基于數據與時碼分離存儲的遙測時碼修正方法研究

張志國，王紅萍，徐洪洲

(91550部隊， 遼寧 大連 116023)

某型遙測設備記錄遙測信息時分為數據和時碼兩個信息流分別存儲，兩種信息之間存在一一對應關系。但在實際任務中，當被測目標處于出水、點火等特征段時，由于受到水裙、火焰的干擾，信號接收質量比較差。在此特征段落時碼存在散亂現象，時碼和數據的一一對應關系受到影響,具體表現有整秒跳、配時未在遙測數據完整幀對應位置等問題，當多站數據合成全程數據時，造成時碼散落段的數據丟失，而此特征段落的數據往往對分析被測目標的技術狀態比較重要，特別是當飛行試驗出現故障時[1-2]。針對時碼修正，GJB2238A—2005遙測數據處理給出了時間檢查方法，利用幀周期進行前后兩點時間糾錯，但此方法只適用于數據與時碼同步存儲，無法解決在數據與時碼分離存儲條件下的時碼修正。對于多站時統不一致問題，目前國內通用的做法是舍棄時統不一致的數據，不進行時碼修正。本文以遙測幀計數為信息參考基準，確定檢測模型和修正模型，并分析實測數據驗證方法的合理性及有效性。

1 遙測時碼修正方法

1.1 異常幀計數修正

以幀計數為參考基準，修正時碼的關鍵是要首先獲得準確的遙測幀計數。遙測幀計數是彈上設備產生的，和其他被測參數一起安排在遙測數據幀結構中[3]，一般在不同的副幀波道中同時傳輸兩路備保。幀計數由高、低兩個字節構成，取值范圍為0～65 535，其特點是線性遞增的[4]。

在地面遙測設備接收數據時，由于存在干擾情況，接收到的幀計數有可能是錯誤的[5]。在這種情況下，需要對其進行修正(本文不考慮由于彈上幀計數本身工作異常而造成的幀計數錯誤，在這種情況下，幀計數是分段連續的，無法實現比對修正)。在一幀數據中幀計數傳輸兩遍，有兩個信息源可供相互比較，再利用幀計數本身線性遞增的特點，可以實現幀計數的修正。具體方法是：

首先比較兩路幀計數的高位，相同的話認為是正確的，如果不同，再和前后兩點幀計數的高位比較，由于幀計數高位每隔256個幀周期才向上加1，變化比較緩慢，也就說這三點應存在如下關系：前點幀計數高位≤當前幀計數高位≤后點幀計數高位，通過此關系比較容易得到當前幀計數高位的值。

然后比較兩路幀計數的低位，相同的話認為是正確的，如果不同，再和前后兩點幀計數的低位比較，前后三點應存在如下關系：前點幀計數低位<當前幀計數低位<后點幀計數低位，同時用三點的時間差和幀計數低位差進行比較，得到幀計數的低位。

異常幀計數修正結構流程圖如圖1所示。

圖1 異常幀計數修正結構流程

1.2 單站時碼修正

通過對已有實測遙測時碼數據進行處理分析，統計其異常情況，特別是對處于鎖定與失鎖臨界點的數據進行了重點分析，以下兩種情況可以進行時碼修正[6]：1)數據結構完整，但是幀同步碼出現的位置沒有在幀長度的整倍數上，此時，時碼與數據對應關系不正確；2)數據結構完整，幀同步碼出現的位置在幀長度的整倍數上，但是對應的時碼錯誤，滿足不了配時精度。針對這兩種情況，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的情況

1個幀長的遙測數據塊對應16個字節的時碼。其中，數據由被測目標產生并發送，時碼由遙測接收設備的時碼器按幀周期自動生成[7]。但在實際任務中，當遙測接收設備由失鎖轉為鎖定狀態時，完整幀結構的幀同步碼沒有出現在幀長的整倍數上，造成時碼和數據的一一對應關系受到影響。

遙測設備接收數據時是逐幀存儲，當其處于失鎖狀態時也向數據文件寫入，只是幀結構是紊亂的。通過對大量實測遙測數據進行分析，確定在此狀態下數據和時碼存在如下關系：設n=當前幀同步碼位置/幀長，則其對應的時碼必為Tn-1、Tn、Tn+1中的一個。這樣就把幀同步碼未在整幀位置出現的情況轉化為幀同步碼在整幀位置出現的情況，只不過其對應的時碼有可能有三組，再根據幀計數進行選取或者修正。

2) 幀同步碼位置正確、時碼異常的情況

首先，對幀計數進行修正，得到正確的幀計數,再將BCD時碼轉換成相對時。以數據質量好的一段所對應的時間為基準，對與幀計數對應的所有時間源碼進行前向修正及后向修正；每修好一個時間，即以該時間為基準繼續修正；并根據“|時間差|<時間誤差范圍”判斷修正結果是否達到要求[8]。單站時碼修正結構流程圖如圖2所示。

圖2 單站時碼修正結構流程

1.3 多站時統不一致修正

當多站數據合成全程數據時，如果某站時統和其他站時統不一致，會造成該站數據無法合入到全程數據中去，實現不了全程拼接[9,10]。因此，必須對該站時碼進行修正。

首先，對該站數據進行幀計數修正、單站時碼修正，保證其相對時是正確的；然后，與其他站相同幀計數的時碼進行比較，計算時間差；將該站所有時碼加上時間差，得到修正后的時碼。

多站時統不一致修正結構流程圖如圖3所示。

2 算例與分析

某次飛行試驗，遙測幀周期為8 ms，在580～680 s段落，遙測誤碼率較高，數據接收質量較差。原始幀計數如圖4所示，存在大量的毛刺野值，經過異常幀計數修正后如圖5所示，曲線光滑無毛刺，異常幀計數得到了修正，時碼修正前與幀計數時間差如圖6所示，存在最大約15 ms的多個異常時碼，時碼修正后與幀計數時間差如圖7所示，所有時間差不超過0.8 ms，滿足了數據處理精度要求。同時，通過修正幀同步碼未在整幀位置出現的情況，數據向前多處理26個點，共計208 ms，提高了遙測數據處理完整性。

圖3 多站時統不一致修正結構流程

圖4 幀計數修正前

圖5 幀計數修正后

圖6 時碼修正前與幀計數的時間差

圖7 時碼修正后與幀計數的時間差

3 結論

基于數據與時碼分離存儲的遙測時碼修正方法，以遙測幀計數為信息參考基準，首先進行異常幀計數修正，然后進行單站時碼修正，最后進行多站時統不一致修正。該方法無需考慮遙測設備的更新換代，具有很強的通用性。實測數據表明，該方法解決了異常時碼對數據配時的影響，增加了特征時刻遙測數據可用量，可用于遙測數據事后處理。