基于数据融合的星载工程参数快速传输方法与流程

本发明涉及一种星载工程参数的传输方法，具体涉及一种基于数据融合的星载工程参数快速传输方法。

背景技术：

卫星工程参数指反映卫星在轨运行状态的参数，用于地面进行运行监视、态势分析、成像处理等。地面一般通过星地遥测数据链路和遥感数据链路获取工程参数，遥测数据链路包含实时、延时和打包等遥测类的工程参数，内容广泛，传输速率较低，一般为4Kbps～16Kbps，多用于产品的常规运行监视；遥感数据链路包含各类载荷数据和载荷辅助数据，载荷辅助数据作为载荷数据的一部分，传输速率与载荷数据一致，一般为450Mbps～2Gbps，数据内容与载荷数据同步生成，属于与载荷系统工作相关的工程参数，多用于辅助地面成像处理。

随着卫星探测和应用需求的提高，地面系统的成像处理要求获取更多与载荷工作相关的星载工程参数，为了保证高分辨的图像质量，要求获取载荷成像前和成像过程的卫星导航原始观测量以及星敏感器等的原始定位元素。这类星载工程参数的数据率介于遥测数据与载荷辅助数据之间，一般为40Mbps～80Mbps，须通过遥感数据链路进行传输；数据内容涵盖时间的跨度大，要求覆盖成像前和成像过程；数据内容与载荷成像相关，要求快速传输至地面系统。因此，完整、快速、高效传输星载工程参数的方法是航天器系统数据传输领域的一个技术难点。

目前通过遥感数据链路传输星载工程参数，一般采用与载荷数据分时传输和同时传输两种方法。分时传输方法，在载荷数据传输开始前或结束后，单独将工程参数生成并传输至地面系统，若在载荷数据传输开始前进行，则工程参数无法涵盖成像过程中的内容，不满足数据完整性的要求；若在载荷数据传输结束后进行，则工程参数生成并传输的过程需要占用更多的地面系统接收资源，不满足数据快速获取的要求。同时传输方法，微观上利用载荷数据传输的时隙，宏观上将工程参数与载荷数据同时生成并传输至地面系统，该方法的时效性主要取决于载荷数据传输的占空比，工作的占空比越高，则时效性越差，不适用于载荷突发数据率较高的卫星系统，而且工程参数无法涵盖成像前的内容，不满足数据完整性的要求。

因此，现有的星载工程参数传输方法主要存在数据不完整、无法快速获取，适用性不强的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于数据融合的星载工程参数快速传输方法，其解决现有的星载工程参数传输方法数据不完整、无法快速获取，适用性不强的技术问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于数据融合的星载工程参数快速传输方法，包括如下步骤：

S101、利用信源编码为载荷数据和工程参数分配独立的数据标识；

S102、在载荷存储单元中，为载荷数据和工程参数设置独立的逻辑编号；

S103、通过平台存储单元，实时收集和缓存工程参数；

S104、卫星判断载荷数据传输的工作方式；

S105、对于“载荷数据境内记录实时或准实时境内传输”的工作方式，利用境内数据传输前的天线预置过程，先完成载荷数据境内记录，再将工程参数低速记录至载荷存储单元；

S106、对于“载荷数据先境外记录，再境内传输”的工作方式，利用境内数据传输前的天线预置过程，将工程参数低速记录至载荷存储单元；

S107、根据载荷存储单元中数据的逻辑编号，依次完成载荷数据和工程参数的高速输出传输；

S108、根据独立分配的数据标识，地面系统接收、提取并处理各类工程参数。

优选地，所述步骤S104中卫星载荷数据传输的工作方式可分为“载荷数据境内记录实时或准实时境内传输”和“载荷数据先境外记录，再境内传输”两种。

优选地，所述步骤S105中“载荷数据先境外记录，再境内传输”的工作方式具体指当载荷在轨侦察时，卫星位于地面站或中继星可用范围之外，或暂时无法将数据传输至地面系统，则需将载荷数据进行星上存储，待条件具备后再进行数据传输。

优选地，所述步骤S106中“载荷数据境内记录实时或准实时境内传输”的工作方式具体指当载荷在轨侦察时，卫星位于地面站或中继星可用范围之内，且具备数据传输至地面系统能力，则可以将获取的载荷数据进行实时传输，或者通过星上存储进行准实时传输。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明解决了现有的星载工程参数传输方法数据不完整、无法快速获取，适用性不强的技术问题。本发明将数据码分技术和时分传输技术进行结合，采用数据类别标识和逻辑存储编号的方法，实现了工程参数等多类数据融合存储和输出灵活的功能；根据卫星不同工作方式的时序特点，充分利用系统工作时隙，采用“低速存储，高速输出”的方法，高效完成工程参数的星地传输，开创了一种解决星载工程参数无法完整、快速、高效传输的新思路，解决了技术偏见。本发明以特征标识区分数据，可扩展融合多类别工程参数，再根据各类工程参数的应用需求和工作特点，完成系统工作时隙设计，可广泛适用于不同卫星工程参数的快速传输。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明中基于数据融合的星载工程参数快速传输方法的流程图；

图2是本发明中“载荷数据境内记录实时或准实时境内传输”工作方式的执行时序图；

图3是本发明中“载荷数据先境外记录，再境内传输”工作方式的执行时序图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

本发明的核心思想在于：将数据码分技术和时分传输技术进行结合，采用前者技术实现多数据融合，使用后者技术完成数据快速、高效传输，满足工程参数的应用需求。

以下结合附图1，对本发明的方法做进一步详细叙述：

一种基于数据融合的星载工程参数快速传输方法，包括如下步骤

S101：利用信源编码，为载荷数据和工程参数分配独立的数据标识；

S102：在载荷存储单元中，为载荷数据和工程参数设置独立的逻辑编号；

S103：通过平台存储单元，实时收集和缓存工程参数；

S104：卫星判断载荷数据传输的工作方式；

S105：对于“载荷数据境内记录实时或准实时境内传输”的工作方式，利用境内数据传输前的天线预置过程，先完成载荷数据境内记录，再将工程参数低速记录至载荷存储单元；

S106：对于“载荷数据先境外记录，再境内传输”的工作方式，利用境内数据传输前的天线预置过程，将工程参数低速记录至载荷存储单元；

S107：根据载荷存储单元中数据的逻辑编号，依次完成载荷数据和工程参数的高速输出传输；

S108：根据独立分配的数据标识，地面系统接收、提取并处理各类工程参数。

实施例一

请参考附图2-图3，对本发明的具体方式，举例说明。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本实例为某合成孔径雷达卫星，卫星载荷为双通道合成孔径雷达，为了保证高分辨图像质量，要求获取载荷成像前和成像过程的卫星导航原始观测量以及星敏感器原始定位元素，且成像前数据的时间跨度为48小时，要求地面系统获取载荷数据1分钟内，完成工程参数的接收、提取和处理过程。卫星载荷数据传输速率为1.6Gbps，工程参数的传输速率为50Mbps，星地遥感链路传输速率为450Mbps。

根据卫星载荷数据和工程参数的类别，利用信源编码，为载荷数据和工程参数分配独立的数据标识。本实例中卫星分配4类独立的数据标识，分别为合成孔径雷达通道1(05H)、通道2(16H)，导航原始观测量(27H)和星敏感器原始定位元素(38H)。

根据卫星载荷数据和工程参数的数据量，在载荷存储单元中，为载荷数据和工程参数设置独立的逻辑编号。本实例中卫星的导航原始观测量和星敏感器原始定位元素统一设置为64号文件，其余载荷数据根据地面系统需求可自主设置为1～63号文件。

根据卫星工程参数的生成特点，通过平台存储单元，实时收集和缓存工程参数。本实例中导航原始观测量和星敏感器原始定位元素均为卫星在轨长期生成，每2秒收集和缓存一组参数，每组参数10帧包括导航原始观测量和2帧星敏感器原始定位元素，每帧参数长度为256Byte，总数据量约为4Gbit。

通过地面系统上注任务包，卫星判断载荷数据传输的工作方式。本实例中卫星工作方式为“记录”模式、“回放”模式、“中继回放”模式，“快写慢放”模式、“中继快写慢放”模式。其中“记录”模式+“回放”模式或“记录”模式+“中继回放”模式为“载荷数据先境外记录，再境内传输”的工作方式；“快写慢放”模式和“中继快写慢放”模式为“载荷数据境内记录实时或准实时境内传输”的工作方式。

根据卫星工作方式的时隙，合理安排“低速存储，高速输出”的执行步骤。本实例中，具体执行情况如下，执行时序如附图2、附图3所示。

对于“快写慢放”模式和“中继快写慢放”模式，“低速存储”过程：利用对地或对中继数据传输前的天线预置过程，先以1.6Gbps速率完成载荷数据境内记录，再将工程参数以50Mbps的低速率记录至载荷存储单元；

对于“记录”模式+“回放”模式和“记录”模式+“中继回放”模式，“低速存储”过程：利用对地或对中继数据传输前的天线预置过程，将工程参数以50Mbps的低速率记录至载荷存储单元；

“高速输出”过程：地面系统可挑选所需的1～63号载荷数据文件，卫星以450Mbps速率完成载荷数据输出后，自动将64号工程参数文件以450Mbps的高速率输出至地面系统，传输时间约为10秒。

根据独立分配的数据标识，地面系统接收、提取并处理各类工程参数。本实例中按照卫星分配4类独立的数据标识，地面系统快速完成导航原始观测量(27H)和星敏感器原始定位元素(38H)的数据分类提取，与载荷数据的延迟仅为10秒。

综上所述，采用本发明的方法，开创了一个星载工程参数快速传输设计的新思路，解决了工程参数无法完整、快速、高效传输的技术问题，该发明在航天器工程参数传输领域内应用将十分广泛。本发明实现了星载工程参数快速传输，保证了地面系统成像处理的准确性和时效性。

本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。