載人運(yùn)載火箭最大化利用有限遙測(cè)容量的方法研究

魏 來(lái)，嚴(yán) 帥，陳 浩，林 涓，王曉鵬

（北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京，100076）

0 引 言

CZ-2F運(yùn)載火箭是中國(guó)唯一的載人運(yùn)載火箭型號(hào)，自1999年以來(lái)已連續(xù)完成15次飛行試驗(yàn)任務(wù)，火箭遙測(cè)系統(tǒng)完整正確地獲取了任務(wù)的飛行數(shù)據(jù)，形成S波段、PCM-FM體制、2Mbps碼率的遙測(cè)體制，有效保障了型號(hào)的圓滿成功。隨著空間站建設(shè)和航天員長(zhǎng)期駐留任務(wù)的開(kāi)展，載人運(yùn)載火箭仍將繼續(xù)服役，陸續(xù)開(kāi)展各項(xiàng)研究試驗(yàn)工作。

“載人航天、人命關(guān)天”，作為最重要的運(yùn)載火箭型號(hào)之一，全箭可靠性高于0.97，航天員安全可靠性為0.997，火箭對(duì)遙測(cè)系統(tǒng)的可靠性提出非常高的要求。同時(shí)，隨著日新月異的科技發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，載人火箭對(duì)測(cè)量的精細(xì)化，飛行判定的準(zhǔn)確性的需求不斷提高，更多更為準(zhǔn)確的獲取彈箭上測(cè)量信息是全面掌握被測(cè)對(duì)象的最為直接的需求。本文根據(jù)載人運(yùn)載火箭的任務(wù)特點(diǎn)，歸納總結(jié)遙測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展需求，并結(jié)合當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展方向，提出了對(duì)載人運(yùn)載火箭最大化利用有限遙測(cè)容量的發(fā)展建議。

1 載人運(yùn)載火箭遙測(cè)系統(tǒng)容量的特點(diǎn)

1.1 傳輸頻率固定、頻段范圍有限

按照國(guó)際無(wú)線電聯(lián)盟規(guī)定，S頻段遙測(cè)可用帶寬范圍為2200～2390 MHz，共190 MHz，但是中國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商占用了其中近一半頻段（4G信號(hào)，中國(guó)聯(lián)通2300～2320 MHz，中國(guó)移動(dòng)2320～2370 MHz，中國(guó)電信2370～2390 MHz），能用于無(wú)線測(cè)控的頻段僅剩2200～2300 MHz，共計(jì)100 MHz帶寬，且該頻段集中了衛(wèi)星、火箭等用戶，帶寬以及用戶的增加使得頻譜資源變得極其緊張，甚至各測(cè)控信號(hào)之間產(chǎn)生了嚴(yán)重的互相干擾。

載人運(yùn)載火箭飛行任務(wù)參與部門(mén)眾多，火箭、飛船、空間站、測(cè)控等單位都對(duì)頻譜提出需求，國(guó)家測(cè)控總體部門(mén)劃分測(cè)控頻段頻率資源的難度越來(lái)越大。頻譜資源的稀缺性，使提高頻帶利用率顯得尤為重要。

1.2 速變參數(shù)數(shù)據(jù)量大，采集方法復(fù)雜

載人運(yùn)載火箭遙測(cè)參數(shù)中的速變參數(shù)，是指一類(lèi)變化迅速而不可預(yù)知的信號(hào)，其實(shí)質(zhì)是隨機(jī)動(dòng)態(tài)信息。速變參數(shù)（10～8000 Hz）是相對(duì)緩變參數(shù)（0～10 Hz），它具有短期活躍、長(zhǎng)期穩(wěn)定的特點(diǎn)。速變信號(hào)一般可分為振動(dòng)、沖擊、噪聲3類(lèi)信號(hào)。從系統(tǒng)容量分析，速變參數(shù)占用了一級(jí)82%和二級(jí)30%的系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸容量。

此外，還有大量速變參數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在回收式存儲(chǔ)器中，記錄時(shí)間只有200 s，記錄時(shí)間短、無(wú)法獲得實(shí)時(shí)處理結(jié)果、記錄方法落后、事后搜尋困難，各種不足，已無(wú)法達(dá)到現(xiàn)階段的火箭飛行需求。

1.3 測(cè)量參數(shù)繁多，需求不斷更新

遙測(cè)系統(tǒng)的主要工作就是對(duì)數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸，與火箭各個(gè)系統(tǒng)都有相關(guān)的接口要求，參數(shù)種類(lèi)有數(shù)十種，參數(shù)數(shù)量有上千個(gè)。各類(lèi)參數(shù)按照重要程度分為4檔，Ⅰ類(lèi)是用于箭上自動(dòng)診斷火箭飛行狀態(tài)的參數(shù)，Ⅱ類(lèi)是用于地面判斷火箭飛行狀態(tài)的參數(shù)，Ⅲ類(lèi)是用于事后評(píng)估火箭或逃逸飛行器飛行狀態(tài)的參數(shù)，Ⅳ類(lèi)是屬于研究性的參數(shù)。

這些參數(shù)數(shù)據(jù)量多，需要進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，特別對(duì)遙測(cè)容量占用較多的參數(shù)，需要研究其處理方式和傳輸方法。同時(shí)，隨著技術(shù)進(jìn)步和關(guān)注對(duì)象的變化，總體對(duì)于火箭的測(cè)量需求也在不斷變化和升級(jí)，這就需要遙測(cè)系統(tǒng)具有一定的靈活性和設(shè)計(jì)余量，以便適應(yīng)新的發(fā)展。

2 遙測(cè)容量利用率的提升方法研究

2.1 存量信息傳輸模式改為增量信息傳輸模式

在傳統(tǒng)遙測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)中，箭上數(shù)據(jù)傳輸模式為分級(jí)綜合、雙路傳輸，通過(guò)兩個(gè)相互獨(dú)立的點(diǎn)頻進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，經(jīng)過(guò)發(fā)射機(jī)、功放單元、天饋設(shè)備將遙測(cè)射頻信號(hào)發(fā)出，最終由地面設(shè)備完成信號(hào)接收，見(jiàn)圖1。

圖1 遙測(cè)系統(tǒng)存量信息傳輸模式架構(gòu)組成Fig.1 Telemetry System Stock Information Transmission Mode Architecture

這種架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是利用系統(tǒng)級(jí)的并行冗余的通路實(shí)現(xiàn)相同數(shù)據(jù)傳輸，是減少箭上單點(diǎn)失效環(huán)節(jié)、提高測(cè)量系統(tǒng)可靠性，確保箭上遙測(cè)數(shù)據(jù)可靠獲取的有效途徑。

通過(guò)對(duì)以往飛行任務(wù)和相似型號(hào)的考核，由于載人運(yùn)載火箭的飛行模式和測(cè)控體系的完善，過(guò)程中雙點(diǎn)頻都能夠采集到數(shù)據(jù)信息，某個(gè)點(diǎn)頻單獨(dú)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的概率較小。隨著任務(wù)的不斷增多，傳統(tǒng)箭上架構(gòu)的弊端逐漸凸顯。在測(cè)控體系限制的大背景下，Ⅳ類(lèi)參數(shù)重復(fù)傳輸?shù)囊饬x降低，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)參數(shù)的冗余傳輸?shù)谋匾陨?。傳統(tǒng)存量信息傳輸模式需要進(jìn)行更改，實(shí)現(xiàn)對(duì)增量信息的傳輸，如圖2所示。

圖2 遙測(cè)系統(tǒng)增量信息傳輸模式架構(gòu)組成Fig.2 Telemetry System Incremental Information Transmission Mode Architecture

增量信息傳輸模式充分考慮到對(duì)傳統(tǒng)架構(gòu)的繼承性，以最小的改動(dòng)實(shí)現(xiàn)有效數(shù)據(jù)信息的倍增，并具備以下優(yōu)點(diǎn)：

a）不改變現(xiàn)有測(cè)控體系、傳輸方式和地面設(shè)備，依然使用AB雙點(diǎn)頻傳輸，但兩者數(shù)據(jù)不再一樣，新的架構(gòu)數(shù)據(jù)量是以前的2倍，各地面接收站的設(shè)備只需按照新的數(shù)據(jù)處理要求將增量信息處理出來(lái)即可；

b）核心設(shè)備的改動(dòng)較小，由于載人運(yùn)載火箭對(duì)可靠性和繼承性具有非常高的要求，新的架構(gòu)基本沿用經(jīng)過(guò)多次飛行任務(wù)考核過(guò)的產(chǎn)品，主要對(duì)部分接口電路硬件和軟件進(jìn)行修改，特別是關(guān)鍵的射頻相關(guān)設(shè)備不發(fā)生變化；

c）保留關(guān)鍵信息的冗余雙點(diǎn)頻傳輸方法，新的增量信息傳輸模式依然留出一部分的數(shù)據(jù)通道，用于對(duì)遠(yuǎn)置單元、指令、GPS、計(jì)算機(jī)字、脈沖數(shù)等重要數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余備份傳輸，這些數(shù)據(jù)通過(guò)主中心程序器進(jìn)行篩選挑出，然后發(fā)送給副中心程序器；

d）增量信息的充分利用，由于打開(kāi)了新的數(shù)據(jù)通道，因此可以通過(guò)副中心程序器配置更多的新型設(shè)備，依照信號(hào)需要，可以新增圖像設(shè)備、參數(shù)測(cè)點(diǎn)、外系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，提高遙測(cè)系統(tǒng)的靈活性和重要性。

2.2 關(guān)鍵信息存儲(chǔ)重發(fā)的準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳輸模式

運(yùn)載火箭對(duì)遙測(cè)系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，特別體現(xiàn)在測(cè)量數(shù)據(jù)量大、需盡量全時(shí)段獲取數(shù)據(jù)、要求測(cè)量實(shí)時(shí)性高等方面。在目前限制條件下，這些要求對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的方案相互影響甚至相互制約，也給測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)增大了難度。例如，遙測(cè)系統(tǒng)在船箭分離時(shí)刻需要獲取大量的沖擊參數(shù)信息，是判斷載人飛船分離時(shí)刻的環(huán)境狀況的重要依據(jù)，屬于短時(shí)瞬態(tài)的大數(shù)據(jù)，但是由于遙測(cè)容量較小，因此通過(guò)存儲(chǔ)重發(fā)變幀機(jī)制實(shí)現(xiàn)該數(shù)據(jù)的獲取和下傳，能夠提高數(shù)據(jù)獲取時(shí)段完整性并實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)實(shí)時(shí)獲取。存儲(chǔ)重發(fā)時(shí)序及幀標(biāo)識(shí)如圖3所示。

圖3 存儲(chǔ)重發(fā)時(shí)序及幀標(biāo)識(shí)Fig.3 Timing Sequence and Frame Identification of Store & Retransmission

存儲(chǔ)重發(fā)由箭上重要產(chǎn)品中心程序器實(shí)現(xiàn)，接收系統(tǒng)起飛及啟動(dòng)記錄信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)重發(fā)和變幀格式的控制；中心程序器上電后存儲(chǔ)重發(fā)模塊啟動(dòng)自檢、擦除，預(yù)留的速變參數(shù)波道實(shí)時(shí)采集并傳輸振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)，全幀幀頭標(biāo)識(shí)為“AA”；中心程序器接收到啟動(dòng)記錄信號(hào)后，啟動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，直至存儲(chǔ)空間記滿。當(dāng)接收到“變幀”指令時(shí)，全幀幀頭標(biāo)識(shí)改為“BB”，開(kāi)始以固定格式循環(huán)發(fā)送沖擊數(shù)據(jù)，占用以前的振動(dòng)數(shù)據(jù)波道，實(shí)現(xiàn)對(duì)遙測(cè)容量的充分利用。

根據(jù)識(shí)別幀標(biāo)識(shí)可確定存儲(chǔ)和重發(fā)時(shí)段。將重發(fā)數(shù)據(jù)和測(cè)試模擬輸入源數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可對(duì)重發(fā)數(shù)據(jù)正確性進(jìn)行驗(yàn)證。

2.3 圖像新型壓縮算法和可變幀率傳輸

載人運(yùn)載火箭是中國(guó)第1個(gè)實(shí)現(xiàn)圖像測(cè)量的火箭型號(hào)，圖像測(cè)量技術(shù)經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展已基本滿足關(guān)鍵動(dòng)作及工作狀況等方面的監(jiān)測(cè)需求。圖像測(cè)量技術(shù)需深入研究，不斷拓展其應(yīng)用方向，挖掘其內(nèi)在潛力，更好地發(fā)揮其非接觸、實(shí)時(shí)性、高效率等測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)。

圖像測(cè)量技術(shù)逐漸向大視場(chǎng)、高分辨率等方向發(fā)展，必然帶來(lái)數(shù)據(jù)量的顯著增加，給遙測(cè)信道帶來(lái)巨大壓力。如何在保證視頻質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量圖像數(shù)據(jù)的傳輸，需要研究能夠適應(yīng)測(cè)量需求的高效的壓縮算法。

圖像實(shí)時(shí)壓縮的特殊性主要表現(xiàn)為：

a）在飛行出現(xiàn)異常時(shí)確保圖像質(zhì)量，在圖像突變時(shí)算法要有適應(yīng)性；

b）確?？煽啃?，即執(zhí)行任務(wù)時(shí)，尤其是出現(xiàn)飛行異常時(shí)不允許圖像丟幀；

c）受工業(yè)級(jí)處理器性能及器件降額設(shè)計(jì)的限制，壓縮算法要具有復(fù)雜度低、計(jì)算量少等特點(diǎn)；

d）受遙測(cè)信道容量限制，壓縮算法必須有高效率。

圖像壓縮算法應(yīng)根據(jù)圖像傳輸容量、技術(shù)成熟度和圖像質(zhì)量要求進(jìn)行選擇，一般采用H.264算法，并根據(jù)圖像傳輸容量和圖像質(zhì)量要求確定壓縮比。隨著圖像技術(shù)的發(fā)展，H.265算法已日臻成熟。

1.現(xiàn)實(shí)的社會(huì)危害。“兩童”群體的存在具有現(xiàn)實(shí)的社會(huì)危害，會(huì)導(dǎo)致以下令人擔(dān)憂的嚴(yán)重問(wèn)題出現(xiàn)：（1）未成年人成為黑惡勢(shì)力等犯罪的工具或受害者。由于監(jiān)護(hù)缺位，未成年人極易被黑惡勢(shì)力或其他犯罪分子所利用。實(shí)踐中，未成年人成為黑惡勢(shì)力犯罪、毒品犯罪、涉財(cái)犯罪、強(qiáng)迫組織賣(mài)淫犯罪的工具或受害者，這已成為一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題；（2）被邪教勢(shì)力所侵蝕。未成年人缺乏獨(dú)立判斷是非的能力，在某些利益誘惑下，很容易被洗腦；（3）被暴力恐怖犯罪分子、民族分裂犯罪勢(shì)力所利用。在某些地區(qū)，這些敵對(duì)勢(shì)力已經(jīng)開(kāi)始在未成年人中培養(yǎng)恐怖分子和分裂勢(shì)力。

HEVC/H.265主要針對(duì)分辨率從320×240到7680×4320的視頻壓縮，相對(duì)于之前的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)在高分辨率的視頻壓縮上有了較好的補(bǔ)充。HEVC/H.265沿襲了H.26x和MPEG系列基于塊的聯(lián)合預(yù)測(cè)熵編碼混合模型，采用了新的編碼基本單元結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)策略和提高運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度，獲得比當(dāng)前的H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)更高的編碼性能和效率，并具備以下特點(diǎn)：

a）壓縮效率更高，相對(duì)于H.264/AVC的高檔次， HEVC/H.265在視頻質(zhì)量相同的情況下，比特率更低。

b）支持高分辨率、超高分辨率的視頻圖像格式。

c）支持幀率在20～60 幀/s的視頻圖像編解碼，并像H.264/AVC一樣靈活，支持高達(dá)172 幀/s的幀率。

d）支持低延時(shí)編碼模式、全幀內(nèi)編碼模式以及隨機(jī)接入編碼模式，同時(shí)支持并行編解碼。

e）具有較好的網(wǎng)絡(luò)友好性和較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)糾錯(cuò)恢復(fù)功能，并能根據(jù)要求，較好地平衡復(fù)雜度、視頻質(zhì)量、壓縮效率、糾錯(cuò)能力以及延時(shí)等各個(gè)方面。

遙測(cè)系統(tǒng)當(dāng)前的攝像裝置的幀率為25 幀/s，但是對(duì)于分離等關(guān)鍵動(dòng)作要求能清晰反映整個(gè)過(guò)程的圖像數(shù)據(jù)，100 幀/s的高速攝像具有更高的參考價(jià)值。由于遙測(cè)系統(tǒng)容量有限，采用可變幀的高速圖像傳輸系統(tǒng)是后續(xù)重要的發(fā)展方向。

a）圖像裝置采用攝像壓縮一體化設(shè)計(jì)，利用HEVC/H.265算法進(jìn)行圖像壓縮編碼，具備100 幀/s的高速攝像能力；

b）圖像裝置接收遙測(cè)系統(tǒng)的起飛信號(hào)，按照預(yù)置的飛行時(shí)序?qū)Ω鱾€(gè)分離時(shí)刻開(kāi)展變幀傳輸，常態(tài)飛行時(shí)段采用25 幀/s幀率傳輸，分離時(shí)刻的-2～8 s采用100 幀/s高幀率傳輸；

c）箭上中心程序器接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，對(duì)于幀率增多的圖像信息，采用存儲(chǔ)重發(fā)的方式進(jìn)行下傳，提高遙測(cè)容量的使用效率。

綜上所述，使用壓縮效率更高的算法，一方面可以節(jié)省當(dāng)前的數(shù)據(jù)通道，另一方面可以進(jìn)一步提高當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)的分辨率，使用高清攝像裝置對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行替代，更能通過(guò)高速攝像和幀率變換實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵分離時(shí)刻數(shù)據(jù)的獲取能力。

2.4 速變參數(shù)數(shù)據(jù)壓縮編碼

為了提高遙測(cè)系統(tǒng)容量的有效數(shù)據(jù)占比，遙測(cè)系統(tǒng)主要從數(shù)據(jù)壓縮方法對(duì)速變參數(shù)進(jìn)行研究。

從壓縮可行性上分析，速變信號(hào)具有短時(shí)相關(guān)性或緊鄰相關(guān)性，可以借鑒現(xiàn)有的壓縮編碼技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮和預(yù)處理。從系統(tǒng)可靠性分析，速變參數(shù)種類(lèi)僅占全部遙測(cè)參數(shù)的10%左右，且大部分為Ⅳ類(lèi)參數(shù)。從壓縮效果分析，速變參數(shù)能夠取得2∶1的壓縮比，就能為系統(tǒng)節(jié)約30%左右的容量，壓縮的貢獻(xiàn)明顯。

對(duì)遙測(cè)速變信號(hào)的壓縮通常可以分為無(wú)損壓縮和有損壓縮兩大類(lèi)。無(wú)損壓縮利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)冗余進(jìn)行壓縮，可完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)而不引入任何失真，但壓縮率受到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)冗余度的理論限制，通常壓縮比不高，一般為2∶1至5∶1。無(wú)損壓縮通常用于壓縮對(duì)于細(xì)節(jié)特別關(guān)心的數(shù)據(jù)。常用的無(wú)損壓縮編碼算法包括哈夫曼編碼、算術(shù)編碼、游程編碼、LZW（Lempel-Ziv-Welch）編碼等。

有損壓縮允許壓縮過(guò)程中損失一定的信息，雖然不能完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，但是所損失的部分對(duì)理解原始數(shù)據(jù)的影響較小，卻換來(lái)了大得多的壓縮比。常用的有損壓縮編碼有：離散余弦變換（Discrete Cosine Transform，DCT）、小波變換等。

遙測(cè)系統(tǒng)在研究各類(lèi)算法的基礎(chǔ)上提出了一種基于Rice算法的有損壓縮算法，結(jié)果表明，該算法可以滿足系統(tǒng)使用需求。經(jīng)過(guò)仿真，本算法可以滿足指標(biāo)要求。以某一段的速變信號(hào)為輸入源，圖4為基于Rice算法的有損壓縮前后數(shù)據(jù)波形對(duì)比，從圖4可以看出，解壓縮后信號(hào)的時(shí)域與頻域波形分別與無(wú)損壓縮前的波形一致。

圖4 基于Rice算法的有損壓縮前后數(shù)據(jù)波形對(duì)比Fig.4 Comparison of Time-domain and Frequency-domain Waveforms of Signals before and after Loss Compression based on Rice Algorithm

2.5 速變參數(shù)預(yù)處理

遙測(cè)系統(tǒng)的速變參數(shù)除了占用的通信容量較大之外，還存在一些效費(fèi)比不高的因素。

a）由于速變參數(shù)數(shù)量多，對(duì)于其中重要的參數(shù)，遙測(cè)系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線信道實(shí)時(shí)下傳到地面，此外還有大量的環(huán)境參數(shù)，遙測(cè)系統(tǒng)在箭上配置了多臺(tái)存儲(chǔ)器，將速變參數(shù)記錄在存儲(chǔ)器中，再?gòu)臍埡≈谢厥沾鎯?chǔ)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)事后處理，帶來(lái)較大的不確定性和工作難度。

b）所有的速變參數(shù)都是以飛行試驗(yàn)全程進(jìn)行記錄和傳輸?shù)?，但是每個(gè)速變參數(shù)由于其分布的具體位置，具有重點(diǎn)關(guān)注的時(shí)段，例如起飛時(shí)段、分離時(shí)段、發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)段、載荷分離時(shí)段等。所以遙測(cè)系統(tǒng)傳輸?shù)拇蠖嗡僮儏?shù)中只有一小部分時(shí)段是有效的，而其他無(wú)效時(shí)段數(shù)據(jù)也占據(jù)了大量的遙測(cè)容量。

c）速變參數(shù)當(dāng)前主要依靠進(jìn)行事后處理，例如振動(dòng)參數(shù)，對(duì)所有要求處理的時(shí)間段，提供時(shí)間歷程及相應(yīng)的傅立葉幅值譜和沖擊響應(yīng)譜。進(jìn)行事后處理后，幾十兆的原始數(shù)據(jù)可以通過(guò)1兆以下的頻譜圖代替，見(jiàn)圖5。

圖5 某速變參數(shù)事后處理結(jié)果譜圖Fig.5 Spectrum of Post-processing Results of a Rapidly Changing Parameter

基于以上原因，遙測(cè)系統(tǒng)開(kāi)展基于箭載設(shè)備的速變參數(shù)數(shù)據(jù)預(yù)處理研究，最終目的是使用箭上設(shè)備，實(shí)現(xiàn)速變參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、處理、發(fā)送，以便減少速變參數(shù)在遙測(cè)通信容量中的占比，具體實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路徑如下：

第1階段，實(shí)現(xiàn)對(duì)多路速變參數(shù)的采集、變幀，以及按照飛行時(shí)序，對(duì)各路參數(shù)進(jìn)行時(shí)序切換，通過(guò)對(duì)不同時(shí)段所關(guān)注參數(shù)的不同，減少無(wú)效參數(shù)數(shù)據(jù)的傳輸，壓縮速變參數(shù)所占據(jù)的遙測(cè)通信容量，減少對(duì)箭上存儲(chǔ)器的依賴。

第2階段，對(duì)實(shí)時(shí)性和精度要求不高的速變參數(shù)的存儲(chǔ)和壓縮功能，以DSP為基礎(chǔ)平臺(tái)開(kāi)展數(shù)據(jù)壓縮算法的開(kāi)發(fā)，對(duì)速變參數(shù)進(jìn)行基于Rice算法的有損壓縮，將壓縮后的數(shù)據(jù)延時(shí)下傳，進(jìn)一步壓縮遙測(cè)通信容量。

第3階段，開(kāi)展基于箭載設(shè)備的速變參數(shù)處理功能，在箭上直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)頻域變換和頻譜處理等工作，將處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果延時(shí)發(fā)送到地面，進(jìn)一步壓縮遙測(cè)通信容量。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)箭上狀態(tài)進(jìn)行快速的識(shí)別和診斷，在任務(wù)結(jié)束時(shí)可立即對(duì)飛行過(guò)程進(jìn)行回溯。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)分析總結(jié)載人運(yùn)載火箭在遙測(cè)系統(tǒng)領(lǐng)域需求特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展變化，提出了適合中國(guó)載人運(yùn)載火箭在有限遙測(cè)容量下，利用多種路徑實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，并總結(jié)提煉了幾類(lèi)關(guān)鍵技術(shù)——增量信息傳輸模式、關(guān)鍵信息存儲(chǔ)重發(fā)的準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳輸模式、圖像新型壓縮算法和獲取方式、速變參數(shù)箭上壓縮和預(yù)處理技術(shù)。