天文卫星下传数据处理系统的规划
发布时间：2021-06-27 21:02
天文卫星获取的数据需要经过卫星下传数据处理系统的一系列加工,生成可以分析的数据产品,这些产品及相应软件要发布给国内外用户,同时数据处理系统还要监测载荷状态、数据质量及天体源爆发等。这样,下传数据处理系统的建设直接关系到物理成果的获取,规划该系统就变得非常有意义。从数据产品定义、子系统规划、数据流程等方面介绍卫星下传数据处理系统的规划,并提出以模块化开发方式从整体上协调各个子系统的开发,使各个系统及其软件相互配合,共同促进科学产出。
【文章来源】：天文研究与技术. 2019,16(03)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
下传数据处理系统规划示意图Fig.1ConceptualviewofDataProcessingSystem
3期赵海升等:天文卫星下传数据处理系统的规划有所不同:遥测数据侧重监测载荷运行状态及发现新源，数传数据至没有经过标定处理的数据产品侧重发现新源，而标定后的数据产品侧重标定监测。1L，2L及2M均可以发布。调度将对外发布的文件进行读写权限的控制。表1为各个子系统的数据输入及输出。图2数据接收及发布软件调度情况Fig.2TheprocessschedulingofDataReceiverandDistributorSoftware表1各个子系统的数据输入、输出以及需要发布的软件Table1Input，outputanddevelopingsoftwareofeachsubsystem子系统名称数据输入发布软件数据输出数据接收及发布0L/0T数据接收及发布软件ALL数据预处理0L数据预处理软件1U数据分析1U/1L数据分析软件1C/2L数据监测及快视数据监测及快视软件2M数据接收及发布需要建立数据库(比如MYSQL数据库［9］)存储一些比较重要的信息:(1)每次数传及遥测下传数据情况，特别是数据处理中各中间环节产生文件的情况;(2)处理过程中的一些关键参数，比如时间对应关系、观测信息、探测单元分类信息(坏探测器等);(3)标定相关信息，特别是反映定标移动的参数。这些信息最好通过监测显示呈现。2系统工程化整个系统的建立取决于数据接口、数据流程、标定和本底方法的确立。数据下传系统需要确定各种接口及实施方法。接口中最为重要的是软硬件接口，这个接口包括数据采集流程和数据结构定义，这两方面主要与卫星载荷系统和平台系统有关。平台采集的数据，比如轨道、姿态及部分载荷运行参数，多由专门机构设计，形式简单，发布格式固定，但是与载荷系统的接口比较复杂。数据采集流程决定数据文件的?
募?。这种设计降低了步骤上的耦合，使系统有比较强的可维护性，特别是针对一些非线性操作，将这些处理单独作为一个模块可对其维护不影响其它部分。另一方面模块化有利于调用数据接收和发布软件。数据处理中有许多参数:数据选择条件参数、探测器配置参数、标定参数及本底参数等，其中标定、本底参数更新频繁。软件开发中尽量将代码和这些参数分离，使两者的维护互不影响。对于监测快视、数据与显示界面也需要分开。面向对象的开发一般有比较好的封装和继承特性，有助于系统性开发。图3是目前硬X射线调制望远镜用户分析软件框架图，其顶层(BaseLIB库)为基本功能集合，包括数据读写类、信息输出类、能谱和光变类、标定数据库(CalibrationDatabase，CALDB)读取类、基本数据结构类、算法类等。设计中顶层应重点开发，它可以为所有软件或者载荷服务，推荐使用硬X射线调制望远镜用户分析软件作为参考库开发该库。中间层为面向不同的载荷，包括文件系统的组成类，各种与载荷有关的数据结构类等，如果软件或者载荷比较简单，可以将此层忽略。再下层的libs及modules分别存放与载荷相关的算法及特殊功能类。tasks则为各个模块的实现，主要完成模块的流程操作。这样设计具有层次性，接口、算法、功能实现彼此分开，而流程函数将它们相互连接，如果某一部分需要改变，不会影图3硬X射线调制望远镜用户分析软件框图Fig.3LayeredsoftwarearchitectureofHXMTDataAnalysisSoftware响其它部分。这种设计还有一个优点，可以降低软件开发和测试成本，如果软件之间彼此孤立，无论是开发还是测试成本都很高昂，而本设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]爱因斯坦探针:探索变幻多姿的X射线宇宙[J]. 袁为民,张臣,陈勇,孙胜利,张永合,崔伟,凌志兴,黄茂海,赵冬华,王文昕,裘予雷,刘柱,潘海武,蔡洪波,邓劲松,贾振卿,金驰川,孙惠,胡海波,刘飞飞,张墨,宋黎明,卢方军,贾淑梅,李承奎,赵海升,葛明玉,张娟,崔苇苇,王于仨,王娟,孙小进,金戈,黎龙辉,陈凡胜,蔡志鸣,郭彤,刘国华,刘华秋,冯骅,张双南,张冰,戴子高,吴雪峰,苟利军. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(03)
[2]卫星双模授时设备的关键技术实现[J]. 蔡凡,陈丽. 天文研究与技术. 2018(01)
[3]一种天文卫星数据预处理方法[J]. 赵海升,葛明玉,李正恒,聂建胤,宋黎明. 天文研究与技术. 2017(03)
[4]High Energy X-ray Telescope Data Analysis Method[J]. ZHAO Haisheng,LI Chengkui,LI Xiaobo,NIE Jianyin,GE Mingyu,PAN Yuanyue,SONG Liming. 空间科学学报. 2016(06)
[5]天文大数据管理工具的设计与实现[J]. 钟守波,韩波,张彦霞,赵永恒,何勃亮. 天文研究与技术. 2015(04)
[6]基于CCSDS标准的遥感卫星下行数据纠错校验技术[J]. 韩家玮,张洪群. 空间科学学报. 2009(01)
[7]空间硬X射线调制望远镜[J]. 李惕碚,吴枚. 物理. 2008(09)
本文编号：3253600
【文章来源】：天文研究与技术. 2019,16(03)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
下传数据处理系统规划示意图Fig.1ConceptualviewofDataProcessingSystem
3期赵海升等:天文卫星下传数据处理系统的规划有所不同:遥测数据侧重监测载荷运行状态及发现新源，数传数据至没有经过标定处理的数据产品侧重发现新源，而标定后的数据产品侧重标定监测。1L，2L及2M均可以发布。调度将对外发布的文件进行读写权限的控制。表1为各个子系统的数据输入及输出。图2数据接收及发布软件调度情况Fig.2TheprocessschedulingofDataReceiverandDistributorSoftware表1各个子系统的数据输入、输出以及需要发布的软件Table1Input，outputanddevelopingsoftwareofeachsubsystem子系统名称数据输入发布软件数据输出数据接收及发布0L/0T数据接收及发布软件ALL数据预处理0L数据预处理软件1U数据分析1U/1L数据分析软件1C/2L数据监测及快视数据监测及快视软件2M数据接收及发布需要建立数据库(比如MYSQL数据库［9］)存储一些比较重要的信息:(1)每次数传及遥测下传数据情况，特别是数据处理中各中间环节产生文件的情况;(2)处理过程中的一些关键参数，比如时间对应关系、观测信息、探测单元分类信息(坏探测器等);(3)标定相关信息，特别是反映定标移动的参数。这些信息最好通过监测显示呈现。2系统工程化整个系统的建立取决于数据接口、数据流程、标定和本底方法的确立。数据下传系统需要确定各种接口及实施方法。接口中最为重要的是软硬件接口，这个接口包括数据采集流程和数据结构定义，这两方面主要与卫星载荷系统和平台系统有关。平台采集的数据，比如轨道、姿态及部分载荷运行参数，多由专门机构设计，形式简单，发布格式固定，但是与载荷系统的接口比较复杂。数据采集流程决定数据文件的?
募?。这种设计降低了步骤上的耦合，使系统有比较强的可维护性，特别是针对一些非线性操作，将这些处理单独作为一个模块可对其维护不影响其它部分。另一方面模块化有利于调用数据接收和发布软件。数据处理中有许多参数:数据选择条件参数、探测器配置参数、标定参数及本底参数等，其中标定、本底参数更新频繁。软件开发中尽量将代码和这些参数分离，使两者的维护互不影响。对于监测快视、数据与显示界面也需要分开。面向对象的开发一般有比较好的封装和继承特性，有助于系统性开发。图3是目前硬X射线调制望远镜用户分析软件框架图，其顶层(BaseLIB库)为基本功能集合，包括数据读写类、信息输出类、能谱和光变类、标定数据库(CalibrationDatabase，CALDB)读取类、基本数据结构类、算法类等。设计中顶层应重点开发，它可以为所有软件或者载荷服务，推荐使用硬X射线调制望远镜用户分析软件作为参考库开发该库。中间层为面向不同的载荷，包括文件系统的组成类，各种与载荷有关的数据结构类等，如果软件或者载荷比较简单，可以将此层忽略。再下层的libs及modules分别存放与载荷相关的算法及特殊功能类。tasks则为各个模块的实现，主要完成模块的流程操作。这样设计具有层次性，接口、算法、功能实现彼此分开，而流程函数将它们相互连接，如果某一部分需要改变，不会影图3硬X射线调制望远镜用户分析软件框图Fig.3LayeredsoftwarearchitectureofHXMTDataAnalysisSoftware响其它部分。这种设计还有一个优点，可以降低软件开发和测试成本，如果软件之间彼此孤立，无论是开发还是测试成本都很高昂，而本设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]爱因斯坦探针:探索变幻多姿的X射线宇宙[J]. 袁为民,张臣,陈勇,孙胜利,张永合,崔伟,凌志兴,黄茂海,赵冬华,王文昕,裘予雷,刘柱,潘海武,蔡洪波,邓劲松,贾振卿,金驰川,孙惠,胡海波,刘飞飞,张墨,宋黎明,卢方军,贾淑梅,李承奎,赵海升,葛明玉,张娟,崔苇苇,王于仨,王娟,孙小进,金戈,黎龙辉,陈凡胜,蔡志鸣,郭彤,刘国华,刘华秋,冯骅,张双南,张冰,戴子高,吴雪峰,苟利军. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(03)
[2]卫星双模授时设备的关键技术实现[J]. 蔡凡,陈丽. 天文研究与技术. 2018(01)
[3]一种天文卫星数据预处理方法[J]. 赵海升,葛明玉,李正恒,聂建胤,宋黎明. 天文研究与技术. 2017(03)
[4]High Energy X-ray Telescope Data Analysis Method[J]. ZHAO Haisheng,LI Chengkui,LI Xiaobo,NIE Jianyin,GE Mingyu,PAN Yuanyue,SONG Liming. 空间科学学报. 2016(06)
[5]天文大数据管理工具的设计与实现[J]. 钟守波,韩波,张彦霞,赵永恒,何勃亮. 天文研究与技术. 2015(04)
[6]基于CCSDS标准的遥感卫星下行数据纠错校验技术[J]. 韩家玮,张洪群. 空间科学学报. 2009(01)
[7]空间硬X射线调制望远镜[J]. 李惕碚,吴枚. 物理. 2008(09)
本文编号：3253600
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/tianwen/3253600.html
