CN116545506A - 一种卫星地面应用系统业务数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星地面应用系统业务数据处理方法，所述方法具体包括以下步骤：S1，上行系统将原始数据处理为遥测信息下发至业务系统，业务系统接收遥测信息后进行数据解析，采用双向过滤匹配算法筛选出业务系统需要的遥测信息；S2，数据处理模块将筛选后的遥测信息进行防星时倒退和防数据冗余处理；S3，数据封装模块将处理后的遥测信息拆解，以参数信息为基本数据单元进行封装，转化为业务数据；S4，数据推送模块，将业务数据通过WebSocket实时推送给前端；S5，数据存档模块，将业务数据打包存档。本发明的业务数据处理方法将业务数据处理中共性操作提取出来，避免多系统间冗余开发，降低系统开发成本。

Description

一种卫星地面应用系统业务数据处理方法

技术领域

本发明属于卫星地面应用领域，具体主要涉及一种卫星地面应用系统业务数据处理方法。

背景技术

近年来随着我国航天事业的蓬勃发展，每年发射入轨的卫星数量不断增加，由于发射轨道高度、卫星配置和执行任务等条件的不同，卫星应用场景也相应不同，而地面应用系统作为卫星应用的重要支撑，其主要任务是完成卫星及有效载荷运行计划的制定、状态的监视、指令的编码与上传、星上数据接收与处理以及数据分析与应用等。在地面应用系统中，数据处理是不可或缺的一个环节，星上下传的数据是卫星及有效载荷状态、任务执行情况的参考依据，是任务成果产出的基础。数据处理分为两层，一是原始数据处理，主要是将卫星下传至地面接收站的码流转换为更易识别的遥测信息，以便分发给各个数据分析与应用软件；二是业务数据处理，主要将遥测信息转换为当前业务软件需要的业务数据，以便更好的分析与应用。

对于业务数据的应用，目前有智能监测卫星及有效载荷状态的系统、对卫星任务执行情况进行评估的系统以及对卫星运行实时展示的系统等，多个独立系统均需要进行业务数据处理以满足自身系统应用的需要，而且以上系统也可应用于不同类型的卫星地面应用系统，为了提高开发效率，避免多次处理与存储业务数据造成资源浪费，多系统间多个处理方式不利于统一运维，这就需要一套高效的、星间可复用的、业务系统间可通用的业务数据处理方法。

现有技术缺陷：

王柳一等发明了卫星测运控平台的数据处理方法、装置、电子设备及介质(CN113923057 B)，此发明根据卫星数据包格式和预设规则进行过滤生成遥测数据，再分别对遥测数据按照业务类型发送至业务处理器进行处理。该发明虽然能够快速有效的对卫星数据进行初步分析和分拣处理，但是将遥测数据按照业务类型分别处理，会造成业务数据共性处理的开发冗余和资源浪费，而且多个业务系统间独立处理不利于数据的管理与维护。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种卫星地面应用系统业务数据处理方法。

本发明技术解决方案为：一种卫星地面应用系统业务数据处理方法，包括以下步骤：

S1，上行系统将原始数据处理为遥测信息下发至业务系统，业务系统接收遥测信息后进行数据解析，采用双向过滤匹配算法筛选出业务系统需要的遥测信息；

S2，数据处理模块将筛选后的遥测信息进行防星时倒退和防数据冗余处理；

S3，数据封装模块将处理后的遥测信息拆解，以参数信息为基本数据单元进行封装，转化为业务数据；

S4，数据推送模块，将业务数据通过WebSocket实时推送给前端；

S5，数据存档模块，将业务数据打包存档。

所述步骤S1具体包括：

业务系统接收到遥测信息后，进入数据筛选流程，首先根据遥测格式进行数据解析，遥测信息分为信息头和信息体，信息头包含该条数据的基本信息；信息体中包含多个遥测数据包，每个数据包由唯一识别码即包ID和包信息组成，包信息内又填充多个参数，每个参数由参数唯一识别码即参数ID和参数信息构成。

进一步地，所述步骤S1的所述采用双向过滤匹配算法筛选出业务系统需要的遥测信息具体包括：

数据匹配采用筛选集S_Data和遥测信息Y_Data双向过滤匹配的方式来筛选遥测数据，筛选集S_Data采用哈希结构，包ID作为关键字，所属该包的多个参数ID作为映射，筛选集S_Data的数据组成根据业务需要挑选,可以灵活配置，由系统自维护，从数据库动态加载至内存。

步骤S1中的所述的双向过滤匹配算法处理流程具体包括：

(1)每当上行系统下发遥测信息Y_Data时，解析遥测信息，按顺序提取信息体中包ID；

(2)将包ID作为关键字去筛选集S_Data中匹配；

(3)如果没有匹配到，说明该包数据不是业务系统需要的，直接从遥测信息Y_Data中删除该包数据；

(4)进一步，检查遥测信息Y_Data中数据包是否全部处理完，如果处理完，则计算目前Y_Data中数据包个数；

(5)基于步骤(4)，如果包个数为0，说明遥测信息体已空，没有业务系统需要的数据，可以丢弃该遥测信息，本流程结束；

(6)基于步骤(4)，如果包个数大于0，说明遥测信息中存在业务系统需要的数据，将处理后的遥测信息Y'_Data发向下一个处理流程，本流程结束；

(7)基于步骤(2)，如果检索到关键字，则进一步从筛选集S_Data中根据关键字映射出参数ID；

(8)进一步，从遥测信息Y_Data中提取该包中填充的所有参数ID，并将参数ID与从筛选集映射出的参数ID进行匹配；

(9)基于步骤(8)，如果匹配，说明该参数信息是业务系统所需要的数据，数据保留在遥测信息Y_Data，删除筛选集中映射的参数ID，此操作考虑到遥测信息中参数ID只会出现一次，减少匹配次数，提高过滤速度；

(10)基于步骤(8)，如果不匹配，说明该参数信息不是业务系统所需要的数据，直接从遥测信息Y_Data中删除该包中参数信息；

(11)基于步骤(10)，进一步检查该包中所有参数是否处理完，如果处理完，则删除筛选集S_Data中关键字及其映射，此操作考虑到遥测信息数据包ID只会出现一次，为了该遥测信息后续数据包的匹配次数，提高过滤速度，并进入步骤(4)；

(12)基于步骤(10)，如果参数没有处理完，则进入步骤(8)，继续处理。

步骤S2还包括：

在数据处理模块中，系统维护一个数据处理集P_Data，以包ID和参数ID构成两级关键字，其中包ID作为父关键字，参数ID作为子关键字，参数信息通过两级关键字映射，存储最新处理过的遥测参数。

步骤S2中的所述防星时倒退和防冗余处理流程如下：

1)从上一处理流程得到的遥测信息Y'_Data中提取包ID和参数ID，在数据处理集P_Data中根据两级关键字检索；

2)如果存在映射，则提取数据处理集P_Data中参数信息，以及遥测信息Y'_Data中参数信息，将两者参数信息中的卫星时间戳进行比较，其中，将卫星时间戳统称为星时，以T_Y'表示遥测信息Y'_Data中参数的星时，T_P表示P_Data中参数的星时；

3)基于步骤2)，如果T_P-T_Y'<0,即遥测信息中参数为最新时间的数据，则留存遥测信息Y'_Data中该参数数据，并更新数据处理集P_Data中参数信息；

4)基于步骤2)，如果T_P-T_Y'>0,即数据处理集P_Data中已经存储了最新时间数据，则从遥测信息中删除该参数，不传输到下一环节，防止星时倒退；

5)基于步骤2)，如果T_P-T_Y'＝0，即星时相同；进一步判断，如果参数相同，则存在数据冗余情况，从遥测信息中删除该参数；

6)如果已经处理完，进一步，判断目前包个数是否为0，如果不为0则进入一下个流程，本流程结束；如果为0，说明该遥测信息中已经没有有用信息，直接丢弃，本流程结束；

7)基于步骤6)，如果没有处理完，则进入步骤1)，继续处理；

8)基于步骤1)，如果不存在映射，则直接在数据处理集P_Data中根据包ID和参数ID新增两级关键字及其映射关系；进入步骤6)，继续进行。

在完成防星时倒退和防冗余处理后，按照约定数据结构进行数据封装，成为业务数据，通过WebSocket双向通信协议将处理后的业务数据推送到数据应用方或数据展示方，并将此次处理后的数据入库存档，以便后续用于历史业务数据查看。

本发明相对于现有技术的有益效果为：

(1)提出一种卫星地面应用系统业务数据处理方法，经过对遥测数据双向匹配筛选，再进一步进行防星时倒退和防数据冗余处理后封装成业务数据，进行业务数据推送和存档。本发明的业务数据处理方法将业务数据处理中共性操作提取出来，避免多系统间冗余开发，降低系统开发成本。

(2)提出双向过滤匹配算法筛选数据，可以更灵活、高效的满足不同业务应用系统对不同数据的需求，提高业务系统的资源利用率。

(3)通过防星倒退和防冗余的双重处理，减少冗余数据占用资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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用于示出优先实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出业务数据处理流程；

图2示出遥测信息格式示意图；

图3示出双向过滤匹配算法流程图；

图4示出防星时倒退和防数据冗余流程图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种卫星地面应用系统业务数据处理方法，包括以下步骤：

S1，数据筛选模块，上行系统将原始数据处理为几十万条遥测信息下发至业务系统，业务系统接收遥测信息后进行数据解析，采用双向过滤匹配算法筛选出业务系统需要的遥测信息。

S2，数据处理模块，主要将筛选后的遥测信息进行防星时倒退和防数据冗余处理。

S3，数据封装模块，将处理后的遥测信息拆解，以参数信息为基本数据单元进行封装，转化为业务数据。

S4，数据推送模块，将业务数据通过WebSocket实时推送给前端。

S5，数据存档模块，将业务数据打包存档。

业务系统接收到遥测信息后，进入数据筛选流程，首先根据遥测格式进行数据解析，图2中所示，遥测信息分为信息头和信息体，信息头包含该条数据的基本信息，在此不过多关注；信息体中包含多个遥测数据包，数据包根据数据来源或者用途不同进行划分，每个数据包由唯一识别码即包ID和包信息组成，包信息内又填充多个参数，每个参数由参数唯一识别码即参数ID和参数信息构成。包ID结合参数ID可以确定唯一参数信息。

数据匹配采用筛选集S_Data和遥测信息Y_Data双向过滤匹配的方式来筛选遥测数据，提高了数据匹配速度。筛选集S_Data采用哈希结构，包ID作为关键字，所属该包的多个参数ID作为映射，筛选集S_Data的数据组成根据业务需要挑选，可以灵活配置，由系统自维护，从数据库动态加载至内存。

双向过滤匹配算法处理流程如下：

(1)每当上行系统下发遥测信息Y_Data时，解析遥测信息，按顺序提取信息体中包ID。

(2)将包ID作为关键字去筛选集S_Data中匹配。

(3)如果没有匹配到，说明该包数据不是业务系统需要的，直接从遥测信息Y_Data中删除该包数据。

(4)进一步，检查遥测信息Y_Data中数据包是否全部处理完，如果处理完，则计算目前Y_Data中数据包个数。

(5)基于步骤(4)，如果包个数为0，说明遥测信息体已空，没有业务系统需要的数据，可以丢弃该遥测信息，本流程结束。

(6)基于步骤(4)，如果包个数大于0，说明遥测信息中存在业务系统需要的数据，将处理后的遥测信息Y'_Data发向下一个处理流程，本流程结束。

(7)基于步骤(2)，如果检索到关键字，则进一步从筛选集S_Data中根据关键字映射出参数ID。

(8)进一步，从遥测信息Y_Data中提取该包中填充的所有参数ID，并将参数ID与从筛选集映射出的参数ID进行匹配。

(9)基于步骤(8)，如果匹配，说明该参数信息是业务系统所需要的数据，数据保留在遥测信息Y_Data，删除筛选集中映射的参数ID，此操作考虑到遥测信息中参数ID只会出现一次，减少匹配次数，提高过滤速度。

(10)基于步骤(8)，如果不匹配，说明该参数信息不是业务系统所需要的数据，直接从遥测信息Y_Data中删除该包中参数信息。

(11)基于步骤(10)，进一步检查该包中所有参数是否处理完，如果处理完，则删除筛选集S_Data中关键字及其映射，此操作考虑到遥测信息数据包ID只会出现一次，为了该遥测信息后续数据包的匹配次数，提高过滤速度，并进入步骤4。

(12)基于步骤(10)，如果参数没有处理完，则进入步骤(8)，继续处理。

上行系统会将来自多路接收途径、多个地面接收站的原始数据不做区分的统一处理后分发给业务系统，会存在一下问题：

(I)多路接收途径中数据时间有先有后，会产生时间倒序的问题。

(II)在同一时间段多个地面站同时接收卫星下传的数据，会造成大量的数据冗余。

针对以上情况，需要对筛选后的遥测信息进行防星时倒退和防冗余处理。

在数据处理模块中，系统维护一个数据处理集P_Data，以包ID和参数ID构成两级关键字，其中包ID作为父关键字，参数ID作为子关键字，参数信息通过两级关键字映射，存储最新处理过的遥测参数。防星时倒退和防冗余处理流程如下：

1)从上一处理流程得到的遥测信息Y'_Data中提取包ID和参数ID，在数据处理集P_Data中根据两级关键字检索。

2)如果存在映射，则提取数据处理集P_Data中参数信息，以及遥测信息Y'_Data中参数信息，将两者参数信息中的卫星时间戳(后续统一称星时)进行比较，以T_Y'表示遥测信息Y'_Data中参数的星时，T_P表示P_Data中参数的星时。

3)基于步骤2)，如果T_P-T_Y'<0,即遥测信息中参数为最新时间的数据，则留存遥测信息Y'_Data中该参数数据，并更新数据处理集P_Data中参数信息。

4)基于步骤2)，如果T_P-T_Y'>0,即数据处理集P_Data中已经存储了最新时间数据，则从遥测信息中删除该参数，不传输到下一环节，防止星时倒退。

5)基于步骤2)，如果T_P-T_Y'＝0，即星时相同。进一步判断，如果参数相同，则存在数据冗余情况，从遥测信息中删除该参数。

6)如果已经处理完，进一步，判断目前包个数是否为0，如果不为0则进入一下个流程，本流程结束；如果为0，说明该遥测信息中已经没有有用信息，直接丢弃，本流程结束。

7)基于步骤6)，如果没有处理完，则进入步骤1)，继续处理。

8)基于步骤1)，如果不存在映射，则直接在数据处理集P_Data中根据包ID和参数ID新增两级关键字及其映射关系。进入步骤6)，继续进行。

在完成防星时倒退和防冗余处理后，按照约定数据结构进行数据封装，成为业务数据，通过WebSocket双向通信协议将处理后的业务数据推送到数据应用方或数据展示方，并将此次处理后的数据入库存档，以便后续用于历史业务数据查看。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

Claims (7)

1.一种卫星地面应用系统业务数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，上行系统将原始数据处理为遥测信息下发至业务系统，业务系统接收遥测信息后进行数据解析，采用双向过滤匹配算法筛选出业务系统需要的遥测信息；

S2，数据处理模块将筛选后的遥测信息进行防星时倒退和防数据冗余处理；

S3，数据封装模块将处理后的遥测信息拆解，以参数信息为基本数据单元进行封装，转化为业务数据；

S4，数据推送模块，将业务数据通过WebSocket实时推送给前端；

S5，数据存档模块，将业务数据打包存档。

2.根据权利要求1所述的卫星地面应用系统业务数据处理方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

业务系统接收到遥测信息后，进入数据筛选流程，首先根据遥测格式进行数据解析，遥测信息分为信息头和信息体，信息头包含该条数据的基本信息；信息体中包含多个遥测数据包，每个数据包由唯一识别码即包ID和包信息组成，包信息内又填充多个参数，每个参数由参数唯一识别码即参数ID和参数信息构成。

3.根据权利要求1所述的卫星地面应用系统业务数据处理方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述采用双向过滤匹配算法筛选出业务系统需要的遥测信息具体包括：

数据匹配采用筛选集S_Data和遥测信息Y_Data双向过滤匹配的方式来筛选遥测数据，筛选集S_Data采用哈希结构，包ID作为关键字，所属该包的多个参数ID作为映射，筛选集S_Data的数据组成根据业务需要挑选，灵活配置，由系统自维护，从数据库动态加载至内存。

4.根据权利要求1所述的卫星地面应用系统业务数据处理方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述的双向过滤匹配算法处理流程具体包括：

(1)每当上行系统下发遥测信息Y_Data时，解析遥测信息，按顺序提取信息体中包ID；

(2)将包ID作为关键字去筛选集S_Data中匹配；

(3)如果没有匹配到，说明该包数据不是业务系统需要的，直接从遥测信息Y_Data中删除该包数据；

(4)检查遥测信息Y_Data中数据包是否全部处理完，如果处理完，则计算目前Y_Data中数据包个数；

(5)基于步骤(4)，如果包个数为0，说明遥测信息体已空，没有业务系统需要的数据，可以丢弃该遥测信息，本流程结束；

(6)基于步骤(4)，如果包个数大于0，说明遥测信息中存在业务系统需要的数据，将处理后的遥测信息Y'_Data发向下一个处理流程，本流程结束；

(7)基于步骤(2)，如果检索到关键字，则进一步从筛选集S_Data中根据关键字映射出参数ID；

(8)从遥测信息Y_Data中提取该包中填充的所有参数ID，并将参数ID与从筛选集映射出的参数ID进行匹配；

(9)基于步骤(8)，如果匹配，说明该参数信息是业务系统所需要的数据，数据保留在遥测信息Y_Data，删除筛选集中映射的参数ID，此操作考虑到遥测信息中参数ID只会出现一次，减少匹配次数，提高过滤速度；

(10)基于步骤(8)，如果不匹配，说明该参数信息不是业务系统所需要的数据，直接从遥测信息Y_Data中删除该包中参数信息；

(11)基于步骤(10)，进一步检查该包中所有参数是否处理完，如果处理完，则删除筛选集S_Data中关键字及其映射，此操作考虑到遥测信息数据包ID只会出现一次，为了该遥测信息后续数据包的匹配次数，提高过滤速度，并进入步骤(4)；

(12)基于步骤(10)，如果参数没有处理完，则进入步骤(8)，继续处理。

5.根据权利要求1所述的卫星地面应用系统业务数据处理方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

在数据处理模块中，系统维护一个数据处理集P_Data，以包ID和参数ID构成两级关键字，其中包ID作为父关键字，参数ID作为子关键字，参数信息通过两级关键字映射，存储最新处理过的遥测参数。

6.根据权利要求2所述的卫星地面应用系统业务数据处理方法，其特征在于，所述步骤S2中的所述防星时倒退和防冗余处理流程如下：

1)从上一处理流程得到的遥测信息Y'_Data中提取包ID和参数ID，在数据处理集P_Data中根据两级关键字检索；

2)如果存在映射，则提取数据处理集P_Data中参数信息，以及遥测信息Y'_Data中参数信息，将两者参数信息中的卫星时间戳进行比较，其中，将卫星时间戳统称为星时，以T_Y'表示遥测信息Y'_Data中参数的星时，T_P表示P_Data中参数的星时；

3)基于步骤2)，如果T_P-T_Y'<0,即遥测信息中参数为最新时间的数据，则留存遥测信息Y'_Data中该参数数据，并更新数据处理集P_Data中参数信息；

4)基于步骤2)，如果T_P-T_Y'>0,即数据处理集P_Data中已经存储了最新时间数据，则从遥测信息中删除该参数，不传输到下一环节，防止星时倒退；

5)基于步骤2)，如果T_P-T_Y'＝0，即星时相同；进一步判断，如果参数相同，则存在数据冗余情况，从遥测信息中删除该参数；

6)如果已经处理完，进一步，判断目前包个数是否为0，如果不为0则进入一下个流程，本流程结束；如果为0，说明该遥测信息中已经没有有用信息，直接丢弃，本流程结束；

7)基于步骤6)，如果没有处理完，则进入步骤1)，继续处理；

8)基于步骤1)，如果不存在映射，则直接在数据处理集P_Data中根据包ID和参数ID新增两级关键字及其映射关系；进入步骤6)，继续进行。

7.根据权利要求1所述的卫星地面应用系统业务数据处理方法，其特征在于，

在完成防星时倒退和防冗余处理后，按照约定数据结构进行数据封装，成为业务数据，通过WebSocket双向通信协议将处理后的业务数据推送到数据应用方或数据展示方，并将此次处理后的数据入库存档，以便后续用于历史业务数据查看。