專利名稱：一種遙測數(shù)據(jù)處理方法
技術領域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星遙測遙控技術領域，涉及一種遙測數(shù)據(jù)處理方法。
背景技術：
為了了解衛(wèi)星在軌運行狀態(tài)，需要對衛(wèi)星下傳的遙測原碼數(shù)據(jù)進行處理，解算出其中的遙測參數(shù)的工程值，如溫度、電流、電壓等。航天器遙測原碼數(shù)據(jù)處理的基本步驟，以計算星上某個溫度量遙測參數(shù)值PT為例，首先需要根據(jù)特定航天器遙測原碼數(shù)據(jù)的編碼方式，從原碼中規(guī)定位置提取出該參數(shù)的對應字節(jié)數(shù)據(jù)(稱為原碼尋址)，然后將所得數(shù)據(jù)帶入PT的專用計算公式，經過運算從而獲得最終以。C為計量單位的溫度數(shù)值(稱為工程值數(shù)據(jù))。衛(wèi)星遙測原碼數(shù)據(jù)體制主要有PCM遙測(主副幀格式、浮動組合格式)和分包遙測格式兩類，但是具體到每一顆衛(wèi)星又各不相同。當前尚無統(tǒng)一的原碼尋址方法，現(xiàn)有的各種解決方案均是開發(fā)專有的遙測處理程序，用于處理特定的衛(wèi)星或者一系列相似衛(wèi)星的原碼數(shù)據(jù)。在這類解決方案中，專有處理程序同時包含了原碼尋址和原碼處理不可分離的兩個部分，軟件的開發(fā)工作量很大。尤其是面對當今衛(wèi)星數(shù)量越來越多，遙測參數(shù)量越來越大，處理方法越來越復雜的發(fā)展趨勢，勢必需要研究多星遙測數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理的方法，實現(xiàn)對不同衛(wèi)星統(tǒng)一進行原碼尋址和原碼處理，從而減少程序開發(fā)，維護工作所需的巨大工作量。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術解決問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種遙測數(shù)據(jù)處理方法。 采用本發(fā)明可以實現(xiàn)對多航天器遙測數(shù)據(jù)中不同格式原碼的統(tǒng)一處理。本發(fā)明的技術解決方案是本發(fā)明能夠適應現(xiàn)有不同衛(wèi)星的原碼數(shù)據(jù)編碼格式，將原碼尋址環(huán)節(jié)中的相同和不同的部分進行分離，復用其中的相同處理邏輯，隔離不同部分，減少了對每顆衛(wèi)星原碼數(shù)據(jù)分析和尋址的工作量，同時統(tǒng)一了原碼處理環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)入口，從而解決多星遙測數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理中的這個核心問題。技術解決方案如下包括對衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)原碼進行預處理的步驟、根據(jù)原碼預處理步驟得到的格式進行格式隊列管理的步驟和對格式隊列中數(shù)據(jù)幀進行提取的步驟，其中(1)所述原碼預處理步驟為按衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的原碼發(fā)送順序和排列定義，提取下傳數(shù)據(jù)，將原碼中同類數(shù)據(jù)幀歸為一個nXm個數(shù)據(jù)字節(jié)的格式；所述格式由在下傳數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)幀按時間先后順序進行排列后的數(shù)據(jù)幀組成，其中，η為格式中的數(shù)據(jù)幀序號；m為數(shù)據(jù)幀中字節(jié)序號；(2)所述格式隊列管理步驟為將經原碼預處理得到的格式按照時間順序形成先入先出的隊列，所述隊列具有分別指向隊列頭部指針qHead、指向隊列尾部qTail和指向當前隊列處理位置的指針qPrcs ；當向一個格式中需添加新到來的數(shù)據(jù)幀時，按數(shù)據(jù)幀大小分配存儲空間，若存儲空間分配成功，則將新到來的數(shù)據(jù)幀添加于隊列頭部，并將隊列頭部qHead指針移動至隊列中新添加的數(shù)據(jù)幀；否則，等待數(shù)據(jù)幀提取線程釋放存儲空間后，對新到來的數(shù)據(jù)幀進行存儲；(3)所述數(shù)據(jù)幀進行提取步驟為(31)計算機獲取qPrcs指向的數(shù)據(jù)幀；提取數(shù)據(jù)幀中用于計算遙測參數(shù)的字節(jié)段，轉入步驟(32)；(32)提取完成后比較qPrcs和qHead在隊列中的指向位置若qPrcs和qHead指向相同的隊列位置，則等待并直到qPrcs和qHead指向隊列中的不同位置；若qPrcs和qHead指向不同的隊列位置，則將qPrcs移向下一個待處理數(shù)據(jù)幀，轉入步驟(33)；(33)若qPrcs指向的待處理數(shù)據(jù)幀與處理完成的數(shù)據(jù)幀屬于相同的格式，則返回步驟(31)；若qPrcs指向的待處理數(shù)據(jù)幀與處理完成的數(shù)據(jù)幀屬于不同的格式，則將qTail 指向qPrcs相同的位置并返回步驟(31)。在所述數(shù)據(jù)幀進行提取步驟的步驟(31)中提取數(shù)據(jù)幀中的字節(jié)段時，根據(jù)計算遙測參數(shù)的所需的一個或多個原碼塊，確定在同一個格式的不同數(shù)據(jù)幀中與所述原碼相對應的一個或多個所需的字節(jié)段；根據(jù)確定的一個或多個字節(jié)段，獲得提取最后一個所需字節(jié)段時，qPrcs指向的隊列位置；當qPrcs指向所需的最后一個字節(jié)段并完成對字節(jié)段的提取后，對遙測參數(shù)開始計算。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明充分適應現(xiàn)有不同衛(wèi)星的原碼數(shù)據(jù)編碼格式，根據(jù)衛(wèi)星原碼數(shù)據(jù)的編碼格式和傳輸順序，經預處理分解形成統(tǒng)一形式的原碼數(shù)據(jù)格式，在此基礎上實現(xiàn)了對原碼數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理。(2)利用先入先出處理隊列的結構，采用了雙線程模式即格式隊列管理和數(shù)據(jù)幀提取兩個步驟處理隊列數(shù)據(jù)，能夠適應現(xiàn)代計算機多核處理體系結構，從而提高了整體計
算效率。(3)設計了優(yōu)化的遙測參數(shù)原碼提取和處理順序算法，利用該算法可以確保任意參數(shù)的原碼數(shù)據(jù)一旦準備完畢可以立即提取原碼數(shù)據(jù)，從而保障了計算的及時性；與此同時，遙測參數(shù)的有序處理能夠支持后期對處理結果進行并行計算，從而進一步提高整體遙測處理的效率。


圖1為預處理過程示意圖；圖2為原碼數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù)示意圖；圖3為原碼塊的實例圖；圖4為遙測參數(shù)與虛參數(shù)的關系示意圖；圖5為原碼流隊列的數(shù)據(jù)結構圖；圖6為數(shù)據(jù)入隊出隊處理流程圖7為提取原碼線程處理流程圖。
具體實施例方式1、原碼計算要素一個抽象的原碼計算公式如下所示Vp = f (Coef, Raw, AssoVp)上式中包含了原碼計算的全部5個要素，其中(I)Vp表示某個遙測參數(shù)一次計算的結果；(2)f()表示針對某個Vp事先確定的計算方法，如線性計算公式，溫度計算公式等；C3) Coef表示公式系數(shù)，同樣針對某個具體的參數(shù)事先確定的；(4) Raw表示原碼，針對某個Vp，隨著衛(wèi)星遙測原碼數(shù)據(jù)幀的不斷下傳，Raw在計算過程中會不斷地隨時間發(fā)生變化，由此導致Vp不同，屬于時變參數(shù)； (5) AssoVp表示關聯(lián)參數(shù)值，表示遙測參數(shù)Vp是根據(jù)其它參數(shù)的計算結果AssoVp 計算得來，由遞歸的方式計算生成。由上可見，遙測原碼的計算過程主要圍繞上述五個要素開展。原碼Raw在參數(shù)計算過程中需要隨著數(shù)據(jù)下傳連續(xù)提取。2、原碼預處理為了實現(xiàn)對不同幀格式的原碼尋址，首先需要將衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的原碼進行預處理。預處理是按衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的原碼發(fā)送順序和排列定義，對下傳數(shù)據(jù)原碼中的數(shù)據(jù)幀進行排序的過程。在本方法中，利用原碼預處理操作將不同衛(wèi)星的不同原碼格式進行歸一化轉換。 針對不同的衛(wèi)星格式，預處理操作需按衛(wèi)星平臺分別開展，進而可以將不同衛(wèi)星原碼處理中的相異部分隔離開。經預處理后產生一個格式(原碼數(shù)據(jù)組RawGroup的數(shù)據(jù)結構)，再針對原碼數(shù)據(jù)組RawGroup進行統(tǒng)一處理。預處理過程如圖1所示在預處理生成的原碼數(shù)據(jù)組RawGroup中，橫向為路Line，代表原碼數(shù)據(jù)組 RawGroup中每個字節(jié)的位置；縱向為幀F(xiàn)rame，代表原碼數(shù)據(jù)組RawGroup中接收到的每個幀的序號。路和幀的起始序號均為0，每一次完整幀循環(huán)組成一個“格式!formation”。如圖 2所示。所有的航天器遙測原碼數(shù)據(jù)均可預處理成1個以上的格式，其中每一個格式具有如下數(shù)據(jù)特征(1)由nXm個數(shù)據(jù)字節(jié)(Byte)組成，對一個特定的格式，η和m即所述的路號和幀號；(2)格式中的每一個字節(jié)的含義是固定的，不存在浮動格式，即在每一數(shù)據(jù)幀的一路字節(jié)或多路組成的字節(jié)段均代表計算固定遙測參數(shù)的原碼；(3)在傳輸過程中，格式的每一幀總是具有特定的時間標記TS (時標Tim必tamp)，
而且時標是累加的，即TSFMma(n)彡TSprama^1) 0(4)格式中幀計數(shù)總是累加的，相鄰幀計數(shù)相差為1。而且存在只有1幀或者1路的格式。
2. 1原碼數(shù)據(jù)塊為了能夠尋址提取特定參數(shù)的原碼數(shù)值，在格式定義的基礎上，本方法進一步定義原碼數(shù)據(jù)塊RawBlock(簡稱原碼塊)。原碼塊是格式中一段連續(xù)的字節(jié)段，這些字節(jié)段在一個數(shù)據(jù)幀中由同一個時標和連續(xù)的路號確定。由此一個原碼塊具有如下的數(shù)據(jù)特征(1) 一個原碼塊不能跨越多個數(shù)據(jù)幀；(2)原碼塊的字節(jié)段是連續(xù)的；(3)原碼塊能夠由幀號fc，起始路號In和塊長度Ien完全定義。RawBlock = (fc, In, Ien)如圖3所示是3個原碼塊的實例圖。RBl、RB2、RB3分別表示為RBl = (2,3,4)RB2 = (2,9,5)RB3 = (3,10,4)本方法支持一個遙測參數(shù)使用多個原碼塊，由此可定義原碼塊集RawBlockkt，原碼塊集是一組有序的原碼塊的集合。即RawBlockSet = (RawBlockiIi = 0，1，2，· · ·，η]2. 2遙測參數(shù)與虛參數(shù)引入原碼塊集的概念之后，遙測計算公式可以衍化為Vp = f (Coef, RawBlockSet)其中，原碼塊集為動態(tài)提取原碼數(shù)據(jù)提供了所需信息，為了滿足實際遙測參數(shù)的處理情況，還要考慮以快幀遙測為主的大量遙測參數(shù)。這類遙測參數(shù)的原碼在一個格式中多次傳輸，需要進行1次以上的計算過程，而且每次計算結果都是該遙測參數(shù)的輸出。由此進一步引入虛參數(shù)的概念，來簡化該處理過程。虛參數(shù)VirtualParam(簡寫為Vp)表示在一個格式中的一次計算結果，遙測參數(shù) TeleParanK簡寫為Tp)由1個或多個虛參數(shù)組合而成，每一個虛參數(shù)均代表遙測參數(shù)的一次計算。從用戶的角度看，遙測參數(shù)具有特定的物理含義。如圖4所示。3格式隊列管理與數(shù)據(jù)幀提取3. 1確定原碼塊集提取順序利用前面的數(shù)據(jù)結構設計，為遙測參數(shù)提取原碼數(shù)據(jù)的工作可以簡化為從原碼數(shù)據(jù)組中提取虛參數(shù)原碼塊集的過程。下面在此基礎上再做進一步的優(yōu)化?？紤]一個Vp對應的原碼塊集RawBlockkt，RawBlockSet = (RawBlocki | i = 0，1，2，· · ·，η}RawBlockSet = Kfci, Ini, Ieni) | i = 0,1, 2, . . . , η}因為原碼格式的數(shù)據(jù)是按O (η-1)幀的順序依次傳入的，為了實現(xiàn)遙測參數(shù)處理的及時性，對于虛參數(shù)的計算不能等到整個格式準備完整后再開始，而是越快越好，因此對于一個Vp，當幀計數(shù)為Fcmax的原碼到來后，可啟動計算。Fcmax的計算方法為
權利要求
1.一種遙測數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于包括對衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)原碼進行預處理的步驟、 根據(jù)原碼預處理步驟得到的格式進行格式隊列管理的步驟和對格式隊列中數(shù)據(jù)幀進行提取的步驟，其中(1)所述原碼預處理步驟為按衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的原碼發(fā)送順序和排列定義，提取下傳數(shù)據(jù)，將原碼中同類數(shù)據(jù)幀歸為一個nXm個數(shù)據(jù)字節(jié)的格式；所述格式由在下傳數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)幀按時間先后順序進行排列后的數(shù)據(jù)幀組成，其中，η為格式中的數(shù)據(jù)幀序號；m為數(shù)據(jù)幀中字節(jié)序號；(2)所述格式隊列管理步驟為將經原碼預處理得到的格式按照時間順序形成先入先出的隊列，所述隊列具有分別指向隊列頭部指針qHead、指向隊列尾部qTail和指向當前隊列處理位置的指針qPrcs ；當向一個格式中需添加新到來的數(shù)據(jù)幀時，按數(shù)據(jù)幀大小分配存儲空間，若存儲空間分配成功，則將新到來的數(shù)據(jù)幀添加于隊列頭部，并將隊列頭部qHead指針移動至隊列中新添加的數(shù)據(jù)幀；否則，等待數(shù)據(jù)幀提取線程釋放存儲空間后，對新到來的數(shù)據(jù)幀進行存儲；(3)所述數(shù)據(jù)幀進行提取步驟為(31)計算機獲取qPrcs指向的數(shù)據(jù)幀；提取數(shù)據(jù)幀中用于計算遙測參數(shù)的字節(jié)段，轉入步驟(32)；(32)提取完成后比較qPrcs和qHead在隊列中的指向位置若qPrcs和qHead指向相同的隊列位置，則等待并直到qPrcs和qHead指向隊列中的不同位置；若qPrcs和qHead指向不同的隊列位置，則將qPrcs移向下一個待處理數(shù)據(jù)幀， 轉入步驟(33)；(33)若qPrcs指向的待處理數(shù)據(jù)幀與處理完成的數(shù)據(jù)幀屬于相同的格式，則返回步驟 (31)；若qPrcs指向的待處理數(shù)據(jù)幀與處理完成的數(shù)據(jù)幀屬于不同的格式，則將qTail指向 qPrcs相同的位置并返回步驟(31)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種遙測數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于在所述數(shù)據(jù)幀進行提取步驟的步驟(31)中提取數(shù)據(jù)幀中的字節(jié)段時，根據(jù)計算遙測參數(shù)的所需的一個或多個原碼塊，確定在同一個格式的不同數(shù)據(jù)幀中與所述原碼相對應的一個或多個所需的字節(jié)段；根據(jù)確定的一個或多個字節(jié)段，獲得提取最后一個所需字節(jié)段時，qPrcs指向的隊列位置；當qPrcs指向所需的最后一個字節(jié)段并完成對字節(jié)段的提取后，對遙測參數(shù)開始計算。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種遙測數(shù)據(jù)處理方法，屬于衛(wèi)星遙測遙控技術領域。包括對衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的原碼進行預處理的步驟；將預處理后形成的格式形成隊列并進行管理的步驟和對格式隊列中的數(shù)據(jù)幀進行提取步驟。采用本發(fā)明可以實現(xiàn)對多航天器遙測數(shù)據(jù)中不同格式原碼的統(tǒng)一處理。
文檔編號G06F17/30GK102323941SQ20111025730
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權日2011年9月1日
發(fā)明者劉鵬, 周永輝, 彭梅, 朱劍冰, 李帥, 李強, 李晗, 秦巍, 羅毓芳, 顏靈偉 申請人:北京空間飛行器總體設計部