月球激光高度计实时监视数据的处理方法

摘要

本发明公开了一种对月球激光高度计实时监视数据进行处理的方法，该方法包括以下步骤：对地面站接收的原始位流数据进行成帧处理，并提取出激光高度计数据源包；对源包数据进行解包处理；对数据块中的科学数据和工程数据分别进行物理量转换并进行监视显示。本发明有助于实现月球激光高度计的在轨运行控制，确保探测器工作正常，获取正确、有效的科学探测数据，并为月球卫星或者其他深空探测卫星的激光高度计数据的实时处理提供支持。

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据处理方法，尤其是一种对月球激光高度计数据进 行处理的方法。

背景技术

数据的监视显示是有效载荷运行管理的主要内容之一，其目的是处理 有效载荷下行数据源包，解算科学数据与工程数据，校正数据，消除科学 数据和工程数据中存在的各种偏差，利用软件对科学数据和工程数据数值 进行监视。

月球卫星有效载荷激光高度计数据监视，需要解译数据源包，处理得 到仪器工作状态参数、仪器的遥测参数数据以及距离探测数据，利用监视 软件平台实现对激光高度计的运行状态监视。

激光高度计(LAM)监视数据处理的核心是测距数据和工程数据的处 理，它们是由原始数据经过帧同步、解扰、RS译码、数据组帧、信道处 理、载荷分包、解包、物理量转化后得到的，并结合数据源信息在监视界 面中进行显示。

但是，现有技术中尚没有满足上述要求的针对月球激光高度计实时数 据的处理、显示和监视的技术，导致不能够精确反映卫星及其载荷的各个 组成部件的工作状态、运行状况以及对月球表层的数据探测情况。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种月球激光高度计数 据的处理方法，主要是处理有效载荷下行数据源包，解算科学数据与工程 参数，校正数据，消除探测数据和工程数据中存在的各种偏差，利用软件 对探测数值和工程参数数值进行监视。

为达到上述目的，本发明提出了一种对月球激光高度计实时监视数据 进行处理的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，地面站接收卫星下传的原始位流数据；

步骤2，对接收的原始位流数据进行成帧数据处理，得到多个成帧数 据，所述成帧数据处理包括帧同步、去扰、RS译码和数据组帧；

步骤3，按照所述成帧数据中携带的虚拟信道标识，提取成帧数据中 特定虚拟信道的数据，取出其中的有效数据字节形成虚拟信道数据；

步骤4，根据事先约定的有效载荷应用标识符将月球激光高度计的数 据从虚拟信道数据中提取出来组成二进制格式的数据源包文件，并在每个 源包文件的最后添加一字节的数据质量信息形成源包数据；

步骤5，对步骤4得到的源包数据进行解包处理，得到多个激光高度 计数据块；

步骤6，将所述数据块中的科学数据转换为距离数据，形成科学数据 文件，对数据块中的工程数据进行物理量转换，形成工程数据文件；

步骤7，对步骤6中经过物理量转换后得到的科学数据和工程数据进 行监视显示。

通过上述步骤，本发明可以实现月球激光高度计数据的实时处理，在 处理过程中完成对数据的校正，消除数据中存在的各种偏差，最终将接收 的卫星原始位流数据解算为科学数据与工程数据。处理后的科学数据和工 程数据，可以通过监视软件平台进行实时显示。地面工作人员可以在卫星 数据接收的过程中，实时监视与检验激光高度计的工作状态和探测数据质 量。如果卫星状态或者探测数据出现异常，地面人员可以及时对异常情况 进行处理，保证探测器科学探测工作的正常进行。

本发明有助于实现月球激光高度计的在轨运行控制，确保探测器工作 正常，获取正确、有效的科学探测数据。同时，本发明基于月球卫星在轨 运行的特点，建立了一种实时数据的处理方法，为月球卫星或者其他深空 探测卫星的激光高度计数据的实时处理提供支持。

附图说明

图1是本发明月球激光高度计实时监视数据处理方法的流程图；

图2是根据本发明的客户端监视显示界面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种对月球激光高度计实时监视数据进行 处理的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，地面站接收卫星下传的原始位流数据；

步骤2，对接收的原始位流数据进行成帧数据处理，得到多个成帧数 据，具体如下：

步骤2.1，帧同步：按比特位(bit)查找原始位流数据中的帧同步头 “1ACFFC1D”，从帧同步头开始截取512个字节形成多个原始数据帧；

步骤2.2，去扰：用508字节的扰码与原始数据帧中帧同步头以后的 508字节一一进行“异或”操作，以对原始数据帧进行去扰；

步骤2.3，RS译码：用去扰后的原始数据帧(512个字节)中的最后 64字节的RS码对原始数据帧进行RS译码，并记录RS译码后的数据， 同时生成两字节的数据质量信息(第一个字节代表错bit数，第二个字节 代表纠错率)；

步骤2.4，数据组帧：将经过RS译码后的数据帧(512字节)与所述 两字节的数据质量信息组成大小为514字节的成帧数据。

步骤3，分路解帧：按照成帧数据中携带的虚拟信道标识，提取成帧 数据中特定虚拟信道的数据，取出其中的有效数据字节形成虚拟信道数据， 具体如下：

根据成帧数据结构中的虚拟信道信息，确定成帧数据中包含的虚拟信 道，所述虚拟信道是地面与卫星约定的一种数据传输模式，不同的数据内 容在不同的虚拟信道中进行传输，比如，本发明中设定虚拟信道A1用于 传输延时的载荷源包数据，虚拟信道C用于传输实时的载荷源包数据(A1 和C是事先约定的虚拟信道标识)，对于A1虚拟信道，将接收到的成帧 数据中除去帧同步头、虚拟信道标识(10字节)和RS码后的436个有效 数据字节取出，形成A1虚拟信道数据，并同时形成虚拟信道数据成帧数 据统计信息，所述统计信息包括虚拟信道数据中成帧数据的个数，以及成 帧数据流中不连续数据帧信息(比如不连续数据帧的个数和帧序号)等信 息。

步骤4，分载荷源包：根据事先约定的有效载荷应用标识符将月球激 光高度计的数据从虚拟信道数据中提取出来组成二进制格式的数据源包 文件，并在每个源包文件的最后添加一字节的数据质量信息形成源包数据， 具体如下：

激光高度计的数据包含在A1虚拟信道中，根据有效载荷应用标识符 对分路解帧后的虚拟信道数据进行分解和提取，所述有效载荷应用标识符 用于标明数据的载荷来源，即标明该数据是来自于激光高度计，还是其他 载荷。将从A1虚拟信道提取出的激光高度计数据组成二进制格式的数据 源包文件，并在每个源包文件的最后添加一字节的数据质量信息(即源包 文件中数据RS译码时的错bit数)，形成源包数据。

源包数据的格式如下：

表1激光高度计源包数据格式说明

步骤5，对步骤4得到的源包数据进行解包处理，得到多个激光高度 计数据块；

在实时数据接收的过程中，为了提高数据的接收质量，卫星下传的原 始位流数据可由两个或多个地面站同时进行接收，每个地面站接收的数据 内容相同。当地面站的数量为两个或多个时，在对源包数据进行解包之前， 可以对所述两个或多个地面站接收的源包数据进行优化处理，具体如下：

源包数据的优化是指在两个或多个包序列控制码相同的LAM源包数 据中，选择数据质量最好的一个进行后续处理。优化处理过程如下：

对不同地面站接收并经过上述步骤2-4处理后得到的LAM源包数据， 按照上述包格式中的包序列控制码分别进行排序，并形成LAM源包数据 的排序报告。将不同地面站排序后的LAM源包数据进行择优合并，即将 来自不同地面站的LAM源包数据按照包序列控制码排列成一个LAM源 包序列，然后以LAM源包数据质量优先为原则，根据所述数据质量信息， 将每个包序列控制码中数据质量最好的源包保留下来，形成一个新的完整 的按照包序列控制码排序的LAM源包序列。

当然，在实际应用中，当地面站的数量为两个或多个时，根据实际需 求的不同，也可以不对地面站的源包数据进行优化。

源包数据的解包处理是指对源包数据(或优化后的源包数据)进行数 据块的提取。具体为：每个LAM源包中有10个LAM数据块，每个LAM 数据块有48个字节，从头依次提取每个LAM数据块，并剔除包尾的16 个字节的随机无效数据。

每个数据块中包含了激光高度计的科学数据和工程数据，数据格式按 照字节顺序排列格式如下：

表2激光高度计数据块格式说明

注意：为了保证距离数据的有效性，在同一个采样周期内，激光高度 计获取了3个从卫星到月面的距离值(即上表中的高程数据、科学数据1 和科学数据2)，在后期数据处理中通过相互比较以确保测距结果的正确性。

步骤6，对步骤5得到的数据块进行物理量转换：

(1)将LAM数据块中的科学数据转换为距离数据，形成科学数据文 件，即卫星到月面的测距数据，科学数据文件格式见表3；

卫星下传的LAM科学数据的格式为8421的BCD编码，其中第一个 字节的单位为万米，第二个字节的单位为百米，第三个字节的单位为米， 这样就可以将LAM科学数据转换为距离数据，所述距离数据的数值范围 均在0～400,000米之间。

表3激光高度计科学数据格式说明

表3中数据格式的表达符号及物理量转换公式代号含义分别见表5和 表6。

(2)对LAM数据块中的工程数据进行物理量转换，形成工程数据文 件，以查看激光高度计的工作状态和探测数据质量情况，工程数据文件格 式见表4；

表4激光高度计工程数据格式说明

表6中数据格式的表达符号及物理量转换公式代号的含义分别见表5 和表6。

表5数据格式符号说明

表6公式代号说明

表7回波阈值物理量转换方法

步骤7，对步骤6中经过物理量转换后得到的科学数据和工程数据进 行监视显示。

LAM工程数据的监视显示，要求以列表的形式显示载荷各工程参数， 包括LD电流内部测量、LD+15V内部测量、LD+250V内部测量、LDTP 检测内部测量、LD激光能量内部测量、LD底板温度内部测量、LD温度 内部测量、LD棒温度内部测量、探测器偏置电压内部测量、回波脉冲强 度内部测量、探头底板温度内部测量、主镜温度内部测量、前放电路盒温 度内部测量、探测器温度内部测量、自主主波发生状态、距离测量自检状 态、回波阈值、最小可测距离值、RT输出计数器等工程参数。

激光高度计的科学数据主要是其测得的高程数据，可采用列表显示与 曲线显示的形式对科学数据进行显示，用曲线显示的界面如图2所示。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。