光學測繪衛星遙測數據提取方法研究

航天測繪遙感信息處理中心運行控制室 申思騰 姜雨軒 趙冠先 彭濰汐

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光學測繪衛星遙測數據提取方法研究

航天測繪遙感信息處理中心運行控制室 申思騰 姜雨軒 趙冠先 彭濰汐

【摘要】光學測繪衛星在軌運行期間，為確保其安全穩定運行，需要提取典型特征日期的相關遙測數據，對衛星運行狀態進行安全評估。本文分析比較現階段光學測繪衛星遙測數據三種獲取方式的特點，表明整星遙測數據對于衛星狀態分析的重要性，同時提出一種整星遙測數據提取方法，按照分包處理、分表存儲管理的原理，借助數據庫存儲處理結果，達到快速、完整提取衛星遙測數據的目的。該方法經過工程實踐，效果良好，可為衛星在軌運行狀態分析提供可靠的數據支撐。

【關鍵詞】光學測繪衛星；整星遙測數據；數據提取方法；Oracle數據庫

1 概述

現階段光學測繪衛星主要運用遙測技術對衛星在軌運行狀態進行監控。遙測數據包含衛星在軌運行期間的全部狀態信息，參數多，數據量大，是地面系統掌握衛星在軌狀態的重要手段。及時獲取遙測數據、科學分析數據內涵是評估衛星在軌運行狀態、發揮衛星工作效能的有效方法。

2 遙測數據處理情況

2.1 遙測數據采集方法

光學測繪衛星遙測數據涵蓋衛星各個分系統。星務中心計算機通過整星總線網絡，按照不同采樣周期采集各分系統下位機工作狀態，并按照不同下位機、不同類型分包編碼，形成遙測數據包，通過軟件形成規定格式的遙測下行數據幀。

2.2 遙測數據處理方法

遙測數據通常采用實時解譯顯示的方法進行處理，對于重要參數通過挑點方式存入數據庫表空間中，供分析查詢，其余參數不做入庫處理，數據結構如表1所示，挑點參數設置如圖1所示。由于遙測數據量大、衛星監測時間長等原因，該表數據增長速度快，容易造成數據查詢速度慢，影響工作效率。

表1 遙測處理結果表結構

圖1 衛星挑點遙測參數設置圖

2.3 遙測數據分類

按照獲取方式，遙測數據通常分為三類：

一是實時遙測，即在衛星過境時刻，衛星地面站跟蹤衛星位置并實時采集當前衛星狀態信息的遙測數據。二是延時遙測，即為衛星按采樣周期進行抽樣壓縮的遙測數據，在每一個傳送周期，實時遙測包傳送完后，再傳送延時遙測包；三是整星遙測數據，整星遙測數據采集衛星全天候全部狀態參數，將數據記錄存儲在星務數據存儲模塊中，隨衛星影像數據下傳。

2.4 不同類型遙測數據特點比較

實時遙測最大的優點在于實時采集監控衛星狀態，數據參數全。缺點是只在衛星過境測控時刻才能處理保存，單星每天數據時段不足半小時，不便于分析長時間段內衛星狀態信息。

表2 未處理的整星遙測數據

表3 遙測數據獲取方式特點

表4 遙測數據包通用格式

延時遙測數據采取按周期抽樣壓縮的方式，在實時遙測包傳送完后，再傳送延時遙測包。延時遙測優點是時間范圍廣，便于了解衛星過境前狀態信息，缺點是信息不完整，只能了解到概略情況。

整星遙測數據來源于星務中心計算機星務數據存儲模塊，隨影像數據下傳，文件存儲格式如表2所示。處理整星遙測數據時需通過軟件解譯，同時將挑點參數存儲到數據庫。

整星遙測數據的優點是數據時間段完整，參數齊全，缺點是數據隨衛星影像下傳，解密、分離等環節具有一定的滯后性。

綜上所述，三種遙測數據特點如表3所示。

對衛星在軌運行狀態進行評估需要提取特征日連續二十四小時遙測數據信息，通過分析對比，整星遙測數據是重要的數據源。

3 整星遙測數據處理方法

整星遙測數據持續時間長，且光學測繪衛星遙測參數通常多達數千個，傳統挑點處理存儲方式難以保障。為便于管理，有必要按照數據包進行分包處理；為提高處理效率，有必要對多段數據進行并行處理。在此提出一種按包處理、多表存儲的新型處理方法。

3.1 分包處理

衛星遙測數據包通常由主導頭和數據域組成，主導頭通常固定為N個字節。主導頭包含包識別、包順序控制、包長三部分，數據結構如表4所示。

主導頭作為每個遙測數據包的標志，在處理整星遙測數據時按照第一個主導頭指針尋找第一個數據包位置，按主導頭指示的包長形成數據包。包識別是處理整星理遙測數據的依據，通過不同的包識別對數據包進行相應的顯示與處理，主導頭前面的數據為上一數據包數據。由于遙測數據是以數據幀的形式記錄，如果傳送幀不連續，不能形成完整的數據包，則丟棄該數據包不作任何處理，繼續處理下一數據包。

3.2 多表存儲

新方法在Oracle數據庫存儲管理的基礎上，優化數據庫表結構，按照不同數據的時間段信息自動建立新的數據庫表，表名按照固定數據格式創建，如表5所示。在處理遙測數據時，通過預設配置信息的方式，將每段整星遙測數據存儲入指定的數據庫表中，達到同時處理多段整星遙測數據的目的，實現多段遙測數據同時處理，提高工作效率。各數據表完成處理、輸出、分析等工作后，可根據任務需要執行刪除、備份等工作，減少數據庫冗余。

表5 新建整星遙測數據表樣例

新建整星遙測數據處理記錄表，存儲各數據表的處理情況，數據表結構如表6所示。

表6 遙測數據處理記錄表結構

3.3 分包輸出整星遙測數據

每段整星遙測數據分包處理并存儲在數據庫表中。處理完畢后，按照處理數據時的包識別可執行查詢、分析、統計、輸出等工作，為后續評估衛星狀態提供數據支持。按包標示輸出的文件命名樣例如表7所示。

表7 整星遙測數據輸出結果

4 結論

本文對比分析光學測繪衛星遙測數據三種獲取方法的優缺點，表明整星遙測數據對于衛星狀態分析的重要性，同時提出一種整星遙測數據提取方法，按照分包處理、分表存儲管理的原理，借助數據庫存儲處理結果，達到快速、完整提取衛星遙測數據的目的。該方法經過工程實踐，效果良好，可為衛星在軌運行狀態分析提供可靠的數據支撐。

參考文獻

［1］劉宏.衛星遙測數據處理終端軟件［J］.中國空間科學技術，1992（6）.

［2］于帆.一種衛星遙測數據相關性分析方法［J］.計算機與數字工程，2010（12）.

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［4］朱劍冰.在軌衛星綜合數據庫系統的設計與實現［J］.航天器工程，2014（1）.

作者簡介：

申思騰，航天測繪遙感信息處理中心運行控制室助理工程師。