CN117955603B - 一种遥感卫星原始数据质量检验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种遥感卫星原始数据质量检验方法及装置，涉及卫星遥感技术领域，以解决现有遥感卫星数据质量检测方法准确率低的问题。方法包括：获取遥感卫星原始数据并进行数据处理，得到原始帧数据和载荷帧数据；对原始帧数据进行第一误比特检测，得到原始帧数据的第一目标误比特数；对载荷帧数据进行分析，得到载荷帧数据分析结果；对载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行和校验与丢失包检测，得到科学数据包分析结果；基于第一目标误比特数、载荷帧数据分析结果以及科学数据包分析结果确定遥感卫星原始数据的质量。本发明提供的遥感卫星原始数据质量检验方法用于提高遥感卫星原始数据质量检验的准确率。

Description

一种遥感卫星原始数据质量检验方法及装置

技术领域

本发明涉及卫星遥感技术领域，尤其涉及一种遥感卫星原始数据质量检验方法及装置。

背景技术

航天事业高速发展，海量卫星遥感数据激增，数据质量的质量检验变得尤为重要。遥感卫星原始数据是地面系统接收遥感卫星数传系统载波信号，经过放大、变频和解调后落盘存储的第一手数据。原始数据质量检验结果不仅可以作为后续数据处理和存档的依据，而且可以指导接收分系统调整接收参数，改善接收质量。

目前常用的遥感卫星原始数据检验方法有误码率法和误帧法。误码率法是将地面系统接收的数据帧中的某些固定字段与其预期值做异或运算，统计误比特数，误比特数与参与运算的总比特数的比值就是误码率。误帧法采用多个指标来评价遥感卫星原始数据的质量，包括误帧率、丢帧率、有效误帧率和真实误帧率等。该方法是通过统计数据帧正确性分析得到的错误帧数和连续性分析得到的丢失帧数来计算各个指标。

误码率法和误帧法都是从数据接收的角度来检验遥感卫星原始数据的质量，且只是从数据帧的层面分析问题，不足以反映数据的真实质量。

因此，亟需一种遥感卫星原始数据质量检验方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种遥感卫星原始数据质量检验方法及装置，用于解决现有遥感卫星数据质量检测方法准确率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种遥感卫星原始数据质量检验方法，包括：

获取遥感卫星原始数据；所述遥感卫星原始数据是卫星地面系统存储的数据；

对所述遥感卫星原始数据进行数据处理，得到原始帧数据和载荷帧数据；

对原始帧数据进行第一误比特检测，得到原始帧数据的第一目标误比特数；

对所述载荷帧数据进行CRC校验，并基于CRC校验结果对所述载荷帧数据进行第二误比特检测，得到载荷帧数据的第二目标误比特数；基于CRC校验结果确定所述载荷帧数据的丢失帧数和误码帧数；所述第二误比特检测中包含计数器误比特检测；

对所述载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行和校验与丢失包检测，得到科学数据包分析结果；

基于所述第一目标误比特数、第二目标误比特数、丢失帧数、误码帧数以及科学数据包分析结果确定所述遥感卫星原始数据的质量。

与现有技术相比，本发明提供的遥感卫星原始数据质量检验方法的有益效果为：通过对遥感卫星原始数据进行数据处理，得到原始帧数据和载荷帧数据；然后对载荷帧数据进行CRC校验，并基于CRC校验结果对载荷帧数据进行第二误比特检测，得到载荷帧数据的第二目标误比特数；基于CRC校验结果确定载荷帧数据的丢失帧数和误码帧数；对载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行和校验与丢失包检测，得到科学数据包分析结果；最后基于第一目标误比特数、第二目标误比特数、丢失帧数、误码帧数以及科学数据包分析结果确定遥感卫星原始数据的质量。本方案从原始帧数据、载荷帧数据以及科学数据包等角度综合检验遥感卫星原始数据质量，使得遥感卫星原始数据的检验指标更加全面，提高了指标计算的准确度，进而提高质量检测的准确率。另外第二误比特检测中增加了计数器误比特检测，提高了载荷帧数据误码率的准确性。

第二方面，本发明提供一种遥感卫星原始数据质量检验装置，包括：

遥感卫星原始数据获取模块，用于获取遥感卫星原始数据；所述遥感卫星原始数据是卫星地面系统存储的数据；

遥感卫星原始数据处理模块，用于对所述遥感卫星原始数据进行数据处理，得到原始帧数据和载荷帧数据；

原始帧数据分析模块，用于对原始帧数据进行第一误比特检测，得到原始帧数据的第一目标误比特数；

载荷帧数据分析模块，用于对所述载荷帧数据进行CRC校验，并基于CRC校验结果对所述载荷帧数据进行第二误比特检测，得到载荷帧数据的第二目标误比特数；基于CRC校验结果确定所述载荷帧数据的丢失帧数和误码帧数；所述第二误比特检测中包含计数器误比特检测；

科学数据包分析模块，用于对所述载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行和校验与丢失包检测，得到科学数据包分析结果；

质量确定模块，用于基于所述第一目标误比特数、第二目标误比特数、丢失帧数、误码帧数以及科学数据包分析结果确定所述遥感卫星原始数据的质量。

与现有技术相比，本发明提供的遥感卫星原始数据质量检验装置的有益效果与上述技术方案所述遥感卫星原始数据质量检验方法的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的一种遥感卫星原始数据质量检验方法流程图；

图2为本发明提供的遥感卫星原始数据质量检验流程图；

图3为本发明提供的帧数据处理流程图；

图4为本发明提供的一种遥感卫星原始数据质量检验装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项（个）”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在介绍本发明实施例之前首先对本发明实施例中涉及到的相关名词作如下释义：

卫星遥感是一个系统工程，现有对遥感卫星原始数据质量仅从数据帧的角度进行质量检测，角度片面且不够科学，导致检测的准确率低，不足以反映数据的真实质量。

为解决上述问题，本发明提供一种遥感卫星原始数据质量检验方法及装置，

如图1所示，遥感卫星原始数据质量检验方法主要为：首先接收分系统记录的二进制数据，对二进制数据进行帧同步处理得到同步帧数据，然后进行帧数据处理得到原始帧数据和载荷帧数据，对原始帧数据进行原始帧数据分析，对载荷帧数据进行载荷帧数据分析，基于载荷帧数据进行科学数据包分析，基于原始帧数据分析结果、载荷帧数据分析结果以及科学数据包分析结果进行统计与报告生成，形成质量检验报告，本方案从原始帧、载荷帧和科学数据包等角度综合检验遥感卫星原始数据质量。使原始数据的检验指标更加全面，提高了指标计算的准确度，生成了质量检验报告。另外，该方法生成的质量检验报告不仅可以作为后续数据处理和存档的依据，还可以分析数据质量异常的原因，进而指导接收分系统调整设备参数，以达到改善数据质量的目的。接下来进行详细说明。

参见图2，本发明提供一种遥感卫星原始数据质量检验方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤201：获取遥感卫星原始数据；

遥感卫星原始数据是对地面系统接收遥感卫星数传系统的载波信号进行放大、变频和解调后落盘存储的数据；即分系统记录的二进制数据。

步骤202：对所述遥感卫星原始数据进行数据处理，得到原始帧数据和载荷帧数据；

具体步骤为：首先对遥感卫星原始数据进行帧同步处理并进行比特滑位检测，得到同步帧数据、滑位次数和滑位位置；然后对同步帧数据进行帧数据处理，得到原始帧数据和载荷帧数据；

其中，帧同步处理是对地面系统接收分系统采集到的遥感卫星原始数据进行同步字检索，得到同步对齐的数据。帧同步处理具体步骤为：读取同步字长度的字节，判断是否为同步头；若不是，则跳过1bit，继续搜索同步头；若是，则跳过该帧数据，继续读取两帧数据，若这两帧数据的同步头均正确，则第一帧数据的品质因子为3；若第二帧数据同步头正确，第三帧同步头错误，则第一帧数据的品质因子为2；若第二帧和第三帧的同步头均错误，则第一帧数据的品质因子为1并记录滑位。数据读取指针回跳至第一帧数据的尾部，至此第一帧数据处理结束。循环上述步骤，直至处理完整个文件。帧同步处理后就得到了同步帧数据。为了最大程度地保留有效数据，同步字的搜索允许有一定的容错率。对于4个字节（32比特）的同步字，一般允许有3比特的误码。比特滑位是评价信道质量的指标之一，在同步字搜索过程中，需要同步检测滑位现象。

帧数据处理包括还原处理和分类处理，对同步帧数据进行还原处理，得到原始帧数据；对原始帧数据进行分类处理，得到不同载荷类型的载荷帧数据。

步骤203：对原始帧数据进行第一误比特检测，得到原始帧数据的第一目标误比特数；

原始帧数据包括有效载荷帧数据和空帧数据；第一目标误比特数包括原始帧数据的同步字的误比特数、版本号的误比特数、航天器标识符的误比特数以及空帧数据的误比特数。

现有的误码率检测方法中在检测同步字、版本号和航天器标识符等的误比特数的基础上增加了对虚拟信道标识符的误码检测，将待检测字段分别与所有的虚拟信道标识符进行异或运算，将误比特数最少的虚拟信道标识符当成待检测字段的真实值，这种对虚拟信道标识符的误码检测方法缺少科学性。现有的某些方法还将丢失帧参与误码统计的做法也是不可取的，因为星上设备故障可能导致这些数据帧没有下传，现有误码率检测方法会导致检测不准确。因此，本方案对原始数据帧分析仅包括同步字分析、版本号分析、航天器标识符分析和空帧分析。使得原始帧数据分析更加准确。

对某卫星来说，同步字、版本号和航天器标识符都是固定值；空帧中的数据区填充的是固定值或有规律的值。对于非空帧数据，即有效载荷帧数据，检测同步字、版本号、航天器标识符等固定字段的误比特数；对于空帧数据，还需检测帧内数据区填充值的误比特数。记录每帧数据的误比特数和参与分析的比特数。

对原始帧数据进行第一误比特检测，得到原始帧数据的第一目标误比特数具体包括：

将有效载荷帧数据中的同步字、版本号以及航天器标识符分别和对应的预期值进行比较，得到第一比较结果，并根据第一比较结果确定原始帧数据的同步字的误比特数、版本号的误比特数以及航天器标识符的误比特数；

将所述空帧数据中的同步字、版本号、航天器标识符以及数据区填充值分别与对应的预期值进行比较，得到第二比较结果，并根据第二比较的结果确定空帧数据的误比特数。

步骤204：对所述载荷帧数据进行CRC校验，并基于CRC校验结果对所述载荷帧数据进行第二误比特检测，得到载荷帧数据的第二目标误比特数；基于CRC校验结果确定所述载荷帧数据的丢失帧数和误码帧数；第二误比特检测中包含计数器误比特检测；

第二目标误比特数包括：载荷帧数据的同步字误比特数、版本号误比特数、航天器标识符误比特数以及计数器误比特数；载荷帧数据分析主要是对虚拟信道分离后或通道帧数据合并后的数据进行处理，包括实时/延时帧数据分离、精细误比特检测、CRC校验、丢帧检测；

其中，实时/延时帧数据分离：由于各载荷的实时和延时数据的计数器是独立计数的，因此需要将载荷帧数据的实时和延时数据进行分离，具体的，读取每帧数据的直传/回放标识符，将载荷帧数据中的实时帧数据和延时帧数据进行分离，得到分离后的载荷帧数据，分离后的载荷帧数据包括实时载荷帧数据和延时载荷帧数据；

CRC校验：分别对实时载荷帧数据和延时载荷帧数据中的每帧数据中除同步字、差错控制域CRC校验位和编码校验位外的所有字段进行CRC校验，根据CRC校验结果确定分离后的载荷帧数据中的正确帧以及误码帧；正确帧指载荷帧数据中CRC校验正确的数据帧；误码帧指因存在误比特而CRC校验错误的数据帧；

精细误比特检测是在常规检测同步字、版本号、航天器标识符的基础上，增加对计数器误比特的检测。首先分别将实时载荷帧数据和延时载荷帧数据中的每帧数据中的同步字、版本号和航天器标识符分别与对应的预期值进行比较，得到第三比较结果，并根据第三比较结果确定每帧数据对应的同步字的误比特数、版本号的误比特数以及航天器标识符的误比特数；并记录参与分析的比特数；

精细误比特检测中计数器误比特的检测：基于相邻两个正确帧计数器值的差值，确定误码帧的预测计数器值；将所述误码帧的计数器值与预测计数器值进行比较，得到第四比较结果，并根据第四比较结果确定计数器误比特数，记录参与分析的比特数。

丢帧检测包括：依次对CRC校验正确的相邻载荷帧数据的计数器相减，即可得到丢失帧数，为提高检测的准确性，需考虑CRC校验错误的载荷帧数。丢失帧指载荷帧数据中不存在的数据帧。

基于CRC校验结果确定所述载荷帧数据的丢失帧数和误码帧数具体包括：

计算相邻两个正确帧的计数器值的差值，并对所述差值与所述相邻两个正确帧之间的误码帧的帧数进行比较；若差值与误码帧的帧数相同，则基于相邻两个正确帧的计数器值确定相邻两个正确帧之间的误码帧的预测计数器值；

若误码帧的帧数小于差值，则将差值与误码帧的帧数相减的结果确定为丢失帧数；

根据分离后的载荷帧数据中的误码帧确定误码帧数。

示例性的，计算相邻的两个正确帧计数器的差值，伪丢帧数记为N；若两帧数据之间误码帧的帧数也为N，则误码帧的计数器是可预测的，检测误码帧计数器的误比特数，并更新误码帧的误比特数和参与分析的比特数；若两帧数据之间误码帧的帧数小于N，记为M，则丢失帧数为N-M，误码帧数为M。

对于遥感卫星原始数据来说，可参与检测的字节数越多，误码率的准确性越高。因此，载荷帧数据分析中，在同步字、版本号和航天器标识符误比特数检测的基础上，增加了对计数器的误比特数检测，提高了误码率检测的准确性。同时通过载荷帧数据分析，不仅可以得到每帧数据的CRC校验情况，还可以精细检测每帧数据的误比特数。将各载荷的实时和延时正确帧数据分别存储，供科学数据包分析用。

步骤205：对所述载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行和校验与丢失包检测，得到科学数据包分析结果；

一帧数据的长度是固定的，若编码方式确定，帧内数据区的长度也是固定的。若科学数据包的长度大于每帧的数据区长度，则一个科学数据包需要存放在多帧数据的数据区中。

在对所述载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行和校验与丢失包检测，得到丢失包数之前还需要进行科学数据包提取：读取载荷帧数据分析得到的实时载荷帧数据和延时载荷帧数据，对每帧载荷帧数据的计数器和帧内数据区进行解析，得到载荷帧数据的计数器值和数据区；在当前帧数据的数据区中逐字节搜索科学数据包的包头标识，若搜到包头标识，则根据所述包头标识从计数器连续的载荷帧数据中提取科学数据包，具体的读取科学数据包在该帧存放的字节数，根据科学数据包的长度，再读取N帧数据，解析其计数器和数据区，判断当前N帧的计数器值与上一帧是否连续，若连续，则根据包头标识提取一个完整的科学数据包；记录该包数据所在数据帧的多个计数器值；若不连续，则会回跳N帧，继续搜索包头；若搜索不到包头标识，则进行下一帧数据的搜索，直到完成所有帧数据的搜索，完成科学数据包的提取。按照上面步骤遍历整个文件，可得到载荷科学数据包文件和与其对应的多个计数器值，对所有载荷帧数据的实时和延时数据文件进行科学数据包提取。

对于某颗卫星来说，载荷帧和帧内数据区的长度是固定的。科学数据包的长度一般大于帧内数据区，通常需要多个载荷帧才能存下一个科学数据包。在科学数据包的提取过程中，建立了科学数据包与载荷帧的对应关系，即每个科学数据包对应多个载荷帧序号。这种对应关系对于科学数据包质量检测尤为重要，可快速定位科学数据包丢失的原因。

作为一种可选的方式，科学数据包分析结果包括：校验失败的错误包数、校验总包数、校验正确率、丢失包数和丢失位置的包计数；所述对所述载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行校验和丢失包检测，得到科学数据包分析结果包括：

科学数据包检验：计算提取的完整科学数据包待校验区的校验和；将校验和与科学数据包包尾的校验位进行比较，若校验和的计算值与校验位的值相等，则校验成功，若校验和的计算值与校验位的值不相等，则校验失败；将校验失败的次数确定为错误包数；

丢包检测：解析科学数据包的包计数，依次计算相邻科学数据包的包计数的差值，得到丢失包数。记录丢失位置的包计数和丢失包数。

校验正确率为校验成功的包数除以总包数的值。

步骤206：基于所述第一目标误比特数、第二目标误比特数、丢失帧数、误码帧数以及科学数据包分析结果确定所述遥感卫星原始数据的质量。

通过对原始帧数据、载荷帧数据和科学数据包的分析结果进行统计，并根据统计结果生成质量检验报告来确定遥感卫星原始数据的质量。具体包括滑位统计、原始帧数据质检结果统计、载荷帧数据质检结果统计、科学数据包质检结果统计以及报告生成；

其中，滑位统计是统计帧同步处理中的同步头正确的总帧数和滑位次数，并记录滑位的帧所在的行号，即滑位位置。

原始帧数据质检结果统计主要是统计总误比特数和参加分析的总比特数，并计算误码率，也可根据需要分段统计上述误码相关信息，比如每10000帧数据统计一次总误比特数、总比特数，计算分段误码率。原始帧数据的总误比特数为原始帧数据的同步字的误比特数、版本号的误比特数、航天器标识符的误比特数以及空帧数据的误比特数之和；分段统计的好处是可简单分析误码率较高的时段。误码率计算公式为：误码率=总误比特数/总比特数。

载荷帧数据质检结果统计主要统计各载荷的精细误码率、CRC校验正确率、误帧率、丢帧率和有效帧率等信息。载荷帧精细误码率与原始帧误码的区别在于，精细误码率不但可检测同步字、版本号和航天器标识符等字段，而且还结合帧计数器和CRC校验，检测帧计数器的误码。精细误码率是载荷帧数据的同步字误比特数、版本号误比特数、航天器标识符误比特数以及计数器误比特数的和除以总比特数的值。

误帧率的计算公式为：误帧率=误码帧数/（误码帧数+正确帧数）；

丢帧率的计算公式为：丢帧率=丢失帧数/（丢失帧数+误码帧数+正确帧数）

有效帧率的计算公式为：有效帧率=正确帧数/（丢失帧数+误码帧数+正确帧数）。

科学数据包质检结果统计主要统计各载荷科学数据包的校验错误包数、校验总包数、校验正确率、丢失包数以及丢失位置的包计数等。

质量检验报告生成：将上述统计结果进行汇总，生成质量检验报告。报告内容分三类，包括原始帧质量检验结果、载荷帧质量检验结果和科学数据包质量检验结果。原始帧质量检验结果包括滑位次数、发生滑位的位置以及误码率；载荷帧质量检验结果包括精细误码率、CRC校验错误数、CRC校验正确率、误帧率、丢帧率和有效帧率等；科学数据包质量检验结果包括各载荷帧数据包的校验错误包数、校验总包数、校验正确率、丢失包数和丢失位置的包计数等。

本方案从原始帧数据、载荷帧数据以及科学数据包等角度综合检验遥感卫星原始数据质量，使得遥感卫星原始数据的检验指标更加全面，提高了指标计算的准确度。生成了质量检验报告，根据此报告不仅可以逆向分析数据质量异常的原因，还可以为后续产品处理和数据存档提供参考，具体如下：

根据原始帧数据质检分段统计的误码率和滑位次数可以初步分析原始数据质量异常的原因并提出改进措施。若原始数据开始和结束时段的误码率较高，可能是由于天线俯仰角太低，大气和降雨等因素对传输信号造成影响，可以通过提高恶劣天气时接收起始仰角来改善数据质量；若原始数据中间区域的误码率较高，可能是由于山体、楼宇遮挡或无线电信号干扰；对于遮挡影响可以通过设置天线的遮蔽角来解决，对于无线电信号干扰可以通过加装滤波器来改善数据质量。

载荷帧数据分析得到的精细误码率提高了误码率的检测准确度；误帧率、丢帧率和有效帧率指标可有效反映各载荷的数据质量，可以用来指导后续的数据处理工作。若误帧率、丢帧率太高，有效帧率太低，则无需启动后续的处理作业流程，节省计算资源。运控部门可根据质量检验报告安排数据回放任务。

科学数据包分析得到的载荷科学数据包以及科学数据包与载荷帧序号的对应关系可以用来分析载荷科学数据包的质量。若相邻载荷科学数据包出现丢包，则需判断这两个科学数据包对应的载荷帧序号；若载荷帧序号是连续的，则科学数据包丢包可能是星上数传或载荷设备异常；若载荷帧序号不连续，则科学数据包可能是地面接收设备信号异常。

参见图3，作为一种可选的方式，在帧数据处理时，需要区分同步帧数据是否为双通道数据，若为双通道数据，则进行解交织、解扰、虚拟信道分离和通道帧数据合并处理；若不是双通道数据，即同步帧数据为单通道数据，则只需要解扰和虚拟信道分离。

具体的，当同步帧数据为双通道数据时，对同步帧数据进行还原处理，得到原始帧数据包括：对同步帧数据进行解交织处理，得到两个通道对应的数据帧；对每个通道对应的数据帧中的加扰部分进行解扰处理，得到每个通道对应的原始帧数据；对原始帧数据进行分类处理，得到不同载荷类型的载荷帧数据包括：虚拟信道分离：逐帧读取数据，根据接口规范中定义的虚拟信道标识符对原始帧数据进行分类，提取各载荷类型对应的载荷帧数据，得到不同载荷类型的载荷帧数据，每种载荷类型的载荷帧数据存为单独文件，双通道数据需分别对4路数据进行处理；通道帧数据合并：对两个通道对应的相同载荷类型的载荷帧数据按照帧序号进行拼接，得到合并后的不同载荷类型的载荷帧数据；

当同步帧数据为单通道数据时，对同步帧数据进行还原处理，得到原始帧数据包括：对同步帧数据进行解扰处理，得到单通道对应的原始帧数据。当所述同步帧数据为单通道数据时，对原始帧数据进行分类处理，得到不同载荷类型的载荷帧数据包括：虚拟信道分离：逐帧读取数据，根据接口规范种定义的虚拟信道标识符对单通道对应的原始帧数据进行分类，提取各载荷类型对应的载荷帧数据，得到不同载荷类型的载荷帧数据，每种载荷类型的载荷帧数据存为单独文件。

其中，原始帧数据中每种载荷类型的帧数据对应一个虚拟信道标识符，虚拟信道标识符占位6比特，用于区分不同的载荷类型。

解交织处理：对两个通道的同步帧数据分别按照交织规则进行解交织处理，单个通道可得到两路数据，两个通道共得到四个文件。

解扰处理：逐帧读取数据，按照扰码初相和加扰多项式对每帧数据的加扰区域进行解扰；双通道数据需处理4路数据，单通道数据只需处理1路数据。

通道帧数据合并：对于双通道数据来说，同一载荷的数据分别存储在两个通道的4路数据中，因此需要对每个载荷的4个数据文件进行拼接合并处理。每个载荷分别读取4个文件，按照计数器分别对实时和延时数据进行排序，每个载荷合并成一个文件。

本发明实施例可以根据上述方法示例进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图4示出了本发明提供的一种遥感卫星原始数据质量检验装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：

遥感卫星原始数据获取模块401，用于获取遥感卫星原始数据；所述遥感卫星原始数据是卫星地面系统存储的数据；

遥感卫星原始数据处理模块402，用于对所述遥感卫星原始数据进行数据处理，得到原始帧数据和载荷帧数据；

原始帧数据分析模块403，用于对原始帧数据进行第一误比特检测，得到原始帧数据的第一目标误比特数；

载荷帧数据分析模块404，用于对所述载荷帧数据进行CRC校验，并基于CRC校验结果对所述载荷帧数据进行第二误比特检测，得到载荷帧数据的第二目标误比特数；基于CRC校验结果确定所述载荷帧数据的丢失帧数和误码帧数；所述第二误比特检测中包含计数器误比特检测；

科学数据包分析模块405，用于对所述载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行校验和丢失包检测，得到科学数据包分析结果；

质量确定模块406，用于基于所述第一目标误比特数、第二目标误比特数、丢失帧数、误码帧数以及科学数据包分析结果确定所述遥感卫星原始数据的质量。

可选的，原始帧数据的第一目标误比特数包括原始帧数据的同步字的误比特数、版本号的误比特数、航天器标识符的误比特数以及空帧数据的误比特数；所述原始帧数据包括有效载荷帧数据和空帧数据；所述原始帧数据分析模块403可以包括：

第一比较单元，用于将所述有效载荷帧数据中的同步字、版本号以及航天器标识符分别和对应的预期值进行比较，得到第一比较结果，并根据所述第一比较结果确定原始帧数据的同步字的误比特数、版本号的误比特数以及航天器标识符的误比特数；

第二比较单元，用于将所述空帧数据中的同步字、版本号、航天器标识符以及数据区填充值与对应的预期值进行比较，得到第二比较结果，并根据所述第二比较结果确定空帧数据的误比特数。

可选的，所述第二目标误比特数包括：载荷帧数据的同步字误比特数、版本号误比特数、航天器标识符误比特数以及计数器误比特数；所述载荷帧数据分析模块404可以包括：

分离单元，用于将所述载荷帧数据中的实时帧数据和延时帧数据进行分离，得到分离后的载荷帧数据，所述分离后的载荷帧数据包括实时载荷帧数据和延时载荷帧数据；

CRC校验单元，用于对分离后的载荷帧数据中除同步字、差错控制域CRC校验位和编码校验位外的所有字段进行CRC校验，得到所述分离后的载荷帧数据中的正确帧以及误码帧；

第三比较单元，用于将分离后的载荷帧数据中的每帧数据中的同步字、版本号和航天器标识符分别与对应的预期值进行比较，得到第三比较结果，并根据所述第三比较结果确定每帧数据对应的同步字的误比特数、版本号的误比特数以及航天器标识符的误比特数；

预测计数器值单元，用于基于相邻两个所述正确帧计数器值的差值，确定所述误码帧的预测计数器值；

第四比较单元，用于将所述误码帧的计数器值与预测计数器值进行比较，得到第四比较结果，并根据所述第四比较结果确定计数器误比特数。

可选的，所述载荷帧数据分析模块404还可以包括：

误码帧的预测计数器值确定单元，用于计算相邻两个正确帧的计数器值的差值，并对所述差值与所述相邻两个正确帧之间的误码帧的帧数进行比较；若差值与误码帧的帧数相同，则基于相邻两个正确帧的计数器值确定相邻两个正确帧之间的误码帧的预测计数器值；

丢失帧数确定单元，用于若误码帧的帧数小于差值，则将差值与误码帧的帧数相减的结果确定为丢失帧数；

误码帧数确定单元，用于根据分离后的载荷帧数据中的误码帧确定误码帧数。

可选的，科学数据包分析结果至少包括错误包数以及丢失包数；所述科学数据包分析模块405可以包括：

校验和计算单元，用于计算科学数据包待校验区的校验和；

检验单元，用于将所述校验和与科学数据包包尾的校验位进行比较，若所述校验和与所述校验位相等，则校验成功，若所述校验和与所述校验位不相等，则校验失败；

错误包数计数单元，用于将校验失败的次数确定为错误包数；

丢失包数计算单元，用于依次计算相邻科学数据包的包计数的差值，得到丢失包数。

可选的，所述遥感卫星原始数据处理模块402具体可以包括：

帧同步处理单元，用于对所述遥感卫星原始数据进行帧同步处理并进行比特滑位检测，得到同步帧数据和滑位数据；

还原处理单元，用于对所述同步帧数据进行还原处理，得到原始帧数据；

分类处理单元，用于对所述原始帧数据进行分类处理，得到不同载荷类型的载荷帧数据。

可选的，所述同步帧数据为双通道数据或单通道数据；当所述同步帧数据为双通道数据时，所述还原处理单元用于：

对所述同步帧数据进行解交织处理，得到两个通道对应的数据帧；

对每个通道对应的数据帧中的加扰部分进行解扰处理，得到每个通道对应的原始帧数据；

当同步帧数据为单通道数据时，所述还原处理单元用于：

对所述同步帧数据进行解扰处理，得到单通道对应的原始帧数据。

可选的，所述原始帧数据中每种载荷类型的帧数据对应一个虚拟信道标识符，当所述同步帧数据为双通道数据时，所述分类处理单元用于：

根据所述虚拟信道标识符对每个通道对应的原始帧数据进行分类，得到两个通道对应的不同载荷类型的载荷帧数据；

对两个通道对应的相同载荷类型的载荷帧数据按照帧序号进行拼接，得到合并后的不同载荷类型的载荷帧数据；

当所述同步帧数据为单通道数据时，所述分类处理单元用于：

根据所述虚拟信道标识符对单通道对应的原始帧数据进行分类，得到不同载荷类型的载荷帧数据。

可选的，所述装置还包括科学数据包提取模块，可以包括：

解析单元，用于对每帧所述载荷帧数据进行解析，得到载荷帧数据的计数器值和数据区；

包头搜索单元，用于在当前帧数据的所述数据区中逐字节搜索科学数据包的包头标识，若搜到包头标识，则根据所述包头标识从计数器连续的载荷帧数据中提取科学数据包；若搜索不到包头标识，则进行下一帧数据的搜索，直到完成所有帧数据的搜索，完成科学数据包的提取。

尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”（comprising）一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种遥感卫星原始数据质量检验方法，其特征在于，包括：

获取遥感卫星原始数据；所述遥感卫星原始数据是卫星地面系统存储的数据；

对所述遥感卫星原始数据进行数据处理，得到原始帧数据和载荷帧数据；

对原始帧数据进行第一误比特检测，得到原始帧数据的第一目标误比特数；

对所述载荷帧数据进行CRC校验，并基于CRC校验结果对所述载荷帧数据进行第二误比特检测，得到载荷帧数据的第二目标误比特数；基于CRC校验结果确定所述载荷帧数据的丢失帧数和误码帧数；所述第二误比特检测中包含计数器误比特检测；

对所述载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行和校验与丢失包检测，得到科学数据包分析结果；

基于所述第一目标误比特数、第二目标误比特数、丢失帧数、误码帧数以及科学数据包分析结果确定所述遥感卫星原始数据的质量；

所述第二目标误比特数包括：载荷帧数据的同步字误比特数、版本号误比特数、航天器标识符误比特数以及计数器误比特数；所述对所述载荷帧数据进行CRC校验，并基于CRC校验结果对所述载荷帧数据进行第二误比特检测，得到载荷帧数据的第二目标误比特数包括：

将所述载荷帧数据中的实时帧数据和延时帧数据进行分离，得到分离后的载荷帧数据，所述分离后的载荷帧数据包括实时载荷帧数据和延时载荷帧数据；

对分离后的载荷帧数据中除同步字、差错控制域CRC校验位和编码校验位外的所有字段进行CRC校验，得到所述分离后的载荷帧数据中的正确帧以及误码帧；

将分离后的载荷帧数据中的每帧数据中的同步字、版本号和航天器标识符分别与对应的预期值进行比较，得到第三比较结果，并根据所述第三比较结果确定每帧数据对应的同步字的误比特数、版本号的误比特数以及航天器标识符的误比特数；

基于相邻两个正确帧计数器值的差值，确定所述误码帧的预测计数器值；

将所述误码帧的计数器值与预测计数器值进行比较，得到第四比较结果，并根据所述第四比较结果确定计数器误比特数。

2.根据权利要求1所述遥感卫星原始数据质量检验方法，其特征在于，所述第一目标误比特数包括原始帧数据的同步字的误比特数、版本号的误比特数、航天器标识符的误比特数以及空帧数据的误比特数；所述原始帧数据包括有效载荷帧数据和空帧数据；所述对原始帧数据进行第一误比特检测，得到原始帧数据的第一目标误比特数包括：

将所述有效载荷帧数据中的同步字、版本号以及航天器标识符分别和对应的预期值进行比较，得到第一比较结果，并根据所述第一比较结果确定原始帧数据的同步字的误比特数、版本号的误比特数以及航天器标识符的误比特数；

将所述空帧数据中的同步字、版本号、航天器标识符以及数据区填充值分别与对应的预期值进行比较，得到第二比较结果，并根据所述第二比较结果确定空帧数据的误比特数。

3.根据权利要求1所述遥感卫星原始数据质量检验方法，其特征在于，所述基于CRC校验结果确定所述载荷帧数据的丢失帧数和误码帧数包括：

计算相邻两个正确帧的计数器值的差值，并对所述差值与所述相邻两个正确帧之间的误码帧的帧数进行比较；若差值与误码帧的帧数相同，则基于相邻两个正确帧的计数器值确定相邻两个正确帧之间的误码帧的预测计数器值；

若误码帧的帧数小于差值，则将差值与误码帧的帧数相减的结果确定为丢失帧数；

根据分离后的载荷帧数据中的误码帧确定误码帧数。

4.根据权利要求1所述遥感卫星原始数据质量检验方法，其特征在于，科学数据包分析结果至少包括错误包数以及丢失包数；所述对所述载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行和校验与丢失包检测，得到科学数据包分析结果包括：

计算科学数据包待校验区的校验和；

将所述校验和与科学数据包包尾的校验位进行比较，若所述校验和与所述校验位相等，则校验成功，若所述校验和与所述校验位不相等，则校验失败；

将校验失败的次数确定为错误包数；

依次计算相邻科学数据包的包计数的差值，得到丢失包数。

5.根据权利要求1所述遥感卫星原始数据质量检验方法，其特征在于，所述对所述遥感卫星原始数据进行数据处理，得到原始帧数据和载荷帧数据包括：

对所述遥感卫星原始数据进行帧同步处理并进行比特滑位检测，得到同步帧数据、滑位次数与滑位位置；

对所述同步帧数据进行还原处理，得到原始帧数据；

对所述原始帧数据进行分类处理，得到不同载荷类型的载荷帧数据。

6.根据权利要求5所述遥感卫星原始数据质量检验方法，其特征在于，所述同步帧数据为双通道数据或单通道数据；当所述同步帧数据为双通道数据时，所述对所述同步帧数据进行还原处理，得到原始帧数据包括：

对所述同步帧数据进行解交织处理，得到两个通道对应的数据帧；

对每个通道对应的数据帧中的加扰部分进行解扰处理，得到每个通道对应的原始帧数据；

当同步帧数据为单通道数据时，所述对所述同步帧数据进行还原处理，得到原始帧数据包括：

对所述同步帧数据进行解扰处理，得到单通道对应的原始帧数据。

7.根据权利要求6所述遥感卫星原始数据质量检验方法，其特征在于，所述原始帧数据中每种载荷类型的帧数据对应一个虚拟信道标识符，当所述同步帧数据为双通道数据时，所述对所述原始帧数据进行分类处理，得到不同载荷类型的载荷帧数据包括：

根据所述虚拟信道标识符对每个通道对应的原始帧数据进行分类，得到两个通道对应的不同载荷类型的载荷帧数据；

对两个通道对应的相同载荷类型的载荷帧数据按照帧序号进行拼接，得到合并后的不同载荷类型的载荷帧数据；

当所述同步帧数据为单通道数据时，所述对所述原始帧数据进行分类处理，得到不同载荷类型的载荷帧数据包括：

根据所述虚拟信道标识符对单通道对应的原始帧数据进行分类，得到不同载荷类型的载荷帧数据。

8.根据权利要求1所述遥感卫星原始数据质量检验方法，其特征在于，所述对所述载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行和校验与丢失包检测，得到科学数据包分析结果之前还包括：

对每帧所述载荷帧数据进行解析，得到载荷帧数据的计数器值和数据区；

在当前帧数据的所述数据区中逐字节搜索科学数据包的包头标识，若搜到包头标识，则根据所述包头标识从计数器连续的载荷帧数据中提取科学数据包；若搜索不到包头标识，则进行下一帧数据的搜索，直到完成所有帧数据的搜索，完成科学数据包的提取。

9.一种遥感卫星原始数据质量检验装置，其特征在于，包括：

遥感卫星原始数据获取模块，用于获取遥感卫星原始数据；所述遥感卫星原始数据是卫星地面系统存储的数据；

遥感卫星原始数据处理模块，用于对所述遥感卫星原始数据进行数据处理，得到原始帧数据和载荷帧数据；

原始帧数据分析模块，用于对原始帧数据进行第一误比特检测，得到原始帧数据的第一目标误比特数；

载荷帧数据分析模块，用于对所述载荷帧数据进行CRC校验，并基于CRC校验结果对所述载荷帧数据进行第二误比特检测，得到载荷帧数据的第二目标误比特数；基于CRC校验结果确定所述载荷帧数据的丢失帧数和误码帧数；所述第二误比特检测中包含计数器误比特检测；

科学数据包分析模块，用于对所述载荷帧数据的数据区中的科学数据包进行和校验与丢失包检测，得到科学数据包分析结果；

质量确定模块，用于基于所述第一目标误比特数、第二目标误比特数、丢失帧数、误码帧数以及科学数据包分析结果确定所述遥感卫星原始数据的质量；

所述第二目标误比特数包括：载荷帧数据的同步字误比特数、版本号误比特数、航天器标识符误比特数以及计数器误比特数；所述载荷帧数据分析模块包括：

分离单元，用于将所述载荷帧数据中的实时帧数据和延时帧数据进行分离，得到分离后的载荷帧数据，所述分离后的载荷帧数据包括实时载荷帧数据和延时载荷帧数据；

CRC校验单元，用于对分离后的载荷帧数据中除同步字、差错控制域CRC校验位和编码校验位外的所有字段进行CRC校验，得到所述分离后的载荷帧数据中的正确帧以及误码帧；

第三比较单元，用于将分离后的载荷帧数据中的每帧数据中的同步字、版本号和航天器标识符分别与对应的预期值进行比较，得到第三比较结果，并根据所述第三比较结果确定每帧数据对应的同步字的误比特数、版本号的误比特数以及航天器标识符的误比特数；

预测计数器值单元，用于基于相邻两个正确帧计数器值的差值，确定所述误码帧的预测计数器值；

第四比较单元，用于将所述误码帧的计数器值与预测计数器值进行比较，得到第四比较结果，并根据所述第四比较结果确定计数器误比特数。