專利名稱：月球探測器科學(xué)探測儀器在軌運(yùn)行注入數(shù)據(jù)的生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)在軌運(yùn)行衛(wèi)星科學(xué)探測儀器進(jìn)行控制的方法，特別涉及一種月球探 測器搭載的科學(xué)探測儀器在軌運(yùn)行注入數(shù)據(jù)的生成方法。
背景技術(shù)：
月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，是距離地球最近的天體。因此，月球一直是人類觀察 研究的重要對(duì)象，也是人類開展深空探測的首選目標(biāo)。因?yàn)樵虑蚓哂锌晒┤祟愰_發(fā)和利用 的各種獨(dú)特資源，是人類向外層空間發(fā)展的理想基地和前哨站，所以實(shí)現(xiàn)月球探測具有廣 泛而重要的意義。目前，國際上掀起了新一輪的月球探測熱潮，歐空局、日本、印度以及我國 都在近幾年向月球發(fā)射了繞月探測器，同時(shí)美國也規(guī)劃了新的月球探測計(jì)劃。每個(gè)月球探 測器都會(huì)攜帶多種科學(xué)探測儀器，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)月球進(jìn)行科學(xué)探測的目的。因而，如何對(duì)月球 探測器上搭載的科學(xué)探測儀器進(jìn)行有效控制，就成為月球探測工程需要考慮的重要問題。目前，對(duì)地球以及月球探測器的控制方式主要是通過對(duì)探測器發(fā)送注入數(shù)據(jù)的方 法完成。注入數(shù)據(jù)中包含對(duì)科學(xué)儀器的有效控制信息，科學(xué)探測儀器通過讀取注入數(shù)據(jù)中 的控制信息，完成探測過程中工作狀態(tài)設(shè)置。不過在目前的方法中，對(duì)探測器的定軌通常使 用統(tǒng)一 S波(Unified S-Band, USB)測距測速方法，該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)探測器的定軌工 作，但是定軌精度較低，并不能完全保證月球探測器的定軌需求。另一方面，月球探測器在 軌運(yùn)行過程中，每天只有部分時(shí)間段可以進(jìn)入觀測弧段。地面工作人員在可觀測弧段內(nèi)可 以接收到探測器信號(hào)并對(duì)探測器進(jìn)行控制，其他時(shí)間都無法接收探測器信號(hào)或者控制探測 器設(shè)備。因此，必須在可觀測弧段內(nèi)完成對(duì)月球探測器科學(xué)探測儀器的控制，并且保證探測 儀器在下次進(jìn)入觀測弧段之前工作正常。然而，目前的數(shù)據(jù)注入方法主要是針對(duì)地球衛(wèi)星 設(shè)計(jì)的，由于地球衛(wèi)星過境次數(shù)比較頻繁，或者是地球靜止軌道衛(wèi)星，可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)發(fā)送注 入數(shù)據(jù)，與月球探測器的數(shù)據(jù)注入要求有所差異。所以亟待提供一種能夠更加有效控制月球探測器的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種月球探測器科學(xué)探測儀器在軌 運(yùn)行注入數(shù)據(jù)的生成方法，該方法是以對(duì)月球探測器的精確定軌為基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的計(jì)算出月 球探測器的運(yùn)行軌道。綜合分析探測器的軌道數(shù)據(jù)和月表地型信息，制定探測器上科學(xué)探 測儀器的工作計(jì)劃和設(shè)備參數(shù)。同時(shí)，該方法可以根據(jù)月球探測器上科學(xué)探測儀器的科學(xué) 探測需求實(shí)時(shí)生成相應(yīng)的控制探測器工作狀態(tài)的注入數(shù)據(jù)，并通過將注入數(shù)據(jù)發(fā)送到月球 探測器上執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)科學(xué)探測儀器工作狀態(tài)的調(diào)整與設(shè)置，從而完成預(yù)期的科學(xué)探測目 標(biāo)。發(fā)送到探測器的注入數(shù)據(jù)中既包括科學(xué)探測儀器的電源控制指令，也包括探測儀器的 參數(shù)調(diào)整數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)科學(xué)探測儀器的靈活控制。不同的探測儀器具有不同的指令集 以及參數(shù)設(shè)置，在注入數(shù)據(jù)中需要對(duì)不同的探測儀器進(jìn)行區(qū)分，從而保證數(shù)據(jù)注入中的控 制指令和參數(shù)能夠發(fā)送給對(duì)應(yīng)的探測儀器，確?？茖W(xué)探測正常進(jìn)行。
該方法包括一種月球探測器科學(xué)探測儀器在軌運(yùn)行注入數(shù)據(jù)的生成方法，包括 步驟使用USB測距測速方法和甚長基線干涉測量VLBI聯(lián)合測軌的方式對(duì)月球探測器進(jìn)行 定軌，利用USB測距測速測量方法提供月球探測器的視向運(yùn)動(dòng)信息，利用VLBI提供月球探 測器的橫向運(yùn)動(dòng)信息；利用月球探測器的定軌結(jié)果設(shè)定科學(xué)探測儀器的工作參數(shù)；以及步 驟3，利用所述工作參數(shù)生成科學(xué)探測器的注入數(shù)據(jù)塊。優(yōu)選地，通過定軌生成探測器在月球軌道上運(yùn)行的精密軌道根數(shù)。優(yōu)選地，根據(jù)定軌結(jié)果計(jì)算月球探測器的運(yùn)行軌跡，以確定月球探測器上各科學(xué) 探測儀器在月球表面的有效探測區(qū)域。優(yōu)選地，所述工作參數(shù)用于調(diào)整科學(xué)探測儀器的工作狀態(tài)，其根據(jù)探測目標(biāo)和需 求以及科學(xué)探測儀器當(dāng)前的工作狀態(tài)來確定。優(yōu)選地，所述注入數(shù)據(jù)塊包括注入數(shù)據(jù)塊信息頭，作為注入數(shù)據(jù)塊的控制信息； 以及注入數(shù)據(jù)內(nèi)容，其根據(jù)科學(xué)探測儀器的工作參數(shù)生成。優(yōu)選地，所述注入數(shù)據(jù)塊信息頭包括科學(xué)探測儀器設(shè)備標(biāo)識(shí)信息，用于標(biāo)識(shí)執(zhí)行 所述注入數(shù)據(jù)塊的科學(xué)探測儀器；注入數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)內(nèi)容控制信息，用于指明注入數(shù)據(jù)塊之 間的順序以及數(shù)據(jù)塊長度。優(yōu)選地，所述幀包括幀頭信息和數(shù)據(jù)內(nèi)容兩部分，其中幀頭信息用于對(duì)注入數(shù)據(jù) 塊進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并對(duì)注入數(shù)據(jù)塊順序和長度進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括所述注入數(shù)據(jù)塊。優(yōu)選地，注入數(shù)據(jù)塊包括設(shè)備標(biāo)識(shí)符，用于指定執(zhí)行注入數(shù)據(jù)塊中指令的科學(xué) 探測儀器；指令控制序，用于控制注入數(shù)據(jù)塊順序的一組數(shù)據(jù)；指令長度，用于指明該注入 數(shù)據(jù)塊副導(dǎo)頭和數(shù)據(jù)域的字節(jié)數(shù)量；副導(dǎo)頭，是可選字段，用于對(duì)數(shù)據(jù)域內(nèi)容的說明；數(shù)據(jù) 域，是科學(xué)探測儀器參數(shù)設(shè)置的有效數(shù)據(jù)信息，科學(xué)探測儀器根據(jù)數(shù)據(jù)域中的內(nèi)容就對(duì)儀 器參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改。優(yōu)選地，所述幀包括包標(biāo)識(shí)符，是用來標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)注入包的一組標(biāo)志碼，表明從此 開始是數(shù)據(jù)注入包的內(nèi)容，包標(biāo)識(shí)符具有唯一性，即在數(shù)據(jù)注入包的內(nèi)容中不會(huì)出現(xiàn)與包 標(biāo)識(shí)符相同的數(shù)據(jù)內(nèi)容；包序控制，用于對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)注入包的順序控制標(biāo)識(shí)；包長度，指明 應(yīng)用數(shù)據(jù)和填充碼的字節(jié)數(shù)量；應(yīng)用數(shù)據(jù)，是所述注入數(shù)據(jù)塊；填充碼，用于補(bǔ)齊數(shù)據(jù)注入 包的數(shù)據(jù)內(nèi)容，當(dāng)科學(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)塊的長度不滿足數(shù)據(jù)注入包的要求時(shí)，就在數(shù)據(jù) 注入包的尾部添加填充碼。使用本發(fā)明的方法，通過引入一種新的定軌方式，即使用USB測距測速方法和甚 長基線干涉測量VLBI聯(lián)合測軌的方式對(duì)月球探測儀進(jìn)行定軌，根據(jù)精確的定軌結(jié)果生成 注入數(shù)據(jù)，并將注入數(shù)據(jù)傳送到月球探測器上，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)例如CE-I這樣的衛(wèi)星探測器搭 載的科學(xué)探測儀的在軌控制，從而保證各科學(xué)探測儀器的正常運(yùn)行。


圖1為本發(fā)明提供的月球探測器科學(xué)探測儀器在軌運(yùn)行注入數(shù)據(jù)的生成方法流 程圖。圖2為本發(fā)明的注入數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明將注入數(shù)據(jù)塊組幀之后的幀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。參照?qǐng)D1的流程圖，本發(fā)明的月球探測器科學(xué)探測儀器在軌運(yùn)行注入數(shù)據(jù)生成方 法主要包括步驟步驟S101，對(duì)月球探測器進(jìn)行定軌。月球探測器定軌是對(duì)月球探測器科學(xué)儀器進(jìn)行在軌控制的首要條件，只有通過精 確的定軌才能準(zhǔn)確的知道探測器的運(yùn)行軌跡及探測器姿態(tài)，一方面可以保證探測器上的 探測設(shè)備獲得精確、可靠的探測數(shù)據(jù)；另一方面也可以幫助地面工作人員更準(zhǔn)確的制定科 學(xué)探測儀器的工作計(jì)劃，保證月球探測器工作的有效性。在本方法中，使用USB(Unified S-Band，統(tǒng)一 S 波)和 VLBI (Very Long Baseline hterferometry，甚長基線干涉測量)聯(lián) 合測軌的方法對(duì)月球探測器進(jìn)行定軌。USB測距測速測量系統(tǒng)僅能提供月球探測器的視向運(yùn)動(dòng)信息，而VLBI則可提供月 球探測器的橫向運(yùn)動(dòng)信息。同無線電測距測速技術(shù)相比，VLBI技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如只 需觀測下行單向信號(hào)，測角精度高，且測量精度不隨距離增加而降低，對(duì)天線的支持要求低 等。因此，VLBI技術(shù)是無線電測距測速技術(shù)的有益補(bǔ)充，在月球探測器跟蹤中具有重要的作 用。VLBI觀測的主要誤差來源有天線和接收機(jī)的噪聲誤差、接收系統(tǒng)以及信號(hào)處理數(shù)據(jù) 系統(tǒng)產(chǎn)生的儀器延遲誤差、觀測站的時(shí)鐘誤差以及電離層和對(duì)流層的傳播延遲誤差。為了 消除儀器延遲誤差和觀測站的鐘差誤差，目前廣為采用的是較差VLBI測量，其測量原理是 探測器觀測的同時(shí)交叉觀測探測器附近的位置精確已知的河外射電源，以此消除共同的儀 器延遲誤差和觀測站時(shí)鐘誤差，電離層和對(duì)流層的大氣傳播誤差也部分被消除。目前我國 VLBI的測軌能力為時(shí)延精度好于IOns (1ns = 10_9s)，時(shí)延率精度約lps/s(lps = 10_12s)。通過VLBI技術(shù)的精密測角和USB的測距，結(jié)合月面目標(biāo)位于月球表面這一幾何約 束，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)月面目標(biāo)的精密定位。具體實(shí)現(xiàn)是利用一段時(shí)間內(nèi)的VLBI單歷元精密測 角，或者是結(jié)合USB的距離測量，利用月球轉(zhuǎn)動(dòng)的相關(guān)信息，將單歷元的定位結(jié)果進(jìn)行綜合 平差處理，以獲得月面目標(biāo)在月球坐標(biāo)系中的精密位置。使用USB和VLBI聯(lián)合定軌的精度顯著好于USB單獨(dú)定軌的精度，相對(duì)于USB單獨(dú) 定軌，聯(lián)合定軌后近地點(diǎn)時(shí)刻的軌道預(yù)報(bào)精度顯著的提高。聯(lián)合定軌相對(duì)于USB單獨(dú)定軌， 不僅在橫向上的精度顯著提高(橫向位置精度提高約70 % )，徑向方向的精度同樣也提高 很多(徑向位置精度提高約50% )。在定軌結(jié)束后，將生成探測器在月球軌道上運(yùn)行的精密軌道根數(shù)，作為后續(xù)科學(xué) 探測儀器數(shù)據(jù)注入生成的重要輸入條件。USB和VLBI聯(lián)合定軌應(yīng)用于任何探月衛(wèi)星，例如“嫦娥一號(hào)(CE-I) ”探月衛(wèi)星， “嫦娥一號(hào)(CE-I) ”探月衛(wèi)星是由中國發(fā)射的，是我國走向深空探測的第一步。在“嫦娥一 號(hào)(CE-I) ”衛(wèi)星執(zhí)行探測任務(wù)過程中，使用USB和VLBI兩種方式聯(lián)合定軌，完成對(duì)“嫦娥一 號(hào)(CE-I) ”衛(wèi)星的跟蹤。為滿足測定軌精度的要求，使用國內(nèi)4個(gè)地面站的天線組成VLBI 網(wǎng)，分別是北京密云50m射電天線、昆明40m射電天線以及上海和烏魯木齊的兩部25m射電 天線。同時(shí)，還使用青島和喀什的兩部25m天線采用USB方式進(jìn)行測定軌。在“嫦娥一號(hào)(CE-I) ”探測器運(yùn)行期間，使用上述6部天線分別采用VLBI和USB方式同時(shí)對(duì)探測器運(yùn)行軌道進(jìn)行測定，最大程度上保證了探測器定軌的精確度。在天線接 收到探測器信號(hào)后，分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再綜合計(jì)算得到探測器的軌道參數(shù)，并以精密軌 道根數(shù)的形式發(fā)布探測器定軌結(jié)果。精密軌道根數(shù)中包含六個(gè)重要的參數(shù)，用以確定探測 器的運(yùn)行軌跡，分別是長半軸a，偏心率e，軌道傾角i，升交點(diǎn)赤經(jīng)Ω，近月點(diǎn)幅角ω和平 近交點(diǎn)Μ。根據(jù)這六個(gè)參數(shù)，使用現(xiàn)有成熟的衛(wèi)星軌道計(jì)算模型，就可以精確的計(jì)算出探測 器的運(yùn)行姿態(tài)和軌跡，為后續(xù)的工作提供基本的輸入條件。步驟S103，確定科學(xué)探測儀器的工作參數(shù)?？茖W(xué)探測計(jì)劃是月球探測器科學(xué)探測儀器的工作計(jì)劃。在月球探測器在軌運(yùn)行的 過程中，地面工作人員需要綜合考慮月球探測器的運(yùn)行狀態(tài)、探測數(shù)據(jù)質(zhì)量以及飛行軌跡 和姿態(tài)等因素，制定或調(diào)整月球探測器科學(xué)探測儀器的探測目標(biāo)和探測需求，并以科學(xué)探 測計(jì)劃的形式輸出。生成科學(xué)探測計(jì)劃的重要輸入條件就是月球探測器的定軌結(jié)果。探測器定軌結(jié)束 后，就可以根據(jù)定軌結(jié)果精確地計(jì)算出月球探測器的運(yùn)行軌跡，從而確定月球探測器在月 球表面的有效探測區(qū)域。精確的定軌結(jié)果可以保證探測區(qū)域確定的準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上制 定的探測計(jì)劃可以保證獲取的科學(xué)探測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在生成科學(xué)探測計(jì)劃的時(shí)候，除了要 計(jì)算月球探測器的運(yùn)行軌跡外，還需要綜合可慮探測區(qū)域月球表面的地形信息，以及之前 獲取的探測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。有效探測區(qū)域的確定一方面是根據(jù)月球探測器的運(yùn)行軌跡，另一 方面需要參考探測器上各科學(xué)探測儀器的特點(diǎn)，進(jìn)行綜合分析確定。完成這項(xiàng)工作之后，將 月球探測器有效探測區(qū)域信息與月球表面地形地貌信息結(jié)合起來，就可以知道探測器探測 區(qū)域的地形特點(diǎn)以及探測區(qū)域中是否存在重要的探測目標(biāo)，從而作為制定科學(xué)探測計(jì)劃的 輸入條件。探測器探測區(qū)域的地形特點(diǎn)以及探測區(qū)域中的重要探測目標(biāo)，是制定科學(xué)探測 計(jì)劃的重要參考依據(jù)。地面工作人員綜合分析這些信息，根據(jù)工程的任務(wù)目標(biāo)和當(dāng)前的工 作狀態(tài)，制定或調(diào)整月球探測器上各科學(xué)探測儀器的具體工作計(jì)劃。適時(shí)更新的科學(xué)探測 計(jì)劃可以保證科學(xué)探測儀器工作的有效性和適應(yīng)性，提高月球探測器工作的質(zhì)量和效率?？茖W(xué)探測計(jì)劃制定了各科學(xué)儀器的工作計(jì)劃，是后續(xù)進(jìn)行注入數(shù)據(jù)生成的基本輸 入條件。以“嫦娥一號(hào)(CE-I) ”衛(wèi)星搭載的C⑶三線陣立體相機(jī)為例，說明生成科學(xué)探 測計(jì)劃的過程。CCD立體相機(jī)是用來拍攝月球表面影像圖的科學(xué)儀器設(shè)備，在“嫦娥一號(hào) (CE-I) ”衛(wèi)星繞月飛行過程中，CXD立體相機(jī)需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間開機(jī)拍攝圖像，從而完成獲 取月球全球影像圖的任務(wù)目標(biāo)。地面工作人員在制定CCD立體相機(jī)科學(xué)探測計(jì)劃時(shí)，需要 參考以下幾方面的信息(1) “嫦娥一號(hào)(CE-I) ”衛(wèi)星軌道預(yù)報(bào)文件，確定衛(wèi)星飛行軌跡； (2)月球表面地形信息，分析CCD立體相機(jī)成像區(qū)域的特點(diǎn)；(3)CCD立體相機(jī)圖像數(shù)據(jù)，分 析立體相機(jī)工作狀態(tài)和相機(jī)成像質(zhì)量。通過對(duì)上述信息的綜合分析，地面工作人員就可以根據(jù)任務(wù)需要制定CXD立體相 機(jī)的成像計(jì)劃，在預(yù)定的拍攝區(qū)域內(nèi)開機(jī)獲取圖像。同時(shí)，根據(jù)拍攝區(qū)域的特點(diǎn)及相機(jī)成 像質(zhì)量，還需要適時(shí)調(diào)整C⑶立體相機(jī)成像策略，保證獲取圖像的質(zhì)量。綜合這兩方面的 內(nèi)容，就可以生成科學(xué)探測計(jì)劃，并將探測計(jì)劃下發(fā)，使之轉(zhuǎn)化為各科學(xué)探測儀器的注入數(shù) 據(jù)。在科學(xué)探測計(jì)劃中，只是制定了科學(xué)探測儀器的工作計(jì)劃或者工作策略。如何按照探測計(jì)劃實(shí)現(xiàn)探測任務(wù)，還需要結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整科學(xué)探測儀器的工作參數(shù)。設(shè)定科學(xué) 探測儀器的工作參數(shù)，是調(diào)整各科學(xué)探測儀器工作狀態(tài)的直接手段。地面工作人員通過設(shè) 置儀器的工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)月球探測器上科學(xué)探測儀器的控制。因此，在生成科學(xué)探測計(jì)劃 之后，地面工作人員需要進(jìn)一步將儀器的工作計(jì)劃轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)探測儀器的工作參數(shù)，將探 測計(jì)劃作為基本的輸入條件，并結(jié)合科學(xué)探測儀器當(dāng)前的工作狀態(tài)，則可以推導(dǎo)出完成探 測計(jì)劃需要設(shè)定的科學(xué)探測儀器的工作參數(shù)。通過設(shè)置新的工作參數(shù)就可以改變科學(xué)探測 儀器的工作狀態(tài)，使之適應(yīng)新的任務(wù)計(jì)劃。同樣以“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星CXD立體相機(jī)為例，在制定CXD立體相機(jī)的探測計(jì)劃之后， 需要根據(jù)探測計(jì)劃的要求，調(diào)整衛(wèi)星的工作狀態(tài)獲取指定區(qū)域的月面圖像。C⑶立體相機(jī)工 作狀態(tài)的調(diào)整在依據(jù)科學(xué)探測計(jì)劃的基礎(chǔ)上，還需要考慮衛(wèi)星在月球坐標(biāo)系中經(jīng)緯度位置 以及拍攝區(qū)域太陽高度角變化等因素的影響，衛(wèi)星在月球不同的位置或者太陽高度角的不 同都會(huì)影響到CCD立體相機(jī)的成像質(zhì)量。所以，在設(shè)置CCD立體相機(jī)工作狀態(tài)的時(shí)候，需要 綜合考慮這幾方面因素的影響，根據(jù)實(shí)際情況的變化調(diào)整CCD立體相機(jī)的開關(guān)機(jī)時(shí)間和曝 光時(shí)間，使CCD立體相機(jī)的工作狀態(tài)適應(yīng)探測計(jì)劃和成像條件的要求，獲取科學(xué)探測計(jì)劃 指定區(qū)域的圖像。通過對(duì)科學(xué)探測計(jì)劃和探測儀器工作條件的分析，得到實(shí)現(xiàn)探測計(jì)劃需要設(shè)置的 科學(xué)探測儀器工作參數(shù)，并將其作為生成探測器注入數(shù)據(jù)的重要依據(jù)?？茖W(xué)探測儀器的工 作參數(shù)是生成注入數(shù)據(jù)的直接輸入條件，根據(jù)探測儀器的工作參數(shù)就可以確定注入數(shù)據(jù)的 內(nèi)容。因此，確定科學(xué)探測儀器工作參數(shù)是生成注入數(shù)據(jù)最重要的步驟。步驟S105，根據(jù)科學(xué)探測儀器的工作參數(shù)生成科學(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)塊。生成科學(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)塊的輸入條件是科學(xué)探測儀器的設(shè)備參數(shù)。地面工作 人員根據(jù)科學(xué)探測計(jì)劃確定科學(xué)探測儀器的設(shè)備參數(shù)后，就可以進(jìn)入生成科學(xué)探測儀器注 入數(shù)據(jù)塊的階段。科學(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)塊是對(duì)科學(xué)探測儀器直接進(jìn)行控制的數(shù)據(jù)信息，它由一組 16進(jìn)制數(shù)據(jù)組成，在數(shù)據(jù)塊中包含科學(xué)探測儀器的設(shè)備標(biāo)識(shí)和設(shè)備的控制信息，可以實(shí)現(xiàn) 對(duì)不同科學(xué)探測儀器的操作控制?？茖W(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)塊主要由兩部分組成，一部分是注入數(shù)據(jù)塊信息頭，另一 部分是科學(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)內(nèi)容。注入數(shù)據(jù)塊信息頭是注入數(shù)據(jù)塊的控制信息，注入數(shù) 據(jù)塊信息頭主要包含兩部分內(nèi)容一是科學(xué)探測儀器設(shè)備標(biāo)識(shí)信息，用來說明執(zhí)行該注入 數(shù)據(jù)塊的科學(xué)探測儀器；二是注入數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)內(nèi)容控制信息，用來指明注入數(shù)據(jù)塊之間順 序及數(shù)據(jù)塊長度。注入數(shù)據(jù)塊信息頭是數(shù)據(jù)注入塊的重要組成部分，科學(xué)探測儀器通過注 入數(shù)據(jù)塊信息頭獲取相關(guān)的注入數(shù)據(jù)，并保證注入數(shù)據(jù)讀取和執(zhí)行順序的正確性?？茖W(xué)探 測儀器注入數(shù)據(jù)內(nèi)容是科學(xué)探測儀器的控制信息，注入數(shù)據(jù)內(nèi)容是根據(jù)科學(xué)探測儀器工作 參數(shù)生成的，探測儀器在收到注入數(shù)據(jù)塊之后將其中的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行反演，就可以根據(jù)獲 得的參數(shù)內(nèi)容設(shè)置儀器的工作狀態(tài)，完成科學(xué)探測任務(wù)。具體地，參照?qǐng)D2，科學(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)塊按照字段優(yōu)選地包含以下幾個(gè)部分 設(shè)備標(biāo)識(shí)符；指令控制序；指令長度；副導(dǎo)頭和數(shù)據(jù)域。設(shè)備標(biāo)識(shí)符是用來指定執(zhí)行注入數(shù)據(jù)塊中指令的科學(xué)探測儀器，通過判讀設(shè)備標(biāo) 識(shí)符保證儀器接收和執(zhí)行指令的正確性，從而避免造成不同科學(xué)探測儀器之間的注入數(shù)據(jù)相互執(zhí)行錯(cuò)誤。指令控制序是用來控制注入數(shù)據(jù)塊順序的一組數(shù)據(jù)，不同的注入數(shù)據(jù)塊將有不用 的順序計(jì)數(shù)，科學(xué)探測儀器按照順序執(zhí)行收到的注入數(shù)據(jù)塊。指令長度指明該注入數(shù)據(jù)塊副導(dǎo)頭和數(shù)據(jù)域的字節(jié)數(shù)量，是科學(xué)探測儀器用來判 斷參數(shù)內(nèi)容的依據(jù)。副導(dǎo)頭是對(duì)數(shù)據(jù)域內(nèi)容的說明，該部分內(nèi)容根據(jù)不同的科學(xué)探測儀器有不同的規(guī) 定，有的科學(xué)探測儀器數(shù)據(jù)注入塊沒有副導(dǎo)頭。數(shù)據(jù)域是科學(xué)探測儀器參數(shù)設(shè)置的有效數(shù)據(jù)信息，科學(xué)探測儀器根據(jù)數(shù)據(jù)域中的 內(nèi)容就可以對(duì)儀器參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改。科學(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)塊是按照相應(yīng)的規(guī)范生成的，每個(gè)科學(xué)探測儀器都有特定 的設(shè)備標(biāo)識(shí)符，科學(xué)探測儀器的每個(gè)參數(shù)都有唯一的指令碼。在確認(rèn)科學(xué)探測儀器的工作 參數(shù)之后，就按照規(guī)范將探測儀器的參數(shù)信息轉(zhuǎn)化為指令碼，寫入注入數(shù)據(jù)塊中。以CCD立 體相機(jī)為例，在生成注入數(shù)據(jù)塊時(shí)，首先要在數(shù)據(jù)塊中寫入CCD立體相機(jī)的設(shè)備標(biāo)識(shí)符，用 以表明該注入數(shù)據(jù)塊是供CCD立體相機(jī)使用的；其次填寫指令控制序信息，說明多個(gè)注入 數(shù)據(jù)塊之間的順序關(guān)系，在執(zhí)行注入數(shù)據(jù)塊時(shí)按照該順序進(jìn)行；再次，按照CCD立體相機(jī)的 工作參數(shù)填寫注入數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)域，將工作參數(shù)轉(zhuǎn)換為指令碼按照順序?qū)懭霐?shù)據(jù)域中，供 CCD立體相機(jī)執(zhí)行使用；最后，根據(jù)注入數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)域的內(nèi)容和長度填寫指令長度和副導(dǎo) 頭信息，用來表明該注入數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容特性。這樣就完成了 CXD立體相機(jī)一個(gè)注入數(shù)據(jù)塊的生成，如果CXD立體相機(jī)有多個(gè)注 入數(shù)據(jù)塊，就按照該過程依次生成。步驟S107，注入數(shù)據(jù)塊組幀。生成科學(xué)探測儀器的注入數(shù)據(jù)塊之后，需要將注入數(shù)據(jù)塊發(fā)送到月球探測器上， 才能由月球探測器將注入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給各科學(xué)探測儀器。因此在注入數(shù)據(jù)塊生成之后，需要 對(duì)其進(jìn)行組幀才能發(fā)送到月球探測器，也就是還需要對(duì)注入數(shù)據(jù)塊再封裝一層月球探測器 可以識(shí)別的標(biāo)識(shí)和控制信息，其目的是幫助月球探測器識(shí)別和控制接收到的科學(xué)探測儀器 注入數(shù)據(jù)塊，有效的對(duì)注入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行管理，避免數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā)的錯(cuò)誤。組幀后的注入數(shù)據(jù)塊可以稱為數(shù)據(jù)注入包，主要由包頭信息和數(shù)據(jù)內(nèi)容組成。包 頭信息一方面是用來對(duì)注入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行標(biāo)識(shí)，另一方面是對(duì)注入數(shù)據(jù)塊順序和長度進(jìn)行控 制。通過讀取包頭信息，月球探測器就可以確定該數(shù)據(jù)注入包的類型，并保證數(shù)據(jù)包內(nèi)容讀 取的正確性和多個(gè)數(shù)據(jù)包間順序的正確性。數(shù)據(jù)注入包的數(shù)據(jù)內(nèi)容就是生成的科學(xué)探測儀 器注入數(shù)據(jù)塊，它是科學(xué)探測儀器的控制信息。月球探測器接收到數(shù)據(jù)注入包后，將其中的 科學(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的科學(xué)探測儀器，使之按照注入數(shù)據(jù)塊中的內(nèi)容設(shè)置 工作狀態(tài)，完成科學(xué)探測計(jì)劃。具體地，參照?qǐng)D3，組幀后的數(shù)據(jù)注入包按照字段可包括包標(biāo)識(shí)符；包序控制；包 長度；應(yīng)用數(shù)據(jù)；填充碼。其中包標(biāo)識(shí)符是用來標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)注入包的一組標(biāo)志碼，表明從此開始是數(shù)據(jù)注入包 的內(nèi)容，包標(biāo)識(shí)符具有唯一性，即在數(shù)據(jù)注入包的內(nèi)容中不會(huì)出現(xiàn)與包標(biāo)識(shí)符相同的數(shù)據(jù) 內(nèi)容。包序控制是對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)注入包的順序控制標(biāo)識(shí)，通過讀取該標(biāo)識(shí)可以知道數(shù)據(jù)注入包的先后順序。包長度指明應(yīng)用數(shù)據(jù)和填充碼的字節(jié)數(shù)量，探測器根據(jù)包長度確定數(shù)據(jù)注入包的 數(shù)據(jù)內(nèi)容。應(yīng)用數(shù)據(jù)就是之前生成的科學(xué)探測儀器的注入數(shù)據(jù)塊，是數(shù)據(jù)注入包的核心內(nèi) 容，探測器將注入數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)發(fā)到各相應(yīng)的科學(xué)探測儀器執(zhí)行。填充碼是用來補(bǔ)齊數(shù)據(jù)注入包的數(shù)據(jù)內(nèi)容，當(dāng)科學(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)塊的長度不 滿足數(shù)據(jù)注入包的要求時(shí)，就在數(shù)據(jù)注入包的尾部添加填充碼。注入數(shù)據(jù)塊組幀之后，就可以將注入數(shù)據(jù)發(fā)送到月球探測器上執(zhí)行，使月球探測 器的科學(xué)探測儀器可以按照要求調(diào)整其工作狀態(tài)，從而完成相應(yīng)的科學(xué)探測任務(wù)。使用本發(fā)明提出的注入數(shù)據(jù)生成方法，通過對(duì)月球探測儀的精確定軌，并利用定 軌結(jié)果生成注入數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)月球探測器科學(xué)探測儀器的在軌控制，以此支持月球探 測工程的實(shí)現(xiàn)。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種月球探測器科學(xué)探測儀器在軌運(yùn)行注入數(shù)據(jù)的生成方法，包括步驟步驟1，使用USB測距測速方法和甚長基線干涉測量VLBI聯(lián)合測軌的方式對(duì)月球探測 器進(jìn)行定軌，利用USB測距測速測量方法提供月球探測器的視向運(yùn)動(dòng)信息，利用VLBI提供 月球探測器的橫向運(yùn)動(dòng)信息；步驟2，利用月球探測器的定軌結(jié)果設(shè)定科學(xué)探測儀器的工作參數(shù)；以及 步驟3，利用所述工作參數(shù)生成科學(xué)探測器的注入數(shù)據(jù)塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1進(jìn)一步包括通過定軌生成探測器 在月球軌道上運(yùn)行的精密軌道根數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟1進(jìn)一步包括精密軌道根數(shù)中包含 六個(gè)參數(shù)，用以確定探測器的運(yùn)行軌跡，分別是長半軸a，偏心率e，軌道傾角i，升交點(diǎn)赤 經(jīng)Ω，近月點(diǎn)幅角ω和平近交點(diǎn)Μ，根據(jù)所述參數(shù)，計(jì)算探測器的運(yùn)行姿態(tài)和軌跡，以確定 月球探測器在月球表面的有效探測區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作參數(shù)用于調(diào)整科學(xué)探測儀器的 工作狀態(tài)，其根據(jù)探測目標(biāo)和需求以及科學(xué)探測儀器當(dāng)前的工作狀態(tài)來確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述注入數(shù)據(jù)塊包括 注入數(shù)據(jù)塊信息頭，作為注入數(shù)據(jù)塊的控制信息；以及注入數(shù)據(jù)內(nèi)容，其根據(jù)科學(xué)探測儀器的工作參數(shù)生成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述注入數(shù)據(jù)塊信息頭包括 科學(xué)探測儀器設(shè)備標(biāo)識(shí)信息，用于標(biāo)識(shí)執(zhí)行所述注入數(shù)據(jù)塊的科學(xué)探測儀器；注入數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)內(nèi)容控制信息，用于指明注入數(shù)據(jù)塊之間的順序以及及數(shù)據(jù)塊長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟3之后，還包括將注入數(shù)據(jù)塊封裝 成幀，所述幀包括幀頭信息和數(shù)據(jù)內(nèi)容兩部分，其中幀頭信息用于對(duì)注入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行標(biāo)識(shí)， 并對(duì)注入數(shù)據(jù)塊順序和長度進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括所述注入數(shù)據(jù)塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述月球探測儀是探月衛(wèi)星。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述注入數(shù)據(jù)塊包括 設(shè)備標(biāo)識(shí)符，用于指定執(zhí)行注入數(shù)據(jù)塊中指令的科學(xué)探測儀器；指令控制序，用于控制注入數(shù)據(jù)塊順序的一組數(shù)據(jù)； 指令長度，用于指明該注入數(shù)據(jù)塊副導(dǎo)頭和數(shù)據(jù)域的字節(jié)數(shù)量； 副導(dǎo)頭，是可選字段，用于對(duì)數(shù)據(jù)域內(nèi)容的說明；數(shù)據(jù)域，是科學(xué)探測儀器參數(shù)設(shè)置的有效數(shù)據(jù)信息，科學(xué)探測儀器根據(jù)數(shù)據(jù)域中的內(nèi) 容就對(duì)儀器參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述幀包括包標(biāo)識(shí)符，是用來標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)注入包的一組標(biāo)志碼，表明從此開始是數(shù)據(jù)注入包的內(nèi)容， 包標(biāo)識(shí)符具有唯一性，即在數(shù)據(jù)注入包的內(nèi)容中不會(huì)出現(xiàn)與包標(biāo)識(shí)符相同的數(shù)據(jù)內(nèi)容； 包序控制，用于對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)注入包的順序控制標(biāo)識(shí) 包長度，指明應(yīng)用數(shù)據(jù)和填充碼的字節(jié)數(shù)量； 應(yīng)用數(shù)據(jù)，是所述注入數(shù)據(jù)塊；填充碼，用于補(bǔ)齊數(shù)據(jù)注入包的數(shù)據(jù)內(nèi)容，當(dāng)科學(xué)探測儀器注入數(shù)據(jù)塊的長度不滿足 數(shù)據(jù)注入包的要求時(shí)，就在數(shù)據(jù)注入包的尾部添加填充碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種月球探測器科學(xué)探測儀器在軌運(yùn)行注入數(shù)據(jù)的生成方法，包括步驟步驟1，使用USB測距測速方法和甚長基線干涉測量VLBI聯(lián)合測軌的方式對(duì)月球探測器進(jìn)行定軌，利用USB測距測速測量方法提供月球探測器的視向運(yùn)動(dòng)信息，利用VLBI提供月球探測器的橫向運(yùn)動(dòng)信息；步驟2，利用月球探測器的定軌結(jié)果設(shè)定科學(xué)探測儀器的工作參數(shù)；以及步驟3，利用所述工作參數(shù)生成科學(xué)探測器的注入數(shù)據(jù)塊；將注入數(shù)據(jù)塊封裝成幀。通過利用本發(fā)明的方法，對(duì)月球探測器科學(xué)探測儀器的控制可以通過向探測器發(fā)送注入數(shù)據(jù)的方式完成，確保月球探測工作的正常進(jìn)行。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102081704SQ20111002694
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者付強(qiáng), 任鑫, 劉建軍, 嫣俊潔, 張洪波, 李春來, 沈勇, 溫衛(wèi)斌, 王濤, 王芳, 蘇彥 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院國家天文臺(tái)