CN109945827A - 一种光电经纬仪实时交会数据的筛选与修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光电经纬仪实时交会数据的筛选与修正方法，属于测控技术领域，该方法包括：对光电经纬仪实时交会程序接收到的光电经纬仪测角数据进行筛选，之后对数据进行过零跳变修正与地球曲率修正，以得到符合交会要求的测角数据。其中，数据筛选还包括对于时间异常数据的剔除过程。经检验，本发明能够有效地对数据进行预处理，确保了光电经纬仪数据实时交会程序的正常运行，满足了测控系统对于光电经纬仪数据实时交会的需要。

Description

一种光电经纬仪实时交会数据的筛选与修正方法

技术领域

本发明涉及测控技术中的光电经纬仪，特别涉及一种光电经纬仪实时数据的处理。

背景技术

光电经纬仪是当今的主要测控设备，其基于光学经纬仪的电气化从而实现被测目标的图像、测量时刻的方位角和俯仰角的同步实时记录。光电经纬仪应用于静止和运动目标的跟踪测量，在飞行器试验测量中(例如卫星发射，飞机试验等)，广泛运用。其在捕捉目标图像的同时，能够实时记录精确的测角信息，并能通过事后目标图像的判读处理，得出目标精确的中轴偏移量，从而能够叠加得出更为精确的测角值。

通常情况下，光电测控系统包括测控中心及多台光电经纬仪，其中测控中心主要由中心计算机、交会计算机、网络设备组成。在跟踪到目标后，各光电经纬仪将测角数据包通过网络发送给中心计算机，再由数据转发软件转发至交会计算机，经过交会程序进行交会计算得到目标坐标，再将坐标数据回传给中心计算机。因此，在测控系统中为满足光电经纬仪数据的实时交会需要，会专门编写光电经纬仪数据的实时交会程序。

测控任务中，光电经纬仪跟踪到目标后，由中心计算机转发各光电经纬仪的测角数据包，转发数据时仅根据PDXP(包数据交换协议，GJB7337-2011中有具体定义，即：《火箭、航天器与航天发射场信息传输规程》中的UDP协议传输数据域格式)数据包中的DID码字判断信宿而进行转发，有可能造成实时交会程序接收到的数据存在下列问题：

1、程序收到非光电经纬仪产生的数据包，例如收到雷达或其他测控设备产生的数据包；

2、虽然收到了光电经纬仪产生的数据包，但设备在产生该数据包中的测角数据时的工作状态并非“跟踪”状态，也即该数据包中的状态码ZT此时代表“未跟踪”状态。当设备状态为“未跟踪”时，经纬仪也产生测角数据包，但当前未跟踪到目标，从而此时的测角数据不能进行交会计算；

3、收到测角数据或者脱靶量不正确的数据包。其中，测角数据指光电经纬仪在跟踪上目标后由编码器生成的方位角与俯仰角数值。脱靶量指在跟踪运动目标过程中，由于跟踪系统的抖动、动态滞后以及操作手瞄准误差等原因造成的跟踪误差，常以目标像点相对像面中心的距离来表示，需要用其对原始测角数据进行修正。测角数据与脱靶量均有限定范围，超出范围的为异常数据，无法完成交会计算；

4、收到时间异常的数据包，比如：由于网络拥塞在当前时刻收到了早期数据包，或者是收到了时间码字本身在被写入时发生错误的数据包。目标轨迹实时变化，只有用最接近当前时刻产生的数据才能交会出正确的目标坐标。

因为上述各种异常情况的存在，实时交会程序无法有效使用接收到的数据进行交会计算，这些异常情况会大幅干扰交会计算的正常进行，实时交会计算无法正常进行就无法得到目标坐标，坐标数据就无法准确地回传给中心计算机，势必影响测控任务的顺利开展。

发明内容

本发明的目的就是要解决测控任务中，光电经纬仪数据实时交会程序无法有效使用中心计算机转发的数据包进行实时交会计算的问题。为此本发明提供一种实时交会数据的预处理方法，即对交会计算机接收到的数据包进行预先筛选和修正，之后方可由交会程序完成交会计算并回传给中心计算机，从而能够保障测控任务的顺利开展。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光电经纬仪实时交会数据的筛选与修正方法，具体技术方案如下：

步骤一：依据PDXP协议格式和任务接口文件读取PDXP数据包中的SID、BID、DID、光电经纬仪跟踪状态码ZT、测角数据以及脱靶量，判断读取出的数据与交会程序中预先设定的数值或者数值范围的是否相符，筛选出符合要求的数据包，抛弃不符合要求的数据包；

步骤二：判断当前批次数据包是否接收完毕，接收完毕则进入步骤三，未完成则继续步骤一；

步骤三：读取通过筛选的PDXP数据包时标，利用时标剔除时间异常数据包；

1)两个数据包的时标进行比较时的处理

交会程序读取两个数据包的时标并作差，当其差值小于交会程序中的时差设定值时，认为两个观测站在同一时刻观测到目标并发送测角数据包，此时可以进行交会，进入步骤四；当这两个数据包的时标大于交会程序时差设定值时，则认为时差过大，不可交会，清空数据队列，继续接收数据包，等待下次判断；

2)两个以上数据包的时标进行比较时的处理

交会程序读取这些数据包的时标，取其平均值作为基准时标，将每个数据包的时标与基准时标作差，当其差值小于交会程序时差设定值时，认为这些观测站在同一时刻观测到目标并发送测角数据包，执行步骤四；当某一数据包时标差大于交会程序时差设定值时，认为发送该数据包的观测站与其他观测站没有在同一时刻观测到目标或者时标写入异常，抛弃该数据包；

进一步地，按照测控设备运行以及网络拥塞情况，交会程序时差设定值的取值范围一般设置在设备数据发送时间间隔的十分之一到二十分之一之间。

步骤四、对时标正确数据包中的测角数据进行脱靶量修正；

步骤五、对数据包中的测角数据进行过零跳变修正与地球曲率修正后，完成本批次的数据修正。

本发明产生的有效收益如下：

1.交会程序在接收到PDXP数据包后，进行了PDXP中SID、DID、BID的判断，由此充分验证了数据包信源、信宿的正确性，确保了接收到的数据包为“光电经纬仪测角数据包”，即使得所有需要被发送到实时交会计算机的数据包均能被正确接收，完全规避了网络传输错误的影响。

2.交会程序在接收到PDXP数据包后，进行了PDXP数据包中“光电经纬仪跟踪状态码”的判断，保证该数据包是在“设备已跟踪上目标”时产生的，即该数据包中的测角数据是有意义的。交会程序还读取了数据包中的测角数据和脱靶量，保证其满足规定的范围，规避了设备异常的影响。通过这两个步骤排除了光电经纬仪产生的错误测角数据包或者设备状态不可参与交会的数据包，确保了测角数据的可用性。

3.交会程序在接收完一组测角数据包后，读取了他们的时标进行时间异常值剔除，从而确保了最后代入交会计算函数的测角数据是所有设备在同一时刻对目标点的观测数据，交会出的结果接近真实值，并且在筛选时采取“取新不取旧”即充分满足“实时”需要的原则，确保交会结果为采用最新测角数据计算所得，接近“实时”的要求。从而，程序能够完全避免时间异常数据对于交会的影响。

经检验，本发明能够有效地对交会计算机接收的数据进行预处理，确保了光电经纬仪数据实时交会程序的正常运行，满足了测控系统对于光电经纬仪数据实时交会的需要。

附图说明

图1为本发明光电经纬仪实时交会数据的筛选与修正流程图。

具体实施方式

下面结合附图进行详细的说明和解释。

如附图1所示，本发明所示的一种光电经纬仪实时交会数据的筛选与修正方法，是通过下述步骤实现的。

步骤一：依据PDXP协议格式和任务接口文件读取PDXP数据包中的SID、BID、DID、光电经纬仪跟踪状态码ZT、测角数据及脱靶量，判断读取的数据与交会程序中预先设定的数值或者数值范围是否相符，筛选出符合要求的数据包，抛弃不符合要求的数据包；

PDXP为国军标规定的数据传输协议，本发明的实现过程是基于此协议完成。通常情况下，PDXP数据协议中还包括很多其他的可用码字(详见GJB内容)，但是本发明所要达到的目的是：交会程序最终得到的测角数据可用于交会计算，不会出现将错误测角数据代入交会计算函数的情况。而接收正确的数据包完成交会计算的过程需要确保两点：

一.确保交会程序收到的PDXP数据包是应当被发送给交会程序的PDXP数据包：

在试验中只有光电经纬仪发出的测角数据包才应当被发送给交会程序，即：交会程序收到的PDXP数据包的信源应为“光电经纬仪”，从而需要判断SID，即信源信息，该信息标注了该数据包由何处发送。读取PDXP数据包中的信源SID判断发送数据包的光电经纬仪，将SID与程序中设定的各台光电经纬仪的SID比对，若无法找到对应SID，则该数据包为错误数据包并抛弃。

此外交会程序收到的PDXP数据包类别应为“光电经纬仪测角数据包”，从而需要判断信息分类标志BID，即数据包属性。程序会读取PDXP数据包中的BID，与实时交会程序中设定的光电数据包BID比对，判断当前收到的数据包是否为光电经纬仪测角数据包，抛弃非光电数据包。

交会程序收到的PDXP数据包的信宿应当为“交会程序所在”，从而需要判断数据包中的信宿DID，DID标注了本PDXP数据包应当发送给谁。交会程序读取PDXP数据包中的DID，与任务接口文件中的DID信息比对(DID信息已写入程序)，判断当前数据包的信宿是否为实时交会计算机(事实上PDXP数据协议中每台计算机都有一个唯一标识，当该计算机发送数据包时，将该标识写入SID码字，当其他计算机向该计算机发送数据包时，应当将标识写入该数据包的DID码字)，抛弃信宿不正确的数据包。测控试验任务前会制定本次PDXP包数据协议每个字段出现的不同码字的含义，比如：BID＝0001表示该数据包为光电经纬仪数据包，BID＝0011表示该数据包为雷达数据包，均在试验任务前人为约定。所以，例如在任务前规定DID＝0111代表“信宿＝交会计算机”，那么只有当PDXP数据包中DID＝0111时，该数据包才会被实时交会计算程序判断为“信宿正确”。

二.从PDXP数据包中解析出的测角数据是正确的。这里测角数据正确包含如下两种含义：

(1)产生测角数据的时间正确，也就是同一批数据包的时标应当相近，这时方可认为这些测角数据是不同设备对同一目标点的观测结果。

(2)测角数据以及脱靶量的范围正确，且数据包中的设备状态码字正确，即状态码字表示“已跟踪上目标”时的数据包中的测角数据才是可以用于计算出目标坐标的数据。

读取PDXP数据包中的光电经纬仪跟踪状态码ZT，判断发送该数据包的光电经纬仪的工作状态，只有跟踪到目标后生成的测角数据才可用于交会，抛弃工作状态为“未跟踪”的测角数据包。

读取PDXP数据包中的测角数据以及脱靶量，根据事先约定的数据范围判断测角数据及脱靶量是否异常，抛弃异常数据包。

通过实践，我们发现依据PDXP协议格式和任务接口文件读取PDXP数据包中的SID、BID、DID、光电经纬仪跟踪状态码ZT、测角数据与脱靶量这五类信息来比较、抛弃不符合要求的数据包，就可以确保交会程序收到的PDXP数据包是应当被发送给交会程序的PDXP数据包。在交会程序中判断上述码字而不用判断PDXP数据包中的其他码字即可达到预期效果。且PDXP数据包中需要筛选的这五类数据，没有顺序上的前后约定，只需完成PDXP数据包中上述信息的判断筛选即可。

步骤二：判断当前批次数据包是否接收完毕，接收完毕则进入步骤三，未完成则继续步骤一；

步骤三：若当前批次数据包接收完成，则读取通过筛选的PDXP数据包时标，利用时标剔除时间异常数据包；

测控系统中时统设备的应用使得每台光电经纬仪能够在间隔相同时间后于同一时间点向光电经纬仪数据实时交会程序发送测角数据包(其中经过了中心计算机的转发)，设备的数据发送间隔时间远大于交会程序处理时间，从而，每一批数据都能在下一批数据到来前被完全处理。

由于在每批数据包到来时，程序对数据包进行逐个依次接收并执行步骤一的筛选，通过筛选的数据包将被放入数据队列。程序在接收完当前批次所有数据包后，对数据队列中的数据包执行步骤三，进行如下处理：

1)两个数据包的时标进行比较时的处理

交会程序读取两个数据包的时标并作差，当其差值小于交会程序中的时差设定值时，认为两个观测站在同一时刻观测到目标并发送测角数据包，此时可以进行交会，继续执行下面的修正步骤；当这两个数据包的时标大于交会程序时差设定值时，则认为时差过大，不可交会，清空数据队列，继续接收数据包，等待下次判断；按照测控设备运行以及网络拥塞情况，交会程序时差设定值按照实际测控经验取值，其取值范围设置在设备数据发送时间间隔的十分之一到二十分之一之间时，能达到较好的运行效果。

2)两个以上数据包的时标进行比较时的处理

交会程序读取这些数据包的时标，取其平均值作为基准时标，将每个数据包的时标与基准时标作差，当其差值小于交会程序时差设定值时，认为这些观测站在同一时刻观测到目标并发送测角数据包，继续执行下面的修正步骤；当某一数据包时标差大于交会程序时差设定值时，认为发送该数据包的观测站与其他观测站没有在同一时刻观测到目标或者时标写入异常，抛弃该数据包；按照测控设备运行以及网络拥塞情况，交会程序时差设定值按照实际测控经验取值，其取值范围设置在设备数据发送时间间隔的十分之一到二十分之一之间时，能达到较好的运行效果。

步骤四、对时标正确数据包中的测角数据进行脱靶量修正

步骤五、对数据包中的测角数据进行过零跳变修正与地球曲率修正后，完成本批次的数据修正。

过零跳变修正：在交会计算的过程中，需要将本次收到的光电经纬仪方位角减去上次收到的方位角得到差值。但是若当前方位角在第一象限且之前的方位角在第四象限，当前方位角应当加2π；若当前方位角在第四象限且之前的方位角在第一象限时，当前方位角应当减2π，其他情况正常做差。

地球曲率修正是指将在椭球面上的观测角度修正到同一个参考平面，(详见：杨增学,刁小鹏等.光学设备测角数据地球曲率修正模型研究[J].弹箭与制导学报,2013,33(01):182-184))这里不再赘述。

下面给出一个利用本发明完成的具体实施例。

建立UDP套接字后，交会程序对数据包进行逐个依次接收，在接收到单个数据包之后即刻对其进行处理。

1.程序运行后，首先设定设备数目，为设备设置正确的地理坐标与其他参数信息。

2.设定好网络通信参数，之后等待接收数据包。

3.收到PDXP数据包后，首先判断其BID是否正确。不正确的数据包将被抛弃，之后程序等待下一数据包；程序对正确的数据包直接进行下一步判断。

4.程序判断其DID是否正确。不正确的数据包将被抛弃，之后程序等待下一数据包；程序对正确的数据包直接进行下一步判断。

5.程序判断其ZT是否满足交会要求。不满足的数据包将被抛弃，之后程序等待下一数据包；程序对满足要求的数据包直接进行下一步判断。

6.程序判断其SID是否正确。不正确的数据包将被抛弃，之后程序等待下一数据包；程序对正确的数据包直接进行下一步判断。

7.程序判断数据包中测角数据与脱靶量是否处于正常范围。不正常的数据包将被抛弃，之后程序等待下一条数据包；程序对正常的数据包直接执行下一步。

8.程序根据PDXP数据包中的信息以及设定的设备信息将数据包与发送该数据包的光电经纬仪进行信息匹配，用于地球曲率修正以及交会计算。

9.程序判断当前批次数据包是否接收完毕，已接收完成则进行下一步，未完成则继续接收数据包进行上述判断过程。

10.程序读取已匹配好的数据包时标，剔除时间异常数据包。

11.程序对数据队列中数据包的测角数据进行脱靶量修正。

12.程序对数据队列中数据包的测角数据进行过零跳变修正与地球曲率修正，之后方可用这些测角数据进行交会计算。

Claims (2)

1.一种光电经纬仪实时交会数据的筛选与修正方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、依据PDXP协议格式和任务接口文件读取PDXP数据包中的SID、BID、DID、光电经纬仪跟踪状态码ZT、测角数据以及脱靶量，判断读取出的数据与交会程序中预先设定的数值或者数值范围是否相符，筛选出符合要求的数据包，抛弃不符合要求的数据包；

步骤二、判断当前批次数据包是否接收完毕，接收完毕则进入步骤三，未完成则继续步骤一；

步骤三、读取通过筛选的PDXP数据包时标，利用时标剔除时间异常数据包；

1)两个数据包的时标进行比较时的处理

交会程序读取两个数据包的时标并作差，当其差值小于交会程序中的时差设定值，进入步骤四；当这两个数据包的时标大于交会程序时差设定值时，清空数据队列，继续接收数据包，等待下次判断；

2)两个以上数据包的时标进行比较时的处理

交会程序读取这些数据包的时标，取其平均值作为基准时标，将每个数据包的时标与基准时标作差，当其差值小于交会程序时差设定值时，进入步骤四；当其差值大于交会程序时差设定值时，抛弃该数据包；

步骤四、对时标正确数据包中的测角数据进行脱靶量修正；

步骤五、对数据包中的测角数据进行过零跳变修正与地球曲率修正后，完成本批次的数据修正。

2.根据权利要求1所述的一种光电经纬仪实时交会数据的筛选与修正方法，其特征在于，所述步骤三中的交会程序时差设定值，其取值范围设定在设备数据发送时间间隔的十分之一到二十分之一之间。