CN115473570B - 一种卫星观测数据回放方法、设备及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种卫星观测数据回放方法、设备及装置，计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间；根据卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令；将多个数传弧段计划指令上传至卫星，以便卫星按时间运行到对应数传弧段时根据数传弧段计划指令进行观测数据的回放。本申请的一种卫星观测数据回放方法、设备及装置，可以连续制作完成多个弧段的连续按时间回放数传弧段计划指令，缩短回放周期，提高了按时间回放数据的时效性，也避免因待回放数据量较多、回放周期较长导致的数据丢失。

Description

一种卫星观测数据回放方法、设备及装置

技术领域

本申请涉及卫星数传技术领域，特别是涉及一种卫星观测数据回放方法、设备及装置。

背景技术

卫星观测数据在未飞越地面接收站前需要通过写指针(T_W)将观测数据写入卫星存储，这一操作被称为记录；待进入地面接收站时再由读指针(T_R)从卫星存储中取出，并通过卫星数传系统将观测数据传输至地面，这一操作被称为回放。

当要求卫星按时间回放的数据量超过一个完整数据回传弧段(简称数传弧段，是卫星过境轨道能够向地面站进行数据传输的弧段)所能回放的数据量时，就要安排多个数传弧段进行按时间回放数据。

图1为数传弧段按时间回放示意图。如图1所示，按时间回放可以指定卫星存储内观测数据获取的时间作为卫星观测数据回放的起点，从而将已经回放过的星上存储数据再次传输至地面站。按时间回放除需要确定卫星数传弧段开始与结束的时间点，还需要确定被指定回放观测数据的起始时间。

卫星在设计制造中对按时间回放采用了“用后复位”的方式，即在完成一次按时间回放后，在存储内读取数据的指针自动回到本次数传开始前数据在存储内所在的位置，而当需要回放的数据量超过一个完整数传弧段所能回放的数据量时，就要安排多个数传弧段进行按时间回放，所以，制定多数传弧段按时间回放策略时就必须根据上一次回放收到的观测时间最晚的数据时间(T_R1′)重新确定下一个按时间回放弧段的观测数据起始时间(T_R2)。

按时间回放工作状态为：

1.根据需求，确定第1个按时间回放弧段的观测数据起始时间(T_R1)，制作相应数传弧段计划指令并发送至卫星；

2.第1个按时间回放弧段完成以后，检查接收到的观测数据，找到观测时间最晚数据的时间(T_R1′)，以该时间点作为第2个按时间回放弧段的观测数据起始时间(T_R2)，即T_R1′＝T_R2，制作相应数传弧段计划指令并发送至卫星；

3.重复步骤2，完成第3个按时间回放弧段数传弧段计划指令制作并发至卫星，依次类推，直至所需要的时间段内的观测数据都回放完成。

但是上述方案中，下一次按时间回放的观测数据起始时间点需要等待上一次按时间回放结束以后检查观测数据才能获得，回放周期长，数据时效低。

发明内容

基于上述问题，本申请提供了一种卫星观测数据回放方法、设备及装置，以缩短回放周期。

本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请提出一种卫星观测数据回放方法，包括：

计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间；

根据卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令；

将多个数传弧段计划指令上传至卫星，以便卫星按时间运行到对应数传弧段时根据数传弧段计划指令进行观测数据的回放。

可选的，计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，包括：

获取卫星上观测数据的时间段；

获取数传观测比、卫星经过地面站的数传弧段起止时间及数传弧段个数，所述数传观测比为卫星单位时间内数传回放总量与单位时间内观测数据总量的比值；

结合数传观测比、数传弧段个数及数传弧段起止时间，计算观测数据的时间段在各数传弧段的起点时间。

可选的，获取卫星经过地面站的数传弧段起止时间及数传弧段个数，包括：

根据卫星的轨道参数和地面接收站的天线坐标与仰角，获取未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间；

根据未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间，确定每个数传弧段的时间长度，所述数传弧段的时间长度按时间顺序依次设为t₁，t₂，t₃，……，t_M，M表示为所述数传弧段的数字序号；

根据数传观测比及卫星上观测数据的时间段，计算按时间回放观测数据的总时间量t_A；

当满足N个按时间顺序排列的数传弧段的时间长度之和大于按时间回放观测数据的总时间量t_A时，即满足t_A<t₁+t₂+t₃+…t_N时，取N的最小值为回放观测数据所需的数传弧段个数，N小于或等于M。

可选的，计算按时间回放的总时间量t_A，具体公式为：

其中，

T’为观测数据的时间段的结束时间点；

T₁为观测数据的时间段的起始时间点；

Q_s为卫星在单位时间内的数传回放总量，由数传系统的对地传输码速率决定；

Q_o为卫星在单位时间内的观测数据总量，由卫星存储记录码速率决定；

Q_s/Q_o为卫星的数传观测比。

可选的，计算观测数据在各数传弧段的起点时间，具体公式为：

其中，

T_h为按时间回放第h个数传弧段在观测数据时间段内的起点时间，h≥2，取值为正整数；

T₁为按时间回放第1个数传弧段在观测数据时间段内的起始时间；

t为连续h-1个数传弧段的总时间量，h-1≤N，t＝t₁+t₂+t₃+…t_h-1；

Q_s为卫星在单位时间内的数传回放总量，由数传系统的对地传输码速率决定；

Q_o为卫星在单位时间内的观测数据总量，由卫星存储记录码速率决定；

Q_s/Q_o为卫星的数传观测比。

可选的，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，包括：生成N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，

所述生成N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，包括：

生成第一个至第N-1个所述数传弧段计划指令，其中，每个所述数传弧段计划指令的生成方法如下：

将第x个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间至第x+1个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成为第x个数传弧段计划指令，1≤x≤N-1，x取值为正整数；

生成第N个所述数传弧段计划指令，具体方法如下：

将第N个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间至观测数据的时间段末端时间之间的观测数据时间段生成为第N个所述数传弧段计划指令。

可选的，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，包括：生成N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，

所述生成N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，包括：

生成第一个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，具体方法如下：

将第一个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第一时间范围至第二个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成为第一个所述数传弧段计划指令；

生成第二个至第N-1个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，其中，每个所述数传弧段计划指令的生成方法如下：

将第y个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第二时间范围的时间点至第y+1个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成为第y个所述数传弧段计划指令，2≤y≤N-1，y取值为正整数；

生成第N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，具体方法如下：

将第N个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第二时间范围的时间点至观测数据的时间段末端时间之间的观测数据量生成为第N个所述数传弧段计划指令。

可选的，第一时间范围的设定方法，包括：

判断观测数据的时间段起始时间之前是否有相连的时间段，若无相连的时间段，则第一时间范围设为零，若有相连的时间段，根据需求设置时间范围。

可选的，将多个数传弧段计划指令上传至卫星，包括：

在一个测控弧段内将多个数传弧段计划指令上传至卫星，所述测控弧段为地面站向卫星发送指令的弧段。

第二方面，本申请还提出一种卫星观测数据回放设备，包括：处理器与存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器调用所述计算机程序时，实现上述的一种卫星观测数据回放方法。

第三方面，本申请还提出一种卫星观测数据回放装置，包括：数传任务分配模块、指令加工生成模块和指令上传模块，

所述分配模块用于计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间；

所述指令生成模块用于根据卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令；

所述上传模块用于将多个数传弧段计划指令上传至卫星，以便卫星按时间运行到对应数传弧段时根据数传弧段计划指令进行观测数据的回放。

可选的，数传任务分配模块包括：数据获取单元和计算单元，

所述数据获取单元用于获取卫星上观测数据的时间段、卫星经过地面站的多个数传弧段起止时间；

所述计算单元用于计算卫星单位时间内数传回放总量与单位时间内观测数据总量的比值获得数传观测比，根据卫星经过地面站的多个数传弧段起止时间计算完成观测数据回放的最少数传弧段个数，结合数传观测比、数传弧段个数及数传弧段起止时间计算观测数据的时间段在各数传弧段的起点时间。

相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请所述的一种卫星观测数据回放方法、设备及装置，计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，并生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，将多个数传弧段计划指令上传至卫星。根据卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，连续制作多个数传弧段计划指令，以便卫星按时间顺序运行到对应数传弧段时即可根据数传弧段计划指令进行观测数据的回放，无需等待上一数传弧段回放结束以后检查观测数据才能获得本次数传弧段对应观测数据时间段的起点时间，大大缩短回放周期，提高了按时间回放数据的时效性，也避免因待回放数据量较多、回放周期较长导致的数据丢失。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本申请背景技术中提供的数传弧段按时间回放示意图；

图2为本申请实施例提供的一种卫星观测数据回放方法流程图；

图3为本申请实施例提供的另一种卫星观测数据回放方法流程图；

图4为本申请实施例提供的观测数据的时间段与各数传弧段对应示意图；

图5为本申请实施例提供的一种卫星观测数据回放装置示意图；

图6为本申请实施例提供的分配模块示意图；

图7为本申请实施例提供的数据获取准备子模块示意图；

图8为本申请实施例提供的指令生成模块示意图。

具体实施方式

正如前文描述，由于下一次按时间回放的观测数据起始时间点需要等待上一次按时间回放结束以后检查观测数据才能获得，需要等待在T_R1和T_R1′之间的观测数据回放至地面并等待随后的测控弧段出现以后，才能再回放T_R2和T_R2′之间的观测数据，这大大延长了需要多个数传弧段才能完成的按时间回放数据的总时间，造成回放周期长，数据时效性低的问题，同时，由于回放周期长，且卫星存储空间有限，在固定周期时刻会被清理，当回放周期大于存储周期时，数据就会在回放至地面前就被卫星存储清理，导致数据丢失，另外，每次回放需要检测上一次回放结束时间位置，获取在观测数据时间段中的起点时间，根据起点时间地面站向卫星发送按时间回放指令，但向卫星发送按时间回放指令都要占用测控弧段，而每颗卫星的测控弧段都有固定的数量限制，过多占用测控弧段会浪费测控资源，甚至会影响卫星的应急控制，每次回放会浪费向卫星发送指令的测控弧段。

基于上述原因，发明人为缩短回放周期，减少数据丢失，减少测控弧段浪费，将卫星的观测数据的时间段分配到多个数传弧段，计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，根据起点时间生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，将多个数传弧段计划指令上传至卫星，以便卫星按时间运行到对应数传弧段时直接根据数传弧段计划指令进行观测数据的回放；缩短回放周期，提高数据时效性，也减少了向卫星发送指令的测控弧段浪费，减少数据丢失。

本申请实施例中，需要的设备可包括：地面站和卫星，所述地面站与卫星建立通信连接，用于在地面站向卫星上传指令的测控弧段传输数传弧段计划指令，也用于接收卫星发送的观测数据。

所述地面站可包括接收站和测控站，所述接收站与测控站实现双向通讯，测控站将测控弧段安排和测控弧段监控到的卫星工作状态数据发送给接收站，接收站生成数传弧段计划指令并传输给测控站；测控站负责卫星上行数据，在测控弧段内将数传弧段计划指令上传至卫星；接收站接收卫星根据数传弧段计划指令返回的卫星上观测数据，接收站负责卫星下行数据。当然，接收站和测控站也可设置为一体站点，既可以接收卫星数据，也可以向卫星发送指令。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

方法实施例

图2为本申请一实施例中提供的一种卫星观测数据回放方法流程图。

参见图2，一种卫星观测数据回放方法，包括：

S101、计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间。

观测数据的时间段的时间长度超过一个数据回传弧段时，需要通过多个数传弧段进行数据传输，将待回放的观测数据分布到多个数传弧段，获得观测数据的时间段分配到各数传弧段划分的起始时间，确定各数传弧段在观测数据时间段内指定的起始时间，用于后续制作多个数传弧段的数传弧段计划指令。

S102、根据卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令。

根据前后相邻两个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成对应前一个数传弧段的数传弧段计划指令，并按时间顺序，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令。

当然，为了防止数据丢失，上述前后相邻两个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段的两端可分别根据需要向两侧移动设定的时间范围，保证观测数据传输时，端部和尾部数据减少丢失。

S103、将多个数传弧段计划指令上传至卫星，以便卫星按时间运行到对应数传弧段时根据数传弧段计划指令进行观测数据的回放。

地面站将数传弧段计划指令上传至卫星，卫星在运行到对应的数传弧段根据数传弧段计划指令开始进行传输。

本申请通过连续制作完成多个弧段的连续按时间回放数传弧段计划指令，使卫星在进行下一个数传弧段进行观测数据回放时，无需检查上一个数传弧段结束的位置，缩短回放周期，提高了按时间回放数据的时效性，也减少了测控弧段的占用。

图3为另一种卫星观测数据回放方法流程图。为确定待观测数据的时间段对应各数传弧段的起点时间，参见图3中，在该实施例中，一种卫星观测数据回放方法，包括：

S201、获取卫星上观测数据的时间段，获取观测数据的起止时间点，确定了按时间回放观测数据的回放需求。

确定卫星上观测数据的起始时间点T₁与结束时间点T′，通过起始时间点T₁与结束时间点T′间的时间长度若超所在一个数传弧段时间长度则需要采用多个数传弧段对该待回放数据弧段进行数据传输。

S202、获取数传观测比，所述数传观测比为卫星单位时间内数传回放总量与单位时间内观测数据总量的比值。

Q_s为卫星在单位时间内的数传回放总量，由数传系统的对地传输码速率决定。

Q_o为卫星在单位时间内的观测数据总量，由卫星存储记录码速率决定。

在卫星系统稳定工作状态下，卫星的数传观测比Q_s/Q_o是一个常量。

S203、获取卫星经过地面站的数传弧段的起止时间及数传弧段个数。

根据卫星的轨道参数和地面接收站的天线坐标与仰角，获取未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间，具体包括：

首先，卫星轨道参数放在两行报中，所述两行报的英文简称为TLE，将两行报导入SGP4模型就可以计算出卫星围绕地球运动轨道的实时位置；

然后，在已知地面站坐标的前提下，根据地面站设定的天线初始仰角和卫星的实时轨道位置计算出卫星飞越天线接收范围的起始时间，为对应的数传弧段的起始时间，随着卫星的飞行，天线仰角随之增加，当飞过最大值(小于等于90度)后，仰角逐渐变小，直至最小(一般来说等于初始仰角)，此时，获得对应的数传弧段的结束时间，卫星飞出接收范围，接收结束。

综上，获取未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间，就是用两行报和SGP4模型计算出的卫星轨道同地面天线的参数(坐标和仰角)构成整个遥感卫星接收模型的约束条件，计算出卫星飞越地面天线接收范围的起始与结束时间，获得卫星经过地面站时对应的数传弧段的起始时间与结束时间。

其中，计算出卫星飞越地面天线接收范围的起始与结束时间，可以采用卫星仿真工具包(Satellite Tool Kit)，简称STK软件进行计算，当然也可借助其他计算软件进行计算。

进一步的，获取数传弧段个数N，具体包括：

首先，根据未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间，确定每个数传弧段的时间长度，所述数传弧段的时间长度按时间顺序依次设为t₁，t₂，t₃，……，t_M，M表示为所述数传弧段的数字序号。

然后，根据数传观测比及卫星上观测数据的时间段，计算按时间回放观测数据的总时间量t_A，具体公式：

最后，当满足N个按时间顺序排列的数传弧段的时间长度之和大于按时间回放观测数据的总时间量t_A时，即满足t_A<t₁+t₂+t₃+…t_N时，取N的最小值为回放观测数据所需的数传弧段个数，N小于等于M。

S204、结合数传观测比、数传弧段个数及数传弧段起止时间，计算观测数据在各数传弧段的起点时间，

具体公式为：

其中，

T_h为按时间回放第h个数传弧段在观测数据时间段内的起点时间，h≥2，取值为正整数。

T₁为按时间回放第1个数传弧段在观测数据时间段内的起始时间。

t为连续h-1个数传弧段的总时间量，h-1≤N，t＝t₁+t₂+t₃+…t_h-1。

S205、生成N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令。

生成第一个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，具体方法如下：

将第一个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第一时间范围至第二个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成为第一个所述数传弧段计划指令。

生成第二个至第N-1个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，其中，每个所述数传弧段计划指令的生成方法如下：

将第y个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第二时间范围的时间点至第y+1个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成为第y个所述数传弧段计划指令，2≤y≤N-1，y取值为正整数。

生成第N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，具体方法如下：

将第N个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第二时间范围的时间点至观测数据的时间段末端时间之间的观测数据量生成为第N个所述数传弧段计划指令。

其中，第一时间范围的设定方法，具体为判断观测数据的时间段起始时间之前是否有相连的时间段，若无相连的时间段，则第一时间范围设为零，若有相连的时间段，根据需求设置时间范围，可设置为零，也可与第二时间范围一致，当然也可认为给定一个时间范围。

第二时间范围可设置为0分钟，也可设置为5分钟，当然也可根据需要进行给定。

将起点时间前移一定的分钟数以确保不同弧段按时间回放数据的连续性，减少缺失。

通过步骤S205生成连续的多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，提高数据传输的完整性。

参见图4为观测数据的时间段与各数传弧段对应示意图，以数传弧段N为四个为例，卫星上观测数据的起始时间点T₁与结束时间点T′，采用步骤S204获得观测数据在各数传弧段的起点时间依次为T1、T₂、T₃、T₄，以前移设定分钟数为5min为例，对应待观测数据的时间段分段依次为：T₁至T₂，T₂-5至T₃，T₃-5至T₄，T₄-5至T′，生成四个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，并将四个数传弧段计划指令上传至卫星，卫星在依次运行经过四个数传弧段，根据对应数传弧段的计划指令向地面站回放待观测数据，具体观测数据回放流程如下：

卫星在运行到第一个数传弧段时，向地面站回放T₁至T₂时间段的待观测数据量，执行第1个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令。

卫星在运行到第二个数传弧段时，向地面站回放T₂-5至T₃时间段的待观测数据量，执行第2个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令。

卫星在运行到第三个数传弧段时，向地面站回放T₃-5至T₄时间段的待观测数据量，执行第3个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令。卫星在运行到第四个数传弧段时，向地面站回放T₄-5至T′时间段的待观测数据量，执行第4个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令。

上述的观测数据存储于卫星存储器中，根据观测数据在各数传弧段的起点时间前移5min的时间点开始调用观测数据向地面站回放，其中，若待观测数据起始时间T₁前还有相连的观测数据时间段，也可将T₁。

S206、在一个测控弧段内将多个数传弧段计划指令上传至卫星。

测控弧段为地面站向卫星发送指令的弧段。

在一个测控弧段内上传多个连续的数传弧段计划指令，可大大减少对测控弧段的占用，因为，在现有的技术方案中，地面站检查上一次数传弧段回传地面站的数据结束时间，根据所述数据结束时间点制作下一个数传弧段的计划指令，然后占用一个测控弧段，将该数传弧段计划指令上传至卫星；而本申请中，将生成的多个数传弧段计划指令在一个数传弧段计划指令上传至卫星，减少数传弧段的占用。

当然，此处在一个测控弧段将多个数传弧段计划指令进行上传也可分至少两个的测控弧段进行上传。

本申请还提供了一种设备实施例，一种卫星观测数据回放设备，包括：处理器与存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器调用所述计算机程序时，实现上述一种卫星观测数据回放方法。

图5为一种卫星观测数据回放装置示意图，本申请还提供了一种装置实施例，参见图5，一种卫星观测数据回放装置，包括：数传任务分配模块、指令加工生成模块和指令上传模块，

所述数传任务分配模块用于计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间；

所述指令加工生成模块用于根据卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令；

所述指令上传模块用于将多个数传弧段计划指令上传至卫星，以便卫星按时间运行到对应数传弧段时根据数传弧段计划指令进行观测数据的回放。

图6为分配模块示意图，参见图6，一种卫星观测数据回放装置中，数传任务分配模块包括：数据获取准备子模块和起点时间计算子模块，

所述数据获取准备子模块用于获取卫星上观测数据的时间段、获取数传观测比、卫星经过地面站的数传弧段起止时间及数传弧段个数。

所述起点时间计算子模块用于结合数传观测比、数传弧段个数及数传弧段起止时间，计算观测数据的时间段在各数传弧段的起点时间。

图7为数据获取准备子模块示意图，参见图7，一种卫星观测数据回放装置中，数据获取准备子模块，包括：数据弧段参数获取单元和数据弧段个数获取单元。

所述数据弧段参数获取单元用于根据卫星的轨道参数和地面接收站的天线坐标与仰角，获取未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间，并根据未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间，确定每个数传弧段的时间长度，所述数传弧段的时间长度按时间顺序依次设为t₁，t₂，t₃，……，t_M，M表示为所述数传弧段的数字序号。

所述数据弧段个数获取单元用于根据数传观测比及卫星上观测数据的时间段，计算按时间回放观测数据的总时间量t_A；当满足N个按时间顺序排列的数传弧段的时间长度之和大于按时间回放观测数据的总时间量t_A时，即满足t_A<t₁+t₂+t₃+…t_N时，取N的最小值为回放观测数据所需的数传弧段个数，N小于或等于M。

图8为指令生成模块示意图，参见图8，一种卫星观测数据回放装置中，指令加工生成模块，包括：首个指令生成子模块，中间指令生成子模块和末端指令生成子模块，

所述首个指令生成子模块用于将第一个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第一时间范围至第二个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成为第一个所述数传弧段计划指令。

所述中间指令生成子模块用于将第y个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第二时间范围的时间点至第y+1个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成为第y个所述数传弧段计划指令，2≤y≤N-1，y取值为正整数，N为数传弧段计划指令总个数。

所述末端指令生成子模块将第最后一个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第二时间范围的时间点至观测数据的时间段末端时间之间的观测数据量生成为第N个所述数传弧段计划指令。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法、设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的方法、设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种卫星观测数据回放方法，其特征在于，包括：

计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间；

根据卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令；

将多个数传弧段计划指令上传至卫星，以便卫星按时间运行到对应数传弧段时根据数传弧段计划指令进行观测数据的回放；

计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，包括：

获取卫星上观测数据的时间段；

获取数传观测比、卫星经过地面站的数传弧段起止时间及数传弧段个数，所述数传观测比为卫星单位时间内数传回放总量与单位时间内观测数据总量的比值；

结合数传观测比、数传弧段个数及数传弧段起止时间，计算观测数据的时间段在各数传弧段的起点时间；

获取卫星经过地面站的数传弧段起止时间及数传弧段个数，包括：

根据卫星的轨道参数和地面接收站的天线坐标与仰角，获取未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间；

根据未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间，确定每个数传弧段的时间长度，所述数传弧段的时间长度按时间顺序依次设为t₁，t₂，t₃，……，t_M，M表示为所述数传弧段的数字序号；

根据数传观测比及卫星上观测数据的时间段，计算按时间回放观测数据的总时间量t_A；

当满足N个按时间顺序排列的数传弧段的时间长度之和大于按时间回放观测数据的总时间量t_A时，即满足t_A<t₁+t₂+t₃+…t_N时，取N的最小值为回放观测数据所需的数传弧段个数，N小于或等于M；

计算按时间回放的总时间量t_A，具体公式为：

其中，

T’为观测数据的时间段的结束时间点；

T₁为观测数据的时间段的起始时间点；

Q_s为卫星在单位时间内的数传回放总量，由数传系统的对地传输码速率决定；

Q_o为卫星在单位时间内的观测数据总量，由卫星存储记录码速率决定；

Q_s/Q_o为卫星的数传观测比；

计算观测数据在各数传弧段的起点时间，具体公式为：

其中，

T_h为按时间回放第h个数传弧段在观测数据时间段内的起点时间，h≥2，取值为正整数；

T₁为按时间回放第1个数传弧段在观测数据时间段内的起始时间；

t为连续h-1个数传弧段的总时间量，h-1≤N，t＝t₁+t₂+t₃+…t_h-1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，包括：生成N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，

所述生成N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，包括：

生成第一个至第N-1个所述数传弧段计划指令，其中，每个所述数传弧段计划指令的生成方法如下：

将第x个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间至第x+1个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成为第x个数传弧段计划指令，1≤x≤N-1，x取值为正整数；

生成第N个所述数传弧段计划指令，具体方法如下：

将第N个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间至观测数据的时间段末端时间之间的观测数据时间段生成为第N个所述数传弧段计划指令。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，包括：生成N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，

所述生成N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，包括：

生成第一个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，具体方法如下：

将第一个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第一时间范围至第二个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成为第一个所述数传弧段计划指令；

生成第二个至第N-1个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，其中，每个所述数传弧段计划指令的生成方法如下：

将第y个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第二时间范围的时间点至第y+1个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间之间的观测数据时间段生成为第y个所述数传弧段计划指令，2≤y≤N-1，y取值为正整数；

生成第N个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令，具体方法如下：

将第N个数传弧段在观测数据的时间段内的起点时间前移预设的第二时间范围的时间点至观测数据的时间段末端时间之间的观测数据量生成为第N个所述数传弧段计划指令。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一时间范围的设定方法，包括：

判断观测数据的时间段起始时间之前是否有相连的时间段，若无相连的时间段，则第一时间范围设为零，若有相连的时间段，根据需求设置时间范围。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将多个数传弧段计划指令上传至卫星，包括：

在一个测控弧段内将多个数传弧段计划指令上传至卫星，所述测控弧段为地面站向卫星发送指令的弧段。

6.一种卫星观测数据回放设备，其特征在于，包括：处理器与存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器调用所述计算机程序时，实现权利要求1-5任意一项所述的方法。

7.一种卫星观测数据回放装置，其特征在于，包括：数传任务分配模块、指令加工生成模块和指令上传模块，

所述数传任务分配模块用于计算卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间；

所述指令加工生成模块用于根据卫星上观测数据的时间段分布到多个数传弧段的起点时间，生成多个按时间回放观测数据的数传弧段计划指令；

所述指令上传模块用于将多个数传弧段计划指令上传至卫星，以便卫星按时间运行到对应数传弧段时根据数传弧段计划指令进行观测数据的回放；

数传任务分配模块包括：数据获取准备子模块和起点时间计算子模块，

所述数据获取准备子模块用于获取卫星上观测数据的时间段、数传观测比、卫星经过地面站的数传弧段起止时间及数传弧段个数，所述数传观测比为卫星单位时间内数传回放总量与单位时间内观测数据总量的比值；

所述起点时间计算子模块用于结合数传观测比、数传弧段个数及数传弧段起止时间，计算观测数据的时间段在各数传弧段的起点时间；

数据获取准备子模块，包括：数据弧段参数获取单元和数据弧段个数获取单元；

所述数据弧段参数获取单元用于根据卫星的轨道参数和地面接收站的天线坐标与仰角，获取未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间，并根据未来多天卫星经过地面站时的多个数传弧段的起始时间与结束时间，确定每个数传弧段的时间长度，所述数传弧段的时间长度按时间顺序依次设为t₁，t₂，t₃，……，t_M，M表示为所述数传弧段的数字序号；

所述数据弧段个数获取单元用于根据数传观测比及卫星上观测数据的时间段，计算按时间回放观测数据的总时间量t_A；当满足N个按时间顺序排列的数传弧段的时间长度之和大于按时间回放观测数据的总时间量t_A时，即满足t_A<t₁+t₂+t₃+…t_N时，取N的最小值为回放观测数据所需的数传弧段个数，N小于或等于M；

计算按时间回放的总时间量t_A，具体公式为：

其中，

T’为观测数据的时间段的结束时间点；

T₁为观测数据的时间段的起始时间点；

Q_s为卫星在单位时间内的数传回放总量，由数传系统的对地传输码速率决定；

Q_o为卫星在单位时间内的观测数据总量，由卫星存储记录码速率决定；

Q_s/Q_o为卫星的数传观测比；

计算观测数据在各数传弧段的起点时间，具体公式为：

其中，

T_h为按时间回放第h个数传弧段在观测数据时间段内的起点时间，h≥2，取值为正整数；

T₁为按时间回放第1个数传弧段在观测数据时间段内的起始时间；

t为连续h-1个数传弧段的总时间量，h-1≤N，t＝t₁+t₂+t₃+…t_h-1。