CN114168801B - 遥测浮动格式数据段结构及改进浮动格式数据的判决方法 - Google Patents
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Abstract
一种高可靠性PCM遥测浮动格式数据段结构，由段起始标识、段长度、段类型、数据和段尾组成，段起始标识长度为16bit，码组为0EED；段长度为16bit，用于说明数据段中段类型及数据总长度；段类型为16bit或32bit，用于识别不同的数据段；段尾长度为16bit，用于比对验证段类型及数据总长度，段尾容错位数设为1位。采用该数据段结构的改进浮动格式数据在判决时，先在信息中检测是否存在0EED，如存在，判断信息为浮动格式数据→根据段长度获取段类型及数据→再根据段类型判断数据类型→段尾验证数据长度与段长度是否匹配，得到数据。本发明通过差错控制方式，改变段长度、段类型判断逻辑顺序，增加段尾判断及设置段尾容错位数，从而减小错指令概率。
Description
技术领域
本发明属于测控工程领域，具体涉及一种高可靠性PCM遥测浮动格式数据段结构及采用该数据段结构的改进浮动格式数据的判决方法。
背景技术
对于标准遥测格式，飞行器向地面设备发送的是以周期性循环方式进行采样及编码的遥测数据，即规则遥测数据。然而有时需要向地面设备传送一些不规则的数据，这些不规则数据的长度、发生的时间或者可能变化，这时就需要采用浮动格式。
GJB 1198.2A-2004《航天器测控和数据管理第二部分：PCM遥测》对PCM遥测中的浮动格式做出了规定，其数据段的结构如图1所示。标准中规定：段起始标识长度为16bit，码组为0EED；段类型和段长度总共为16bit或32bit，总长度为16bit时，前8bit用于识别不同的数据段，后8bit用于说明数据段的长度；总长度为32bit时，前16bit用于识别不同的数据段，后16bit用于说明数据段的长度。
按照标准中的规定获取浮动格式数据时，首先要判断其是否为浮动格式数据，若在信息中检测到0EED，则判断信息为浮动格式数据，再根据段类型判断数据类型，最后根据段长度截取数据，得到所需浮动格式数据。具体的判决流程如图2所示。
在标准中规定了遥测系统传输的比特差错率应不大于1×10-5。当信息出现误码时，会对数据获取造成影响，从而造成错指令或漏指令现象。
发明内容
通过对GJB 1198.2A-2004《航天器测控和数据管理第二部分：PCM遥测》中PCM遥测中的浮动格式规定的数据段结构做出改进，本发明设计一种高可靠性PCM遥测浮动格式数据段结构，有效地减小错指令现象。
本发明设计的数据段结构如图3所示，由段起始标识、段长度、段类型、数据和段尾组成。其中，段起始标识长度为16bit，码组为0EED；段长度为16bit，用于说明数据段中段类型及数据总长度；段类型为16bit或32bit，用于识别不同的数据段；段尾长度为16bit，用于比对验证段类型及数据总长度。段尾容错位数设为1位。
按照标准中的规定获取采用本发明设计的数据段结构的改进浮动格式数据时，首先要判断其是否为改进浮动格式数据，若在信息中检测到0EED，则判断信息为改进浮动格式数据，再根据段长度获取段类型及数据，进而根据段类型判断数据类型，最后段尾验证数据长度与段长度是否匹配，得到所需数据。请参阅图4，具体的判决方法如下：
步骤1：更新缓存数据，得到待判决的数据后，在数据中检测是否存在0EED，如存在，则判定该数据为改进浮动格式数据，进入步骤2，否则执行下一次更新；
步骤2：根据段尾容错位数，在改进浮动格式数据中查找段起始标识，如找到段起始标识，则进入步骤3，否则返回步骤1，执行下一次更新；
步骤3：读取段长度，根据段长度获得段尾位置字符，如该段尾位置字符与段结束标识一致，则进入步骤4，否则返回步骤1，执行下一次更新；
步骤4：读取段类型，并根据段长度读取数据。
借由前述技术方案，本发明设计一种高可靠性PCM遥测浮动格式数据段结构，通过差错控制方式，改变段长度、段类型判断逻辑顺序，增加段尾判断及设置段尾容错位数，在漏指令概率几乎不增加的前提下消除错指令现象。
附图说明
图1是标准规定的数据段结构示意图。
图2是采用标准规定的数据段结构的传统浮动格式数据的判决流程图。
图3是本发明设计的数据段结构示意图。
图4是采用本发明设计的数据段结构的改进浮动格式数据的判决流程图。
图5是标准规定的数据段结构一实施例(数据内容含有0EED)示意图。
图6是标准规定的数据段结构另一实施例(数据内容不含0EED)示意图。
图7是本发明设计的数据段结构一实施例(数据内容含有0EED)示意图。
图8是本发明设计的数据段结构另一实施例(数据内容不含0EED)示意图。
图9是传统浮动格式数据、改进浮动格式数据在判决时错指令概率和漏指令概率的对比示意图。
具体实施方式
在GJB 1198.2A-2004标准中规定了遥测系统传输的比特差错率应不大于1×10-5。当信息出现误码时，会对数据获取造成影响。
1、现对标准中规定的传统浮动格式在几种情况下产生的错指令或漏指令概率进行分析。
1.1当数据中含有0EED时，其数据段结构如图5所示。
若段起始标识出现误码，则数据中的0EED会被误判，造成错指令。错指令概率随着段起始标识码元错误位数变化，设错指令概率为P1，段起始标识码元错误位数为l，则P1为：
其错指令概率如下表1所示：
表1 P1错指令概率
| 码元错误位数 | 错指令概率 | 码元错误位数 | 错指令概率 |
| 1 | 1.5998×10-4 | 9 | 1.1439×10-41 |
| 2 | 1.1998×10-8 | 10 | 8.0075×10-47 |
| 3 | 5.5993×10-13 | 11 | 4.3678×10-52 |
| 4 | 1.8198×10-17 | 12 | 1.8199×10-57 |
| 5 | 4.3675×10-22 | 13 | 5.5998×10-63 |
| 6 | 8.0072×10-27 | 14 | 1.2000×10-68 |
| 7 | 1.1439×10-31 | 15 | 1.6000×10-74 |
| 8 | 1.2869×10-36 | 16 | 1.0000×10-80 |
若段长出现误码，则会导致数据缺失或冗余，造成错指令。错指令概率随着段长码元错误位数变化，设错指令概率为P2，段起始标识码元错误位数为l(l＝0)，段长码元错误位数为m，则P2为：
其错指令概率如下表2所示：
表2 P2错指令概率
| 码元错误位数 | 错指令概率 | 码元错误位数 | 错指令概率 |
| 1 | 1.5995×10-4 | 9 | 1.1437×10-41 |
| 2 | 1.1996×10-8 | 10 | 8.0062×10-47 |
| 3 | 5.5984×10-13 | 11 | 4.3671×10-52 |
| 4 | 1.8195×10-17 | 12 | 1.8196×10-57 |
| 5 | 4.3668×10-22 | 13 | 5.5989×10-63 |
| 6 | 8.0059×10-27 | 14 | 1.1998×10-68 |
| 7 | 1.1437×10-31 | 15 | 1.5997×10-74 |
| 8 | 1.2867×10-36 | 16 | 9.9984×10-81 |
在传统浮动格式下，当数据内容含有0EED时，可能产生错指令，设该条件下错指令总概率为Ptw1，则：
Ptw1＝∑P1+∑P2＝3.1995×10-4
1.2当数据中不含有0EED时，其数据段结构如图6所示：
若段长出现误码，则会导致数据缺失或冗余，造成错指令。错指令概率随着段长码元错误位数变化，设错指令概率为P3，段起始标识码元错误位数为l(l＝0)，段长码元错误位数为m，则P3为：
其错指令概率如下表3所示：
表3 P3错指令概率
| 码元错误位数 | 错指令概率 | 码元错误位数 | 错指令概率 |
| 1 | 1.5995×10-4 | 9 | 1.1437×10-41 |
| 2 | 1.1996×10-8 | 10 | 8.0062×10-47 |
| 3 | 5.5984×10-13 | 11 | 4.3671×10-52 |
| 4 | 1.8195×10-17 | 12 | 1.8196×10-57 |
| 5 | 4.3668×10-22 | 13 | 5.5989×10-63 |
| 6 | 8.0059×10-27 | 14 | 1.1998×10-68 |
| 7 | 1.1437×10-31 | 15 | 1.5997×10-74 |
| 8 | 1.2867×10-36 | 16 | 9.9984×10-81 |
在传统浮动格式下，当数据内容不含有0EED时，可能产生错指令，设该条件下错指令总概率为Ptw2，则：
Ptw2＝∑P3＝1.5996×10-4
若段起始标识出现误码，则数据会被判断为非浮动格式信息，造成漏指令。漏指令概率随着段起始标识码元错误位数变化，设漏指令概率为P4，段起始标识码元错误位数为l，则P4为：
其漏指令概率如下表4所示：
表4 P4漏指令概率
| 码元错误位数 | 漏指令概率 | 码元错误位数 | 漏指令概率 |
| 1 | 1.5998×10-4 | 9 | 1.1439×10-41 |
| 2 | 1.1998×10-8 | 10 | 8.0075×10-47 |
| 3 | 5.5993×10-13 | 11 | 4.3678×10-52 |
| 4 | 1.8198×10-17 | 12 | 1.8199×10-57 |
| 5 | 4.3675×10-22 | 13 | 5.5998×10-63 |
| 6 | 8.0072×10-27 | 14 | 1.2000×10-68 |
| 7 | 1.1439×10-31 | 15 | 1.6000×10-74 |
| 8 | 1.2869×10-36 | 16 | 1.0000×10-80 |
在传统浮动格式下，当数据内容不含有0EED时，可能产生漏指令，设该条件下漏指令总概率为Ptl2，则：
Ptl2＝∑P4＝1.5999×10-4
2、按照标准中的规定获取浮动格式数据时，无论数据内容中是否含有0EED，即使标识位出现错误，最终因数据长度验证不一致，导致判断数据为无效，从而不会造成错指令。现对改进浮动格式的错指令或漏指令概率进行分析。
若段起始标识、段长或段尾出现误码，则数据判断出现偏差，造成漏指令。漏指令概率随着段起始标识、段长、段尾码元错误位数变化，设漏指令概率为P5，段起始标识码元错误位数为l，段长码元错误位数为m，段尾码元错误位数为n。
当段起始标识产生误码，漏指令概率为P5：
其漏指令概率如下表所示：
表5 P5漏指令概率
| 码元错误位数 | 漏指令概率 | 码元错误位数 | 漏指令概率 |
| 1 | 1.5998×10-4 | 9 | 1.1439×10-41 |
| 2 | 1.1998×10-8 | 10 | 8.0075×10-47 |
| 3 | 5.5993×10-13 | 11 | 4.3678×10-52 |
| 4 | 1.8198×10-17 | 12 | 1.8199×10-57 |
| 5 | 4.3675×10-22 | 13 | 5.5998×10-63 |
| 6 | 8.0072×10-27 | 14 | 1.2000×10-68 |
| 7 | 1.1439×10-31 | 15 | 1.6000×10-74 |
| 8 | 1.2869×10-36 | 16 | 1.0000×10-80 |
当段长产生误码(设段起始标识码元错误位数l＝0)，漏指令概率为P6：
其漏指令概率如下表所示：
表6 P6漏指令概率
| 码元错误位数 | 错指令概率 | 码元错误位数 | 错指令概率 |
| 1 | 1.5995×10-4 | 9 | 1.1437×10-41 |
| 2 | 1.1996×10-8 | 10 | 8.0062×10-47 |
| 3 | 5.5984×10-13 | 11 | 4.3671×10-52 |
| 4 | 1.8195×10-17 | 12 | 1.8196×10-57 |
| 5 | 4.3668×10-22 | 13 | 5.5989×10-63 |
| 6 | 8.0059×10-27 | 14 | 1.1998×10-68 |
| 7 | 1.1437×10-31 | 15 | 1.5997×10-74 |
| 8 | 1.2867×10-36 | 16 | 9.9984×10-81 |
当段尾产生误码(设段起始标识码元错误位数l＝0，段长码元错误位数m＝0)，漏指令概率为P7：
其漏指令概率如下表7所示：
表7 P7漏指令概率
| 码元错误位数 | 漏指令概率 | 码元错误位数 | 漏指令概率 |
| 1 | 1.5992×10-4 | 9 | 1.1436×10-41 |
| 2 | 1.1994×10-8 | 10 | 8.0050×10-47 |
| 3 | 5.5975×10-13 | 11 | 4.3664×10-52 |
| 4 | 1.8192×10-17 | 12 | 1.8193×10-57 |
| 5 | 4.3661×10-22 | 13 | 5.5980×10-63 |
| 6 | 8.0046×10-27 | 14 | 1.1996×10-68 |
| 7 | 1.1435×10-31 | 15 | 1.5995×10-74 |
| 8 | 1.2865×10-36 | 16 | 9.9968×10-81 |
在改进浮动格式下，不会发生错指令情况，但有可能出现漏指令情况，设该条件下漏指令总概率为Pnl，则：
Pnl＝∑P5+∑P6+∑P7＝4.7989×10-4
以传统浮动格式(内容不含0EED)为准，进行对比，具体的比对结果详见图9。
3、由图9可知：改进浮动格式有效解决了错指令问题，但漏指令数也会增加近3倍。本发明通过增加段尾容错位数以降低漏指令。
设漏指令概率为P8，段起始标识码元错误位数为l，段长码元错误位数为m，段尾码元错误位数为n，容错位数为i，则：
在改进浮动格式下，加入段尾容错的差错控制方式，设该条件下漏指令总概率为Pnl2，则：
Pnl2＝∑P5+∑P6+∑P8
其漏指令概率随容错位数变化如下表8所示：
表8 Pnl2漏指令概率
| 容错位数 | 漏指令概率 | 容错位数 | 漏指令概率 |
| 1 | 3.1996×10-4 | 9 | 3.1995×10-4 |
| 2 | 3.1995×10-4 | 10 | 3.1995×10-4 |
| 3 | 3.1995×10-4 | 11 | 3.1995×10-4 |
| 4 | 3.1995×10-4 | 12 | 3.1995×10-4 |
| 5 | 3.1995×10-4 | 13 | 3.1995×10-4 |
| 6 | 3.1995×10-4 | 14 | 3.1995×10-4 |
| 7 | 3.1995×10-4 | 15 | 3.1995×10-4 |
| 8 | 3.1995×10-4 | 16 | 3.1995×10-4 |
由上表可知，段尾容错位数在2位及以上时对整体漏指令情况影响较小，所以选择段尾容错位数为1位即可。
本文中，C均表示组合运算，即从16位二进制数中选出l位，不考虑顺序，表示组合数。
上述实施例仅示例性说明本发明的方法步骤及其核心思想，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (1)
1.一种改进浮动格式数据的判决方法，其特征是改进浮动格式数据采用由段起始标识、段长度、段类型、数据和段尾组成的遥测浮动格式数据段结构，其中段起始标识长度为16bit，码组为0EED；段长度为16bit，用于说明数据段中段类型及数据总长度；段类型为16bit或32bit，用于识别不同的数据段；段尾长度为16bit，用于比对验证段类型及数据总长度，段尾容错位数设为1位；
该判决方法的具体流程为：
步骤1：更新缓存数据，得到待判决的数据后，在数据中检测是否存在0EED，如存在，则判定该数据为改进浮动格式数据，进入步骤2，否则执行下一次更新；
步骤2：根据段尾容错位数，在改进浮动格式数据中查找段起始标识，如找到段起始标识，则进入步骤3，否则返回步骤1，执行下一次更新；
步骤3：读取段长度，根据段长度获得段尾位置字符，如该段尾位置字符与段结束标识一致，则进入步骤4，否则返回步骤1，执行下一次更新；
步骤4：读取段类型，并根据段长度读取数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |