CN116910107A - 轨道数据的提取、轨道计算方法、装置及存储介质和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轨道数据的提取、轨道计算方法、装置及存储介质和设备，涉及航天领域，所述提取方法包括：将遥测数据按预设形式保存在遥测数据库的第一位置；自遥测数据库的第一位置的遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值；针对每个轨道参数，将各自对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成当前一维有序数组；将每个轨道参数的当前一维有序数组拼接在各自的在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组保存在第二位置。采用一次性查询检索所需轨道参数值，提高查询效率，并将轨道参数值保存在遥测数据库的第二位置，当再次需要时可直接从第二位置内获取。
Description
技术领域
本发明涉及航天领域，尤其涉及一种轨道数据的提取、轨道计算方法、装置及存储介质和设备。
背景技术
GNSS提供了卫星轨道确定的数据，包含卫星某一时刻在空间中的位置、速度等信息，当卫星进入地面站的观测范围内时，这些数据会随遥测数据一并下传至地面站。下传至地面站的GNSS数据一般包括累计秒（部分卫星也会有别的参数）、卫星的位置信息（x, y,z）、卫星的速度信息（vx, vy, vz）、PDOP值等参数。
GNSS数据随遥测数据下传后，遥测解析软件对遥测数据进行实时解析，得到相应的数值后保存在遥测数据库中。在进行精密轨道确定计算时，从数据库按参数名称逐个提取所需GNSS参数的数值，比如（累计秒, x, y, z, vx, vy, vz），并对累计秒进行处理，再根据各参数的下传时间对数据进行拼接，如图6所示。由于遥测数据中可能会存在数据缺失和无效等情况，故需对拼接后的GNSS数据进行判断，去除无效或丢失数据后写入GNSS原始数据文件，使用坐标系转换将GNSS原始数据转换为j2000惯性系坐标，再次写入文件进行精密轨道确定。
在实施本发明的过程中，发明人发现现有技术具有如下缺点：
自遥测参数按参数名称逐个提取轨道参数值，所以需要多次查询数据库，耗时长且效率较低；也没有对历史数据进行管理，每次需要时则在遥测数据内现查现用，效率低下。
发明内容
本发明为一种轨道数据的提取、轨道计算方法、装置及存储介质和设备，能够解决现有技术中的多次查询数据库，耗时长且效率较低；每次需要时则在遥测数据现查现用，效率低下的技术问题。
为实现上述的目的，本发明第一方面提供了一种卫星轨道数据的提取方法，包括：
接收卫星下发的各时刻的遥测数据，将所述遥测数据按预设形式保存在遥测数据库的第一位置；
自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值；每个时刻对应的所述轨道参数包括：时刻对应的时标、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的位置、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的速度；
针对每个轨道参数，将各自对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成当前一维有序数组；
获取保存在所述遥测数据库的第二位置的在先一维拼接数组，所述在先一维拼接数组包括所述卫星的不同轨道参数的在先一维有序数组，且所述在先一维拼接数组是由不同轨道参数的在先一维有序数组按顺序组成的一维数组；
将每个轨道参数的当前一维有序数组拼接在各自的在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组，将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置。
作为本发明的第二个方面，本发明提供了一种卫星轨道计算方法，包括：
自保存在第二位置的更新的一维拼接数组内，采用索引查询方式一次性获取所需的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并按时间顺序排序得到第一一维拼接数组；其中，更新的所述一维拼接数组是根据前述的卫星轨道数据的提取方法形成；
采用所述第一一维拼接数组计算所述卫星的轨道；
若所述遥测数据库的第一位置内，在上次轨道参数值获取截止时刻之后还具有未保存到所述第二位置的所述卫星的轨道参数值，则根据前述的卫星轨道数据的提取方法，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并针对每个轨道参数，将各轨道参数对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成补充一维有序数组；将每个所述轨道参数的补充一维有序数组拼接在各自的所述第一一维拼接数组的在先一维有序数组之后，得到第二一维拼接数组；
采用所述第二一维拼接数组计算所述卫星的轨道。
作为本发明的第三个方面，本发明提供了一种卫星轨道数据的提取装置，包括：
遥测数据接收单元，用于接收卫星下发的各时刻的遥测数据，将所述遥测数据按预设形式保存在遥测数据库的第一位置；
第一数据获取单元，用于自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值；每个时刻对应的所述轨道参数包括：时刻对应的时标、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的位置、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的速度；
轨道参数值整理单元，用于针对每个轨道参数，将各自对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成当前一维有序数组；
第二数据获取单元，用于获取保存在所述遥测数据库的第二位置的在先一维拼接数组，所述在先一维拼接数组包括所述卫星的不同轨道参数的在先一维有序数组，且所述在先一维拼接数组是由不同轨道参数的在先一维有序数组按顺序组成的一维数组；
第一数据拼接单元，用于将每个轨道参数的当前一维有序数组拼接在各自的在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组，将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置。
作为本发明的第四个方面，本发明提供了一种卫星轨道计算装置，包括：
第三数据获取单元，用于自前述的卫星轨道数据的提取装置，所述第一数据拼接单元将保存在所述第二位置的更新的所述一维拼接数组内，采用索引查询方式一次性获取所需的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，得到第一一维拼接数组；
轨道计算单元，用于采用所述第一一维拼接数组计算所述卫星的轨道；
所述第一数据获取单元，还用于若所述遥测数据库的第一位置内，在上次轨道参数值获取截止时刻之后还具有未保存到所述第二位置的所述卫星的轨道参数值，则自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值；
所述轨道参数值整理单元，还用于针对所述第一数据获取单元获取上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值之后，针对每个轨道参数，将各轨道参数对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成补充一维有序数组；
第二数据拼接单元，用于将每个所述轨道参数的所述补充一维有序数组拼接在各自的所述第一一维拼接数组的所述在先一维有序数组之后，得到第二一维拼接数组；
所述轨道计算单元，还用于采用所述第二一维拼接数组计算所述卫星的轨道。
作为本发明的第五个方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被计算机设备执行时，使得所述计算机设备执行前述的卫星轨道数据的提取方法。
作为本发明的第六个方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：
处理器；以及，被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行前所述的卫星轨道数据的提取方法。
本发明的优势效果：采用一次性查询检索，就可以检索到所需的轨道参数值， 相对于现有技术中的七至九次查询，大大提高了查询效率。不同的卫星可共用一套处理代码装置；不需要每次查询每次都需要追加处理代码，提高流程效率，减少后续维护，为轨道数据提供了一种长期的管理方案。将查询得到的轨道参数值直接保存在遥测数据库的第二位置，实现数据的规范化存取。当再次需要这些轨道参数值时则可以直接从第二位置内获取，而不需要再次从遥测数据库中进行查询、拼接的步骤，因此方便后续数据管理。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性示出了本发明实施例的第一种卫星轨道数据的提取方法的流程图；
图2示意性示出了本发明实施例的第二种卫星轨道数据的提取方法的流程图；
图3示意性示出了本发明实施例的一种卫星轨道数据的提取装置的逻辑结构示意图；
图4示意性示出了本发明实施例的一种卫星轨道计算装置的逻辑结构示意图；
图5示意性示出了本发明实施例的一种计算机设备的逻辑结构示意图；
图6示意性示出了现有技术的卫星轨道数据的提取方法的流程图；
图7示意性示出了本发明实施例的第三种卫星轨道数据的提取方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本申请概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的，因此不能用于限制本申请的保护范围。
如图1所示，结合本发明的实施例，提供一种卫星轨道数据的提取方法，包括：
S101：接收卫星下发的各时刻的遥测数据，将所述遥测数据按预设形式保存在遥测数据库的第一位置；
S102：自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值；每个时刻对应的所述轨道参数包括：时刻对应的时标、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的位置、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的速度；
S103：针对每个轨道参数，将各自对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成当前一维有序数组；
S104：获取保存在所述遥测数据库的第二位置的在先一维拼接数组，所述在先一维拼接数组包括所述卫星的不同轨道参数的在先一维有序数组，且所述在先一维拼接数组是由不同轨道参数的在先一维有序数组按顺序组成的一维数组；
S105：将每个轨道参数的当前一维有序数组拼接在各自的在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组，将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置。
优选地， S101：所述卫星下发的各时刻的遥测数据，将所述遥测数据按预设形式保存在遥测数据库的第一位置，具体包括：
接收卫星下发的各时刻的遥测数据，为所述遥测数据内的各轨道参数设置唯一参数代号，并将所述遥测数据按时间顺序依次划分到不同的数据包内，为每个数据包设置唯一包标识。
优选地，S102：所述自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，具体包括：
将包标识、参数代号和时间同时作为检索字段，在所述遥测数据库的第一位置检索，得到与所述检索字段相匹配的所述卫星的轨道参数值。
优选地，所述轨道参数还包括空间位置精度因子值；
所述卫星轨道数据的提取方法，还包括：
S106：得到与所述检索字段相匹配的所述卫星的轨道参数值之后，判断每个时标对应的空间位置精度因子值是否大于空间位置精度因子阈值；
S107：当所述空间位置精度因子值大于空间位置精度因子阈值时，则剔除所述空间位置精度因子值所在时标对应的所有轨道参数值；
S108：当所述空间位置精度因子值不大于空间位置精度因子阈值时，则保留所述空间位置精度因子值所在时标对应的所有轨道参数值。
优选地，在所述采用索引查询方式，一次性自所述遥测数据库的第一位置获取到所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值之后，包括：
S109：判断所述时标是否采用准用时间戳单位；
S110：如果所述时标未采用所述准用时间戳单位，则将每个时标换算成采用所述准用时间戳单位的换算时标，并将所述换算时标变化为字符串；
S120：根据所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的位置将所述卫星的位置转化为J2000惯性坐标系下的3个轴各自方向上的位置，以及根据所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的速度转化为J2000惯性坐标系下的3个轴各自方向上的速度；
其中，S110：所述将每个时标换算成采用所述准用时间戳单位的换算时标，具体包括：
S1101：当所述时标采用基准时间和自基准时间起的累计时长共同组成时，将所述累计时长换算成与所述基准时间所用的时间戳单位一致的第一中间换算时标，将所述第一中间换算时标累加到所述基准时间得到第二中间换算时标；
S1102：将所述第二中间换算时标乘以所述准用时间戳单位与第二中间换算时标的时间戳单位之间的换算基数，并累加所述卫星的时间偏移量，得到所述时标对应的换算时标。
如图2所示，结合本发明的实施例，提供一种卫星轨道计算方法，包括：
S201：自保存在第二位置的更新的一维拼接数组内，采用索引查询方式一次性获取所需的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并按时间顺序排序得到第一一维拼接数组；其中，更新的所述一维拼接数组是根据所述的卫星轨道数据的提取方法形成；
S202：采用所述第一一维拼接数组计算所述卫星的轨道；
S203：若所述遥测数据库的第一位置内，在上次轨道参数值获取截止时刻之后还具有未保存到所述第二位置的所述卫星的轨道参数值，则根据前述的卫星轨道数据的提取方法，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并针对每个轨道参数，将各轨道参数对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成补充一维有序数组；将每个所述轨道参数的补充一维有序数组拼接在各自的所述第一一维拼接数组的在先一维有序数组之后，得到第二一维拼接数组；
S204：采用所述第二一维拼接数组计算所述卫星的轨道。
优选地，在前述的卫星轨道数据的提取方法，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并针对每个轨道参数，将各轨道参数对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成补充一维有序数组之后，还包括：
S205：获取保存在所述遥测数据库的第二位置的在先一维拼接数组；
S206：将每个轨道参数对应的所述补充一维有序数组拼接在各自的所述在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组，将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置。
如图3所示，结合本发明的实施例，提供一种卫星轨道数据的提取装置，包括：
遥测数据接收单元31，用于卫星下发的各时刻的遥测数据，将所述遥测数据按预设形式保存在遥测数据库的第一位置；
第一数据获取单元32，用于自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值；每个时刻对应的所述轨道参数包括：时刻对应的时标、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的位置、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的速度；
轨道参数值整理单元33，用于针对每个轨道参数，将各自对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成当前一维有序数组；
第二数据获取单元34，用于获取保存在所述遥测数据库的第二位置的在先一维拼接数组，所述在先一维拼接数组包括所述卫星的不同轨道参数的在先一维有序数组，且所述在先一维拼接数组是由不同轨道参数的在先一维有序数组按顺序组成的一维数组；
第一数据拼接单元35，用于将每个轨道参数的当前一维有序数组拼接在各自的在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组，将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置。
优选地，遥测数据接收单元31，具体用于：
接收卫星下发的各时刻的遥测数据，为所述遥测数据内的各轨道参数设置唯一参数代号，并将所述遥测数据按时间顺序依次划分到不同的数据包内，为每个数据包设置唯一包标识。
优选地，第一数据获取单元32，具体用于：
将包标识、参数代号和时间同时作为检索字段，在所述遥测数据库的第一位置检索，得到与所述检索字段相匹配的所述卫星的轨道参数值。
优选地，所述轨道参数还包括空间位置精度因子值；
所述卫星轨道数据的提取装置，还包括第一除杂单元，具体用于：
得到与所述检索字段相匹配的所述卫星的轨道参数值之后，判断每个时标对应的空间位置精度因子值是否大于空间位置精度因子阈值；
当所述空间位置精度因子值大于空间位置精度因子阈值时，则剔除所述空间位置精度因子值所在时标对应的所有轨道参数值；
当所述空间位置精度因子值不大于空间位置精度因子阈值时，则保留所述空间位置精度因子值所在时标对应的所有轨道参数值。
优选地，还包括时标统一单元，具体用于：
在所述采用索引查询方式，一次性自所述遥测数据库的第一位置获取到所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值之后，判断所述时标是否采用准用时间戳单位；
如果所述时标未采用所述准用时间戳单位，则将每个时标换算成采用所述准用时间戳单位的换算时标，并将所述换算时标变化为字符串；
根据所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的位置将所述卫星的位置转化为J2000惯性坐标系下的3个轴各自方向上的位置，以及根据所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的速度转化为J2000惯性坐标系下的3个轴各自方向上的速度；
其中，所述将每个时标换算成采用所述准用时间戳单位的换算时标，具体包括：
当所述时标采用基准时间和自基准时间起的累计时长共同组成时，将所述累计时长换算成与所述基准时间所用的时间戳单位一致的第一中间换算时标，将所述第一中间换算时标累加到所述基准时间得到第二中间换算时标；
将所述第二中间换算时标乘以所述准用时间戳单位与第二中间换算时标的时间戳单位之间的换算基数，并累加所述卫星的时间偏移量，得到所述时标对应的换算时标。
如图4所示，结合本发明的实施例，提供一种卫星轨道计算装置，包括：
第三数据获取单元41，用于自卫星轨道数据的提取装置中，所述第一数据拼接单元将保存在所述第二位置的更新的所述一维拼接数组内所述第二位置的更新的所述一维拼接数组内，采用索引查询方式一次性获取所需的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，得到第一一维拼接数组；
轨道计算单元42，用于采用所述第一一维拼接数组计算所述卫星的轨道；
所述第一数据获取单元32，还用于若所述遥测数据库的第一位置内，在上次轨道参数值获取截止时刻之后还具有未保存到所述第二位置的所述卫星的轨道参数值，则自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值；
所述轨道参数值整理单元33，还用于针对所述第一数据获取单元获取上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值之后，针对每个轨道参数，将各轨道参数对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成补充一维有序数组；
第二数据拼接单元43，用于将每个所述轨道参数的所述补充一维有序数组拼接在各自的所述第一一维拼接数组的所述在先一维有序数组之后，得到第二一维拼接数组；
所述轨道计算单元42，还用于采用所述第二一维拼接数组计算所述卫星的轨道。
优选地，卫星轨道计算装置，还包括：
第二数据获取单元34，还用于采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并针对每个轨道参数，将各轨道参数对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成补充一维有序数组之后，获取保存在所述遥测数据库的第二位置的在先一维拼接数组；
所述第一数据拼接单元35，还用于将每个轨道参数对应的所述补充一维有序数组拼接在各自的所述在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组，将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置。
结合本发明的实施例，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被计算机设备执行时，使得所述计算机设备执行前述的卫星轨道数据的提取方法。
结合本发明的实施例，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被计算机设备执行时，使得所述计算机设备执行前述的卫星轨道计算方法。
根据本发明实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行根据本发明实施方式的上述方法。
所述软件产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
如图5所示，结合本发明的实施例，提供一种计算机设备，其特征在于，包括：
处理器；以及，被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行前述的卫星轨道数据的提取方法。
结合本发明的实施例，还提供一种计算机设备，其特征在于，包括：
处理器；以及，被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行前述的卫星轨道计算方法。
本发明实施例所取得的有益效果如下：
1 、 本发明实施例采用一次性查询检索，就可以检索到所需的轨道参数值， 相对于现有技术中的七至九次查询，大大提高了查询效率。
2、所有不同的卫星均可共用一套处理代码装置；不需要每次查询每次都需要追加处理代码，提高流程效率，减少后续维护，为轨道数据提供了一种长期的管理方案。
3 、将查询得到轨道参数值直接保存在遥测数据库的第二位置，实现数据的规范化存取。当再次需要这些数据的时候则可以直接从第二位置内获取，而不需要再次从遥测数据库中进行查询、拼接的步骤，因此规范了后续的操作流程，方便后续数据管理。
4、 采用统一时标，方便了可拓展性
5、在查询轨道参数值时通过空间位置精度因子值首先去掉不符合要求的轨道参数值，然后在去除其他无效或丢失数据，通过双重步骤，实现了对无效或丢失数据的处理，保证了留下更多的有效轨道参数值，保证了轨道计算的精度。
如图7所示，本发明实施例的自第一位置检索查询到将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置的步骤如下：
1、遥测数据的保存和查询：
卫星上的轨道数据（GNSS数据）随遥测数据下传至地面站，通过遥测解析软件实时解析遥测数据，故将所有的遥测数据按包划分，每个包具有标识，将包存储至遥测数据库中。其中，包是一段包含具体遥测数据的封装单元，可以为数据表，包标识是指一个包的唯一标识符或唯一编号。将遥测数据分包保存，后续查询数据方便，且不需要对所有包进行查询，减少了数据查询量，提高查询速度。
从遥测数据库中查询并提取GNSS数据信息并进行处理后，保存至遥测数据库中，用于后续的卫星轨道确定。现有的技术通过使用参数名称查询的方式逐个获取所需的GNSS数据，该方式需要多次查询数据库，耗时长且效率较低。
本发明实施例在查询流程中，读取GNSS数据所在的包，并在包中通过参数代号查询，采用每个参数对应唯一的参数代号以及包标识作为索引字段进行联合查询，通过索引，可以快速找到要操作的参数值在遥测数据中的位置。一次性查询并获取所有GNSS参数，以减少查询次数，提高查询效率。因为遥测数据库中有海量的遥测数据，若每次仅用数据的参数代号进行查询，将花费大量的时间去查询数据库。故将所有的遥测数据按包划分，读取GNSS数据所在的包，并在包中通过参数代号查询，大大减小了数据库的查询次数与时间，提高了查询速度。
2、得到与所述检索字段相匹配的所述卫星的轨道参数值之后，判断每个时标对应的空间位置精度因子值是否大于空间位置精度因子阈值；当所述空间位置精度因子值大于空间位置精度因子阈值时，则剔除所述空间位置精度因子值所在时标对应的所有轨道参数值；当所述空间位置精度因子值不大于空间位置精度因子阈值时，则保留所述空间位置精度因子值所在时标对应的所有轨道参数值。
具体地，在GNSS数据中还包含了PDOP参数，每个位置都对应有一个空间位置精度因子（Position Dilution of Precision，PDOP）值，PDOP值反映了定位精度衰减的因子与所测卫星的空间几何分布有关，空间分布范围越大，PDOP 值越小，定位精度越高；反之，PDOP 值越大，定位精度越低。故查询过程会根据遥测的PDOP值进行初筛，剔除掉定位精度较差的数据，剔除的数据包括同一时标对应的x, y, z, vx, vy, vz整组数据。在对轨道参数值进行排序之前，就通过PDOP值剔除掉定位精度较差的数据，会减少排序的数据量。
2、时标处理
不同卫星对GNSS数据的定义不一致，具体体现在对时标的定义上。GNSS时标一般由基准时间T0和自基准时间起的累计秒组成，各卫星设置的基准时间T0各不相同，部分卫星还有额外的毫秒、微秒等参数。考虑到方法的通用性，所以在查询到数据之后，对准用时间戳单位进行统一，断所述时标是否采用准用时间戳单位；如果所述时标未采用所述准用时间戳单位（比如毫秒），则将每个时标换算成采用所述准用时间戳单位的换算时标，并将所述换算时标变化为字符串；根据所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的位置将所述卫星的位置转化为J2000惯性坐标系下的3个轴各自方向上的位置，以及根据所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的速度转化为J2000惯性坐标系下的3个轴各自方向上的速度。即当所述时标采用基准时间和自基准时间起的累计时长共同组成时，将所述累计时长换算成与所述基准时间所用的时间戳单位一致的第一中间换算时标，将所述第一中间换算时标累加到所述基准时间得到第二中间换算时标；即：第二中间换算时标=基准时间T0对应的时间戳+（第一累计字段*第一换算倍数+偏移1）+ 第二累计字段*第二换算倍数+ 偏移2）+…。将所述第二中间换算时标乘以所述准用时间戳单位与第二中间换算时标的时间戳单位之间的换算基数，并累加所述卫星的时间偏移量，得到所述时标对应的换算时标。即：换算时标=第二中间换算时标*准用时间戳单位与准用时间戳单位之间的换算基数+卫星的时间偏移量。
3、数据拼接
GNSS数据一般由时标, x, y, z, vx, vy, vz 7个有序参数组成，传统方法逐个获取各参数的GNSS数据，并根据各参数数据的下传时间将所有数据表示成二维数组，此时的二维数组按照历元时刻的顺序排列的，比如：
[[t1, x1, y1, z1, vx1, vy1, vz1]，
[t2, x2, y2, z2, vx2, vy2, vz2]，
[t3, x3, y3, z3, vx3, vy3, vz3]，
[t4, x4, y4, z4, vx4, vy4, vz4]，
……]。
拼接过程中对二维数组进行判断去除无效或丢失数据，显然该方法增加了运算的时间和空间复杂度。
本发明实施例在通过一次性查询获取所有的GNSS数据后，根据各参数的下传时间即时标将所有数据表示成一维有序数组，一维数组的形式如下：[t1,t2，t3, ……, tn,x1, x2, x3, ……,xn, y1, y2, y3,……, yn, z1, z2, z3, ……, zn,vx1, vx2, vx3,……,vxn, vy1, vy2, vy3,……, vyn, vz1, vz2, vz3, ……, vzn]，拼接过程中对一维数组进行判断，去除无效或丢失数据，实现了将数据按照一定规则整理排放。
通过在先的根据空间位置精度因子值去掉定位精度较差的数据，以及拼接时去除无效或丢失数据，共同保证了一维拼接数组内的有效数据比例更高，提高了计算卫星轨道的精度。
但是从运行效率和内存占用上来看，采用一维有序数组的优势在于：
（1）简洁性：一维有序数组相对于二维数组更加简洁，只需要一个索引来访问元素，而不需要使用行和列的索引。
（2）内存效率：一维有序数组的内存占用相对较少，由于它只有一个维度，所以它的存储位置是连续的，对于大型数据集来说更加节省内存空间。
（3）数据访问效率：由于一维有序数组的元素存在于连续的存储位置，所以访问元素的速度更快。是因为计算机内存的工作方式是分块地读取连续的内存，一维数组利用了这种连续性，可以更高效地访问数据。
单颗卫星每天可获取的GNSS数据约1万条，随着管理卫星的数量不断增多， 每天需要处理的GNSS数据近几十万条。所以在考虑内存的占用与处理数据的效率上，采用一维有序数组就显得更有优势。
4、坐标转换
提取的GNSS数据为地心地固坐标系的坐标，而轨道确定的输入为J2000惯性坐标系，故需对数据实施坐标转换。
地心地固坐标系转J2000.0惯性坐标系：
地心地固系的原点在地球质心，Z轴指向BIH（国际时间服务机构）1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。
J2000.0惯性坐标系的原点在地心质心，X轴指向UTC时间为2000年1月1日11:58:55.816（J2000.0时）时刻平春分点的方向，Z轴指向J2000.0时的平北天极。Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。J2000.0坐标系为常用的地心惯性坐标系。
将地心地固坐标系向惯性坐标系的转换主要涉及岁差、章动、地球自转以及极移的修正。由于惯性坐标系和地心地固坐标系的原点均为地球质心，所以两坐标系间的转换只涉及了坐标系的旋转。
为绕地心地固坐标系的X轴到惯性坐标系的X轴的旋转/>度的旋转矩阵，/>为绕地心地固坐标系的Y轴到惯性坐标系的X轴的旋转/>度的旋转矩阵，/>为绕地心地固坐标系的Z轴到惯性坐标系的X轴的旋转/>度的旋转矩阵，具体可表示为：
a)岁差
岁差描述了地球自转轴指向和春分点的长期变化，周期约为 26000 年，设P为岁差转换矩阵：
其中，/>和/>为赤道岁差角，计算式分别为：
T为从 2000年1月1.5日到当前时刻的儒略世纪数，计算式为：
t是UT1世界时，但计算其它天文量（岁差章动等）时，该t则为地球动力学时，表示t时间所对应的儒略日。
b)章动
章动用于描述赤道和春分点的短期和周期性变化，周期约为 18.6 年，设矩阵N为章动转换矩阵，表示为：
表示黄赤交角，/>表示黄赤交角章动，/>表示黄经章动；黄赤交角的计算公式为：
c)地球自转
设矩阵E 为地球自转矩阵，表示为：
其中，为格林尼治恒星时。
d)极移
极移是地极点在地球表面上的位置随时间变化的现象，设矩阵M为极移转换矩阵，表示为：
分别为X轴和Y轴的极移分量。
从地心地固坐标系到惯性坐标系的转换矩阵为，分别用/>和/>表示卫星在惯性坐标系和地心地固坐标系中的位置矢量，转换关系为：
（5）数据库存储
将前述步骤中处理后的卫星GNSS数据存储到遥测数据库中，便于后续进行卫星轨道确定。周期性从遥测数据库中提取处理后的GNSS数据进行卫星轨道确定。
本发明实施例中，还提供一种卫星轨道计算方法，包括：
自保存在第二位置的更新的一维拼接数组内，采用索引查询方式一次性获取所需的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并按时间顺序排序得到第一一维拼接数组；其中，更新的所述一维拼接数组是根据所述根据任一所述的卫星轨道数据的提取方法形成；采用所述第一一维拼接数组计算所述卫星的轨道。计算卫星的轨道时直接从第二位置内的一维拼接数组内获取第一一维拼接数组，第一一维拼接数组能够直接使用，而不需自没有处理的数据库中进行查询、拼接、去除无效数据的操作，提高了计算效率。
若所述遥测数据库的第一位置内，在上次轨道参数值获取截止时刻之后还具有未保存到所述第二位置的所述卫星的轨道参数值，则根据所述的卫星轨道数据的提取方法，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并针对每个轨道参数，将各轨道参数对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成补充一维有序数组；将每个所述轨道参数的补充一维有序数组拼接在各自的所述第一一维拼接数组的在先一维有序数组之后，得到第二一维拼接数组；采用所述第二一维拼接数组计算所述卫星的轨道。针对还没来得及处理的遥测数据，在计算卫星轨道时，获取补充进入第一一维拼接数组即可。
获取保存在所述遥测数据库的第二位置的在先一维拼接数组；将每个轨道参数对应的所述补充一维有序数组拼接在各自的所述在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组，将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置针对还没来得及处理的遥测数据，在计算卫星轨道时，获取补充进入第一一维拼接数组用于计算卫星轨道。同时拼接入在先一维有序数组之后，保存在第二位置，便于后续需要时直接提取，对数据进行了有效管理之后，能够提高后续其他相关工作的效率。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（LAN）或广域网（WAN），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等）执行根据本发明实施例的方法。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施例。应可理解的是，本发明不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。
Claims (11)
1.一种卫星轨道数据的提取方法，其特征在于，包括：
接收卫星下发的各时刻的遥测数据，将所述遥测数据按预设形式保存在遥测数据库的第一位置；
自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值；每个时刻对应的所述轨道参数包括：时刻对应的时标、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的位置、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的速度；
针对每个轨道参数，将各自对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成当前一维有序数组；
获取保存在所述遥测数据库的第二位置的在先一维拼接数组，所述在先一维拼接数组包括所述卫星的不同轨道参数的在先一维有序数组，且所述在先一维拼接数组是由不同轨道参数的在先一维有序数组按顺序组成的一维数组；
将每个轨道参数的当前一维有序数组拼接在各自的所述在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组，将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置。
2.根据权利要求1所述的卫星轨道数据的提取方法，其特征在于，所述接收卫星下发的各时刻的遥测数据，将所述遥测数据按预设形式保存在遥测数据库的第一位置，具体包括：
接收卫星下发的各时刻的遥测数据，为所述遥测数据内的各轨道参数设置唯一参数代号，并将所述遥测数据按时间顺序依次划分到不同的数据包内，为每个数据包设置唯一包标识。
3.根据权利要求1所述的卫星轨道数据的提取方法，其特征在于，所述自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，具体包括：
将包标识、参数代号和时间同时作为检索字段，在所述遥测数据库的第一位置检索，得到与所述检索字段相匹配的所述卫星的轨道参数值。
4.根据权利要求3所述的卫星轨道数据的提取方法，其特征在于，所述轨道参数还包括空间位置精度因子值；
所述卫星轨道数据的提取方法，还包括：
得到与所述检索字段相匹配的所述卫星的轨道参数值之后，判断每个时标对应的空间位置精度因子值是否大于空间位置精度因子阈值；
当所述空间位置精度因子值大于空间位置精度因子阈值时，则剔除所述空间位置精度因子值所在时标对应的所有轨道参数值；
当所述空间位置精度因子值不大于空间位置精度因子阈值时，则保留所述空间位置精度因子值所在时标对应的所有轨道参数值。
5.根据权利要求1所述的卫星轨道数据的提取方法，其特征在于，在所述采用索引查询方式，一次性自所述遥测数据库的第一位置获取到所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值之后，包括：
判断所述时标是否采用准用时间戳单位；
如果所述时标未采用所述准用时间戳单位，则将每个时标换算成采用所述准用时间戳单位的换算时标，并将所述换算时标变化为字符串；
根据所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的位置将所述卫星的位置转化为J2000惯性坐标系下的3个轴各自方向上的位置，以及根据所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的速度转化为J2000惯性坐标系下的3个轴各自方向上的速度；
其中，所述将每个时标换算成采用所述准用时间戳单位的换算时标，具体包括：
当所述时标采用基准时间和自基准时间起的累计时长共同组成时，将所述累计时长换算成与所述基准时间所用的时间戳单位一致的第一中间换算时标，将所述第一中间换算时标累加到所述基准时间得到第二中间换算时标；
将所述第二中间换算时标乘以所述准用时间戳单位与所述第二中间换算时标的时间戳单位之间的换算基数，并累加所述卫星的时间偏移量，得到所述时标对应的换算时标。
6.一种卫星轨道计算方法，其特征在于，包括：
自保存在第二位置的更新的一维拼接数组内，采用索引查询方式一次性获取所需的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并按时间顺序排序得到第一一维拼接数组；其中，更新的所述一维拼接数组是根据所述根据权利要求1-5任一所述的卫星轨道数据的提取方法形成；
采用所述第一一维拼接数组计算所述卫星的轨道；
若所述遥测数据库的第一位置内，在上次轨道参数值获取截止时刻之后还具有未保存到所述第二位置的所述卫星的轨道参数值，则根据权利要求1-5任一所述的卫星轨道数据的提取方法，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并针对每个轨道参数，将各轨道参数对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成补充一维有序数组；将每个所述轨道参数的补充一维有序数组拼接在各自的所述第一一维拼接数组的在先一维有序数组之后，得到第二一维拼接数组；
采用所述第二一维拼接数组计算所述卫星的轨道。
7.根据权利要求6所述的卫星轨道计算方法，其特征在于，在所述根据权利要求1-5任一所述的卫星轨道数据的提取方法，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，并针对每个轨道参数，将各轨道参数对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成补充一维有序数组之后，还包括：
获取保存在所述遥测数据库的第二位置的在先一维拼接数组；
将每个轨道参数对应的所述补充一维有序数组拼接在各自的所述在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组，将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置。
8.一种卫星轨道数据的提取装置，其特征在于，包括：
遥测数据接收单元，用于接收卫星下发的各时刻的遥测数据，将所述遥测数据按预设形式保存在遥测数据库的第一位置；
第一数据获取单元，用于自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取到上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值；每个时刻对应的所述轨道参数包括：时刻对应的时标、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的位置、所述卫星在地心地固坐标系的3个轴各自方向上的速度；
轨道参数值整理单元，用于针对每个轨道参数，将各自对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成当前一维有序数组；
第二数据获取单元，用于获取保存在所述遥测数据库的第二位置的在先一维拼接数组，所述在先一维拼接数组包括所述卫星的不同轨道参数的在先一维有序数组，且所述在先一维拼接数组是由不同轨道参数的在先一维有序数组按顺序组成的一维数组；
第一数据拼接单元，用于将每个轨道参数的当前一维有序数组拼接在各自的所述在先一维有序数组之后，形成更新的一维拼接数组，将更新后的所述一维拼接数组保存在所述第二位置。
9.一种卫星轨道计算装置，其特征在于，包括：
第三数据获取单元，用于自权利要求8的卫星轨道数据的提取装置，所述第一数据拼接单元将保存在所述第二位置的更新的所述一维拼接数组内，采用索引查询方式一次性获取所需的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值，得到第一一维拼接数组；
轨道计算单元，用于采用所述第一一维拼接数组计算所述卫星的轨道；
所述第一数据获取单元，还用于若所述遥测数据库的第一位置内，在上次轨道参数值获取截止时刻之后还具有未保存到所述第二位置的所述卫星的轨道参数值，则自所述遥测数据库的第一位置的所述遥测数据中，采用索引查询方式一次性获取上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值；
所述轨道参数值整理单元，还用于针对所述第一数据获取单元获取上次轨道参数值获取截止时刻之后的所述卫星的不同轨道参数对应的轨道参数值之后，针对每个轨道参数，将各轨道参数对应的轨道参数值分别按时间顺序排列形成补充一维有序数组；
第二数据拼接单元，用于将每个所述轨道参数的所述补充一维有序数组拼接在各自的所述第一一维拼接数组的所述在先一维有序数组之后，得到第二一维拼接数组；
所述轨道计算单元，还用于采用所述第二一维拼接数组计算所述卫星的轨道。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被计算机设备执行时，使得所述计算机设备执行权利要求1-5中任意一项所述的卫星轨道数据的提取方法。
11.一种计算机设备，其特征在于，包括：
处理器；以及，被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行权利要求1-5中任意一项所述的卫星轨道数据的提取方法。
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