光学测绘卫星遥测数据提取方法研究

航天测绘遥感信息处理中心运行控制室 申思腾 姜雨轩 赵冠先 彭潍汐



光学测绘卫星遥测数据提取方法研究

航天测绘遥感信息处理中心运行控制室 申思腾 姜雨轩 赵冠先 彭潍汐

【摘要】光学测绘卫星在轨运行期间，为确保其安全稳定运行，需要提取典型特征日期的相关遥测数据，对卫星运行状态进行安全评估。本文分析比较现阶段光学测绘卫星遥测数据三种获取方式的特点，表明整星遥测数据对于卫星状态分析的重要性，同时提出一种整星遥测数据提取方法，按照分包处理、分表存储管理的原理，借助数据库存储处理结果，达到快速、完整提取卫星遥测数据的目的。该方法经过工程实践，效果良好，可为卫星在轨运行状态分析提供可靠的数据支撑。

【关键词】光学测绘卫星；整星遥测数据；数据提取方法；Oracle数据库

1 概述

现阶段光学测绘卫星主要运用遥测技术对卫星在轨运行状态进行监控。遥测数据包含卫星在轨运行期间的全部状态信息，参数多，数据量大，是地面系统掌握卫星在轨状态的重要手段。及时获取遥测数据、科学分析数据内涵是评估卫星在轨运行状态、发挥卫星工作效能的有效方法。

2 遥测数据处理情况

2.1 遥测数据采集方法

光学测绘卫星遥测数据涵盖卫星各个分系统。星务中心计算机通过整星总线网络，按照不同采样周期采集各分系统下位机工作状态，并按照不同下位机、不同类型分包编码，形成遥测数据包，通过软件形成规定格式的遥测下行数据帧。

2.2 遥测数据处理方法

遥测数据通常采用实时解译显示的方法进行处理，对于重要参数通过挑点方式存入数据库表空间中，供分析查询，其余参数不做入库处理，数据结构如表1所示，挑点参数设置如图1所示。由于遥测数据量大、卫星监测时间长等原因，该表数据增长速度快，容易造成数据查询速度慢，影响工作效率。

表1 遥测处理结果表结构

图1 卫星挑点遥测参数设置图

2.3 遥测数据分类

按照获取方式，遥测数据通常分为三类：

一是实时遥测，即在卫星过境时刻，卫星地面站跟踪卫星位置并实时采集当前卫星状态信息的遥测数据。二是延时遥测，即为卫星按采样周期进行抽样压缩的遥测数据，在每一个传送周期，实时遥测包传送完后，再传送延时遥测包；三是整星遥测数据，整星遥测数据采集卫星全天候全部状态参数，将数据记录存储在星务数据存储模块中，随卫星影像数据下传。

2.4 不同类型遥测数据特点比较

实时遥测最大的优点在于实时采集监控卫星状态，数据参数全。缺点是只在卫星过境测控时刻才能处理保存，单星每天数据时段不足半小时，不便于分析长时间段内卫星状态信息。

表2 未处理的整星遥测数据

表3 遥测数据获取方式特点

表4 遥测数据包通用格式

延时遥测数据采取按周期抽样压缩的方式，在实时遥测包传送完后，再传送延时遥测包。延时遥测优点是时间范围广，便于了解卫星过境前状态信息，缺点是信息不完整，只能了解到概略情况。

整星遥测数据来源于星务中心计算机星务数据存储模块，随影像数据下传，文件存储格式如表2所示。处理整星遥测数据时需通过软件解译，同时将挑点参数存储到数据库。

整星遥测数据的优点是数据时间段完整，参数齐全，缺点是数据随卫星影像下传，解密、分离等环节具有一定的滞后性。

综上所述，三种遥测数据特点如表3所示。

对卫星在轨运行状态进行评估需要提取特征日连续二十四小时遥测数据信息，通过分析对比，整星遥测数据是重要的数据源。

3 整星遥测数据处理方法

整星遥测数据持续时间长，且光学测绘卫星遥测参数通常多达数千个，传统挑点处理存储方式难以保障。为便于管理，有必要按照数据包进行分包处理；为提高处理效率，有必要对多段数据进行并行处理。在此提出一种按包处理、多表存储的新型处理方法。

3.1 分包处理

卫星遥测数据包通常由主导头和数据域组成，主导头通常固定为N个字节。主导头包含包识别、包顺序控制、包长三部分，数据结构如表4所示。

主导头作为每个遥测数据包的标志，在处理整星遥测数据时按照第一个主导头指针寻找第一个数据包位置，按主导头指示的包长形成数据包。包识别是处理整星理遥测数据的依据，通过不同的包识别对数据包进行相应的显示与处理，主导头前面的数据为上一数据包数据。由于遥测数据是以数据帧的形式记录，如果传送帧不连续，不能形成完整的数据包，则丢弃该数据包不作任何处理，继续处理下一数据包。

3.2 多表存储

新方法在Oracle数据库存储管理的基础上，优化数据库表结构，按照不同数据的时间段信息自动建立新的数据库表，表名按照固定数据格式创建，如表5所示。在处理遥测数据时，通过预设配置信息的方式，将每段整星遥测数据存储入指定的数据库表中，达到同时处理多段整星遥测数据的目的，实现多段遥测数据同时处理，提高工作效率。各数据表完成处理、输出、分析等工作后，可根据任务需要执行删除、备份等工作，减少数据库冗余。

表5 新建整星遥测数据表样例

新建整星遥测数据处理记录表，存储各数据表的处理情况，数据表结构如表6所示。

表6 遥测数据处理记录表结构

3.3 分包输出整星遥测数据

每段整星遥测数据分包处理并存储在数据库表中。处理完毕后，按照处理数据时的包识别可执行查询、分析、统计、输出等工作，为后续评估卫星状态提供数据支持。按包标示输出的文件命名样例如表7所示。

表7 整星遥测数据输出结果

4 结论

本文对比分析光学测绘卫星遥测数据三种获取方法的优缺点，表明整星遥测数据对于卫星状态分析的重要性，同时提出一种整星遥测数据提取方法，按照分包处理、分表存储管理的原理，借助数据库存储处理结果，达到快速、完整提取卫星遥测数据的目的。该方法经过工程实践，效果良好，可为卫星在轨运行状态分析提供可靠的数据支撑。

参考文献

［1］刘宏.卫星遥测数据处理终端软件［J］.中国空间科学技术，1992（6）.

［2］于帆.一种卫星遥测数据相关性分析方法［J］.计算机与数字工程，2010（12）.

［3］杜冬梅.航天器CCSDS遥测数据包处理方法［J］.电讯技术，2007（2）.

［4］朱剑冰.在轨卫星综合数据库系统的设计与实现［J］.航天器工程，2014（1）.

作者简介：

申思腾，航天测绘遥感信息处理中心运行控制室助理工程师。