一种月球探测器低频射电频谱仪实时数据的处理方法技术

本发明专利技术提供了一种月球探测器低频射电频谱仪实时数据的处理方法，包括以下步骤：地面站实时接收月球探测器下传的原始位流数据；对接收的原始位流数据进行帧数据处理，得到多个帧数据；对所述帧数据进行分路解帧和源包分包处理以得到低频射电频谱仪的数据源包文件，形成科学源包数据；对得到的科学源包数据进行解包，并根据低频射电频谱仪的采样周期，对数据进行拼接，得到多个数据块；对得到的数据块进行数据解析，并进行数据转换，得到低频射电频谱仪的工作状态参数和科学探测数据；将转换后的低频射电频谱仪数据发送到客户端以实时显示。

A Real-time Data Processing Method for Low Frequency Radio Spectrometer of Lunar Explorer

【技术实现步骤摘要】
一种月球探测器低频射电频谱仪实时数据的处理方法
本专利技术属于星上仪器数据的快速处理
，尤其涉及一种月球探测器低频射电频谱仪(LowFrequencyRadioSpectrometer，LFRS)实时数据的处理方法。
技术介绍
由于地球电离层的散射和反射，宇宙中的低频无线电信号很难到达地面，即使是发射探测器到地球轨道上，由于受到地球和太阳本身的低频射电强干扰，也很难观测到宇宙的中低频辐射特性，上述两个原因使得低频波段成为了唯一一个还没有被广泛研究的频谱窗口。低频射电频谱仪(LowFrequencyRadioSpectrometer，LFRS)是安装在嫦娥四号着陆器平台上的空间低频射电信号观测仪器，LFRS利用月球本身阻挡地球发出的无线电的干扰，开展低频射电探测，LFRS主要科学目标是获取太阳的低频辐射特性。一般来说，低频射电频谱仪所获取的实时数据内容繁多，数据量大，直接显示实时数据不能够直观反映载荷的工作状态和探测数据质量，使得技术人员难以准确辨识数据的含义和判读数据的质量。因此，如何显示并监视这些实时数据本身就具有较大的技术难度。另一方面，为了监控低频射电频谱仪的在轨工作状态，地面站接收到低频射电频谱仪的数据后需要对数据进行实时显示，以便于在地面站全面、精确、实时地显示低频射电频谱仪所获取的各项数据，实时地监视各项数据的值是否处于正常范围。因此，全面、精确、实时显示低频射电频谱仪的数据是地面监视人员的迫切需求。但是，现有技术中尚没有满足上述要求的针对低频射电频谱仪实时数据的处理、显示和监视的技术，导致不能够全面、精确、实时的反映低频射电频谱仪的各个组成部件的工作状态、运行状况以及其探测数据的质量。
技术实现思路
为了能够实时监视低频射电频谱仪的工作状态，在发现低频射电频谱仪工作异常时，能够对其进行及时的干预和处理，需要专利技术一种低频射电频谱仪实时数据的处理方法，对低频射电频谱仪下行数据进行实时处理，解析工作状态参数和探测数据，对工程数据和科学探测数据进行监视和判读。鉴于上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种月球探测器低频射电频谱仪实时数据的处理方法，该方法能够将低频射电频谱仪的实时数据处理为便于显示的形式，通过多种直观的方式显示出来，用于实时监视各项数据是否异常、低频射电频谱仪的工作状态及探测结果是否在正常范围内、并可根据监视结果调整和控制载荷的运行状态。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供了一种月球探测器低频射电频谱仪实时数据的处理方法，包括以下步骤：接收原始数据：地面站实时接收月球探测器下传的原始位流数据；帧数据处理：对接收的原始位流数据进行帧数据处理，得到多个帧数据；信道处理：对帧数据进行分路解帧和源包分包处理以得到低频射电频谱仪的数据源包文件，形成科学源包数据；数据拼接：对得到的科学源包数据进行解包，并根据低频射电频谱仪的采样周期，对数据进行拼接，得到多个数据块；数据解析：对得到的数据块进行数据解析，并进行数据转换，得到低频射电频谱仪的工作参数和科学探测数据；客户端显示：将转换后的低频射电频谱仪数据发送到客户端以实时显示。在本专利技术的某些实施例中，帧数据处理包括帧同步、去扰、译码和数据组帧。在本专利技术的某些实施例中，信道处理具体包括：分路解帧：按照帧数据中携带的虚拟信道标识，提取帧数据中特定虚拟信道的数据，取出其中的有效数据字节形成虚拟信道数据；源包分包：根据事先约定的有效载荷应用标识符对虚拟信道数据进行载荷源包分包，将低频射电频谱仪的数据从虚拟信道数据中提取出来，并且按照不同工作模式分别形成二进制格式的数据源包文件。在本专利技术的某些实施例中，数据拼接具体包括：将n包源包数据根据数据格式按照顺序拼接成一个采样周期内的科学数据包，如果出现丢包则填充0，并打入质量信息；对于每一次完整的科学数据，若仅有一个数据包时，采用独立包的分组标识；若有两个或更多的数据包时，采用源包组的连续分组标识；每个源包数据通过包序列控制码中的分组标识来标识，通过分组标识实现n包源包数据的拼接，多个相连科学数据源包拼接为一个完整的科学数据块。在本专利技术的某些实施例中，数据解析具体包括：对以二进制格式存储的工作状态参数进行解析和物理量转换，将工作状态参数由不易人眼识别的格式转换为易于人眼识别出其物理意义的格式；对以二进制格式存储的科学探测数据进行物理量转换，物理量转换时，先将有符号二进制数转换为十进制数，然后将十进制的科学数据转为接收机接收到的电压值UAD(t)；依次对接收机输出的所有天线的电压信号Uout(t)进行fft处理，将接收的时域电压信号转换为频域电压，生成每个天线对应频段的频域数据Uout(f)，得到低频射电频谱仪的时域数据和频谱数据。在本专利技术的某些实施例中，工作状态参数采用数值列表形式和/或曲线形式进行显示；科学探测数据采用曲线形式进行显示。从上述技术方案可以看出，本专利技术月球探测器低频射电频谱仪实时数据的处理方法至少具有以下有益效果：通过本专利技术提出的上述数据处理方法，能够实时检验月球探测器低频射电频谱仪获取的实时数据是否正常，并进而判断低频射电频谱仪工作是否正常，以便于及时采取应对措施。附图说明图1为本专利技术低频射电频谱仪实时数据的处理方法流程图。图2A示例性的显示了低频射电频谱仪A天线第一道数据的高频时域数据。图2B示例性的显示了低频射电频谱仪A天线第一道数据的高频频谱数据。图3示例性的显示了低频射电频谱仪三天线工作模式时同时显示四个天线低频时域数据图和频谱图。。图4示例性的显示了低频射电频谱仪三天线工作模式时同时显示四个天线高频时域数据图和频谱图。图5示例性的显示了低频射电频谱仪工作状态参数的数据列表显示形式。图6示例性的显示低频射电频谱仪某个工作状态参数的曲线显示形式。具体实施方式在对本专利技术进行介绍之前，首先介绍一下月球探测器低频射电频谱仪的组成及工作原理。太阳和宇宙空间中的来波电场是一个矢量信号，根据矢量理论，来波电场可以分解为任意相互垂直的三个电场分量。因此，只要将这三个电场分量分别接收下来，根据电磁波传播理论，通过对三分量电场观测数据的后期分析和处理就可以获得整个来波电场的强度和极化特性，并可以获得电场的频谱、时变等信息。低频射电频谱仪采用三分量有源天线单元接收太阳爆发和宇宙空间来波电场信号相互垂直的三个分量，并通过对三分量电场观测数据的分析和处理可以获得低频电场的强度、频谱、时变、偏振(极化)特性、来波方位等信息。低频射电频谱仪主要由四根接收天线、前置放大器、电子学单元、电缆组件等部分组成，其中电子学单元由控制器、配电器、基准时钟模块、四通道接收机、内定标模块、存储单元、通讯接口、数传接口等组成。接收天线A、B、C的长度为5m，用于接收太阳爆发产生的低频电场。接收天线D长度约为200mm，由于天线D的长度短，距离着陆器近，因此，短天线接收到的信号主要是着陆器上其他电子设备产生的噪声电场，可利用短天线收到的噪声来消除天A、B、C线收到的着陆器背景噪声电场。前置放大器对接收天线收到的低频电场信号进行放大，并通过高频电缆组件传输到电子学单元。电子学单元主要完成如下功能：与有效载荷电控箱数据通讯(通过数据总线接收有效载荷分系统的数据注入，并将工程参数和遥测参数传送至有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种月球探测器低频射电频谱仪实时数据的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：接收原始数据：地面站实时接收月球探测器下传的原始位流数据；帧数据处理：对接收的原始位流数据进行帧数据处理，得到多个帧数据；信道处理：对所述帧数据进行分路解帧和源包分包处理以得到低频射电频谱仪的数据源包文件，形成科学源包数据；数据拼接：对得到的科学源包数据进行解包，并根据低频射电频谱仪的采样周期，对数据进行拼接，得到多个数据块；数据解析：对得到的数据块进行数据解析，并进行数据转换，得到低频射电频谱仪的工作参数和科学探测数据；客户端显示：将转换后的低频射电频谱仪数据发送到客户端以实时显示。

【技术特征摘要】
1.一种月球探测器低频射电频谱仪实时数据的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：接收原始数据：地面站实时接收月球探测器下传的原始位流数据；帧数据处理：对接收的原始位流数据进行帧数据处理，得到多个帧数据；信道处理：对所述帧数据进行分路解帧和源包分包处理以得到低频射电频谱仪的数据源包文件，形成科学源包数据；数据拼接：对得到的科学源包数据进行解包，并根据低频射电频谱仪的采样周期，对数据进行拼接，得到多个数据块；数据解析：对得到的数据块进行数据解析，并进行数据转换，得到低频射电频谱仪的工作参数和科学探测数据；客户端显示：将转换后的低频射电频谱仪数据发送到客户端以实时显示。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述帧数据处理包括帧同步、去扰、译码和数据组帧。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述信道处理具体包括：分路解帧：按照所述帧数据中携带的虚拟信道标识，提取帧数据中特定虚拟信道的数据，取出其中的有效数据字节形成虚拟信道数据；源包分包：根据事先约定的有效载荷应用标识符对虚拟信道数据进行载荷源包分包，将低频射电频谱仪的数据从虚拟信道数据中提取出来，并且按照不同工作模式分别形成二进制格式的数据源包文件。4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱新颖，苏彦，邢树果，孔德庆，李俊铎，薛喜平，戴舜，李臣，李春来，张洪波，张韬，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11