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数据采集、证据保全与可复现分析

可复现分析要求其他人能够从受控原始数据、配置和脚本得到相同结论，而不是只看到一张导出的曲线。

试验数据与可复现证据链

本篇是05至08主动测试的入口前置。数据计划、同步、容量、原始格式、备份和访问控制未批准时，不进入仿真批量运行、动力台架、环境台架或飞行试验。

数据计划先于测试

执行前定义：

  • 哪些问题需要数据回答；
  • 每个字段的来源、单位和坐标；
  • 采样率和有效带宽；
  • 时间戳和同步；
  • 量程和饱和；
  • 数据格式；
  • 触发和标记；
  • 存储容量；
  • 冗余与备份；
  • 缺失检测；
  • 隐私和访问控制；
  • 保留期限。

测试结束才发现关键字段未记录，通常无法从其他字段可靠补回。

数据字典

字段 来源 单位 坐标/方向 产生率 记录率 时间戳 无效值

同名字段在不同平台可能具有不同单位、缩放、坐标和滤波。数据字典必须绑定固件和消息版本。

原始、校正和派生数据

分层保存：

  • 原始捕获：设备或采集系统直接产生；
  • 校正数据：应用校准、单位和同步修正；
  • 清洗数据：按预定规则处理缺失和错误；
  • 派生数据：滤波、频谱、统计或模型结果；
  • 展示数据：图表、摘要和报告。

任何一层都不得覆盖前一层。每个派生结果记录输入、脚本、参数和版本。

原始证据

原始证据至少包含：

  • 文件原件；
  • 文件大小；
  • 密码学摘要；
  • 采集开始和结束；
  • 设备和接口；
  • 捕获丢失；
  • 操作者；
  • 访问和复制记录；
  • 只读副本。

打开文件查看通常不会改变内容，但某些工具会自动写索引或元数据。分析应在副本上进行。

时间线

跨日志对齐要保留：

  • 飞控单调时钟；
  • 地面站时间；
  • 仪器时间；
  • 摄像时间；
  • 共同触发；
  • 同步源；
  • 偏差和漂移；
  • 对齐算法；
  • 对齐残差。

手机视频只能支持粗略时序，不能独立支撑毫秒级结论。

事件标记

标记应：

  • 唯一；
  • 在多个系统可观察；
  • 不改变被测行为；
  • 带有预期时刻和实际时刻；
  • 不与正常事件混淆。

可使用测试命令、LED、GPIO、声音或画面标记。若标记通过网络发送，要计入传输延迟。

数据质量门禁

执行分析前检查：

项目 问题
身份 数据是否属于正确样件、固件和测试点
完整性 文件是否完整，摘要是否一致
时间 时间戳是否单调、同步和无跳变
采样 实际间隔、丢样和重复
量程 饱和、削波和溢出
单位 缩放和坐标是否正确
状态 有效标志和模式是否覆盖目标区间
窗口 暖机、瞬态、稳态和冷却是否按计划分段

关键动作已经执行但落入日志缺口时，该动作结果应标记无效/不可判定；未测试只用于动作确实没有执行。

处理脚本

脚本应：

  • 保存在版本控制；
  • 固定依赖；
  • 接受明确输入；
  • 不修改原始文件；
  • 记录参数；
  • 检查单位和字段；
  • 对缺失和异常显式处理；
  • 生成机器可读结果；
  • 可重复运行；
  • 具有测试样本。

交互式手工点击可以探索，但最终结论应转成受控脚本或完整操作记录。

处理环境

记录：

  • 操作系统；
  • 语言和运行时；
  • 软件包版本；
  • 硬件架构；
  • 本地时区和区域设置；
  • 随机种子；
  • 并行设置；
  • 浮点和加速库；
  • 容器或环境摘要。

完全相同的比特结果并非所有分析的必要条件，但差异必须小于项目容差且不改变结论。

数据选择

在看结果前定义：

  • 包含哪些运行；
  • 排除哪些运行；
  • 取哪个时间窗；
  • 稳态如何判定；
  • 如何处理预热；
  • 如何处理停止后的冷却；
  • 哪些字段缺失会使运行无效。

只挑最好的一段属于选择偏差。失败、中止和无效运行都要进入索引。

缺失、插值和滤波

插值不能创造真实证据。记录：

  • 缺失长度；
  • 插值方法；
  • 使用目的；
  • 是否允许进入判定；
  • 敏感性分析。

滤波必须保存：

  • 算法；
  • 截止频率；
  • 阶数；
  • 相位；
  • 初始条件；
  • 前向或双向；
  • 边界处理。

双向零相位滤波使用未来数据，不可被描述为实时系统行为。

图表

图表至少标出：

  • 变量和单位；
  • 时间基准；
  • 测试点；
  • 样本量；
  • 不确定度或变异；
  • 数据处理；
  • 中止和异常；
  • 坐标范围；
  • 来源文件。

截断纵轴、平滑曲线和对数坐标都要明确。不要用图形美观掩盖离散点和失败运行。

证据包结构

TEST-编号/
├── 00-plan/
├── 01-configuration/
├── 02-calibration/
├── 03-raw/
├── 04-working-copy/
├── 05-scripts/
├── 06-results/
├── 07-anomalies/
└── 08-report/

目录名只是示例。关键是原始数据只读、派生链明确并能从报告回溯。

敏感数据

数据可能包含：

  • 精确位置和航迹；
  • 设备唯一标识；
  • 操作者身份；
  • 无线电信息；
  • 图像和声音；
  • 任务和设施信息；
  • 密钥或令牌。

共享前执行最小化和脱敏。密钥不能进入普通日志。删除位置字段前还要检查视频、文件名和元数据是否泄露。

可复现检查

独立人员使用干净环境：

  1. 核对输入摘要；
  2. 创建固定分析环境；
  3. 运行脚本；
  4. 比较机器可读结果；
  5. 重新生成图表；
  6. 检查判定；
  7. 记录差异；
  8. 确认没有依赖未归档的手工步骤。

数据结论模板

问题和测试点：
原始数据摘要：
配置：
时间同步：
数据质量：
排除与无效：
处理脚本和参数：
统计方法：
结果和不确定度：
敏感性：
结论：
适用范围：
未覆盖：
独立复现：

检查理解

  1. 为什么不能覆盖原始文件？
  2. 数据字典为什么必须绑定版本？
  3. 双向零相位滤波为何不能表示实时行为？
  4. 失败和中止运行为什么也要归档？
  5. 怎样证明分析可以复现？

主要参考