CN115017102A - 用于声呐数据文件的存储方法、存储装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于声呐数据文件的存储方法、存储装置及存储介质，包括以下步骤：获取声呐探测系统的原始声呐数据，并根据所述声呐探测系统的设备参数信息，生成文件头数据；根据所述原始声呐数据，生成帧数据；组合所述文件头数据和所述帧数据，生成所述原始声呐数据的模块化数据文件以存储。本申请与现有技术相比，具有更好的兼容性、更好的扩展性、更好的逻辑性，便于用户读取和使用，便于第三方进行二次开发。

Description

用于声呐数据文件的存储方法、存储装置及存储介质

技术领域

本申请涉及信号发生器电路设计技术领域，具体而言，涉及一种用于声呐数据文件的存储方法、存储装置及存储介质。

背景技术

在执行水下探测任务时，往往需要多种声呐设备共同工作，如侧扫声呐、下视多波束声呐、前视声呐等，这就造成几下几种问题：

(1)兼容性问题。多种声呐的数据文件往往是不统一的，多类数据需要多种解译和处理软件。如果文件格式兼容性较好，就可以在多类软件中使用，降低文件解译的工作量，如果文件格式兼容性较差，能够适用的软件种类少，造成文件解译工作量较大，也不利于声呐的推广。

(2)扩展性问题。随着信号处理机能力和硬件能力的提升，声呐的性能和数据形式、成果形式等也在不断升级，文件格式如定义不当会造成文件格式修改次数过多，扩展性较弱。

(3)逻辑性问题。声呐种类丰富，运行场景较多，涉及的各类工作参数庞杂，声呐文件格式逻辑性强，会使声呐数据易于解读，便于声呐推广和二次开发。如果声呐文件格式逻辑性弱，第三方开发相关软件时不便解析，造成声呐推广困难。

因此，急需一种用于声呐探测系统的模块化数据文件的存储方法，用于解决现有技术中存在的兼容性、扩展性以及逻辑性的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本申请的目的是通过提供一种用于声呐数据文件的存储方法、存储装置及存储介质，用于兼容各类声呐产品数据文件格式，使该文件格式具有较好的“兼容性”、“扩展性”、“逻辑性”。

为了实现上述技术目的，本申请提供了一种用于声呐数据文件的存储方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取声呐探测系统的原始声呐数据，并根据所述声呐探测系统的设备参数信息，生成文件头数据；

根据所述原始声呐数据，生成帧数据；

组合所述文件头数据和所述帧数据，生成所述原始声呐数据的模块化数据文件以存储。

可选地，所述组合所述文件头数据和所述帧数据的步骤之前包括：

按照预设结构分别打包所述文件头数据和所述帧数据，以分别对应生成文件头块和帧块，所述预设结构包括以下至少一项：

用以表示块开始的块头标识；

用以表示块长度的块长度标识；

用以表示块内容逻辑的块内容标识；

用以表示块内容物理意义的块内容描述；

用以表示块内容数据的块内容代码；

用以表示块内容结束的块内容尾标识；

用以表示块结束的块尾标识。

可选地，所述根据所述原始声呐数据，生成帧数据的步骤包括：

响应于获取预设周期长度的原始声呐数据，提取时间信息；

根据所述时间信息，生成能够互相校验的帧头块和帧尾块；

根据所述预设周期长度的原始声呐数据生成帧中块；

将所述帧头块、所述帧尾块和所述帧中块组合为数据帧。

可选地，所述根据所述预设周期长度的原始声呐数据生成帧中块的步骤包括以下至少一项：

根据所述预设周期长度的原始声呐数据中的声呐回波数据，生成数据块；

根据所述预设周期长度的原始声呐数据中的传感器信息，生成传感器块；

根据所述预设周期长度的原始声呐数据中的附加信息，生成附加块。

可选地，根据存储逻辑,所述存储方法包括以下至少一项：

所述文件头块、帧头块、附加块、帧尾块为结构块；

所述数据块为数组块；

所述传感器块为字符串块。

可选地，所述组合所述文件头数据和所述帧数据，生成所述原始声呐数据的模块化数据文件的步骤包括：

将所述文件头块与所述数据帧连接，生成所述模块化数据文件。

可选地，所述将所述文件头块与所述数据帧连接的步骤包括：

响应于获取多个数据帧，分别提取所述多个数据帧的帧号；

按照所述帧号顺序，将所述多个数据帧连接在所述文件头块之后。

可选地，所述根据所述原始声呐数据，生成帧数据的步骤包括：

根据所述原始声呐数据的数据维度、数据类型、数组排列方式，生成所述帧数据，其中，所述数据类型由类型和位数组成，所述类型包括浮点型和整型；

可选地，所述根据所述原始声呐数据，生成帧数据的步骤包括：

根据维度优先原则，生成所述帧数据。

另一方面，本申请还提供一种用于声呐数据文件的存储装置，包括处理器和与所述处理器连接的存储器；

所述存储器上存储有计算机程序；

所述处理器用于执行从所述存储器上读取的所述计算机程序，以实现如上述的用于声呐数据文件的存储方法。

另一方面，本申请还提供一种存储介质，具体地，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的用于声呐数据文件的存储方法。

本申请公开了以下技术效果：

(1)更好的兼容性：是指不同类型声呐产生的数据文件具有统一的架构，数据文件可适用于多种声呐硬件、多种声呐软件。

(2)更好的扩展性：是指当推出新的声呐产品时，其产生的声呐数据仍然符合本架构，同时能够使得在老版本的程序可基本处理新格式的文件，新版本的程序能够基本处理老版本的文件。

(3)更好的逻辑性：是指本格式生成的文件具有清晰的逻辑，便于用户读取和使用，便于第三方进行二次开发。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例的存储方法流程图；

图2为本申请所述的文件的组织结构示意图；

图3为本申请所述的声呐文件的组织结构示意图。

具体实施方式

下为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种用于声呐探测系统的模块化数据文件的存储方法，图1为本申请一实施例的存储方法流程图。

请参考图1，在一实施例中，用于声呐探测系统的模块化数据文件的存储方法包括以下步骤：

S10：获取声呐探测系统的原始声呐数据，并根据声呐探测系统的设备参数信息，生成文件头数据。

S20：根据原始声呐数据，生成帧数据。

S30：组合文件头数据和帧数据，生成原始声呐数据的模块化数据文件以存储。

本申请提到的原始声呐数据的内容包括声呐的回波数据、解调数据、波束数据，以及传感器对应的GPS数据、惯导数据。通过组合文件头和帧数据，形成标准化的数据文件，能够实现声呐数据的兼容性、扩展性和逻辑性。

进一步优选地，组合文件头数据和帧数据的步骤之前包括：

按照预设结构分别打包文件头数据和帧数据，以分别对应生成文件头块和帧块。

进一步优选地，预设结构可以包括：

用以表示块开始的块头标识。

进一步优选地，预设结构可以包括：

用以表示块长度的块长度标识。

进一步优选地，预设结构可以包括：

用以表示块内容逻辑的块内容标识。

进一步优选地，预设结构可以包括：

用以表示块内容物理意义的块内容描述。

进一步优选地，预设结构可以包括：

用以表示块内容数据的块内容代码。

进一步优选地，预设结构可以包括：

用以表示块内容结束的块内容尾标识。

进一步优选地，预设结构可以包括：

用以表示块结束的块尾标识。

将声呐数据通过统一规范的块结构进行打包，从而形成标准化的声呐数据。

进一步优选地，根据原始声呐数据，生成帧数据的步骤包括：

响应于获取预设周期长度的原始声呐数据，提取时间信息；根据时间信息，生成能够互相校验的帧头块和帧尾块；根据预设周期长度的原始声呐数据生成帧中块；将帧头块、帧尾块和帧中块组合为数据帧。

示例性地，每个帧由若干个块组成，其中第一个块是“帧头块”，最后一个块是“帧尾块”，中间有若干个不同类型的块。“帧头块”的内容部分存储了当前帧的主要信息，包括：帧号、日期、时间等，时间精确至毫秒。“帧尾块”的内容部分存储了当前帧的帧号信息，可与帧头块进行相互校验。

进一步优选地，根据预设周期长度的原始声呐数据生成帧中块的步骤可以包括：

根据预设周期长度的原始声呐数据中的声呐回波数据，生成数据块。

进一步优选地，根据预设周期长度的原始声呐数据生成帧中块的步骤可以包括：

根据预设周期长度的原始声呐数据中的传感器信息，生成传感器块。

进一步优选地，根据预设周期长度的原始声呐数据生成帧中块的步骤可以包括：

根据预设周期长度的原始声呐数据中的附加信息，生成附加块。

示例性地，帧为多个块的组合，每个帧包含的块可以有：帧头块、帧尾块、数据块、附加块、传感器块、测底块等，其中必须有的块为帧头块、帧尾块，其他块根据需要选择。

进一步优选地，根据存储逻辑,存储方法可以包括：

文件头块、帧头块、附加块、帧尾块为结构块。

进一步优选地，根据存储逻辑,存储方法可以包括：

数据块为数组块。

进一步优选地，根据存储逻辑,存储方法可以包括：

传感器块为字符串块。

示例性地，文件头块、帧头块、附加块、帧尾块是结构块；数据块是数组块、传感器块是字符串块。但本申请不限于此，在某些特殊情况下块的内容的类型可以更改。将声呐数据打包成块结构的形式，从而能够以各种方式进行标准化的数据组合与处理。

进一步优选地，组合文件头数据和帧数据，生成原始声呐数据的模块化数据文件的步骤包括：

将文件头块与数据帧连接，生成模块化数据文件。

示例性地，声呐文件由一个文件头和若干个数据帧组成，每周期声呐数据对应一个数据帧存于文件中。

进一步优选地，将文件头块与数据帧连接的步骤包括：

响应于获取多个数据帧，分别提取多个数据帧的帧号；按照帧号顺序，将多个数据帧连接在文件头块之后。

示例性地，每个帧的帧头块和帧尾块存储了帧号信息，因此在进行帧的组合时，可以按照帧号的顺序排列。

进一步优选地，根据原始声呐数据，生成帧数据的步骤包括：

根据原始声呐数据的数据维度、数据类型、数组排列方式，生成帧数据，其中，数据类型由类型和位数组成，类型包括浮点型和整型。

进一步优选地，根据原始声呐数据，生成帧数据的步骤包括：

根据维度优先原则，生成帧数据。

示例性地，数据块存储的是声呐回波数据，该类数据块的内容部分主体是数组，可包含以下信息：数组的维数、每一维的大小、每个采样点的数据类型、数组的排列方式。

其中采样点的数据类型由其类型和位数组成，类型有浮点型和整型，位数典型的有16位、32位、64位等。

数组的排列方式是指当数组为二维或更高维时，有那个维数优先的问题。典型如“按行排列”、“按列排列”等。

图2为本申请的文件的组织结构示意图；图3为本申请的声呐文件的组织结构示意图。

请参考图2-图3，本申请提到的方法中包括如下特征：

(1)每个文件的基本组成元素是“块”；

(2)每个“块”有相同的组织结构，即包括若干个部分；

(3)每个“块”内存储一种独立的数据；

(4)每个文件由1个文件头块和若干个数据帧组成；

(5)每个“数据帧”由若干个块组成，其中第一个块是“帧头块”，最后一个块是“帧尾块”，中间有若干个其他类型的块。

(6)在每个数据帧中，除了首尾的帧头块和帧尾块外，其他块存储了各类数据，例如声呐的回波数据、解调数据、波束数据，传感器对应的GPS数据、惯导数据等。每种数据可根据实际情况自由选择。

上述特征的具体描述如下：声呐数据文件格式的基本元素按照结构化的块(Structured Block)的方式存储。

一个文件由若干个“块”顺序连接组成。

每个“块”包含若干个部分。其包含了块的标识、长度、定义、描述、块尾标识等固定长度的字段，还包括其主体的块内容，但长度不固定。

每个“块结构”存储的内容有三种逻辑方式：数组、字符串或结构。即根据内容不同，有三大类块：数组块、字符串块、结构块。

注意区分上述块内容标识、块内容描述两个部分，它们均对本块中存储的内容进行区分，但各自出发点不同，两者联合起来对块中的内容进行描述。

块内容标识是根据块内容的逻辑进行区分的，即数组、结构和字符串。

块内容描述是根据块内容的物理意义进行区分的，例如帧头块、帧尾块、原始数据块等。

系统组成：本申请是一种模块化的文件格式。

该文件格式可存储目前多数声呐系统中的主流数据。

一个文件由若干个“块”顺序连接组成。

一个块的结构的组成部分如表示1所示：

表1

序号	类型	字节	名称
				1	Uint16	2	块头标识
2	Uint32	4	块长度
				3	Uint16	2	块内容标识
4	Uint32	4	块内容描述
				5		若干	块内容
6	Uint16	2	块内容尾标识
				7	Uint16	2	块尾标识

声呐文件由一个文件头和若干个数据帧组成，每周期声呐数据对应一个数据帧存于文件中。数据帧为一个块的组合，每个数据帧包含的块有：帧头块、帧尾块、数据块、附加块、传感器块、测底块等，其中有的块为帧头块、帧尾块，其他块可以称为帧中块，帧中块可以根据需要选择。声呐文件的具体组织方式如图2所示。

多数情况下，文件头块、帧头块、附加块、帧尾块是结构块；数据块是数组块、传感器块是字符串块。但这个约定不是固定的，在某些特殊情况下块的内容的类型可以更改。

在一实施例中，一种侧扫声呐利用这种模块化的数据文件存储方式存储声呐的原始回波数据，其中“文件头块”的内容部分存储了声呐的各类信息，包括：

(1)设备信息：声呐的类型、声呐型号、声呐序列号、存储主数据类型。

(2)运行参数：工作模式、同步方式、信号类型、中心频率、信号带宽、信号脉宽、发射功率、工作周期、最小量程、最大量程、TVG参数A、TVG参数B、TVG参数C、TVG参数D、系统采样率等。

“帧头块”的内容部分存储了当前帧的主要信息，包括：帧号、日期、时间等，时间精确至毫秒。

“帧尾块”的内容部分存储了当前帧的帧号信息，可与帧头块进行相互校验。

本实例中“数据块”存储的是声呐回波数据，该类数据块的内容部分主体是数组，可包含以下信息：数组的维数、每一维的大小、每个采样点的数据类型、数组的排列方式。

其中采样点的数据类型由其类型和位数组成，类型有浮点型和整型，位数典型的有16位、32位、64位等。

数组的排列方式是指当数组为二维或更高维时，可以依据维度优先的原则处理。典型如设置了“按行排列”、“按列排列”等，在排列数据时就按照预设的优先维度执行。

本实例中可包含多类传感器块，典型的如卫星导航仪的数据块、惯导的数据块、声速信息的数据块等。上述传感器信息大都以字符串的形式存在。并且由于传感器的数据帧率一般高于声呐数据帧率，因此在一类传感器块中可以存储多个字符串。

一个传感器块如果是一种字符串块，则其内容部分包含以下内容：当前帧中字符串的个数，为每个字符串分配的长度，每个字符串的日期、时间、字符串的内容等。

另一方面，本申请还提供一种用于声呐数据文件的存储装置，包括处理器和与处理器连接的存储器；

存储器上存储有计算机程序；

处理器用于执行从存储器上读取的计算机程序，以实现如上述的用于声呐数据文件的存储方法。

另一方面，本申请还提供一种存储介质，具体地，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的用于声呐数据文件的存储方法。

在本申请提供的存储装置和计算机可读存储介质的实施例中，可以包含任一上述方法实施例的全部技术特征，说明书拓展和解释内容与上述方法的各实施例基本相同，在此不再做赘述。

本申请公开的存储方法、存储装置及存储介质，对不同类型声呐产生的数据文件具有统一的架构，数据文件可适用于多种声呐硬件、多种声呐软件；当出现新的声呐产品时，其产生的声呐数据仍然符合本架构，同时能够使得在老版本的程序可基本处理新格式的文件，新版本的程序能够基本处理老版本的文件；本格式生成的文件具有清晰的逻辑，便于用户读取和使用，便于第三方进行二次开发。

需要说明的是，在本文中，采用了诸如S10、S20等步骤代号，其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，不构成顺序上的实质性限制，本领域技术人员在具体实施时，可能会先执行S20后执行S10等，但这些均应在本申请的保护范围之内。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于声呐数据文件的存储方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取声呐探测系统的原始声呐数据，并根据所述声呐探测系统的设备参数信息，生成文件头数据；

根据所述原始声呐数据，生成帧数据；

组合所述文件头数据和所述帧数据，生成所述原始声呐数据的模块化数据文件以存储。

2.根据权利要求1所述用于声呐数据文件的存储方法，其特征在于，所述组合所述文件头数据和所述帧数据的步骤之前包括：

按照预设结构分别打包所述文件头数据和所述帧数据，以分别对应生成文件头块和帧块，所述预设结构包括以下至少一项：

用以表示块开始的块头标识；

用以表示块长度的块长度标识；

用以表示块内容逻辑的块内容标识；

用以表示块内容物理意义的块内容描述；

用以表示块内容数据的块内容代码；

用以表示块内容结束的块内容尾标识；

用以表示块结束的块尾标识。

3.根据权利要求2所述用于声呐数据文件的存储方法，其特征在于，所述根据所述原始声呐数据，生成帧数据的步骤包括：

响应于获取预设周期长度的原始声呐数据，提取时间信息；

根据所述时间信息，生成能够互相校验的帧头块和帧尾块；

根据所述预设周期长度的原始声呐数据生成帧中块；

将所述帧头块、所述帧尾块和所述帧中块组合为数据帧。

4.根据权利要求3所述的用于声呐数据文件的存储方法，其特征在于，所述根据所述预设周期长度的原始声呐数据生成帧中块的步骤包括以下至少一项：

根据所述预设周期长度的原始声呐数据中的声呐回波数据，生成数据块；

根据所述预设周期长度的原始声呐数据中的传感器信息，生成传感器块；

根据所述预设周期长度的原始声呐数据中的附加信息，生成附加块。

5.根据权利要求4所述用于声呐数据文件的存储方法，其特征在于，根据存储逻辑,所述存储方法包括以下至少一项：

所述文件头块、帧头块、附加块、帧尾块为结构块；

所述数据块为数组块；

所述传感器块为字符串块。

6.根据权利要求3所述用于声呐数据文件的存储方法，其特征在于，所述组合所述文件头数据和所述帧数据，生成所述原始声呐数据的模块化数据文件的步骤包括：

将所述文件头块与所述数据帧连接，生成所述模块化数据文件。

7.根据权利要求6所述用于声呐数据文件的存储方法，其特征在于，所述将所述文件头块与所述数据帧连接的步骤包括：

响应于获取多个数据帧，分别提取所述多个数据帧的帧号；

按照所述帧号顺序，将所述多个数据帧连接在所述文件头块之后。

8.根据权利要求1-7任一项所述用于声呐数据文件的存储方法，其特征在于，所述根据所述原始声呐数据，生成帧数据的步骤包括：

根据所述原始声呐数据的数据维度、数据类型、数组排列方式，生成所述帧数据，其中，所述数据类型由类型和位数组成，所述类型包括浮点型和整型；

和/或，根据维度优先原则，生成所述帧数据。

9.一种用于声呐数据文件的存储装置，包括处理器和与所述处理器连接的存储器；

所述存储器上存储有计算机程序；

所述处理器用于执行从所述存储器上读取的所述计算机程序，以实现如权利要求1-8任一项所述的用于声呐数据文件的存储方法。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的用于声呐数据文件的存储方法。

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