CN104102690A - 一种基于存储结构的遥测数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于存储结构的遥测数据处理方法，该方法提供一种通用的遥测数据存储结构解决遥测数据处理方法在开发及使用的适应性问题，避免了很多重复性的参数装订及处理工作的问题，能够解决数据处理过程中繁琐复杂的问题，提高了遥测数据处理方法的复用，能够适应不同型号、不同任务的飞行器使用需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于存储结构的遥测数据处理方法，属于遥测数据处理技术领域。
背景技术
遥测系统是飞行器在研制试飞中，获取其内部各系统的工作状态参数和环境数据的重要分系统，对评定飞行器的性能和进行飞行试验的事后数据分析、发现薄弱环节、改进设计起到了至关重要的作用。而评定设计有效性和环境适应性的重要数字支撑之一是遥测系统在试验中获得的遥测数据。
随着型号任务的快速发展，系统对遥测参数处理的需求量越来越大，传统的面向单一型号的遥测数据处理方法已不能满足各个型号的要求。主要体现在：遥测型号的大量增加，各型号的数据格式差异也很大，导致遥测数据处理在不同型号之间移植的工作量巨大；遥测参数类型的不断增多，如总线，图像数据等，数据处理需要不断扩充处理模块，数据处理模块规模越来越庞大，维护难度很大.遥测码速率越来越高，数据容量不断增加，500M甚至1G以上的遥测数据已很普遍，没有良好数据结构支持的数据处理方法已很难满足内存的需求。每个型号的遥测参数既存在共性，又存在差异性，遥测数据处理方法在开发及使用上往往需要做很多重复性的参数处理及装订工作。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提出一种基于存储结构的遥测数据处理方法，在充分研究各型号遥测数据及其处理结果特点的基础上，设计了一种通用的基于存储结构的遥测数据处理方法。通用的遥测信息存储结构可在配置文件中实现装订，既灵活又便于扩展。存储结构在不改变任何代码的前提下，能够适应各型号遥测数据处理方法的要求。具有较高的扩展性和灵活性，同时充分考虑其通用性，通用化的设计提高了基于存储结构的遥测数据处理方法的复用，能够适应不同型号、不同任务的使用需要。既有效提高数据处理的正确性和可靠性，又极大节约了人力物力投入，缩短研制周期，降低开发成本。
本发明的技术解决方案：一种基于存储结构的遥测数据处理方法，步骤如下：
(1)根据飞行器上采集的遥测数据帧信息，装订子帧长、副帧长、副帧同步码组长度、副帧同步码组位置、副帧同步码、时码长；
(2)根据遥测参数数据处理要求，逐个装订遥测参数的参数编号、原码提取公式、原码计算波道组、结果计算公式、结果类型；
(3)将步骤(1)中装订的子帧长、时码长、副帧长计算出一帧遥测原码数据长度，一帧遥测原码数据长度＝(子帧长+时码长)×副帧长；
(4)根据步骤(3)中计算的一帧遥测原码数据长度提取一帧遥测原码数据；
(5)根据步骤(1)中装订的副帧同步码组位置和副帧同步码组长度在步骤(4)中提取的一帧遥测原码数据中提取出副帧同步码数据；
(6)将步骤(5)中的副帧同步码数据与步骤(1)中装订的副帧同步码比较是否一致；若不一致则返回步骤(4)提取下一帧遥测原码数据，若步骤(5)中的副帧同步码数据与步骤(1)中装订的副帧同步码比较一致则执行步骤(7)；
(7)根据步骤(1)中装订的时码长，从步骤(4)中的一帧遥测原码数据的初始位置，按时码长提取出遥测时间原码，并将遥测时间原码转换成遥测时间结果存储在数据结构中；
(8)根据步骤(2)中装订的参数编号，读取步骤(4)中一帧遥测原码数据的一个遥测参数包括原码提取公式、原码计算波道组、结果计算公式、结果类型；
(9)根据步骤(8)中读取原码计算波道组里的遥测波道号，在步骤(4)中的一帧遥测原码数据里提取对应遥测波道号的原码数据；
(10)将步骤(9)中的对应遥测波道号的原码数据，通过步骤(8)中读取的原码提取公式计算出步骤(8)中读取的遥测参数的参数原码数据，并存储在数据结构的遥测原码中；
(11)将步骤(10)中参数原码数据根据步骤(8)中读取的结果计算公式、结果类型处理成参数物理量结果，并存储在数据结构的处理结果中；
(12)返回步骤(8)，读取步骤(4)中一帧遥测原码数据的下一个遥测参数，直至这一帧遥测原码数据的所有遥测参数处理完毕后，继续返回步骤(4)，提取下一帧遥测数据原码，直至最后一帧遥测数据原码处理完毕，结束。
所述步骤(2)中结果类型包括双精度、整型、16位整型、字节、64位整型、无符号整型、16位无符号整型、无符号字符型unsigned char、64位无符号整型和浮点型、16进制整型、16进制16位整形、16进制char整型、16进制64位整型、浮点型。
所述步骤(2)和(8)中的结果计算公式为输入为二进制数据，输出为物理量的转换公式。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)通用的遥测信息存储结构是遥测数据处理方法运行的基础，通用化的设计保证了遥测数据处理方法的复用，能够适应不同型号、不同任务的使用需要，避免重复性的参数装订及处理工作。
(2)具有较高的扩展性和灵活性，除了关键的数据处理模块，其他遥测数据处理辅助模块比如数据显示模块，数据判读模块等都可以使用此遥测数据存储结构，提高存储结构的利用率。
(3)基于此存储结构的数据处理方法解决了遥测参数二次计算问题，将参数计算分成原码计算和物理量计算，此设计解决遥测参数由多个数据组成的复杂提取功能，提高数据处理效率，提高方法的通用性。
(4)每一种遥测参数的数据类型都不相同且比较复杂，在存储结构里将多种数据类型定义和赋值，并在处理时为每一种遥测数据指定类型，支持多种数据类型的处理，并支持数据类型扩展。
(5)增加新的遥测参数时(如总线，图像参数等)，只需在存储结构里增加少量特殊的字段和相应字段的处理方法即可完成数据处理，增加处理方法的扩展性，并能减少处理模块规模，避免数据处理模块规模越来越庞大，减少维护难度。
(6)良好数据结构支持的数据处理方法可以满足提高内存线程处理速度，避免大数据量带来的内存需求不足的问题，同时大数据量的遥测数据处理，能满足未来高遥测码速率的要求。
(7)此处理方法能通过关键信息判断数据是否有效，避免因为数据无效而导致的错误的遥测参数结果产生，减少误码率，也避免因为错误遥测数据而误判飞行器工作不正常。
(8)本发明通用的遥测信息存储结构可在配置文件中实现装订，既灵活又便于扩展。存储结构在不改变任何代码的前提下，能够适应各型号遥测数据处理方法的要求。为了保证具有较高的扩展性和灵活性，同时充分考虑其通用性，通用化的设计保证了遥测数据处理方法的复用，能够适应不同型号、不同任务的使用需要。既有效提高数据处理的正确性和可靠性，又极大节约了人力物力投入，缩短研制周期，降低开发成本。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提出的一种基于存储结构的遥测数据处理方法及实施例详细说明如下：
遥测信息存储结构按参数处理方法分为遥测帧结构数据结构、参数数据结构。存储结构中包括静态数据和动态数据，以结构(struct)的形式描述；静态数据包括的是固定不变的参数基本信息，比如参数名称，参数代号等，而动态数据包括的是数据处理运行时动态生成的参数数据结果，包括参数原码结果，物理量结果等。
此存储结构定义后可通过配置文件装订基本信息，而不需要再通过更改模块源代码的方式增删改基本信息，并在数据处理时，数据结构将数据存储结构以表结构的方式映射入内存中，并通过处理方法实现参数数据结果的保存，保存在存储结构中，并能形成文本或界面将遥测数据处理结果进行显示查看。
遥测信息存储结构信息很大，其中用于数据处理方法中的信息主要是分两部分，一部分是遥测帧信息结构包括子帧长、副帧长、副帧同步码组长度、副帧同步码组位置、副帧同步码组、时码长、遥测时间结果；另一部分是参数信息结构，包括参数编号、参数遥测波道号、原码提取公式、原码计算波道组、遥测原码、结果计算公式、处理结果、结果类型等字段。
其中遥测时间结果、遥测原码、处理结果是动态数据，其他信息如子帧长，副帧长等是静态数据。在处理过程中将飞行器上遥测系统通过无线信道发送下来的遥测数据根据静态数据的信息来得到动态数据，而这些动态数据就是遥测系统在飞行器在研制试飞中，获取其内部各系统的工作状态参数和环境的数据。
遥测原码数据是由二进制数据流，可显示为16进制数据。遥测参数结果数据按数据处理要求显示成浮点数或十进制数据，具体数据类型参见下图所述步骤(2)中结果类型。
如图1所示，举例说明具体基于存储结构的遥测数据处理方法步骤如下：
(1)根据飞行器上采集的遥测数据帧信息，装订子帧长198(字节)、副帧长128(字节)、副帧同步码组长度4(字节)、副帧同步码组位置2008(字节)、副帧同步码ABABABAB(十六进制)、时码长16(字节)；
(2)根据遥测参数数据处理要求，逐个装订1000个遥测参数的参数编号、原码提取公式、原码计算波道组、结果计算公式、结果类型。
(3)将步骤(1)中装订的子帧长198(字节)、时码长16(字节)、副帧长128(字节)计算出一帧遥测原码数据长度，一帧遥测原码数据长度2246(字节)＝(子帧长198+时码长16)×副帧长128；每个遥测型号的帧结构不统一，通过子帧长，副帧长等的定义可实现灵活的配置，只需在配置文件增删改，而不需要在模块源代码中更改。
(4)根据步骤(3)中计算的一帧遥测原码数据长度2246(字节)提取一帧遥测原码数据；其中假设遥测原码数据包含10000个遥测原码帧，一帧遥测原码的长度是2246(字节)。遥测原码数据的长度是2246*10000(字节)，需要逐帧处理遥测原码数据，直至处理完所有遥测帧。
(5)根据步骤(1)中装订的副帧同步码组位置2008(字节)和副帧同步码组长度4(字节)在步骤(4)中提取的一帧遥测原码数据中提取出副帧同步码数据；副帧同步码数据是从一帧遥测原码的第2008字节的位置，按副帧同步码组4字节的长度提取出的数据。
(6)将步骤(5)中的副帧同步码数据与步骤(1)中装订的副帧同步码ABABABAB比较是否一致；若不一致说明此数据无效，不是正常有效数据，则返回步骤(4)提取下一帧遥测原码数据，若步骤(5)中的副帧同步码数据与步骤(1)中装订的副帧同步码比较一致，说明是正常有效数据，可以进行数据处理，则执行步骤(7)；此步骤是为了判断数据是否有效，避免因为数据无效而导致的错误的遥测参数结果产生，减少误码率，避免因为错误数据导致认为飞行器工作不正常。
(7)根据步骤(1)中装订的时码长16(字节)，从步骤(4)中的一帧遥测原码数据的初始位置，按时码长16(字节)提取出遥测时间原码，并将遥测时间原码转换成遥测时间结果(如24936238秒)存储在数据结构中；
(8)根据步骤(2)中装订的参数编号，读取步骤(4)中一帧遥测原码数据的一个遥测参数包括原码提取公式、原码计算波道组、结果计算公式、结果类型；按参数编号逐个读取处理，如从第1个到第1000个参数。将遥测参数的基本信息定义在存储结构中，提高处理模块的使用率，提高处理速度。
(9)根据步骤(8)中读取原码计算波道组里的遥测波道号，在步骤(4)中的一帧遥测原码数据里提取对应遥测波道号的原码数据；此步骤设计的原码是解决了许多遥测参数的二次计算问题。许多遥测参数是由多个遥测原码数据通过不同的方式组成的，比如多次累加，平方根等。通过此存储结构中的原码计算公式和原码计算波道组定义方式，能轻松定义复杂的参数的二次计算功能。
(10)将步骤(9)中的对应遥测波道号的原码数据，通过步骤(8)中读取的原码提取公式计算出步骤(8)中读取的遥测参数的参数原码数据，并存储在数据结构的遥测原码中；举例说明步骤(8)中读取原码计算波道组里的遥测波道号是3个，按排列顺序分别是100，200，300；在一帧遥测原码数据里提取第100个字节的数据是23(十进制)，200个字节的数据是45(十进制)，300个字节的数据的数据是67(十进制)，原码提取公式是X1+X2—X3，原码计算结果为23+45-67＝1(十进制)。
(11)将步骤(10)中参数原码数据根据步骤(8)中读取的结果计算公式、结果类型处理成参数物理量结果，并存储在数据结构的处理结果中；比如结果计算公式为X1*1000/51，结果类型为浮点型，处理结果是1*1000/51＝19.608(十进制，浮点型显示)。
(12)返回步骤(8)，读取步骤(4)中一帧遥测原码数据的下一个遥测参数，直至这一帧遥测原码数据的所有遥测参数处理完毕后，继续返回步骤(4)，提取下一帧遥测数据原码，直至最后一帧遥测数据原码处理完毕，结束。将处理结果存储在数据结构中，可通过读取模块读取处理所有参数的处理结果形成文件或界面显示，此存储结果是以表结构的方式映射在内存中，而不是以文件方式存储，避免了文件读取操作，提高处理效率。
所述步骤(2)中结果类型包括双精度、整型、16位整型、字节、64位整型、无符号整型、16位无符号整型、无符号字符型unsigned char、64位无符号整型和浮点型、16进制整型、16进制16位整形、16进制char整型、16进制64位整型、浮点型。
所述步骤(2)和(8)中的结果计算公式为输入为二进制数据，输出为物理量的转换公式。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
Claims (3)
1.一种基于存储结构的遥测数据处理方法，其特征在于步骤如下：
(1)根据飞行器上采集的遥测数据帧信息，装订子帧长、副帧长、副帧同步码组长度、副帧同步码组位置、副帧同步码、时码长；
(2)根据遥测参数数据处理要求，逐个装订遥测参数的参数编号、原码提取公式、原码计算波道组、结果计算公式、结果类型；
(3)将步骤(1)中装订的子帧长、时码长、副帧长计算出一帧遥测原码数据长度，一帧遥测原码数据长度＝(子帧长+时码长)×副帧长；
(4)根据步骤(3)中计算的一帧遥测原码数据长度提取一帧遥测原码数据；
(5)根据步骤(1)中装订的副帧同步码组位置和副帧同步码组长度在步骤(4)中提取的一帧遥测原码数据中提取出副帧同步码数据；
(6)将步骤(5)中的副帧同步码数据与步骤(1)中装订的副帧同步码比较是否一致；若不一致则返回步骤(4)提取下一帧遥测原码数据，若步骤(5)中的副帧同步码数据与步骤(1)中装订的副帧同步码比较一致则执行步骤(7)；
(7)根据步骤(1)中装订的时码长，从步骤(4)中的一帧遥测原码数据的初始位置，按时码长提取出遥测时间原码，并将遥测时间原码转换成遥测时间结果存储在数据结构中；
(8)根据步骤(2)中装订的参数编号，读取步骤(4)中一帧遥测原码数据的一个遥测参数包括原码提取公式、原码计算波道组、结果计算公式、结果类型；
(9)根据步骤(8)中读取原码计算波道组里的遥测波道号，在步骤(4)中的一帧遥测原码数据里提取对应遥测波道号的原码数据；
(10)将步骤(9)中的对应遥测波道号的原码数据，通过步骤(8)中读取的原码提取公式计算出步骤(8)中读取的遥测参数的参数原码数据，并存储在数据结构的遥测原码中；
(11)将步骤(10)中参数原码数据根据步骤(8)中读取的结果计算公式、结果类型处理成参数物理量结果，并存储在数据结构的处理结果中；
(12)返回步骤(8)，读取步骤(4)中一帧遥测原码数据的下一个遥测参数，直至这一帧遥测原码数据的所有遥测参数处理完毕后，继续返回步骤(4)，提取下一帧遥测数据原码，直至最后一帧遥测数据原码处理完毕，结束。
2.根据权利要求1所述的一种基于存储结构的遥测数据处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中结果类型包括双精度、整型、16位整型、字节、64位整型、无符号整型、16位无符号整型、无符号字符型unsigned char、64位无符号整型和浮点型、16进制整型、16进制16位整形、16进制char整型、16进制64位整型、浮点型。
3.根据权利要求1所述的一种基于存储结构的遥测数据处理方法，其特征在于：所述步骤(2)和(8)中的结果计算公式为输入为二进制数据，输出为物理量的转换公式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |