專利名稱：一種在軌航天器遙測數(shù)據(jù)壓縮存儲與快速查詢方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在軌航天器遙測數(shù)據(jù)的處理方法。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)是工程技術(shù)人員以及地面監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測衛(wèi)星工作狀態(tài)、分析處理衛(wèi)星上故障的重要依據(jù)。衛(wèi)星在軌數(shù)據(jù)種類繁多、數(shù)據(jù)量大、監(jiān)視處理實效要求高，因此海量遙測數(shù)據(jù)的高效存儲和快速查詢是迫切需要解決的問題。目前航天器上廣泛采用的數(shù)據(jù)存儲和查詢方法主要有如下幾種1、直接存儲方法即對在軌衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)采用逐幀存儲的方式進(jìn)行記錄，并通過數(shù)據(jù)庫軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。由于衛(wèi)星數(shù)量越來越多，且衛(wèi)星遙測參數(shù)的類型也越來越多，采用該方法進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄將需要占用大量的存儲空間，成本居高不下，且不利于數(shù)據(jù)管理。2、基于數(shù)據(jù)壓縮算法的壓縮存儲方法基于數(shù)據(jù)壓縮算法的數(shù)據(jù)存儲多應(yīng)用于多媒體數(shù)據(jù)的記錄。此類方法在對數(shù)據(jù)存儲之前采用無損壓縮算法進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，并將壓縮后的數(shù)據(jù)存儲到存儲器中。目前常用的壓縮算法有RLE行程編碼、字典編碼(LZ77壓縮算法、LZSS壓縮算法等)、變長碼多模式壓縮算法、混合字典壓縮編碼算法等。此類方法可根據(jù)數(shù)據(jù)特點選擇合適的數(shù)據(jù)壓縮算法，從而得到較高的壓縮比，提高存儲器利用效率。然而如果對在軌航天器遙測數(shù)據(jù)采用上述方法進(jìn)行壓縮存儲，會降低數(shù)據(jù)檢索效率，而且部分壓縮算法復(fù)雜度過高，無法滿足衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)接收存儲的實時性要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于遙測數(shù)據(jù)變化規(guī)律的壓縮存儲與快速查詢方法，可以提高遙測數(shù)據(jù)的存儲效率以及數(shù)據(jù)查詢的實時性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種在軌航天器遙測數(shù)據(jù)壓縮存儲與快速查詢方法， 包括遙測數(shù)據(jù)的壓縮存儲方法和遙測數(shù)據(jù)的查詢方法，其中遙測數(shù)據(jù)的壓縮存儲方法的步驟如下1)建立數(shù)據(jù)幀信息表，同時為遙測參數(shù)生成遙測參數(shù)表，每一種遙測參數(shù)都對應(yīng)一個遙測參數(shù)表；2)接收實時遙測數(shù)據(jù)包，解包生成數(shù)據(jù)幀；如果該數(shù)據(jù)幀未出現(xiàn)過，則將該數(shù)據(jù)幀的信息存入數(shù)據(jù)幀信息表；3)獲取該數(shù)據(jù)幀在幀信息表中的位置，并分析獲取該數(shù)據(jù)幀所包含的遙測參數(shù)；4)順序讀取數(shù)據(jù)幀中所包含的一個遙測參數(shù)對應(yīng)的值，當(dāng)數(shù)據(jù)幀中包含的所有遙測參數(shù)均讀取完畢后進(jìn)入步驟2~)，否則進(jìn)入步驟5)；5)將讀取的遙測參數(shù)對應(yīng)的值與數(shù)據(jù)庫中存儲的該遙測參數(shù)的最新信息進(jìn)行比對，如果兩者相同，則進(jìn)入步驟4)，如果兩者不相同則進(jìn)入步驟6)；
6)將該遙測參數(shù)對應(yīng)的值和時間信息記錄下來，進(jìn)入步驟4)；7)重復(fù)步驟2、 6)，直至處理完接收到的所有遙測數(shù)據(jù)包；遙測數(shù)據(jù)的查詢方法步驟如下8)獲取用戶提交的查詢條件所包括的衛(wèi)星名、遙測參數(shù)代號以及時間段tl t2 ；9)在數(shù)據(jù)庫中與衛(wèi)星名和遙測參數(shù)代號相對應(yīng)的遙測參數(shù)表中搜索時間段tl t2內(nèi)的所有遙測參數(shù)值；10)根據(jù)屏幕分辨率的大小，提取遙測參數(shù)的特征值；11)根據(jù)遙測參數(shù)特征值數(shù)據(jù)在屏幕上繪制遙測數(shù)據(jù)曲線。所述的數(shù)據(jù)幀信息表包含幀編號、時間戳以及幀內(nèi)所含參數(shù)列表三類信息。所述的遙測參數(shù)表包含時間戳和參數(shù)值兩類信息。所述步驟10)中提取遙測參數(shù)特征值的方法為(1)獲取顯示屏幕的分辨率X * Y，其中顯示屏幕的橫向點數(shù)為X ；(2)從數(shù)據(jù)庫中讀出與衛(wèi)星名和遙測參數(shù)代號相對應(yīng)的遙測參數(shù)表中時間段為 tl t2的遙測數(shù)據(jù)N條；(3)如果N <=X，則所有N條數(shù)據(jù)都是特征值，轉(zhuǎn)入步驟(6)；否則進(jìn)入步驟；(4)令M = N/X,把N條數(shù)據(jù)分為X份，前X_1份各包含M條數(shù)據(jù)，最后一份包含 M+N% X條數(shù)據(jù)，進(jìn)入步驟(5)；其中符號％表示求余運算；(5)分別提取步驟(4)中X份數(shù)據(jù)的最大值和最小值，得到X個最大值和最小值數(shù)據(jù)對，即為本次查詢的特征值。所述的步驟11)中根據(jù)遙測參數(shù)特征值數(shù)據(jù)在屏幕上繪制遙測數(shù)據(jù)曲線的方法為A)如果N <=X，則在屏幕上繪制2N個點，生成階梯曲線、擬合曲線或點，對于每一個點，均包括一個最大值imax和一個最小值imin ；B)對第i個點，繪制線段，其中線段的兩個端點分別為imin和imax，i = 1，2，...，
N0本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于本發(fā)明針對衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)格式固定、數(shù)據(jù)量大和存儲與查詢時效性要求高的特點，采用基于遙測數(shù)據(jù)變化的壓縮存儲方法，僅對發(fā)生變化時的遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，提高了存儲效率；同時針對長時間跨度數(shù)據(jù)查詢的需求，采用基于時間點壓縮規(guī)律的高速曲線生成方法，提高了數(shù)據(jù)查詢實時性；采用面向航天器遙測參數(shù)應(yīng)用特點的特征值提取方法，可在曲線生成時有效保留拐點、最大值點和最小值點等反映航天器工作狀態(tài)的特征點，提高了曲線式長時段數(shù)據(jù)查詢結(jié)果的準(zhǔn)確性。


圖1為本發(fā)明遙測數(shù)據(jù)壓縮存儲方法的流程圖；圖2為本發(fā)明遙測數(shù)據(jù)查詢方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的在軌航天器遙測數(shù)據(jù)處理方法包括遙測數(shù)據(jù)壓縮存儲方法和遙測數(shù)據(jù)查詢方法。每顆衛(wèi)星都有一張描述遙測參數(shù)信息(包括遙測參數(shù)名稱，代號，單位等)的遙測大表，首先根據(jù)這張遙測大表為每個遙測參數(shù)生成一張遙測參數(shù)表，用于存儲該遙測參數(shù)的數(shù)據(jù)信息(包括時間和值信息)。1、壓縮存儲方法對于接收到的實時遙測數(shù)據(jù)，根據(jù)遙測參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行壓縮存儲，其壓縮原理是為每個遙測參數(shù)建立一個數(shù)據(jù)庫表，僅在數(shù)據(jù)發(fā)生變化的時候存儲遙測數(shù)據(jù)值，如果與上一幀存儲的遙測數(shù)據(jù)值相比沒有發(fā)生變化就不再存儲。衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)相對來說比較穩(wěn)定，大部分?jǐn)?shù)據(jù)變化不大，采用上述方法能夠滿足用戶提出的壓縮需求。如圖1所示，采用壓縮模式記錄參數(shù)的具體步驟如下1)建立數(shù)據(jù)幀信息表，同時為遙測參數(shù)生成遙測參數(shù)表(對于每一種遙測參數(shù)都對應(yīng)一個遙測參數(shù)表)；數(shù)據(jù)幀信息表和遙測參數(shù)表格式分別如表1和表2所示。數(shù)據(jù)幀信息表包含幀編號、時間戳以及幀內(nèi)所含參數(shù)列表三類信息；遙測參數(shù)表包含時間戳和參數(shù)值兩類信息；數(shù)據(jù)幀信息表和遙測參數(shù)表均通過表名字標(biāo)識其所屬衛(wèi)星型號及參數(shù)代號。表1數(shù)據(jù)幀信息表結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種在軌航天器遙測數(shù)據(jù)壓縮存儲與快速查詢方法，其特征在于包括遙測數(shù)據(jù)的壓縮存儲方法和遙測數(shù)據(jù)的查詢方法，其中遙測數(shù)據(jù)的壓縮存儲方法的步驟如下1)建立數(shù)據(jù)幀信息表，同時為遙測參數(shù)生成遙測參數(shù)表，每一種遙測參數(shù)都對應(yīng)一個遙測參數(shù)表；2)接收實時遙測數(shù)據(jù)包，解包生成數(shù)據(jù)幀；如果該數(shù)據(jù)幀未出現(xiàn)過，則將該數(shù)據(jù)幀的信息存入數(shù)據(jù)幀信息表；3)獲取該數(shù)據(jù)幀在幀信息表中的位置，并分析獲取該數(shù)據(jù)幀所包含的遙測參數(shù)；4)順序讀取數(shù)據(jù)幀中所包含的一個遙測參數(shù)對應(yīng)的值，當(dāng)數(shù)據(jù)幀中包含的所有遙測參數(shù)均讀取完畢后進(jìn)入步驟2)，否則進(jìn)入步驟5)；5)將讀取的遙測參數(shù)對應(yīng)的值與數(shù)據(jù)庫中存儲的該遙測參數(shù)的最新信息進(jìn)行比對，如果兩者相同，則進(jìn)入步驟4)，如果兩者不相同則進(jìn)入步驟6)；6)將該遙測參數(shù)對應(yīng)的值和時間信息記錄下來，進(jìn)入步驟4)；7)重復(fù)步驟幻 6)，直至處理完接收到的所有遙測數(shù)據(jù)包；遙測數(shù)據(jù)的查詢方法步驟如下8)獲取用戶提交的查詢條件所包括的衛(wèi)星名、遙測參數(shù)代號以及時間段tl t2；9)在數(shù)據(jù)庫中與衛(wèi)星名和遙測參數(shù)代號相對應(yīng)的遙測參數(shù)表中搜索時間段tl t2內(nèi)的所有遙測參數(shù)值；10)根據(jù)屏幕分辨率的大小，提取遙測參數(shù)的特征值；11)根據(jù)遙測參數(shù)特征值數(shù)據(jù)在屏幕上繪制遙測數(shù)據(jù)曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在軌航天器遙測數(shù)據(jù)壓縮存儲與快速查詢方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)幀信息表包含幀編號、時間戳以及幀內(nèi)所含參數(shù)列表三類信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在軌航天器遙測數(shù)據(jù)壓縮存儲與快速查詢方法，其特征在于所述的遙測參數(shù)表包含時間戳和參數(shù)值兩類信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在軌航天器遙測數(shù)據(jù)壓縮存儲與快速查詢方法，其特征在于所述步驟10)中提取遙測參數(shù)特征值的方法為(1)獲取顯示屏幕的分辨率X女Y，其中顯示屏幕的橫向點數(shù)為X；(2)從數(shù)據(jù)庫中讀出與衛(wèi)星名和遙測參數(shù)代號相對應(yīng)的遙測參數(shù)表中時間段為tl t2的遙測數(shù)據(jù)N條；(3)如果N<=X，則所有N條數(shù)據(jù)都是特征值，轉(zhuǎn)入步驟(6)；否則進(jìn)入步驟；(4)令M= N/X,把N條數(shù)據(jù)分為X份，前X-I份各包含M條數(shù)據(jù)，最后一份包含M+N% X條數(shù)據(jù)，進(jìn)入步驟(5)；其中符號％表示求余運算；(5)分別提取步驟中X份數(shù)據(jù)的最大值和最小值，得到X個最大值和最小值數(shù)據(jù)對，即為本次查詢的特征值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種在軌航天器遙測數(shù)據(jù)壓縮存儲與快速查詢方法，其特征在于所述的步驟11)中根據(jù)遙測參數(shù)特征值數(shù)據(jù)在屏幕上繪制遙測數(shù)據(jù)曲線的方法為A)如果N<=X，則在屏幕上繪制2N個點，生成階梯曲線、擬合曲線或點，對于每一個點，均包括一個最大值imax和一個最小值imin ；B)對第i個點，繪制線段，其中線段的兩個端點分別為imin和imax，i= 1，2，. . .，N。
全文摘要
一種在軌航天器遙測數(shù)據(jù)壓縮存儲與快速查詢方法，存儲時首先為每個遙測參數(shù)生成一張遙測參數(shù)表，然后循環(huán)接收實時遙測數(shù)據(jù)包，解包還原出衛(wèi)星上的數(shù)據(jù)幀信息，從數(shù)據(jù)幀中獲取該幀包含的遙測參數(shù)數(shù)據(jù)列表。將遙測參數(shù)數(shù)據(jù)列表中每個遙測參數(shù)數(shù)據(jù)與其對應(yīng)的遙測參數(shù)表中最新的遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，如果值不同，則將該點的時間和數(shù)據(jù)值存入該遙測參數(shù)表中；否則不存儲該點數(shù)據(jù)。查詢時，根據(jù)用戶提交的查詢條件獲取衛(wèi)星名、遙測參數(shù)代號和時間段信息，然后從數(shù)據(jù)庫表中搜索所需時間段的所有遙測數(shù)據(jù)，并根據(jù)屏幕分辨率大小，提取遙測數(shù)據(jù)的特征值，最后根據(jù)特征值數(shù)據(jù)在屏幕上繪制遙測數(shù)據(jù)曲線。采用本方法可提高遙測數(shù)據(jù)的存儲效率及查詢的實時性。
文檔編號G06F17/30GK102436465SQ20111025728
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者劉鵬, 周永輝, 徐江濤, 朱劍冰, 秦巍, 閆謙時, 顏靈偉 申請人:北京空間飛行器總體設(shè)計部