[发明专利]一种星载磁强计磁场数据压缩处理方法及装置

说明书

本发明公开了一种星载磁强计磁场数据压缩处理方法，其包括如下步骤：接收并缓存星载磁强计输出的N帧原始磁场数据；计算原始磁场数据中各磁场分量的中值M，再将各磁场分量分别与中值M进行差分运算；对中值差分单元处理后的磁场数据中前后相邻的两帧数据进行差分运算；根据相邻帧差分单元处理得出的磁场数据的大小，用变长字节编码方式对该磁场数据进行编码并存储；将变长字节编码处理单元处理得到的磁场数据，以及接收缓存单元、中值差分单元、相邻帧差分单元和变长字节编码处理单元所生成的辅助信息组合成新的数据帧。本发明具有较高的压缩比、占用资源少、算法简单、易于实现等特点。

技术领域

本发明涉及星载磁强计输出数据处理系统，尤其涉及一种星载磁强计磁场数据压缩处理方法及装置。

背景技术

星载磁强计一般对采集的数据量都有限制，每天采集的数据量太多无法传送到地面，特别是深空探测更是如此。同时星载磁强计都是连续测量的设备，虽然数据率相对较小，但是连续测量一段时间后的数据量会较大，为了能够符合数据量的限制，使得每天测量的数据能够下传到地面，必须要对磁场数据做进一步的压缩。另外，为了保证压缩后数据不丢失信息，确保下传的数据解压后能获取全面的信息，还必须使用无损压缩的方案。

目前国内外对星载磁强计的数据压缩都没有好的方案，由于星载磁强计设备采集的数据已经为实际的二进制数据，使用常用的无损压缩方案如LZ77、bzip2、LZMA等都无法达到较好的压缩比，经过一些试验分析，即使像LZMA这种有较高压缩比的方案，在压缩星载磁强计输出的数据时都很难达到2:1。同时，由于星载设备的资源限制，即使常用的无损压缩方案能够达到较高的压缩比，但是需要较多的内存、处理器等资源，并且算法非常复杂，移植困难，不适合在星载设备上使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种具有较高的压缩比、占用资源少、算法简单、易于实现的星载磁强计磁场数据压缩处理方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种星载磁强计磁场数据压缩处理方法，该方法基于一装置实现，所述装置包括有一接收缓存单元、一中值差分单元、一相邻帧差分单元、一变长字节编码处理单元及一封帧单元，所述方法包括如下步骤：步骤S1，接收和缓存原始数据：利用接收缓存单元接收并缓存星载磁强计输出的N帧原始磁场数据；步骤S2，中值差分运算：利用中值差分单元计算原始磁场数据中各磁场分量的中值M，再将各磁场分量分别与中值M进行差分运算；步骤S3，相邻帧差分运算：相邻帧差分单元对中值差分单元处理后的磁场数据中前后相邻的两帧数据进行差分运算；步骤S4，变长字节编码处理：所述变长字节编码处理单元根据相邻帧差分单元处理得出的磁场数据的大小，用变长字节编码方式对该磁场数据进行编码并存储；步骤S5，重新组合成数据帧：利用封帧单元将变长字节编码处理单元处理得到的磁场数据，以及接收缓存单元、中值差分单元、相邻帧差分单元和变长字节编码处理单元所生成的辅助信息组合成新的数据帧。

优选地，所述步骤S1中，只缓存N帧原始磁场数据中第一帧的时间戳数据，将第一帧之后的每一帧的时间戳数据丢弃。

优选地，所述中值差分单元预设有中值差分符号位缓冲区，所述步骤S2中，进行中值差分运算处理时，先比较每帧磁场分量的大小是否大于中值M：若是，则用磁场分量减去中值M，将计算结果存储于原始磁场数据的缓冲区中的对应位置，并将中值差分符号位缓冲区中的相应位置1；若否，则用中值减去磁场分量，将计算结果存储于原始磁场数据的缓冲区中的对应位置，并将中值差分符号位缓冲区中的相应位置0。

优选地，所述步骤S3中，进行相邻帧差分运算处理时，令中值差分单元处理后的磁场数据中的第一帧数据保持不变，从第二帧数据开始，将数据替换为数据与其前一帧数据的差值。