一種大推力火箭大流量遙測(cè)數(shù)據(jù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火箭遙測(cè)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體是一種大推力火箭大流量遙測(cè)數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]新一代大推力運(yùn)載火箭可以完成近地軌道衛(wèi)星、地球同步轉(zhuǎn)移軌道衛(wèi)星、太陽同步軌道衛(wèi)星、空間站和月球探測(cè)器等各類航天器的發(fā)射任務(wù)，必將成為我國(guó)航天領(lǐng)域的主力火箭型號(hào)。我國(guó)新一代大推力運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力是現(xiàn)役最大運(yùn)載火箭的兩到三倍，在其測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，遙測(cè)數(shù)據(jù)流量也是現(xiàn)役火箭的數(shù)倍。
[0003]新一代大推力運(yùn)載火箭的遙測(cè)數(shù)據(jù)流量很大，按一臺(tái)設(shè)備接收三個(gè)點(diǎn)頻數(shù)據(jù)算，最大時(shí)達(dá)到了 16Mbps，按同時(shí)四臺(tái)遙測(cè)設(shè)備跟蹤計(jì)算，為保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性一般采用雙路由傳輸，遙測(cè)數(shù)據(jù)流量的峰值即達(dá)到了 128Mbps。如此大的數(shù)據(jù)流量給整個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)帶來了巨大的壓力，而大流量遙測(cè)數(shù)據(jù)中大部分是圖像信息和要求事后處理的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)能夠處理的只是小部分。在網(wǎng)絡(luò)接口服務(wù)器上部署遙測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，將大流量數(shù)據(jù)在此揀擇分流是一種高效實(shí)用的方法。另一方面，總線數(shù)據(jù)是遙測(cè)實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)中比重較大的部分，數(shù)據(jù)量大，參數(shù)類型多，幀結(jié)構(gòu)復(fù)雜。建立自適應(yīng)強(qiáng)的處理模型，以相對(duì)固定的軟件代碼和靈活科學(xué)的配置文件相結(jié)合，可滿足總線數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上特點(diǎn)，本發(fā)明立足于航天發(fā)射數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，兼顧系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，在充分掌握新一代大推力運(yùn)載火箭大流量遙測(cè)數(shù)據(jù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了遙測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理模型和總線數(shù)據(jù)處理模型，在航天發(fā)射數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域?qū)嵱眯詮?qiáng)，在同領(lǐng)域很有借鑒和參考意義。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種大推力火箭大流量遙測(cè)數(shù)據(jù)處理方法，包括:遙測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟，實(shí)時(shí)對(duì)遙測(cè)原碼數(shù)據(jù)進(jìn)行揀擇分類；和總線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理步驟，實(shí)時(shí)解算遙測(cè)數(shù)據(jù)中的總線數(shù)據(jù)。
[0006]在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，上述遙測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟包括:
[0007]a)在遙測(cè)原碼數(shù)據(jù)中僅揀擇出能夠?qū)崟r(shí)處理的數(shù)據(jù)部分，包括緩變參數(shù)、指令參數(shù)和總線數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)到現(xiàn)有的航天發(fā)射數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)部。
[0008]b)針對(duì)遙測(cè)原碼數(shù)據(jù)中要求事后處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)事后數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)實(shí)時(shí)化。
[0009]c)遙測(cè)原碼數(shù)據(jù)包括全幀原碼、挑路原碼、挑點(diǎn)原碼和遙測(cè)下行位流數(shù)據(jù)格式，將不同格式的遙測(cè)原碼數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來。全幀原碼直接進(jìn)行上述a)和b)步驟的處理；挑路原碼和挑點(diǎn)原碼先映射到全幀格式再進(jìn)行上述a)步驟處理；從遙測(cè)下行位流數(shù)據(jù)中獲取完整的全幀遙測(cè)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行上述a)和b)步驟的處理。
[0010]本發(fā)明另一具體實(shí)施例中，總線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理步驟包括:
[0011]總線數(shù)據(jù)頻繁變幀的處理步驟，識(shí)別幀格式標(biāo)識(shí)字，根據(jù)不同的標(biāo)識(shí)字匹配總線數(shù)據(jù)在全幀原碼副幀波道的配置信息，從而揀擇出總線數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步處理。
[0012]總線數(shù)據(jù)拼幀步驟，從總線數(shù)據(jù)中解析每一個(gè)總線數(shù)據(jù)子表時(shí)通過識(shí)別命令字判別該子表是否在本幀中傳輸完整，如不完整則直接緩存，與下一幀總線數(shù)據(jù)原碼拼接后再重新識(shí)別命令字開始解析。
[0013]總線數(shù)據(jù)中的計(jì)算機(jī)字解析步驟，在解析出的總線數(shù)據(jù)中識(shí)別特征碼，判斷與對(duì)應(yīng)參數(shù)是否匹配，能匹配再進(jìn)行解算；保留參數(shù)的數(shù)據(jù)類型和起始位置即可完成參數(shù)解析。
[0014]本發(fā)明的有益技術(shù)效果包括:對(duì)軟件而言，減輕了數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度，提高了數(shù)據(jù)處理的效率。對(duì)硬件而言，本系統(tǒng)是航天領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化集成應(yīng)用的開始，由于大大減少了網(wǎng)絡(luò)流量，一定程度上減輕了對(duì)集成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能考驗(yàn)，有利于國(guó)產(chǎn)化的長(zhǎng)期發(fā)展?？偩€數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理模型自適應(yīng)強(qiáng)，擴(kuò)展性好，很好地實(shí)現(xiàn)了總線數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)處理和正確解析，解決了總線數(shù)據(jù)這一瓶頸問題。
[0015]本發(fā)明適用于對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性及準(zhǔn)確性要求較高的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理模型已應(yīng)用于遙測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)圓滿完成了測(cè)控設(shè)備校飛、CZ-7合練、CZ-5合練、探月工程三期返回飛行試驗(yàn)任務(wù)、風(fēng)云二號(hào)、北斗專項(xiàng)試驗(yàn)衛(wèi)星等多項(xiàng)重大任務(wù)，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、有效性和正確性得到了充分驗(yàn)證。
【附圖說明】
[0016]圖1是遙測(cè)預(yù)處理揀擇示意圖；
[0017]圖2是滑動(dòng)窗搜索全幀遙測(cè)數(shù)據(jù)流程；
[0018]圖3是下行位流數(shù)據(jù)處理過程示意圖；
[0019]圖4是總線數(shù)據(jù)變幀處理流程；
[0020]圖5是總線數(shù)據(jù)原碼跨幀拼幀流程；
[0021 ]圖6是計(jì)算機(jī)字處理流程；
[0022]圖7是計(jì)算機(jī)字參數(shù)拼幀示意圖；
[0023]圖8是數(shù)據(jù)處理模型部署圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明具體建立了新一代大推力運(yùn)載火箭大流量遙測(cè)數(shù)據(jù)處理模型，包括遙測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理模型和總線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理模型。
[0025]1、建立遙測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理模型，實(shí)時(shí)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行揀擇分類
[0026]①在遙測(cè)原碼數(shù)據(jù)中僅揀擇出能夠?qū)崟r(shí)處理的數(shù)據(jù)部分轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)部。
[0027]如果將遙測(cè)原碼幀看作是一個(gè)二維矩陣，其中能夠?qū)崟r(shí)處理的數(shù)據(jù)部分在遙測(cè)幀里排列較為集中，為提高預(yù)處理揀擇數(shù)據(jù)的效率，對(duì)于包含可實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的矩陣列整體挑出后重新排列為新的一個(gè)較小矩陣，還原為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包格式后向數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)。在現(xiàn)役某型火箭遙測(cè)處理中應(yīng)用此方法，如果遙測(cè)原碼幀二維矩陣有240列，可實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)僅占不足20列(遙測(cè)幀中無總線數(shù)據(jù)的情況)，將網(wǎng)絡(luò)流量截流了 90%以上。處理過程示意圖如圖1所示。
[0028]新一代大推力運(yùn)載火箭的遙測(cè)流量在16Mbps左右，遙測(cè)引起的網(wǎng)絡(luò)流量達(dá)到128Mbps，給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)造成了巨大的壓力。模型從遙測(cè)原碼中挑出可以實(shí)時(shí)處理的緩變參數(shù)、指令參數(shù)、總線數(shù)據(jù)等轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)部，大部分?jǐn)?shù)據(jù)(事后處理數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)等)在網(wǎng)絡(luò)接口服務(wù)器處就被截流，大大提升了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能。
[0029]②將要求事后處理的數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)事后數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)實(shí)時(shí)化。
[0030]針對(duì)要求事后處理的參數(shù)，先依據(jù)遙測(cè)設(shè)備選優(yōu)順序和幀計(jì)數(shù)對(duì)遙測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行源碼拼接，然后按照對(duì)應(yīng)配置文件規(guī)定的參數(shù)波道進(jìn)行分路，將分路結(jié)果按參數(shù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)的參數(shù)數(shù)據(jù)文件由事后處理程序進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)處理。
[0031]要求事后處理的參數(shù)大部分是一些高頻參數(shù)，需要運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法解算。這類參數(shù)用于事后全面判定火箭飛行狀態(tài)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)快速評(píng)估火箭飛行異常情況。通過模型將遙測(cè)原碼中的這類數(shù)據(jù)揀擇出來分類存儲(chǔ)，大大提高了事后處理的效率，更為快速評(píng)估提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。
[0032]③將不同格式的遙測(cè)原碼數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來。
[0033]遙測(cè)原碼包括全幀原碼、挑路原碼、挑點(diǎn)原碼和遙測(cè)下行位流數(shù)據(jù)等格式。全幀原碼可直接進(jìn)行第①、②項(xiàng)的處理，挑路原碼和挑點(diǎn)原碼需先映射到全幀格式再進(jìn)行第①項(xiàng)處理(這兩類數(shù)據(jù)一般無第②項(xiàng)數(shù)據(jù))。對(duì)于遙測(cè)下行位流數(shù)據(jù)的處理，依據(jù)下行傳輸幀數(shù)據(jù)域位流數(shù)據(jù)及遙測(cè)全幀的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)三步處理流程，最終形成全幀遙測(cè)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行第①、②項(xiàng)的處理。這樣處理的目的是讓數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)只需關(guān)注數(shù)據(jù)處理方法和處理過程，保證了處理效率和準(zhǔn)確性。
[0034]遙測(cè)下行位流數(shù)據(jù)的處理方法簡(jiǎn)述如下:
[0035]i )位流數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)
[0036]要獲取一個(gè)完整的遙測(cè)全幀，往往需要多個(gè)下行數(shù)傳幀?？紤]到位流數(shù)據(jù)和遙測(cè)全幀數(shù)據(jù)的異步性，開辟一定字節(jié)的共享內(nèi)存區(qū)(Data_Buf)，用于存儲(chǔ)下行數(shù)傳幀對(duì)數(shù)據(jù)的緩存，不只是把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，還要知道數(shù)據(jù)的讀寫狀態(tài)，由于是位流數(shù)據(jù)，所以設(shè)置數(shù)據(jù)位讀寫指針(read_p和write_p)，也放入共享內(nèi)存區(qū)，確?？梢远噙M(jìn)程訪問。
[0037]下行數(shù)傳幀包含的有效數(shù)據(jù)位數(shù)通過位流數(shù)據(jù)指針來確定，所以存儲(chǔ)進(jìn)共享內(nèi)存區(qū)(Data_Buf)之后不能保證剛好是整字節(jié)數(shù)據(jù)，還有一些剩下的數(shù)據(jù)位(用last_rest_bit表示，放入共享內(nèi)存區(qū))。同樣下行數(shù)傳幀也要分為整字節(jié)和剩余有效數(shù)據(jù)位(用rest_bit表示)。這樣往共享內(nèi)存區(qū)寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，將下行數(shù)傳幀的整字節(jié)拆分成兩部分，分別補(bǔ)全前一字節(jié)和填入后一字節(jié)高位部分(長(zhǎng)度依然為last_rest_bit)，然后再根據(jù)last_rest_bit 和 rest_bit 的情況，處理剩余位。如果 last_rest_bit+rest_bit〈8,直接把rest_bit填入前一字節(jié)剩余部分，如果last_rest_bit+rest_b