CN114915379A - 遥感卫星数据接收和恢复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种遥感卫星数据接收和恢复方法，涉及卫星通讯技术技术领域，包括：接收卫星通过N个下行通道下发的数据，每个下行通道下发的数据均通过M个接收信道执行数据接收，得到各下行通道的M个第一任务文件；对于第n个下行通道，获取其M个第一任务文件，并从中选取一个作为第n个下行通道的待恢复文件，n=1，2，…，N；比较待恢复文件与第n个下行通道对应的其余第一任务文件的数据帧，以识别待恢复文件中的丢失帧或错误帧；从第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找正确或缺失的数据帧，将正确或缺失的数据帧插入待恢复文件，得到第n个下行通道的数据恢复文件；合并全部下行通道的数据恢复文件，得到任务恢复文件。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通讯技术技术领域，尤其涉及一种遥感卫星数据接收和恢复方法。
背景技术
由于卫星下行的不可重复性，如果在接收过程中星地链路中存在各种干扰或地面设备故障产生了误码或数据丢失，则地面实际接收到的数据将存在缺失。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种遥感卫星数据接收和恢复方法，以解决上述技术问题。
本发明的一个方面提供了一种遥感卫星数据接收和恢复方法，包括：当卫星过境接收站时，接收卫星通过N个下行通道下发的数据，其中，每个下行通道下发的数据均通过M个接收信道执行数据接收，得到各所述下行通道的M个第一任务文件；对于第n个下行通道，获取所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件，并从中选取一个作为所述第n个下行通道的待恢复文件，n=1，2，…，N；比较所述待恢复文件与所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件的数据帧，以识别所述待恢复文件中的丢失帧或错误帧；从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找正确或缺失的数据帧，将所述正确或缺失的数据帧插入所述待恢复文件，得到所述第n个下行通道的数据恢复文件；合并全部下行通道的数据恢复文件，得到任务恢复文件。
可选地，所述获取所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件，并从中选取一个作为所述第n个下行通道的待恢复文件包括：获取所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件；比较各所述第一任务文件第一帧和最后一帧的接收时间，确认第一帧接收时间最早的第一任务文件和最后一帧接收时间最晚的第一任务文件；若第一帧接收时间最早的第一任务文件和最后一帧接收时间最晚的第一任务文件为同一文件，则将其选为所述待恢复文件；若第一帧接收时间最早的第一任务文件和最后一帧接收时间最晚的第一任务文件不为同一文件，则从两者中选取数据帧数最多的第一任务文件为所述待恢复文件。
可选地，所述比较所述待恢复文件与所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件的数据帧，以识别所述待恢复文件中的丢失帧或错误帧包括：从所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件构成的文件集合A中选出第二任务文件，构成文件集合B，所述第二任务文件的头部包括所述待恢复文件头部第一帧，且待恢复文件头部第一帧不为所述第二任务文件的第一帧；从所述文件集合B中选择一个第一参考文件，以从所述文件集合B中提取第三任务文件构成的文件集合C，所述第三任务文件的头部包括所述第一参考文件头部第一帧，且第一参考文件头部第一帧不为所属第三任务文件的第一帧；重复上述步骤，直至提取出的文件集合中仅有一个任务文件，或该文件集合中所有文件的第一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同；若能提取出的文件集合不为空，则所述待恢复文件头部中存在丢帧。
可选地，从文件集合A中提取文件集合B之前，还包括：筛选所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件，以使各所述第一任务文件与所述待恢复文件的第一帧接收时间的时间差小于预设时长，得到所述文件集合A。
可选地，所述从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找正确或缺失的数据帧，将所述正确或缺失的数据帧插入所述待恢复文件，得到所述第n个下行通道的数据恢复文件包括：将最终提取出的文件集合的任一任务文件的头部数据帧作为待插入帧逐帧插入所述待恢复文件的头部第一帧前，直至所述任一任务文件中的待插入数据帧与所述待恢复文件头部第一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同为止； 其中，将所述待插入帧插入所述待恢复文件之前，若所述待恢复文件的第一帧前存在已插入的前序帧，判断是否存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的前序帧；若存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的前序帧，识别所述待插入帧与最近的前序帧的虚拟信道计数是否连续，以及，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确；当且仅当所述待插入帧与所述前序帧的虚拟信道标识相同，与所述前序帧的虚拟信道计数连续，且纠错译码正确时，将所述待插入帧插入所述待恢复文件；当所述待插入帧的虚拟信道计数不连续或纠错译码错误时，从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找至少一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述至少一个替换数据帧的纠错译码正确，与所述前序帧的虚拟信道标识相同，且其虚拟信道计数与所述前序帧的虚拟信道计数构成连续序列；若不存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的前序帧，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确；若所述待插入帧的纠错译码正确，则将所述待插入帧插入所述待恢复文件；若所述待插入帧的纠错译码不正确，则从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述替换数据帧的纠错译码正确，且与所述待插入帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同；若查找不到所述替换数据帧，则直接将所述待插入数据帧插入所述待恢复文件。
可选地，所述比较所述待恢复文件与所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件的数据帧，以识别所述待恢复文件中的丢失帧或错误帧包括：从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件构成的文件集合A中提取第四任务文件构成的文件集合D，所述第四任务文件的尾部包括所述待恢复文件尾部最后一帧，且该帧不为所述第四任务文件的尾部最后一帧；从所述文件集合D中选择一个文件作为第二参考文件，以从所述文件集合D中提取第五任务文件构成的集合E，所述第五任务文件的尾部包括所述第二参考文件尾部最后一帧，且该帧不为所述第五任务文件的最后一帧；重复上述步骤，直至提取出的文件集合中仅有一个任务文件，或该集合中的所有文件的最后一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同；若能提取出的文件集合不为空，则所述待恢复文件尾部中存在丢帧。
可选地，从文件集合A中提取文件集合D之前，还包括：筛选所述第n个下行通道对应的第一任务文件，以使各所述第一任务文件与所述待恢复文件的最后一帧接收时间的时间差小于预设时长，得到所述文件集合A。
可选地，所述从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找正确或缺失的数据帧，将所述正确或缺失的数据帧插入所述待恢复文件，得到所述第n个下行通道的数据恢复文件包括：从与所述待恢复文件尾部最后一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同的数据帧开始，将最终提取出的文件集合的任一任务文件的尾部数据帧作为待插入帧逐帧插至所述待恢复文件的尾部后面，直至所述任一任务文件中数据帧插入完毕为止；其中，将所述待插入帧插入所述待恢复文件之前，若所述待恢复文件的最后一帧后存在已插入的后序帧，判断是否存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的后序帧；若存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的后序帧，识别所述待插入帧与最近的后序帧的虚拟信道计数是否连续，以及，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确；当且仅当所述待插入帧与所述后序帧的虚拟信道标识相同，与所述后续帧的虚拟信道计数连续，且纠错译码正确时，将所述待插入帧插入所述待恢复文件；当所述待插入帧的虚拟信道计数不连续或纠错译码错误时，从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找至少一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述至少一个替换数据帧的纠错译码正确，与所述后序帧的虚拟信道标识相同，且其虚拟信道计数与所述后序帧的虚拟信道计数构成连续序列；若不存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的后序帧，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确；若所述待插入帧的纠错译码正确，则将所述待插入帧插入所述待恢复文件；若所述待插入帧的纠错译码不正确，则从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述替换数据帧的纠错译码正确，且与所述待插入帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同；若查找不到所述替换数据帧，则直接将所述待插入数据帧插入所述待恢复文件。
可选地，所述比较所述待恢复文件与所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件的数据帧，以识别所述待恢复文件中的丢失帧或错误帧包括：逐帧分析所述待恢复文件中的原始数据帧，以识别所述原始数据帧的纠错译码是否正确，以及，所述原始数据帧的其虚拟信道计数与具有相同虚拟信道标识的数据帧的虚拟信道计数是否连续；当所述纠错译码不正确时，所述原始数据帧存在错误；当所述原始数据帧的虚拟信道计数与具有相同虚拟信道标识的前序帧的虚拟信道计数不连续时，所述原始数据帧所在位置存在丢帧。
可选地，所述从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找正确或缺失的数据帧，将所述正确或缺失的数据帧插入所述待恢复文件，得到所述第n个下行通道的数据恢复文件包括：若所述原始数据帧的纠错译码不正确，和/或，若所述原始数据帧的虚拟信道计数与所述待恢复文件中具有相同虚拟信道标识的数据帧的虚拟信道计数不连续，从所述第n个下行通道对应的其余所述第一任务文件中查找替换数据帧插入；若查找不到所述替换数据帧，则保留所述原始数据帧。
在本发明实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
根据本发明实施例提供的卫星数据接收和恢复方法，对于卫星每个下行通道下发的数据采用M个接收信道执行数据接收，得到M个互为主备的第一任务文件，以其中的一个文件为待恢复文件，并对其进行逐帧检查，当发现误码或丢帧的情况时，从其余文件中获取正确或缺失的数据帧插入待恢复文件，最后将每个下行通道下发的数据文件进行整合，恢复数据全局的效果，可有效提升卫星数据的文件质量。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1示意性示出了本发明实施例提供的一种遥感卫星数据接收的场景示意图；
图2示意性示出了本发明实施例提供的一种遥感卫星数据接收和恢复方法的应用场景示意图；
图3示意性示出了本发明实施例提供的一种遥感卫星数据接收和恢复方法的流程图；
图4示意性示出了本发明实施例提供的一种遥感卫星数据接收和恢复方法的头部数据恢复示意图；
图5示意性示出了本发明实施例提供的一种遥感卫星数据接收和恢复方法的尾部数据恢复示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。
因此，本发明的技术可以硬件和/或软件（包括固件、微代码等）的形式来实现。另外，本发明的技术可以采取存储有指令的计算机可读介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。在本发明的上下文中，计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。计算机可读介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘（HDD）；光存储装置，如光盘（CD-ROM）；存储器，如随机存取存储器（RAM）或闪存；和/或有线/无线通信链路。
图1示意性示出了本发明实施例提供的一种遥感卫星数据接收的场景示意图。
如图1所示，假设遥感卫星过境遥感卫星地面接收站时，通过2个下行通道进行数据下发，如果遥感卫星地面站不采用地面冗余接收信道进行备份接收，则每个下行通道将形成1个数据文件，即通过下行通道1下发的数据文件1和通过下行通道2下发的数据文件2，这两个文件构成此次卫星下发数据的全集。
图2示意性示出了本发明实施例提供的一种遥感卫星数据接收和恢复方法的应用场景示意图。
如图2所示，假设遥感卫星过境遥感卫星地面接收站时，通过2个下行通道进行数据下发，如果每个下行通道利用1个地面冗余接收信道进行备份接收，即每个下行通道使用了2个备份接收信道，则下行通道1形成2个数据文件（下行通道1数据文件1、下行通道1数据文件2），下行通道2形成2个数据文件（下行通道2数据文件1、下行通道2数据文件2）。
在理想接收环境下，下行通道1数据文件1和下行通道1数据文件2应该完全一致，下行通道2数据文件1和下行通道2数据文件2也完全一致。下行通道1数据文件1和下行通道2数据文件1构成了此次下发数据的全集，同理下行通道1数据文件2和下行通道1数据文件2也构成了此次下发数据的全集。
在真实接收环境下，因跟踪接收差异、传输信道噪声和信噪比差异等原因，每个下行通道的不同接收信道会产生不同的数据集，此时下行通道1数据文件1和下行通道1数据文件2不再完全一致，下行通道2类似。此时，可利用每个下行通道的不同备份数据，如下行通道1数据文件1和下行通道1数据文件2，经过一定处理后获得逼近下行通道1数据全集的数据文件，从而达到恢复数据全局的效果。
图3示意性示出了本发明实施例提供的一种遥感卫星数据接收和恢复方法的流程图。
如图3所示，本发明实施例提供了一种遥感卫星数据接收和恢复方法，包括如下步骤。
S310，当卫星过境接收站时，接收卫星通过N个下行通道下发的数据，其中，每个下行通道下发的数据均通过M个接收信道执行数据接收，得到各所述下行通道的M个第一任务文件。
该步骤可参考如图2所示的文件接收场景，假设卫星利用N个下行通道下发数据，每一下行通道利用M个备份接收信道接收，形成M个互为主、备的第一任务文件。由于数据在传输过程中会出现丢失、错误等情况，可利用每个下行通道的不同备份数据恢复该下行通道的全集数据文件，具体实施方式如S320~S340。
S320，对于第n个下行通道，获取所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件，并从中选取一个作为所述第n个下行通道的待恢复文件，n=1，2，…，N。
在本发明其中一个实施例中，选取待恢复文件的方式可以如S321~ S324。
S321，获取所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件。
S322，比较各所述第一任务文件第一帧和最后一帧的接收时间，确认第一帧接收时间最早的第一任务文件和最后一帧接收时间最晚的第一任务文件。
S323，若第一帧接收时间最早的第一任务文件和最后一帧接收时间最晚的第一任务文件为同一文件，则将其选为所述待恢复文件。
S324，若第一帧接收时间最早的第一任务文件和最后一帧接收时间最晚的第一任务文件不为同一文件，则从两者中选取数据帧数最多的第一任务文件为所述待恢复文件。
根据上述方法，可以使待恢复文件的数据量相对较大，且相对其它文件更完整。
S330，比较所述待恢复文件与所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件的数据帧，以识别所述待恢复文件中的丢失帧或错误帧。
在本发明实施例中，数据可以按照AOS协议进行传输，每一数据帧均包括但不限于虚拟信道标识、虚拟信道计数器、译码纠错校验状态，以及该帧在文件中的偏移量offset、数据接收时间等。其中，纠错译码可用于直接判断该数据帧是否存在误码的情况，虚拟信道标识和虚拟信道计数器的计数可用于判断同一虚拟信道中传输的数据帧之间是否连续，即可用于判断是否存在丢帧的情况。
S340，从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找正确或缺失的数据帧，将所述正确或缺失的数据帧插入所述待恢复文件，得到所述第n个下行通道的数据恢复文件。
在本发明其中一个实施例中，将待恢复文件分为头部、中部、尾部三部分分别识别是否丢帧或存在错误，对其进行逐帧检查，当发现误码或丢帧的情况时，从其余文件中获取相应的数据帧进行插入或替换，以使待恢复文件中的数据帧连贯且正确，可有效提升卫星数据的文件质量。具体实施方式参考图4、图5。
S350，合并全部下行通道的数据恢复文件，得到任务恢复文件。
在本发明实施例中，当全部N个下行通道的下发的数据均得到恢复后，将恢复后的N个数据恢复文件进行整合，得到任务恢复文件，即得到了本次卫星下发的完整数据。
下面将结合图4、图5对操作S330如何识别数据中丢帧和错误帧的情况以及操作S340如何实现数据恢复进行详细说明。
除了待恢复文件本身包括的数据帧，待恢复文件的头部之前以及尾部之后均可能存在数据丢失的情况。为了尽可能使待恢复文件恢复完整，可以分别查验待恢复文件的头部和尾部是否存在丢帧的情况，并检验待恢复文件的中部是否存在丢帧或错误帧的情况，以针对性的执行恢复操作。
在操作S330中，识别待恢复文件的头部丢帧的情况可以包括操作S3301~S3304。
S3301，从所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件构成的文件集合A中选出第二任务文件，构成文件集合B，所述第二任务文件的头部包括所述待恢复文件头部第一帧，且待恢复文件头部第一帧不为所述第二任务文件的第一帧。
第二任务文件的集合B是第一任务文件集合A的子集。第二任务文件b头部存在和待恢复文件头部第一帧的虚拟信道标记、虚拟信道计数相同的帧，且该帧不是文件b的第一帧，如果集合B的元素大于1，则执行操作S3302。
在本发明其中一个实施例中，从文件集合A中提取文件集合B之前，还可以筛选所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件，以使各所述第一任务文件与所述待恢复文件的第一帧接收时间的时间差小于预设时长，得到所述文件集合A。由于卫星数据量大且发送很快，控制接收文件的时间差可保证当前接收的文件为相同任务内容的文件。
S3302，从所述文件集合B中选择一个第一参考文件，以从所述文件集合B中提取第三任务文件构成的文件集合C，第三任务文件的头部包括所述第一参考文件头部第一帧，且第一参考文件头部第一帧不为所属第三任务文件的第一帧。
第一参考文件可以为从集合B中任选的一个文件，集合C是集合B的子集。其中，记第一参考文件的第一个帧的虚拟信道标记和虚拟信道计数记为vcid_n_first、vcnt_n_first，寻找第三任务文件时，第三任务文件应满足以下条件：第三任务文件c∈C，且文件c头部存在虚拟信道标记和vcid_n_first相同、虚拟信道计数和vcnt_n_first相同的帧，且该帧不是文件c的第一帧。
S3303，重复上述步骤，直至提取出的文件集合中仅有一个任务文件，或该文件集合中所有文件的第一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同。
S3304，若能提取出的文件集合不为空，则所述待恢复文件头部中存在丢帧。
根据上述方法，由于第三任务文件头部包括待恢复文件的头部数据帧，且该头部数据帧并不是第三任务文件的头部数据帧，则可以判定待恢复文件头部丢失了部分数据帧。
进一步的，在操作S340中，将待恢复文件的头部进行恢复包括：将最终提取出的文件集合的任一任务文件的头部数据帧作为待插入帧逐帧插入所述待恢复文件的头部第一帧前，直至所述任一任务文件中的待插入数据帧与所述待恢复文件头部第一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同为止。具体的，S340还包括如下操作。
S3401，将所述待插入帧插入所述待恢复文件之前，若所述待恢复文件的第一帧前存在已插入的前序帧，判断是否存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的前序帧。其中，前序帧是指在数据恢复过程中，从第n个下行通道的其余第一任务文件中选取并插到待恢复文件头部第一帧之前的数据帧。
S3402，若存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的前序帧，识别所述待插入帧与最近的前序帧的虚拟信道计数是否连续，以及，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确。
S3403，当且仅当所述待插入帧与所述前序帧的虚拟信道标识相同，与所述前序帧的虚拟信道计数连续，且纠错译码正确时，将所述待插入帧插入所述待恢复文件。
S3404，当所述待插入帧的虚拟信道计数不连续或纠错译码错误时，从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找至少一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述至少一个替换数据帧的纠错译码正确，与所述前序帧的虚拟信道标识相同，且其虚拟信道计数与所述前序帧的虚拟信道计数构成连续序列。
在本发明其中一个实施例中，如果存在与待插入数据帧的虚拟信道标识相同的前序帧，且待插入数据帧比最后一个与其虚拟信道标识相同的前序帧的虚拟信道计数大1时，若待插入数据帧的纠错译码不正确，则从该待恢复文件同属虚拟信道的第二任务文件中查找替换数据帧插入，替换数据帧的纠错译码正确，且与待插入数据帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同。如果找不到替换数据帧，则直接将该待插入数据帧插入待恢复文件头部。
在本发明其中一个实施例中，如果存在与待插入数据帧的虚拟信道标识相同的前序帧，且待插入数据帧比最后一个与其虚拟信道标识相同的前序帧的虚拟信道计数大N时，N＞1，依次查找N-1个替换数据帧插入，再将该待插入帧插入。其中，该N-1个替换数据帧的纠错译码正确，且与待插入数据帧的虚拟信道标识相同，且虚拟信道计数依次比最后一个与待插入帧虚拟信道标识相同的前序帧大1到N-1，N≥2，使的插入待恢复文件头部具有虚拟信道标识的数据帧纠错译码正确且虚拟信道计数连续。
S3405，若不存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的前序帧，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确。
S3406，若所述待插入帧的纠错译码正确，则将所述待插入帧插入所述待恢复文件。
S3407，若所述待插入帧的纠错译码不正确，则从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述替换数据帧的纠错译码正确，且与所述待插入帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同。
S3408，若查找不到所述替换数据帧，则直接将所述待插入数据帧插入所述待恢复文件。
图4示意性示出了本发明实施例提供的一种遥感卫星数据接收和恢复方法的头部数据恢复示意图。
如图4所示，假设存在两个备份文件，其中备份文件1的头部数据帧最多，根据操作S3301~S3304，最后将选出备份文件1，并将其头部数据依次插入待恢复文件第一帧数据前。根据操作S3401~S3408，在备份文件1中，若其头部3帧数据的纠错译码正确，则可依次插入到待恢复文件的第一帧数据之前。其中，在插入之前，需判定是否存在与VCID（即虚拟信道标识）相同的前序帧，例如备份文件1的第二帧（VCID=2，计数器=1）虚拟信道标识与前序帧（VCID=1，计数器=1）不同，当其纠错译码正确时插入待恢复文件第一帧之前。当待插入帧的虚拟信道标识与前序帧相同时，还需判断其虚拟信道计数与前序帧是否连续，例如备份文件1的第三帧（VCID=2，计数器=2），其虚拟信道计数与第二帧相同，且虚拟信道计数连续。若备份文件1中的数据帧存在纠错译码错误或虚拟信道计数不与前序帧连续时，以备份文件1中的第三帧为例，若第三帧的纠错译码错误，则需从备份文件2中获取VCID=2，计数器=2，且纠错译码正确的数据帧来替换，若备份文件2中也不存在满足条件的数据帧时，则将备份文件1中的数据帧直接插入待恢复文件中。
将待恢复文件头部之前的数据进行恢复后，再执行待恢复文件本身包括的数据帧的丢帧或错误识别，包括操作S3305~3307。
S3305，逐帧分析所述待恢复文件中的原始数据帧，以识别所述原始数据帧的纠错译码是否正确，以及，所述原始数据帧的其虚拟信道计数与具有相同虚拟信道标识的数据帧的虚拟信道计数是否连续。
S3306，当所述纠错译码不正确时，所述原始数据帧存在错误。
S3307，当所述原始数据帧的虚拟信道计数与具有相同虚拟信道标识的前序帧的虚拟信道计数不连续时，所述原始数据帧所在位置存在丢帧。
基于上述方法识别出丢失帧和错误帧后，在操作S340中，可以具体包括如下操作来对待恢复文件进行恢复。
S3409，若所述原始数据帧的纠错译码不正确，和/或，若所述原始数据帧的虚拟信道计数与所述待恢复文件中具有相同虚拟信道标识的数据帧的虚拟信道计数不连续，从所述第n个下行通道对应的其余所述第一任务文件中查找替换数据帧插入。
S3410，若查找不到所述替换数据帧，则保留所述原始数据帧。
根据该方法，可以将恢复文件中丢失的数据帧补全，并将错误的数据帧替换为正确的数据帧，最大化的恢复该待恢复文件中的原始数据。
在操作S330中，识别待恢复文件的尾部丢帧的情况可以包括操作S3308~S3315。
S3308，从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件构成的文件集合A中提取第四任务文件构成的文件集合D，所述第四任务文件的尾部包括所述待恢复文件尾部最后一帧，且待恢复文件尾部最后一帧不为所述第四任务文件的尾部最后一帧。
第四任务文件d的集合D是第一任务文件集合A的子集。第四任务文件d尾部存在和待恢复文件尾部最后一帧的虚拟信道标记、虚拟信道计数相同的帧，且该帧不是文件d的最后一帧，如果集合D的元素大于1，则执行操作S3309。
在本发明其中一个实施例中，从文件集合A中提取文件集合D之前，筛选所述第n个下行通道对应的第一任务文件，以使各所述第一任务文件与所述待恢复文件的最后一帧接收时间的时间差小于预设时长，得到所述文件集合A。由于卫星数据量大且发送很快，控制接收文件的时间差可保证当前接收的文件为相同任务内容的文件。
S3309，从所述文件集合D中选择一个文件作为第二参考文件，以从所述文件集合D中提取第五任务文件构成的集合E，所述第五任务文件的尾部包括所述第二参考文件尾部最后一帧，且第二参考文件尾部最后一帧不为所述第五任务文件的最后一帧。
第二参考文件可以为从集合D中任选的一个文件，集合E是集合D的子集。其中，记第二参考文件的最后一个帧的虚拟信道标记和虚拟信道计数记为vcid_n_last、vcnt_n_last，寻找第五任务文件时，第五任务文件应满足以下条件：第五任务文件e∈E，且文件尾部存在虚拟信道标记和vcid_n_ last相同、虚拟信道计数和vcnt_n_last相同的帧，且该帧不是文件的最后一帧。
S3310，重复上述步骤，直至提取出的文件集合中仅有一个任务文件，或该集合中的所有文件的最后一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同。
S3311，若能提取出的文件集合不为空，则所述待恢复文件尾部中存在丢帧。
根据上述方法，由于第四任务文件尾部包括待恢复文件的尾部数据帧，且该尾部数据帧并不是第四任务文件的头部数据帧，则可以判定待恢复文件尾部丢失了部分数据帧。
进一步的，在操作S340中，将待恢复文件的尾部进行恢复包括：从与所述待恢复文件尾部最后一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同的数据帧开始，将最终提取出的文件集合的任一任务文件的尾部数据帧作为待插入帧逐帧插至所述待恢复文件的尾部后面，直至所述任一任务文件中数据帧插入完毕为止。具体的，S340还包括如下操作。
S3411，将所述待插入帧插入所述待恢复文件之前，若所述待恢复文件的最后一帧后存在已插入的后序帧，判断是否存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的后序帧。后序帧是指在数据恢复过程中，从第n个下行通道的其余第一任务文件中选取并插到插入到待恢复文件尾部最后一帧后面的数据帧。
S3412，若存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的后序帧，识别所述待插入帧与最近的后序帧的虚拟信道计数是否连续，以及，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确。
S3413，当且仅当所述待插入帧与所述后序帧的虚拟信道标识相同，与所述后续帧的虚拟信道计数连续，且纠错译码正确时，将所述待插入帧插入所述待恢复文件。
S3414，当所述待插入帧的虚拟信道计数不连续或纠错译码错误时，从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找至少一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述至少一个替换数据帧的纠错译码正确，与所述后序帧的虚拟信道标识相同，且其虚拟信道计数与所述后序帧的虚拟信道计数构成连续序列。
在本发明其中一个实施例中，如果存在与待插入数据帧的虚拟信道标识相同的后续帧，且待插入数据帧比最后一个与其虚拟信道标识相同的后续帧的虚拟信道计数大1时，若待插入数据帧的纠错译码不正确，则从该待恢复文件同属虚拟信道的第四任务文件中查找替换数据帧插入，替换数据帧的纠错译码正确，且与待插入数据帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同。如果找不到替换数据帧，则直接将该待插入数据帧插入待恢复文件尾部。
在本发明其中一个实施例中，如果存在与待插入数据帧的虚拟信道标识相同的后续帧，且待插入数据帧比最后一个与其虚拟信道标识相同的后续帧的虚拟信道计数大N时，N＞1，依次查找N-1个替换数据帧插入，再将该待插入帧插入。其中，该N-1个替换数据帧的纠错译码正确，且与待插入数据帧的虚拟信道标识相同，且虚拟信道计数依次比最后一个与待插入帧虚拟信道标识相同的后续帧大1到N-1，N≥2，使的插入待恢复文件尾部具有虚拟信道标识的数据帧纠错译码正确且虚拟信道计数连续。
S3415，若不存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的后序帧，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确。
S3416，若所述待插入帧的纠错译码正确，则将所述待插入帧插入所述待恢复文件。
S3417，若所述待插入帧的纠错译码不正确，则从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述替换数据帧的纠错译码正确，且与所述待插入帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同。
S3418，若查找不到所述替换数据帧，则直接将所述待插入数据帧插入所述待恢复文件。
图5示意性示出了本发明实施例提供的一种遥感卫星数据接收和恢复方法的尾部数据恢复示意图。
如图5所示，假设存在两个备份文件，其中备份文件1的头部数据帧最多，根据操作S3308~S3315，最后将选出备份文件1，并将其尾部数据依次插入待恢复文件最后一帧数据后。根据操作S3411~S3418，在备份文件1中，若其尾部3帧数据的纠错译码正确，则可依次插入到待恢复文件的最后一帧数据之后。其中，在插入之前，需判定是否存在与VCID（即虚拟信道标识）相同的后续帧，例如备份文件1的倒数第一帧（VCID=2，计数器=6）虚拟信道标识与倒数第三帧（VCID=6，计数器=4）相同，当其纠正译码正确时可插入。进一步的，在插入备份文件1的倒数第一帧（VCID=2，计数器=6）前，还需判断其虚拟信道计数与后续帧（VCID=6，计数器=4）是否连续。显然，两者之间差了1位虚拟信道计数，则需从备份文件2中获取VCID=2，计数器=5，且纠错译码正确的数据帧来替换，若备份文件2中也不存在满足条件的数据帧时，则将备份文件1中的数据帧直接插入待恢复文件中。
根据本发明实施例提供的卫星数据接收和恢复方法，对于卫星每个下行通道下发的数据采用M个接收信道执行数据接收，得到M个互为主备的第一任务文件，以其中的一个文件为待恢复文件，并对其进行逐帧检查，当发现误码或丢帧的情况时，从其余文件中获取正确或缺失的数据帧插入待恢复文件，最后将每个下行通道下发的数据文件进行整合，恢复数据全局的效果，可有效提升卫星数据的文件质量。
本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。
尽管已经参照本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不背离本发明及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式和细节上的多种改变。因此，本发明的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由本发明实施例来进行确定，还由本发明实施例的等同物来进行限定。
Claims (10)
1.一种遥感卫星数据接收和恢复方法，其特征在于，包括：
当卫星过境接收站时，接收卫星通过N个下行通道下发的数据，其中，每个下行通道下发的数据均通过M个接收信道执行数据接收，得到各所述下行通道的M个第一任务文件；
对于第n个下行通道，获取所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件，并从中选取一个作为所述第n个下行通道的待恢复文件，n=1，2，…，N；
比较所述待恢复文件与所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件的数据帧，以识别所述待恢复文件中的丢失帧或错误帧；
从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找正确或缺失的数据帧，将所述正确或缺失的数据帧插入所述待恢复文件，得到所述第n个下行通道的数据恢复文件；
合并全部下行通道的数据恢复文件，得到任务恢复文件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件，并从中选取一个作为所述第n个下行通道的待恢复文件包括：
获取所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件；
比较各所述第一任务文件第一帧和最后一帧的接收时间，确认第一帧接收时间最早的第一任务文件和最后一帧接收时间最晚的第一任务文件；
若第一帧接收时间最早的第一任务文件和最后一帧接收时间最晚的第一任务文件为同一文件，则将其选为所述待恢复文件；
若第一帧接收时间最早的第一任务文件和最后一帧接收时间最晚的第一任务文件不为同一文件，则从两者中选取数据帧数最多的第一任务文件为所述待恢复文件。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较所述待恢复文件与所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件的数据帧，以识别所述待恢复文件中的丢失帧或错误帧包括：
从所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件构成的文件集合A中选出第二任务文件，构成文件集合B，所述第二任务文件的头部包括所述待恢复文件头部第一帧，且所述待恢复文件头部第一帧不为所述第二任务文件的第一帧；
从所述文件集合B中选择一个第一参考文件，以从所述文件集合B中提取第三任务文件构成的文件集合C，所述第三任务文件的头部包括所述第一参考文件头部第一帧，且所述第一参考文件头部第一帧不为所属第三任务文件的第一帧；
重复上述步骤，直至提取出的文件集合中仅有一个任务文件，或该文件集合中所有文件的第一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同；
若能提取出的文件集合不为空，则所述待恢复文件头部中存在丢帧。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，从文件集合A中提取文件集合B之前，还包括：
筛选所述第n个下行通道对应的M个第一任务文件，以使各所述第一任务文件与所述待恢复文件的第一帧接收时间的时间差小于预设时长，得到所述文件集合A。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找正确或缺失的数据帧，将所述正确或缺失的数据帧插入所述待恢复文件，得到所述第n个下行通道的数据恢复文件包括：
将最终提取出的文件集合的任一任务文件的头部数据帧作为待插入帧逐帧插入所述待恢复文件的头部第一帧前，直至所述任一任务文件中的待插入数据帧与所述待恢复文件头部第一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同为止；
其中，将所述待插入帧插入所述待恢复文件之前，若所述待恢复文件的第一帧前存在已插入的前序帧，判断是否存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的前序帧；
若存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的前序帧，识别所述待插入帧与最近的前序帧的虚拟信道计数是否连续，以及，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确；
当且仅当所述待插入帧与所述前序帧的虚拟信道标识相同，与所述前序帧的虚拟信道计数连续，且纠错译码正确时，将所述待插入帧插入所述待恢复文件；
当所述待插入帧的虚拟信道计数不连续或纠错译码错误时，从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找至少一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述至少一个替换数据帧的纠错译码正确，与所述前序帧的虚拟信道标识相同，且其虚拟信道计数与所述前序帧的虚拟信道计数构成连续序列；
若不存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的前序帧，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确；
若所述待插入帧的纠错译码正确，则将所述待插入帧插入所述待恢复文件；
若所述待插入帧的纠错译码不正确，则从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述替换数据帧的纠错译码正确，且与所述待插入帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同；
若查找不到所述替换数据帧，则直接将所述待插入数据帧插入所述待恢复文件。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较所述待恢复文件与所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件的数据帧，以识别所述待恢复文件中的丢失帧或错误帧包括：
从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件构成的文件集合A中提取第四任务文件构成的文件集合D，所述第四任务文件的尾部包括所述待恢复文件尾部最后一帧，且所述待恢复文件尾部最后一帧不为所述第四任务文件的尾部最后一帧；
从所述文件集合D中选择一个文件作为第二参考文件，以从所述文件集合D中提取第五任务文件构成的集合E，所述第五任务文件的尾部包括所述第二参考文件尾部最后一帧，且所述第二参考文件尾部最后一帧不为所述第五任务文件的最后一帧；
重复上述步骤，直至提取出的文件集合中仅有一个任务文件，或该集合中的所有文件的最后一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同；
若能提取出的文件集合不为空，则所述待恢复文件尾部中存在丢帧。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，从文件集合A中提取文件集合D之前，还包括：
筛选所述第n个下行通道对应的第一任务文件，以使各所述第一任务文件与所述待恢复文件的最后一帧接收时间的时间差小于预设时长，得到所述文件集合A。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找正确或缺失的数据帧，将所述正确或缺失的数据帧插入所述待恢复文件，得到所述第n个下行通道的数据恢复文件包括：
从与所述待恢复文件尾部最后一帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同的数据帧开始，将最终提取出的文件集合的任一任务文件的尾部数据帧作为待插入帧逐帧插至所述待恢复文件的尾部后面，直至所述任一任务文件中数据帧插入完毕为止；
其中，将所述待插入帧插入所述待恢复文件之前，若所述待恢复文件的最后一帧后存在已插入的后序帧，判断是否存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的后序帧；
若存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的后序帧，识别所述待插入帧与最近的后序帧的虚拟信道计数是否连续，以及，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确；
当且仅当所述待插入帧与所述后序帧的虚拟信道标识相同，与所述后序帧的虚拟信道计数连续，且纠错译码正确时，将所述待插入帧插入所述待恢复文件；
当所述待插入帧的虚拟信道计数不连续或纠错译码错误时，从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找至少一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述至少一个替换数据帧的纠错译码正确，与所述后序帧的虚拟信道标识相同，且其虚拟信道计数与所述后序帧的虚拟信道计数构成连续序列；
若不存在与所述待插入帧的虚拟信道标识相同的后序帧，识别所述待插入帧的纠错译码是否正确；
若所述待插入帧的纠错译码正确，则将所述待插入帧插入所述待恢复文件；
若所述待插入帧的纠错译码不正确，则从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找一个替换数据帧插入所述待恢复文件，所述替换数据帧的纠错译码正确，且与所述待插入帧的虚拟信道标识和虚拟信道计数相同；
若查找不到所述替换数据帧，则直接将所述待插入数据帧插入所述待恢复文件。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较所述待恢复文件与所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件的数据帧，以识别所述待恢复文件中的丢失帧或错误帧包括：
逐帧分析所述待恢复文件中的原始数据帧，以识别所述原始数据帧的纠错译码是否正确，以及，所述原始数据帧的其虚拟信道计数与具有相同虚拟信道标识的数据帧的虚拟信道计数是否连续；
当所述纠错译码不正确时，所述原始数据帧存在错误；
当所述原始数据帧的虚拟信道计数与具有相同虚拟信道标识的前序帧的虚拟信道计数不连续时，所述原始数据帧所在位置存在丢帧。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述从所述第n个下行通道对应的其余第一任务文件中查找正确或缺失的数据帧，将所述正确或缺失的数据帧插入所述待恢复文件，得到所述第n个下行通道的数据恢复文件包括：
若所述原始数据帧的纠错译码不正确，和/或，若所述原始数据帧的虚拟信道计数与所述待恢复文件中具有相同虚拟信道标识的数据帧的虚拟信道计数不连续，从所述第n个下行通道对应的其余所述第一任务文件中查找替换数据帧插入；
若查找不到所述替换数据帧，则保留所述原始数据帧。
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