專利名稱：一種遙測數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星遙測遙控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種遙測數(shù)據(jù)處理方法。
背景技術(shù)：
為了了解衛(wèi)星在軌運(yùn)行狀態(tài)，需要對衛(wèi)星下傳的遙測原碼數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)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(yīng)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(jì)算公式，經(jīng)過運(yùn)算從而獲得最終以。C為計(jì)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(dāng)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(dāng)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(fù)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(shí)現(xiàn)對不同衛(wèi)星統(tǒng)一進(jìn)行原碼尋址和原碼處理，從而減少程序開發(fā)，維護(hù)工作所需的巨大工作量。

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，提供了一種遙測數(shù)據(jù)處理方法。 采用本發(fā)明可以實(shí)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(shù)解決方案是本發(fā)明能夠適應(yīng)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(jìn)行分離，復(fù)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(shù)解決方案如下包括對衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)原碼進(jìn)行預(yù)處理的步驟、根據(jù)原碼預(yù)處理步驟得到的格式進(jìn)行格式隊(duì)列管理的步驟和對格式隊(duì)列中數(shù)據(jù)幀進(jìn)行提取的步驟，其中(1)所述原碼預(yù)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(jìn)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(duì)列管理步驟為將經(jīng)原碼預(yù)處理得到的格式按照時間順序形成先入先出的隊(duì)列，所述隊(duì)列具有分別指向隊(duì)列頭部指針qHead、指向隊(duì)列尾部qTail和指向當(dāng)前隊(duì)列處理位置的指針qPrcs ；當(dāng)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(duì)列頭部，并將隊(duì)列頭部qHead指針移動至隊(duì)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(jìn)行存儲；(3)所述數(shù)據(jù)幀進(jìn)行提取步驟為(31)計(jì)算機(jī)獲取qPrcs指向的數(shù)據(jù)幀；提取數(shù)據(jù)幀中用于計(jì)算遙測參數(shù)的字節(jié)段，轉(zhuǎn)入步驟(32)；(32)提取完成后比較qPrcs和qHead在隊(duì)列中的指向位置若qPrcs和qHead指向相同的隊(duì)列位置，則等待并直到qPrcs和qHead指向隊(duì)列中的不同位置；若qPrcs和qHead指向不同的隊(duì)列位置，則將qPrcs移向下一個待處理數(shù)據(jù)幀，轉(zhuǎn)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(jìn)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(jì)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(yīng)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(duì)列位置；當(dāng)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(jì)算。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明充分適應(yīng)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(jīng)預(yù)處理分解形成統(tǒng)一形式的原碼數(shù)據(jù)格式，在此基礎(chǔ)上實(shí)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(duì)列的結(jié)構(gòu)，采用了雙線程模式即格式隊(duì)列管理和數(shù)據(jù)幀提取兩個步驟處理隊(duì)列數(shù)據(jù)，能夠適應(yīng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)多核處理體系結(jié)構(gòu)，從而提高了整體計(jì)
算效率。(3)設(shè)計(jì)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(zhǔn)備完畢可以立即提取原碼數(shù)據(jù)，從而保障了計(jì)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(jié)果進(jìn)行并行計(jì)算，從而進(jìn)一步提高整體遙測處理的效率。


圖1為預(yù)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(shí)例圖；圖4為遙測參數(shù)與虛參數(shù)的關(guān)系示意圖；圖5為原碼流隊(duì)列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖；圖6為數(shù)據(jù)入隊(duì)出隊(duì)處理流程圖7為提取原碼線程處理流程圖。
具體實(shí)施例方式1、原碼計(jì)算要素一個抽象的原碼計(jì)算公式如下所示Vp = f (Coef, Raw, AssoVp)上式中包含了原碼計(jì)算的全部5個要素，其中(I)Vp表示某個遙測參數(shù)一次計(jì)算的結(jié)果；(2)f()表示針對某個Vp事先確定的計(jì)算方法，如線性計(jì)算公式，溫度計(jì)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(jì)算過程中會不斷地隨時間發(fā)生變化，由此導(dǎo)致Vp不同，屬于時變參數(shù)； (5) AssoVp表示關(guān)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(jì)算結(jié)果AssoVp 計(jì)算得來，由遞歸的方式計(jì)算生成。由上可見，遙測原碼的計(jì)算過程主要圍繞上述五個要素開展。原碼Raw在參數(shù)計(jì)算過程中需要隨著數(shù)據(jù)下傳連續(xù)提取。2、原碼預(yù)處理為了實(shí)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(jìn)行預(yù)處理。預(yù)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(jìn)行排序的過程。在本方法中，利用原碼預(yù)處理操作將不同衛(wèi)星的不同原碼格式進(jìn)行歸一化轉(zhuǎn)換。 針對不同的衛(wèi)星格式，預(yù)處理操作需按衛(wèi)星平臺分別開展，進(jìn)而可以將不同衛(wèi)星原碼處理中的相異部分隔離開。經(jīng)預(yù)處理后產(chǎn)生一個格式(原碼數(shù)據(jù)組RawGroup的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))，再針對原碼數(shù)據(jù)組RawGroup進(jìn)行統(tǒng)一處理。預(yù)處理過程如圖1所示在預(yù)處理生成的原碼數(shù)據(jù)組RawGroup中，橫向?yàn)槁稬ine，代表原碼數(shù)據(jù)組 RawGroup中每個字節(jié)的位置；縱向?yàn)閹現(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(yù)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(jì)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(biāo)記TS (時標(biāo)Tim必tamp)，
而且時標(biāo)是累加的，即TSFMma(n)彡TSprama^1) 0(4)格式中幀計(jì)數(shù)總是累加的，相鄰幀計(jì)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?qū)ぶ诽崛√囟▍?shù)的原碼數(shù)值，在格式定義的基礎(chǔ)上，本方法進(jìn)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(biāo)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(shí)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(jì)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(shí)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(jìn)行1次以上的計(jì)算過程，而且每次計(jì)算結(jié)果都是該遙測參數(shù)的輸出。由此進(jìn)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(jì)算結(jié)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(jì)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(duì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(chǔ)上再做進(jìn)一步的優(yōu)化?？紤]一個Vp對應(yīng)的原碼塊集RawBlockkt，RawBlockSet = (RawBlocki | i = 0，1，2，· · ·，η}RawBlockSet = Kfci, Ini, Ieni) | i = 0,1, 2, . . . , η}因?yàn)樵a格式的數(shù)據(jù)是按O (η-1)幀的順序依次傳入的，為了實(shí)現(xiàn)遙測參數(shù)處理的及時性，對于虛參數(shù)的計(jì)算不能等到整個格式準(zhǔn)備完整后再開始，而是越快越好，因此對于一個Vp，當(dāng)幀計(jì)數(shù)為Fcmax的原碼到來后，可啟動計(jì)算。Fcmax的計(jì)算方法為
權(quán)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(jìn)行預(yù)處理的步驟、 根據(jù)原碼預(yù)處理步驟得到的格式進(jìn)行格式隊(duì)列管理的步驟和對格式隊(duì)列中數(shù)據(jù)幀進(jìn)行提取的步驟，其中(1)所述原碼預(yù)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(jìn)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(duì)列管理步驟為將經(jīng)原碼預(yù)處理得到的格式按照時間順序形成先入先出的隊(duì)列，所述隊(duì)列具有分別指向隊(duì)列頭部指針qHead、指向隊(duì)列尾部qTail和指向當(dāng)前隊(duì)列處理位置的指針qPrcs ；當(dāng)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(duì)列頭部，并將隊(duì)列頭部qHead指針移動至隊(duì)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(jìn)行存儲；(3)所述數(shù)據(jù)幀進(jìn)行提取步驟為(31)計(jì)算機(jī)獲取qPrcs指向的數(shù)據(jù)幀；提取數(shù)據(jù)幀中用于計(jì)算遙測參數(shù)的字節(jié)段，轉(zhuǎn)入步驟(32)；(32)提取完成后比較qPrcs和qHead在隊(duì)列中的指向位置若qPrcs和qHead指向相同的隊(duì)列位置，則等待并直到qPrcs和qHead指向隊(duì)列中的不同位置；若qPrcs和qHead指向不同的隊(duì)列位置，則將qPrcs移向下一個待處理數(shù)據(jù)幀， 轉(zhuǎn)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(quán)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(jìn)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(jì)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(yīng)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(duì)列位置；當(dāng)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(jì)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(shù)領(lǐng)域。包括對衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的原碼進(jìn)行預(yù)處理的步驟；將預(yù)處理后形成的格式形成隊(duì)列并進(jìn)行管理的步驟和對格式隊(duì)列中的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行提取步驟。采用本發(fā)明可以實(shí)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(quán)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(qiáng), 李晗, 秦巍, 羅毓芳, 顏靈偉 申請人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部