基于數(shù)據(jù)與時(shí)碼分離存儲(chǔ)的遙測(cè)時(shí)碼修正方法研究

張志國(guó)，王紅萍，徐洪洲

(91550部隊(duì)， 遼寧 大連 116023)

某型遙測(cè)設(shè)備記錄遙測(cè)信息時(shí)分為數(shù)據(jù)和時(shí)碼兩個(gè)信息流分別存儲(chǔ)，兩種信息之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。但在實(shí)際任務(wù)中，當(dāng)被測(cè)目標(biāo)處于出水、點(diǎn)火等特征段時(shí)，由于受到水裙、火焰的干擾，信號(hào)接收質(zhì)量比較差。在此特征段落時(shí)碼存在散亂現(xiàn)象，時(shí)碼和數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系受到影響,具體表現(xiàn)有整秒跳、配時(shí)未在遙測(cè)數(shù)據(jù)完整幀對(duì)應(yīng)位置等問(wèn)題，當(dāng)多站數(shù)據(jù)合成全程數(shù)據(jù)時(shí)，造成時(shí)碼散落段的數(shù)據(jù)丟失，而此特征段落的數(shù)據(jù)往往對(duì)分析被測(cè)目標(biāo)的技術(shù)狀態(tài)比較重要，特別是當(dāng)飛行試驗(yàn)出現(xiàn)故障時(shí)[1-2]。針對(duì)時(shí)碼修正，GJB2238A—2005遙測(cè)數(shù)據(jù)處理給出了時(shí)間檢查方法，利用幀周期進(jìn)行前后兩點(diǎn)時(shí)間糾錯(cuò)，但此方法只適用于數(shù)據(jù)與時(shí)碼同步存儲(chǔ)，無(wú)法解決在數(shù)據(jù)與時(shí)碼分離存儲(chǔ)條件下的時(shí)碼修正。對(duì)于多站時(shí)統(tǒng)不一致問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)通用的做法是舍棄時(shí)統(tǒng)不一致的數(shù)據(jù)，不進(jìn)行時(shí)碼修正。本文以遙測(cè)幀計(jì)數(shù)為信息參考基準(zhǔn)，確定檢測(cè)模型和修正模型，并分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證方法的合理性及有效性。

1 遙測(cè)時(shí)碼修正方法

1.1 異常幀計(jì)數(shù)修正

以幀計(jì)數(shù)為參考基準(zhǔn)，修正時(shí)碼的關(guān)鍵是要首先獲得準(zhǔn)確的遙測(cè)幀計(jì)數(shù)。遙測(cè)幀計(jì)數(shù)是彈上設(shè)備產(chǎn)生的，和其他被測(cè)參數(shù)一起安排在遙測(cè)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)中[3]，一般在不同的副幀波道中同時(shí)傳輸兩路備保。幀計(jì)數(shù)由高、低兩個(gè)字節(jié)構(gòu)成，取值范圍為0～65 535，其特點(diǎn)是線性遞增的[4]。

在地面遙測(cè)設(shè)備接收數(shù)據(jù)時(shí)，由于存在干擾情況，接收到的幀計(jì)數(shù)有可能是錯(cuò)誤的[5]。在這種情況下，需要對(duì)其進(jìn)行修正(本文不考慮由于彈上幀計(jì)數(shù)本身工作異常而造成的幀計(jì)數(shù)錯(cuò)誤，在這種情況下，幀計(jì)數(shù)是分段連續(xù)的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)比對(duì)修正)。在一幀數(shù)據(jù)中幀計(jì)數(shù)傳輸兩遍，有兩個(gè)信息源可供相互比較，再利用幀計(jì)數(shù)本身線性遞增的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)幀計(jì)數(shù)的修正。具體方法是：

首先比較兩路幀計(jì)數(shù)的高位，相同的話認(rèn)為是正確的，如果不同，再和前后兩點(diǎn)幀計(jì)數(shù)的高位比較，由于幀計(jì)數(shù)高位每隔256個(gè)幀周期才向上加1，變化比較緩慢，也就說(shuō)這三點(diǎn)應(yīng)存在如下關(guān)系：前點(diǎn)幀計(jì)數(shù)高位≤當(dāng)前幀計(jì)數(shù)高位≤后點(diǎn)幀計(jì)數(shù)高位，通過(guò)此關(guān)系比較容易得到當(dāng)前幀計(jì)數(shù)高位的值。

然后比較兩路幀計(jì)數(shù)的低位，相同的話認(rèn)為是正確的，如果不同，再和前后兩點(diǎn)幀計(jì)數(shù)的低位比較，前后三點(diǎn)應(yīng)存在如下關(guān)系：前點(diǎn)幀計(jì)數(shù)低位<當(dāng)前幀計(jì)數(shù)低位<后點(diǎn)幀計(jì)數(shù)低位，同時(shí)用三點(diǎn)的時(shí)間差和幀計(jì)數(shù)低位差進(jìn)行比較，得到幀計(jì)數(shù)的低位。

異常幀計(jì)數(shù)修正結(jié)構(gòu)流程圖如圖1所示。

圖1 異常幀計(jì)數(shù)修正結(jié)構(gòu)流程

1.2 單站時(shí)碼修正

通過(guò)對(duì)已有實(shí)測(cè)遙測(cè)時(shí)碼數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，統(tǒng)計(jì)其異常情況，特別是對(duì)處于鎖定與失鎖臨界點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了重點(diǎn)分析，以下兩種情況可以進(jìn)行時(shí)碼修正[6]：1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完整，但是幀同步碼出現(xiàn)的位置沒(méi)有在幀長(zhǎng)度的整倍數(shù)上，此時(shí)，時(shí)碼與數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系不正確；2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完整，幀同步碼出現(xiàn)的位置在幀長(zhǎng)度的整倍數(shù)上，但是對(duì)應(yīng)的時(shí)碼錯(cuò)誤，滿足不了配時(shí)精度。針對(duì)這兩種情況，分別提出了不同的解決方案。

1) 幀同步碼未在整幀位置出現(xiàn)的情況

1個(gè)幀長(zhǎng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)16個(gè)字節(jié)的時(shí)碼。其中，數(shù)據(jù)由被測(cè)目標(biāo)產(chǎn)生并發(fā)送，時(shí)碼由遙測(cè)接收設(shè)備的時(shí)碼器按幀周期自動(dòng)生成[7]。但在實(shí)際任務(wù)中，當(dāng)遙測(cè)接收設(shè)備由失鎖轉(zhuǎn)為鎖定狀態(tài)時(shí)，完整幀結(jié)構(gòu)的幀同步碼沒(méi)有出現(xiàn)在幀長(zhǎng)的整倍數(shù)上，造成時(shí)碼和數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系受到影響。

遙測(cè)設(shè)備接收數(shù)據(jù)時(shí)是逐幀存儲(chǔ)，當(dāng)其處于失鎖狀態(tài)時(shí)也向數(shù)據(jù)文件寫入，只是幀結(jié)構(gòu)是紊亂的。通過(guò)對(duì)大量實(shí)測(cè)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定在此狀態(tài)下數(shù)據(jù)和時(shí)碼存在如下關(guān)系：設(shè)n=當(dāng)前幀同步碼位置/幀長(zhǎng)，則其對(duì)應(yīng)的時(shí)碼必為Tn-1、Tn、Tn+1中的一個(gè)。這樣就把幀同步碼未在整幀位置出現(xiàn)的情況轉(zhuǎn)化為幀同步碼在整幀位置出現(xiàn)的情況，只不過(guò)其對(duì)應(yīng)的時(shí)碼有可能有三組，再根據(jù)幀計(jì)數(shù)進(jìn)行選取或者修正。

2) 幀同步碼位置正確、時(shí)碼異常的情況

首先，對(duì)幀計(jì)數(shù)進(jìn)行修正，得到正確的幀計(jì)數(shù),再將BCD時(shí)碼轉(zhuǎn)換成相對(duì)時(shí)。以數(shù)據(jù)質(zhì)量好的一段所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為基準(zhǔn)，對(duì)與幀計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的所有時(shí)間源碼進(jìn)行前向修正及后向修正；每修好一個(gè)時(shí)間，即以該時(shí)間為基準(zhǔn)繼續(xù)修正；并根據(jù)“|時(shí)間差|<時(shí)間誤差范圍”判斷修正結(jié)果是否達(dá)到要求[8]。單站時(shí)碼修正結(jié)構(gòu)流程圖如圖2所示。

圖2 單站時(shí)碼修正結(jié)構(gòu)流程

1.3 多站時(shí)統(tǒng)不一致修正

當(dāng)多站數(shù)據(jù)合成全程數(shù)據(jù)時(shí)，如果某站時(shí)統(tǒng)和其他站時(shí)統(tǒng)不一致，會(huì)造成該站數(shù)據(jù)無(wú)法合入到全程數(shù)據(jù)中去，實(shí)現(xiàn)不了全程拼接[9,10]。因此，必須對(duì)該站時(shí)碼進(jìn)行修正。

首先，對(duì)該站數(shù)據(jù)進(jìn)行幀計(jì)數(shù)修正、單站時(shí)碼修正，保證其相對(duì)時(shí)是正確的；然后，與其他站相同幀計(jì)數(shù)的時(shí)碼進(jìn)行比較，計(jì)算時(shí)間差；將該站所有時(shí)碼加上時(shí)間差，得到修正后的時(shí)碼。

多站時(shí)統(tǒng)不一致修正結(jié)構(gòu)流程圖如圖3所示。

2 算例與分析

某次飛行試驗(yàn)，遙測(cè)幀周期為8 ms，在580～680 s段落，遙測(cè)誤碼率較高，數(shù)據(jù)接收質(zhì)量較差。原始幀計(jì)數(shù)如圖4所示，存在大量的毛刺野值，經(jīng)過(guò)異常幀計(jì)數(shù)修正后如圖5所示，曲線光滑無(wú)毛刺，異常幀計(jì)數(shù)得到了修正，時(shí)碼修正前與幀計(jì)數(shù)時(shí)間差如圖6所示，存在最大約15 ms的多個(gè)異常時(shí)碼，時(shí)碼修正后與幀計(jì)數(shù)時(shí)間差如圖7所示，所有時(shí)間差不超過(guò)0.8 ms，滿足了數(shù)據(jù)處理精度要求。同時(shí)，通過(guò)修正幀同步碼未在整幀位置出現(xiàn)的情況，數(shù)據(jù)向前多處理26個(gè)點(diǎn)，共計(jì)208 ms，提高了遙測(cè)數(shù)據(jù)處理完整性。

圖3 多站時(shí)統(tǒng)不一致修正結(jié)構(gòu)流程

圖4 幀計(jì)數(shù)修正前

圖5 幀計(jì)數(shù)修正后

圖6 時(shí)碼修正前與幀計(jì)數(shù)的時(shí)間差

圖7 時(shí)碼修正后與幀計(jì)數(shù)的時(shí)間差

3 結(jié)論

基于數(shù)據(jù)與時(shí)碼分離存儲(chǔ)的遙測(cè)時(shí)碼修正方法，以遙測(cè)幀計(jì)數(shù)為信息參考基準(zhǔn)，首先進(jìn)行異常幀計(jì)數(shù)修正，然后進(jìn)行單站時(shí)碼修正，最后進(jìn)行多站時(shí)統(tǒng)不一致修正。該方法無(wú)需考慮遙測(cè)設(shè)備的更新?lián)Q代，具有很強(qiáng)的通用性。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，該方法解決了異常時(shí)碼對(duì)數(shù)據(jù)配時(shí)的影響，增加了特征時(shí)刻遙測(cè)數(shù)據(jù)可用量，可用于遙測(cè)數(shù)據(jù)事后處理。