分析表明其計(jì)算結(jié)果精度較高，誤差很小。但該方法必須滿足參考信號的頻率范圍、掃描速率與響應(yīng)信號相等以及采樣頻率相同的約束，且不能用于對非主振方向響應(yīng)信號的處理，因此具有一定的局限性。

在現(xiàn)有的正弦掃描數(shù)據(jù)后處理方法中，F(xiàn)FT是較為常見的一種分析方法。FFT方法存在對信號的非整周期截?cái)?，會引起能量泄漏以及柵欄效?yīng)，導(dǎo)致從時(shí)域變換至頻域后，頻譜的幅值變小、測量精度降低等問題[11-25]。眾多學(xué)者基于各類窗函數(shù)的加窗FFT方法提出了多種修正算法，使頻率分析的精度得到了提高[26]，頻譜泄漏在一定程度得到了抑制。但是這些方法大都存在一定的局限性，且加窗插值算法比較復(fù)雜。在對周期信號進(jìn)行處理時(shí)應(yīng)同步采樣，保證對信號的整周期截?cái)?。但在航天器的振動試?yàn)中無法同步采樣，因此非同步采樣導(dǎo)致的頻譜泄漏不可避免[17,27]。

為了分析正弦掃描信號中各頻率分量的幅值變化規(guī)律，本文在FFT方法的基礎(chǔ)上提出了自適應(yīng)帶通濾波器的短時(shí)傅里葉變換（STFT）方法，將STFT在時(shí)域加窗的思想應(yīng)用在頻域中。擬通過逐次移動帶通濾波器的中心頻率，獲得信號中各個頻率分量幅值的最大值，并利用該方法對某型號載人航天器搭載的力學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)所獲取的正弦振動試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

1 傳統(tǒng)FFT方法

1.1 STFT方法的特點(diǎn)

在載人航天器的正弦振動試驗(yàn)過程中，掃描頻率是隨著時(shí)間不斷變化的，因而結(jié)構(gòu)響應(yīng)中的頻率成分也隨時(shí)間不斷變化，使得結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號為非平穩(wěn)信號[2]。STFT是一種常用的時(shí)頻分析方法，它所采用的窗函數(shù)是固定不變的。由不確定性原理可知，時(shí)間分辨率與頻率分辨率不能同時(shí)達(dá)到很高，想要提高頻率分辨率就需要以犧牲部分時(shí)間分辨率作為代價(jià)。

1）對于頻率不隨時(shí)間變化的信號

計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)為有限長度的數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于對原正弦或余弦信號乘以一個矩形窗的結(jié)果，在頻域上表現(xiàn)為頻譜泄漏，在其中心頻率之外還有一些頻率成分，從而使FFT所求的中心頻率的幅值比時(shí)域曲線的幅值略小。

2）對于頻率隨時(shí)間變化的信號

在進(jìn)行頻域變換后只留下信號幅值隨頻率的變化信息，故可認(rèn)為該信號中包含所有頻率的正弦分量不隨時(shí)間變化，因此對應(yīng)某個時(shí)間段的正弦分量的幅值將在整個時(shí)間域中取平均，會帶來幅值的下降。

1.2 STFT算法計(jì)算流程

采用STFT方法處理正弦掃描振動試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，形成離散序列，然后對信號進(jìn)行加窗，在每個周期內(nèi)用傅里葉算法計(jì)算信號頻率[28]，最終得到信號的幅值譜。具體分析過程如圖1所示。

圖1 STFT頻譜分析過程

加窗能夠降低非整周期采樣等原因引起的頻譜泄漏問題，但由于STFT每個小時(shí)間窗口內(nèi)信號的變換只處理了部分?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較小，必然造成頻域分析中對應(yīng)幅值和功率譜線精度的下降。即在對信號進(jìn)行頻譜分析時(shí)，將原序列截?cái)?，必然造成截?cái)嘈?yīng)。若采樣頻率為一個固定值，在用FFT方法時(shí)就會出現(xiàn)非整周期截?cái)啵l譜分布引起主瓣被旁瓣淹沒的現(xiàn)象，造成頻譜泄漏。

由于FFT運(yùn)算時(shí)會對信號時(shí)域截?cái)?，原來集中的能量被分散?個較寬的頻帶，即引起了頻譜能量泄漏[16]。雖然通過改變窗函數(shù)的大小可以削弱泄漏問題，但任何窗函數(shù)都不能解決主瓣處偏離零值點(diǎn)而導(dǎo)致的誤差，因此其對泄漏的減小也是有限的，必須尋求新的解決方法。

2 基于自適應(yīng)帶通濾波器的STFT方法

為了分析信號中各頻率分量的幅值變化規(guī)律，將STFT在時(shí)域加窗的思想應(yīng)用在頻域中，提出基于自適應(yīng)帶通濾波器的STFT方法。自適應(yīng)帶通濾波器由多個帶通濾波器并聯(lián)組成，其主要思想是對信號進(jìn)行逐級式頻率分析，且這些帶通濾波器的帶寬能夠覆蓋整個信號所在的頻帶。首先對整體信號做FFT，獲取全時(shí)間范圍內(nèi)各個頻率分量的平均幅值。其次，采用頻域加窗，即帶通濾波器，對整個信號進(jìn)行帶通濾波，保留中心頻帶的信號并濾除中心頻帶之外的信號，獲取中心頻帶信號的頻率分量，統(tǒng)計(jì)該濾波信號的最大幅值。采用三分之一倍頻程譜分析原理，各頻率點(diǎn)處的幅值由一系列頻率點(diǎn)和對應(yīng)這些頻率點(diǎn)附近頻帶內(nèi)信號的最大幅值構(gòu)成。將這些頻率點(diǎn)定義為中心頻率c，中心頻率附近的頻帶在上限頻率u和下限頻率l之間。一般選取中心頻率為1、1.25、1.6、2、2.5、3.15、4、5、6.3、8、10、……，即每間隔3個中心頻率，頻率增加一倍。中心頻率與上、下限頻率的關(guān)系如下：

三分之一倍頻程的帶寬為

。 (2)

在信號頻率分析范圍內(nèi)，逐次移動帶通濾波器的中心頻率，從而獲得信號中各個頻率分量幅值的最大值。

2.1 算法計(jì)算過程

基于自適應(yīng)帶通濾波器的STFT方法的流程圖如圖2所示。

圖2 基于自適應(yīng)帶通濾波器的STFT算法計(jì)算流程圖

Fig. 2 Process of STFT method based on band pass filter

算法計(jì)算流程如下：

1）首先定義三分之一倍頻程的中心頻率

如：cBasic0= [1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00]；

cBasic = [c_Basic0, 10*c_Basic0, 100*c_Basic0,

1000*c_Basic0, 10000*c_Basic0]。

其中：cBasic0為基準(zhǔn)頻率；c_Basic為三分之一倍頻程的中心頻率。

2）計(jì)算中心頻率與下限頻率比值ratio。

3）取中心頻率總的長度為Num_c，采樣信號長度為，即Numclength(c);length(Signal)；其中Signal為采樣信號。

4）FFT

_FFT = fft(Signal, NFFT)，

其中NFFT為FFT的點(diǎn)數(shù)。

5）計(jì)算信號的三分之一倍頻程Oct13SP2，中心頻率為cRange信號的均方根值為

Oct1_3SP2 = nan(Numc, 1)。

6）計(jì)算下限頻率和上限頻率為

_low =c(Sn_c)/_ratio，

_up =c(Sn_c)′_ratio。

7）頻域加窗，以每個中心頻率段為通帶進(jìn)行帶通頻域?yàn)V波，即

BankPassFilter_Spectrum = zeros(1, NFFT)；

BankPassFilter_Spectrum(Index_InRange) = Signal_FFT(Index_InRange)；

BankPassFilter_Spectrum = fftshift(BankPassFilter_Spectrum)。

8）對頻域信號進(jìn)行IFFT，即

Signal_BankPass = IFFT(BankPassFilter_Spectrum, NFFT)。

9）計(jì)算對應(yīng)每個中心頻率段的最大值為

Oct1_3SP2(Sn_c) = max(Signal_BankPass)。

10）在頻域逐次移動帶通濾波器的中心頻率，得到各頻率分量最大值為

c3_1Oct =c(1:Num_c)；

Oct1_3SP2 = Oct1_3SP2(1:Num_c)。

2.2 算法應(yīng)用算例

利用該算法對給定的單自由度系統(tǒng)掃頻信號進(jìn)行響應(yīng)分析。掃頻信號時(shí)域曲線如圖3所示。頻域曲線理論值如圖4所示?；谧赃m應(yīng)濾波方法及FFT方法的頻域曲線分別如圖5和圖6所示。算例分析結(jié)果見表1。

圖3 掃頻信號時(shí)域圖

圖4 掃頻信號頻域曲線（理論值）

圖5 掃頻信號頻域曲線（基于自適應(yīng)濾波算法）

圖6 掃頻信號頻域曲線（基于傳統(tǒng)FFT算法）

表1 算例分析結(jié)果

通過計(jì)算2種方法與理論值的相關(guān)性，得到自適應(yīng)帶通濾波方法與理論值的相關(guān)系數(shù)為0.99855，為極強(qiáng)相關(guān)，較好地反映了掃頻信號幅值隨頻率的變化關(guān)系。而FFT方法由于存在頻譜泄漏，處理結(jié)果與理論值差距較大。仿真與試驗(yàn)分析表明，自適應(yīng)帶通濾波方法可以較好地獲取信號中各頻率分量的幅值隨頻率的變化規(guī)律。

3 振動試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)工況

本文對某型號航天器平臺與其搭載的力學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)獲取的振動試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。振動試驗(yàn)中，整器平臺測點(diǎn)由具有COLA功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)采樣，并將獲取的數(shù)據(jù)處理成頻域曲線；振動控制儀能夠輸出幅值相同的COLA信號；地面數(shù)采系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)辨識信號頻率，并處理每個頻率點(diǎn)對應(yīng)的信號幅值[8]；由采編單元負(fù)責(zé)采集搭載系統(tǒng)測點(diǎn)的振動響應(yīng)數(shù)據(jù)，其目的之一是與平臺測點(diǎn)濾波后數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證搭載力學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取的有效性，因此搭載系統(tǒng)的傳感器安裝在平臺測點(diǎn)傳感器附近。平臺測點(diǎn)與搭載系統(tǒng)測點(diǎn)如表2所示。振動試驗(yàn)方向依次為向、向、向，選取每個方向試驗(yàn)中的主振方向作為測量方向進(jìn)行數(shù)據(jù)比對分析。

表2 平臺測點(diǎn)與搭載系統(tǒng)測點(diǎn)的位置及對應(yīng)關(guān)系

3.2 試驗(yàn)條件

以正弦掃描振動試驗(yàn)中驗(yàn)收級試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，試驗(yàn)條件見表3所示，其中：為掃描頻率；為掃描的基頻；為單位時(shí)間內(nèi)掃描的倍頻程增量；為掃描時(shí)間。

表3 正弦掃描振動試驗(yàn)條件(0～P峰值)

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

首先將載人航天器平臺測點(diǎn)所獲取的數(shù)據(jù)利用正弦掃描振動試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理成頻域曲線；其次，采用STFT方法處理載人航天器平臺測點(diǎn)與搭載系統(tǒng)測點(diǎn)數(shù)據(jù)；最后利用本文提出的自適應(yīng)帶通濾波器的方法分別將載人航天器平臺測點(diǎn)濾波后數(shù)據(jù)及搭載系統(tǒng)測點(diǎn)數(shù)據(jù)處理成頻域曲線，通過不同方法處理結(jié)果以及數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，評價(jià)對所獲取的原始數(shù)據(jù)在掃描頻帶范圍內(nèi)進(jìn)行濾波后且采用基于自適應(yīng)濾波處理方法進(jìn)行數(shù)據(jù)頻域處理的有效性。

3.3.1 振動試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的處理結(jié)果

圖7和圖8是將載人航天器平臺測點(diǎn)所獲取的數(shù)據(jù)濾波后利用正弦掃描振動試驗(yàn)中地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理成頻域曲線。從圖7和圖8可以看出，掃描頻率從5Hz變化至100Hz過程中，平臺測點(diǎn)P1的最大響應(yīng)出現(xiàn)在10.414Hz處，幅值為1.109。平臺測點(diǎn)P2的最大響應(yīng)出現(xiàn)在74.063Hz處，幅值為1.181。

圖7 地面數(shù)采系統(tǒng)處理的平臺測點(diǎn)P1頻域曲線（z向）

圖8 地面數(shù)采系統(tǒng)處理的平臺測點(diǎn)P2頻域曲線（x向）

3.3.2 基于STFT方法的處理結(jié)果

采用STFT方法對平臺測點(diǎn)P1、P2與搭載系統(tǒng)測點(diǎn)D1、D2數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到頻域曲線，如圖9和圖10所示，從圖中可以看出，STFT方法形成的頻譜的幅值有較大幅度的下降，能量分散現(xiàn)象嚴(yán)重。

圖9 基于STFT方法的平臺測點(diǎn)P1與搭載系統(tǒng)測點(diǎn) D1頻域曲線（z向）

圖10 基于STFT方法的平臺測點(diǎn)P2與搭載系統(tǒng)測點(diǎn) D2頻域曲線（x向）

3.3.3 基于自適應(yīng)帶通濾波器的STFT方法的處理 結(jié)果

采用自適應(yīng)帶通濾波方法分別對向、向試驗(yàn)中整器平臺測點(diǎn)P1、P2與搭載系統(tǒng)測點(diǎn)D1、D2的向、向的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，求得振動試驗(yàn)中的最大加速度幅值及對應(yīng)的頻率，并與地面數(shù)采系統(tǒng)控制儀分析的結(jié)果進(jìn)行比對，結(jié)果見表4。選取中心頻率與下限頻率的比值ratio=，F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)為2048，對信號進(jìn)行FFT變換，下限頻率選取為119.428Hz，上限頻率為137.187Hz。對頻域加窗，以每個中心頻率段為通帶進(jìn)行帶通頻域?yàn)V波，此后對頻域信號進(jìn)行IFFT，計(jì)算對應(yīng)每個中心頻率段的最大值，逐次移動帶通濾波器的中心頻率得到各頻率分量最大值。

圖11和圖12是基于自適應(yīng)帶通濾波器的STFT方法的平臺測點(diǎn)與搭載系統(tǒng)測點(diǎn)的處理結(jié)果，可以看出，利用該方法處理得到的頻域曲線，平臺測點(diǎn)P1的最大響應(yīng)出現(xiàn)在10.56Hz，幅值為1.174；搭載系統(tǒng)測點(diǎn)D1的最大響應(yīng)也出現(xiàn)在10.56Hz，幅值為1.18。

圖11 基于自適應(yīng)帶通濾波器的STFT方法的平臺測點(diǎn)P1與搭載系統(tǒng)測點(diǎn)D1頻域曲線（z向）

圖12 基于自適應(yīng)帶通濾波器的STFT方法的平臺測點(diǎn)P2與搭載系統(tǒng)測點(diǎn)D2頻域曲線（x向）

表4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

表5是對平臺測點(diǎn)P1、P2分別采用自適應(yīng)帶通濾波方法處理結(jié)果與地面數(shù)采系統(tǒng)處理結(jié)果的數(shù)據(jù)（在掃描頻帶范圍內(nèi)進(jìn)行濾波后）相關(guān)性分析，可以看出，采用本文提出的自適應(yīng)帶通濾波方法處理結(jié)果與地面數(shù)采系統(tǒng)處理結(jié)果的相關(guān)系數(shù)均在0.98以上，相關(guān)度均為極強(qiáng)。圖11和圖12中的頻域曲線變化趨勢是一致的，二者峰值及其對應(yīng)的頻率較為接近?；谧赃m應(yīng)帶通濾波方法較好地減小了由于信號截?cái)嘁鸬念l譜泄漏帶來的誤差，處理結(jié)果接近于地面數(shù)采系統(tǒng)處理結(jié)果。

需要指出的是，由于搭載系統(tǒng)的傳感器與平臺測點(diǎn)安裝位置不完全一致，故搭載系統(tǒng)測點(diǎn)與平臺測點(diǎn)測得的最大加速度值和頻率存在一定偏差，結(jié)果在合理范圍內(nèi)。

表5 地面數(shù)采系統(tǒng)與自適應(yīng)濾波方法頻域數(shù)據(jù)相關(guān)性 分析結(jié)果

4 結(jié)論

本文為解決載人航天器無COLA功能力學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)正弦振動試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，提出了一種基于自適應(yīng)帶通濾波器的STFT數(shù)據(jù)處理方法，通過試驗(yàn)驗(yàn)證與分析，得到以下結(jié)論：

1）該方法與地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對試驗(yàn)數(shù)據(jù)（濾波后）的處理結(jié)果相關(guān)性極強(qiáng)，頻域曲線最大幅值及對應(yīng)的頻率較為接近，頻域曲線變化趨勢一致，能夠有效減少STFT方法帶來的頻譜泄漏問題，改善幅值測試的精度，降低非同步采樣對數(shù)據(jù)處理結(jié)果的影響。

2）該方法可用于對無COLA功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)地面正弦振動試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，并可對載人航天器搭載的力學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)在發(fā)射上升段與在軌期間獲取的振動響應(yīng)數(shù)據(jù)的處理提供參考價(jià)值。

3）基于自適應(yīng)帶通濾波方法可處理正弦振動試驗(yàn)中確定掃頻范圍的激勵本身所產(chǎn)生的振動響應(yīng)，并不包含由于航天器內(nèi)部產(chǎn)生的其他振動信號，如艙內(nèi)敲擊信號。因此在與采用COLA功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對時(shí)，應(yīng)將原始信號在掃頻范圍內(nèi)進(jìn)行濾波處理。

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（編輯：閆德葵）

Data processing method in sine swept test for spacecraft based on adaptive band-pass filter

YIN Zhao1, HOU Xiangyang1, GUO Junhui1, GAO Haiyang2

(1. Institute of Manned Space System Engineering, China Academy of Space Technology;2. Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering: Beijing 100094, China)

The signal processing commonly relies on the vibration controller or the COLA (constant output level adaptor) data acquisition system in the sine vibration test for the manned spacecraft. For the mechanical parameter measurement system without the COLA function for the manned spacecraft, the traditional STFT(short time Fourier transform) method can result in a spectrum leakage due to the asynchronous sampling, thus the amplitude of frequency domain might be reduced and a major error might be produced. To solve the above problem, a data processing method based on the band pass filter in the frequency domain is proposed. The maximal values of the frequency components of the signal can be acquired by moving the center frequency of the band pass filter, and the spectrum analysis of the mechanical parameter measurement system in the sine vibration test for the manned spacecraft is acquired by the proposed method. It is shown that the proposed method can effectively acquire the spectrum at each measuring point of the mechanical parameter measurement system and the influence of the spectrum leakage by the traditional STFT method can be reduced. The research findings provide a reference for the signal processing method of the sine vibration test for the data sampling system independent of the vibration controller and without the COLA data acquisition system.

spacecrafts; sine swept; band pass filter; data processing

V416.2

A

1673-1379(2017)02-0214-08

10.3969/j.issn.1673-1379.2017.02.018

2016-09-02;

2017-03-16

國家重大科技專項(xiàng)工程

尹釗（1986—），男，碩士學(xué)位，主要從事載人航天器總體設(shè)計(jì)工作。E-mail: yinzhao08@126.com。

http://www.bisee.ac.cn

E-mail: htqhjgc@126.com

Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544