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EP卫星数据预处理与分发服务平台设计与实现

马福利 纪珍 杨晓艳 于勤思 李冰 罗文甜 佟继周

马福利, 纪珍, 杨晓艳, 于勤思, 李冰, 罗文甜, 佟继周. EP卫星数据预处理与分发服务平台设计与实现[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2025.04.2024-0092
引用本文: 马福利, 纪珍, 杨晓艳, 于勤思, 李冰, 罗文甜, 佟继周. EP卫星数据预处理与分发服务平台设计与实现[J]. 空间科学学报. doi: 10.11728/cjss2025.04.2024-0092
MA Fuli, JI Zhen, YANG Xiaoyan, YU Qinsi, LI Bing, LUO Wentian, TONG Jizhou. Design of the EP Satellite Data Preprocessing and Distribution Service Platform (in Chinese). Chinese Journal of Space Science, 2025, 45(4): 1-16 doi: 10.11728/cjss2025.04.2024-0092
Citation: MA Fuli, JI Zhen, YANG Xiaoyan, YU Qinsi, LI Bing, LUO Wentian, TONG Jizhou. Design of the EP Satellite Data Preprocessing and Distribution Service Platform (in Chinese). Chinese Journal of Space Science, 2025, 45(4): 1-16 doi: 10.11728/cjss2025.04.2024-0092

EP卫星数据预处理与分发服务平台设计与实现

doi: 10.11728/cjss2025.04.2024-0092 cstr: 32142.14.cjss.2024-0092
基金项目: 中国科学院战略性先导科技专项项目资助 (XDA15040200)
详细信息
    作者简介:
    • 马福利 男, 1986年10月出生, 中国科学院国家空间科学中心高级工程师, 主要从事卫星地面数据处理技术和大数据计算与存储技术的研究等. E-mail: mafuli007@nssc.ac.cn
  • 中图分类号: TP75

Design of the EP Satellite Data Preprocessing and Distribution Service Platform

  • 摘要: 随着空间探测技术发展和星地通信手段的增加, 为了能够第一时间对重要天文事件进行分析, 空间天文卫星对下行探测数据的实时性和处理效率的要求日益严格. 本文针对爱因斯坦探针(EP)卫星的数传X-band、遥测S-band、甚高频(VHF)数据和北斗短报文多种类型数据高时效性处理与分发需求, 开展了EP卫星数据预处理与分析平台关键技术研究, 设计了载荷0级数据处理、1级数据处理以及基于观测组织的数据完整性判读等关键算法; 针对VHF数据和北斗短报文中天文警报信息的高时效性发布需求, 设计了不同优先级的数据预处理和分发流程, 最终采用分层架构设计的方法研制了EP卫星数据预处理与分发服务平台, 具备对EP卫星下行的各类数据进行自动、高效和准确预处理、管理以及分发的能力. 系统运行验证结果表明, 该平台处理的各级各类科学数据具有较高的准确性, 能够满足EP卫星数据预处理的时效性要求, 且具有良好的可扩展性.

     

  • 图  1  EP卫星地面段运行框架

    Figure  1.  EP ground segment architecture

    图  2  FXT载荷观测数据组织结构

    Figure  2.  FXT observation data structure

    图  3  EP数据处理与分发平台分层架构

    Figure  3.  EP data processing and distribution platform architecture

    图  4  EP卫星数据预处理与分发运行流程

    Figure  4.  EP data processing and distribution operation flow chart

    图  5  EP卫星数传信道数据预处理流程设计

    Figure  5.  EP X-band data processing flow chart

    图  6  数据快速分发与获取流程

    Figure  6.  EP data distribution flow chart

    图  7  0级数据分离与提取处理算法流程

    Figure  7.  Level 0 data processing algorithm

    图  8  FXT载荷1级数据处理算法流程

    Figure  8.  FXT level 1 data processing algorithm

    图  9  观测数据的完整性判读算法流程

    Figure  9.  Observation data completeness analysis algorithm

    图  10  EP卫星数据预处理与分发服务平台组成

    Figure  10.  EP data processing and distribution platform structure

    表  1  EP卫星0级和1级数据定义

    Table  1.   Definition of EP Level 0 and Level 1 data product

    数据级别 数据级别定义
    Level 0A  对卫星单次过站的数传X-band原始数据、遥测S-band原始数据、北斗短报文以及VHF数据进行解帧、源包提取、验证排序后生成的按应用过程标识符(Application Process Identifier, APID)拆分的源包数据
    Level 0B  在0A级数据的基础上, 融合多次数传接收数据, 对数据源包进行拼接、去重复后形成按小时组织, 按APID拆分的数据
    Level 0C  在0A/0B级科学数据的基础上, 进行拼接、去重复、源包解析后生成按观测号组织的科学数据帧数据
    Level 0Q  在0B/0C级科学数据的基础上, 对载荷科学数据进行粗略标定后生成的光变曲线、曝光图以及能谱数据
    Level 1  FXT载荷: 在0C级科学数据的基础上, 进行科学数据解包、时间还原和坐标系转换, 对同一观测号的数据进行再组织, 剔选出和科学分析无关数据
     WXT载荷: 在0B级科学数据的基础上, 进行解包、科学数据帧解析、物理量转化, 按观测号组织, 同时整合载荷状态数据、姿轨信息等得到的数据
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    表  2  EP卫星各类数据处理与分发时效性

    Table  2.   EP data processing and distribution performance

    数据来源 数据类型 数据级别 数据体量 数据个数 处理延迟 分发延迟
    数传数据 科学 0B 1484.8 MByte 5 45 min 23 min
    1级 3686.4 MByte 19 69 min 1.6 min
    工程 0B 146 MByte 185 45 min 24 min
    1级 902 MByte 193 67 min 18 min
    警报 1 A 4.74 MByte 11 14 min 11 min
    VHF数据 警报 0A 9 KByte 1 21 s 1 s
    工程 1级 864 Byte 1 7 s 1 s
    北斗数据 警报 0C 8.43 KByte 1 1 s 1 s
    工程 1级 1 KByte 1 12 s 1 s
    遥测数据 工程 1级 2.44 MByte 36 17 s 4 s
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    表  3  EP卫星数据管理详情

    Table  3.   EP satellite data management

    序号数据级别种类数量文件个数体量
    1原始4426664.4 TByte
    20A级872730441.99 TByte
    30B级394805401.78 TByte
    40C级7151251.24 TByte
    51级948243499.22 TByte
    6辅助41427102.16 GByte
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    表  4  EP卫星观测数据完整性判读结果

    Table  4.   Observation data integrity interpretation results

    序号 观测号 载荷 观测类型 观测开始
    时间(UTC)
    观测结束
    时间(UTC)
    更新时间
    (UTC)
    观测是否
    结束
    工程数据
    完整性
    科学数据
    完整性
    1 08500000099 FXTA 重要ToO 2024-05-18 (15:00:01) 2024-05-18 (18:33:44) 2024-05-19 (10:03:07) 结束 完整 完整
    2 13600006196 FXTB 巡天观测 2024-05-17 (21:44:03) 2024-05-19 (18:38:47) 2024-05-20 (05:48:44) 结束 完整 完整
    3 13600006197 FXTB 巡天观测 2024-05-17 (20:07:44) 2024-05-17 (21:44:03) 2024-05-18 (14:06:07) 结束 完整 完整
    4 08500000098 FXTA 重要ToO 2024-05-17 (13:35:01) 2024-05-17 (20:07:44) 2024-05-19 (09:46:00) 结束 完整 完整
    5 13600006196 FXTB 巡天观测 2024-05-16 (10:24:59) 2024-05-17 (13:35:01) 2024-05-18 (10:51:00) 结束 完整 完整
    6 08500000097 FXTA 重要ToO 2024-05-16 (02:23:18) 2024-05-16 (10:24:59) 2024-05-18 (08:57:13) 结束 完整 完整
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-07-02
  • 修回日期:  2024-12-05
  • 网络出版日期:  2024-12-09

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