航天觀測數(shù)據(jù)的服務(wù)器管理機(jī)制研究

摘 要：針對于航天觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行服務(wù)器管理機(jī)制進(jìn)行研究，首先，對空間X射線數(shù)據(jù)管理模式進(jìn)行了分析，其次，分析了空間X射線數(shù)據(jù)探測平臺，最后，對其服務(wù)器管理機(jī)制進(jìn)行了研究，得出不同時間、不同尺度的觀測數(shù)據(jù)，可獲取到不同的信息量。

關(guān)鍵詞：航天數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫管理；數(shù)據(jù)庫存儲

中圖分類號：TP911.7

隨著空間技術(shù)和航天技術(shù)的迅速發(fā)展，各國加大了對外空間的環(huán)境資源、物質(zhì)資源和位置資源的探索、開發(fā)和利用。空間X射線在外空間資源的研究中具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。宇宙的X射線源分布廣泛，科學(xué)需求諸多，主要包括星體的形成和演化、X射線脈沖星和宇宙暗物質(zhì)等[1]。在X射線脈沖星導(dǎo)航、天體物理、天體化學(xué)、空間物理及材料與生物等多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

1 航天數(shù)據(jù)的特征

空間X射線是指來自銀河系內(nèi)外各種能夠輻射X射線的天體或目標(biāo)。X射線和其它類型的光一樣，可以被看作是電磁波或無質(zhì)量的粒子，也就是波粒二象性[2]。為了觀測空間X射線，必須借助航天器或其它空間探測器。

空間X射線數(shù)據(jù)的研究，開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理平臺，如Heasoft軟件平臺。數(shù)據(jù)處理平臺主要包括公用系統(tǒng)平臺和專業(yè)系統(tǒng)平臺，空間X射線數(shù)據(jù)處理平臺通常采用開源的Linux作為公用系統(tǒng)平臺。專用系統(tǒng)平臺則根據(jù)探測的數(shù)據(jù)形式、獲取數(shù)據(jù)信息的目標(biāo)等因素專門開發(fā)的系統(tǒng)平臺，以heasoft為例，開發(fā)了大量光變曲線[3]、能譜分析[4]、脈沖星輪廓[5]生成等功能模塊。

空間X射線探測器平臺主要有探測器和載體組成。通過時間和信號的形式，得到X射線的位置信息。通過計數(shù)間隔進(jìn)行更細(xì)的分割，可以精確的確定入射光子的位置。正比計數(shù)器具有較大的收集面積，可以探測到更多的X射線光子。探測器的收集面積大，可以收集到更多的X射線光子，能夠提高能量分辨率?？焖倬_地標(biāo)記光子到達(dá)時間和靈敏的數(shù)據(jù)讀出系統(tǒng)，有利于提高時間分辨率。精確地定位X射線源的方位和位置，能有效的降低背景噪聲的干擾。電子系統(tǒng)或讀出裝置不能加入噪聲，并將信號傳輸?shù)酱鎯ο到y(tǒng)。事實上，探測器的指標(biāo)參數(shù)不能都滿足，因此，需要根據(jù)研究的重點來設(shè)計探測器系統(tǒng)。探測器所在的環(huán)境復(fù)雜，探測器不同，其探測性能和探測器的壽命也不同。

2 服務(wù)器管理模式

以下是RXTE衛(wèi)星[6]以觀測時間為主的多級目錄、多級標(biāo)識的樹形存儲結(jié)構(gòu)。

在歸檔文件archive下，AO0-AO15的16個文檔是按照觀測時間記錄的16個數(shù)據(jù)包，其中，AO為All Observation的縮寫，X為數(shù)字，是觀測時間的標(biāo)識，數(shù)值越大，觀測時間越近，觀測數(shù)據(jù)越新；文件中還包括了一些對整個AOXX有效的文件，用于數(shù)據(jù)庫的查詢、定位等，如FIM（文件主索引）、OrbitEphem（軌道數(shù)據(jù)）、Cal（校準(zhǔn)數(shù)據(jù)）等。在每個AOXX文件中都有相似的目錄名字，形如PXXXXX，以P（Project）打頭，緊跟5位阿拉伯?dāng)?shù)字，代表提案號（proposal），該數(shù)字由GOF（Guest Observer Facility）指定，沒有特別的含義，只是一個標(biāo)識，但每一組提議號與指定的觀測目標(biāo)相對應(yīng)，如P96803代表對X射線脈沖星PSR B1509-58的觀測。在PXXXXX目錄下的格式形如XXXXX-TT-VV-SSN，其中，TT（target number）為目標(biāo)號，由GOF規(guī)定；VV（viewing number）為觀測號，由GOF規(guī)定，這個數(shù)字和預(yù)先安排的觀測時間表上的一致，也就是代表了對一個目標(biāo)進(jìn)行觀測的先后順序；SS（Sequence Series）為序列號，表示不同指向但屬于同一次觀測的序列號；N有多種含義。以60003-01-01-00A說明含義：表示GOF規(guī)定的提案號是60003，目標(biāo)號是01，在NASA的三級目錄下會有一個僅由提案號和目標(biāo)號產(chǎn)生的文件。第二個01表示這是第一次觀測，00表示指向不同但屬于同一觀測。再如更細(xì)致的分析會發(fā)現(xiàn)很多情況下都會將同一次觀測分拆成不同的數(shù)據(jù)文件，比如60003-01-01-00后面跟著60003-01-01-00A和60003-01-01-00Z，由于在這次觀測里面觀測的方式不一樣而形成的不同文件。A表示數(shù)據(jù)是在機(jī)器掃向觀測源時產(chǎn)生的，Z表示數(shù)據(jù)是在機(jī)器偏離觀測源產(chǎn)生的。

在XXXXX-TT-VV-SSN下，包含了在某一時間段內(nèi)的觀測數(shù)據(jù)及輔助數(shù)據(jù)包，其相應(yīng)的含義為：

ace為姿態(tài)控制系統(tǒng)及星追蹤器的有關(guān)文件；

acs為姿態(tài)控制系統(tǒng)；

cal為指向校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的文件；

clock飛行控制中心的時間修正文件；

eds為實驗數(shù)據(jù)系統(tǒng)的系統(tǒng)文件（housekeeping）；

fds為飛行數(shù)據(jù)系統(tǒng)；

gsace為陀螺和太陽能板的電子控制文件；

hexteHEXTE的科學(xué)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)；

orbit為飛行動力設(shè)備提供的軌道星歷數(shù)據(jù)；

pca為PCA科學(xué)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)；

stdprod標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件，包含光變曲線和光譜等。

在文件包中，根據(jù)數(shù)據(jù)的性質(zhì)不同，命名不同。PCA包中均為gz格式的壓縮包，形式為FX_bbbbbbbb-eeeeeeee.gz，bbbbbbb和eeeeeeee為探測器觀測的起始時刻和終止時刻，F(xiàn)X為不同應(yīng)用目的的科學(xué)數(shù)據(jù)。Orbit文件存儲了對應(yīng)觀測時間段內(nèi)航天器的軌道信息，形如FPorbit_Daytttt，其中，tttt為時間標(biāo)識。這些文件包涵蓋了RXTE獲取的X射線的所有觀測數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)。研究不同時間、不同尺度的觀測數(shù)據(jù)，可獲取到不同的信息量，如天體的運動規(guī)律[7]、天體的變化、天體之間的關(guān)系[8]等。

3 結(jié)束語

本文使用RXTE衛(wèi)星觀測時間為主的多級目錄、多級標(biāo)識的樹形存儲結(jié)構(gòu)，研究了航天觀測數(shù)據(jù)的服務(wù)器管理機(jī)制，結(jié)果表明，該機(jī)制可以用于研究不同時間、不同尺度的觀測數(shù)據(jù)，可獲取到不同的信息量，如天體的運動規(guī)律、天體的變化、天體之間的關(guān)系等。

參考文獻(xiàn)：

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作者單位：西安科技商貿(mào)學(xué)院，西安 710300；西安工程大學(xué)電子信息學(xué)院，西安 710048