一種基于軟件的數(shù)據(jù)時標修正算法

張鑫波，張 冰

（中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081）

在測控領域中，測角數(shù)據(jù)的準確性直接決定著衛(wèi)星的定軌精度。各測控站在每次任務中直接將打有時標的測角數(shù)據(jù)上報中心。為便于比對和數(shù)據(jù)分析，中心要求各測站上報的測角數(shù)據(jù)時標必須是整點形式（通常取整50ms）。而各測站的整點測角數(shù)據(jù)，大多是基于Windows中斷機制采集保存的。在實際工程中，計算機上運行的各程序軟件都會不同程度地采用Windows中斷，這樣勢必會影響測角數(shù)據(jù)的時標采集，偶爾會出現(xiàn)中斷丟失或時標不整點的現(xiàn)象。盡管測角數(shù)據(jù)是真實的，但不便于中心進行數(shù)據(jù)比對。因此，筆者試圖采用軟件修正的辦法對數(shù)據(jù)時標點進行修正，以提高數(shù)據(jù)的比對效率。

1 軟件修正算法

各設備在硬件中斷（50ms）中，都會通過時統(tǒng)卡讀取時統(tǒng)的系統(tǒng)時間，首先將包含年月日時分秒毫秒的時間轉換為毫秒，經過與上一個周期記錄的時間進行比對，如果時間差為整50ms，則認為正確時標，否則需要進行時標修正，并利用前幾點數(shù)據(jù)計算出修正后時標對應的數(shù)據(jù)點。對于算法中用的一些變量，定義如下：

T0：當前的系統(tǒng)時間轉化為的毫秒數(shù)；

T1：上一個周期系統(tǒng)時間轉換為的毫秒數(shù)；

Δ：當前時間與上一周期時間毫秒時間差（即：T0－T1）；

bStart：基準時間點選擇標志；

M：毫秒時間差包含50ms的個數(shù)（即：Δ/50，除法結果的商）；

N：毫秒時間差減去50ms倍數(shù)后的余數(shù)（即：Δ%50，除法結果的余數(shù)）；

A0：當前周期內的角度值；

A1：前一個周期內的角度值；

A2：前兩個周期內的角度值。

1.1 基準時間點的選擇

算法通過對時間間隔Δ進行比較分析。重要前提，就是上一周期時間點必須是準確的整50ms，否則無法保證后續(xù)時間修正的準確性，其程序流程圖見圖1。程序初始化時各參數(shù)變量均為零，第一個判斷為了使軟件或時統(tǒng)設備在啟動正常后進入本流程，第二個判斷用于跳出對初始基準時間點的選擇，第三個判斷是對初始基準時間點T0的選擇。

圖1 時標基準點選擇流程圖

1.2 數(shù)據(jù)遞推迭代

根據(jù)物理學中的速度相關公式，可以由前兩點的速度、距離信息遞推出下一點的距離信息。將式（1）～ （4）帶入（5）中，可推到得到式（6）。

1.3 時標修正算法

經過對大量數(shù)據(jù)記錄文件的分析，發(fā)現(xiàn)時標數(shù)據(jù)的變化主要包含以下4種情況：

1）時間間隔Δ＝0，即連續(xù)產生了2次中斷，采集到了相同的數(shù)據(jù)，丟棄本周期內采樣數(shù)據(jù)；

2）時間間隔0＜Δ＜50，當Δ＞40時迭代遞推出下一個臨近整50ms時間點數(shù)據(jù)，否則丟棄本周期內采樣數(shù)據(jù)，不做任何處理；

3）時間間隔Δ＝50，正確的時間采樣數(shù)據(jù)；

4）時間間隔Δ＞50，即本中斷采樣時間滯后或出現(xiàn)中斷丟失的情況，需要計算出錯過的整50ms的時標，并迭代遞推出該時標點的數(shù)據(jù)，對于Δ%50后的余數(shù)，可采用情況2）中的相關處理方法。

結合以上4種現(xiàn)實情況的分析，可以得到具體的時標修正算法流程圖，見圖2。針對需要修正的時間周期，由上一周期系統(tǒng)時間累加50ms得到當前系統(tǒng)時間，并利用前幾個周期的數(shù)據(jù)點遞推得到當前時間點數(shù)據(jù)，同時依次更新前幾個周期內的數(shù)據(jù)信息。

圖2 時標修正算法流程圖

2 應用實例

首先，得到未采用時標修正算法的記錄文件中時間間隔Δ的相關數(shù)據(jù)，見圖2。其中，時標出現(xiàn)了很多跳點，即非整50ms的時間點。當采用了時標修正算法后，可以得到效果圖3。圖中時間間隔始終為50ms，完全解決了時標異常的問題。同時，上報的測角經比對，均滿足系統(tǒng)精度要求，也驗證了數(shù)據(jù)迭代的正確性。

圖3 未采用時標修正算法的時標信息圖

圖4 采用時標修正算法的時標信息圖

3 結束語

經過驗證，該算法能夠完全消除上報數(shù)據(jù)中時標異常的現(xiàn)象，并且已經應用在某9m測控天線中。經過長期運行，時標及測角的精度均滿足系統(tǒng)指標要求。該算法簡單，容易實施，節(jié)約了改造硬件的成本，極大地增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

［1］申強.一種在實時控制中數(shù)字濾波的算法［J］.通訊與測控，2004，（3）：10－13.

［2］徐孝凱.C＋＋語言基礎教程［M］.北京：清華大學出版社，2003.