一种星载磁强计采样率自动切换方法及装置与流程

本发明涉及星载磁强计输出数据采样系统，尤其涉及一种星载磁强计采样率自动切换方法及装置。

背景技术：

星载磁强计一般对采集的数据量都有限制，若每天采集的数据量太多，将无法传送到地面，特别是深空探测更是如此。为了减少采集的数据量，星载磁强计在正常情况下都使用低采样率采集磁场数据，但是在遇到特殊磁场异常情况下，科学用户希望能通过数据观察到更多的细节，比如遇到强太阳风或者遇到星球上某区域磁场异常的情况，为了能够在遇到特殊磁异常情况下观测更多细节，就需要更高采样率的数据，常见的做法是通过地面注入指令的方式遥控星载磁强计，以切换到高采样率进行观测，但是由于指令传递需要很长的时间，特别对于深空探测来说，某条指令到达仪器需要几个小时，这样就很可能会错过一些磁场异常现象的高分辨率观测时机，导致地面无法观测到所需的细节。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种在减少误判的情况下，能够根据磁场观测值自动将星载磁强计切换到高采样率的采样状态，从而实现及时进行高分辨率观测的星载磁强计采样率自动切换方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种星载磁强计采样率自动切换方法，该方法基于一装置实现，所述装置包括有一参数设置单元、一判断单元、一采样率切换单元及一定时单元，所述装置预设有第一采样率和第二采样率，所述第一采样率大于第二采样率，所述方法包括如下步骤：步骤s1，利用参数设置单元设置磁场阈值l和持续时间t；步骤s2，所述装置接收磁强计采集的磁场测量值b，并利用判断单元判断磁场测量值b是否大于磁场阈值l，若是，则执行步骤s3，若否，则继续执行步骤s2；步骤s3，利用所述采样率切换单元将磁强计的采样率切换至第一采样率，当定时单元计时达到持续时间t时，执行步骤s4；步骤s4，所述采样率切换单元将磁强计切换至第二采样率；重复步骤s2～步骤s4。

优选地，所述装置还包括有计数器，所述步骤s3中，当磁强计的采样率切换至第一采样率时，所述计数器加1。

优选地，所述计数器预设有上限值m，当所述计数器的计数达到上限值m时，所述判断单元停止对磁场测量值b和磁场阈值l的判断。

优选地，所述判断单元预设有连续比较时间t2，所述步骤s2中，当所述判断单元判断出磁场测量值b在连续比较时间t2内均大于磁场阈值l时，执行步骤s3。

优选地，所述连续比较时间t2的设置过程包括：在地面模拟环境下，测量星载磁强计工作环境中瞬时背景干扰磁场的持续时间最大值t0，将连续比较时间t2设置为t2>t0。

优选地，所述步骤s3中，当所述采样率切换单元将磁强计的采样率切换至第一采样率时，所述判断单元停止对磁场测量值b和磁场阈值l的判断，直至定时单元的计时达到持续时间t。

优选地，所述磁场阈值l的设置过程包括：在地面模拟环境下，测量星载磁强计背景干扰磁场的范围，确定背景干扰磁场总场的最大值为b0，再结合已确定的目标探测星球的磁场总场最大值b1，将磁场阈值l设置为l＝b0+b1。

一种星载磁强计采样率自动切换装置，其包括有一参数设置单元、一判断单元、一采样率切换单元及一定时单元，所述装置预设有第一采样率和第二采样率，所述第一采样率大于第二采样率，并且所述装置用于接收磁强计采集的磁场测量值b，其中，所述参数设置单元用于设置磁场阈值l和持续时间t；所述判断单元用于判断磁场测量值b是否大于磁场阈值l：若是，则利用所述采样率切换单元将磁强计的采样率切换至第一采样率，当定时单元计时达到持续时间t时，将磁强计的采样率切换至第二采样率；若否，则所述采样率切换单元将磁强计的采样率保持于第二采样率。

优选地，所述采样率切换单元包括有2选1数据选择器，藉由所述2选1数据选择器而实现对第一采样率和第二采样率的择一切换。

优选地，所述参数设置单元包括有用于写入磁场阈值l和持续时间t的寄存器。

本发明公开的星载磁强计采样率自动切换方法中，在磁场测量值b低于磁场阈值l的正常情况下，可使用低采样率采集磁场数据，当出现磁场异常情况时，在判断单元和采样率切换单元的作用下，能够将磁强计自动切换到高采样率，并持续采集一段时间，当该高采样率时长达到持续时间t时，自动切换至低采样率，本发明无需通过控制指令来切换采样率，避免了因指令延时而导致磁强计高采样率的延时开启，进而在减少误判的情况下，根据磁场观测值自动切换星载磁强计的采样状态，从而实现及时的高分辨率观测。

附图说明

图1为本发明星载磁强计采样率自动切换方法的流程图。

图2为本发明星载磁强计采样率自动切换装置的组成框图。

图3为本发明优选实施例中参数设置单元执行过程的流程图。

图4为本发明优选实施例中判断单元执行过程的流程图。

图5为本发明优选实施例中采样率切换单元的端口示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种星载磁强计采样率自动切换方法，结合图1和图2所示，该方法基于一装置实现，所述装置包括有一参数设置单元201、一判断单元202、一采样率切换单元203及一定时单元204，所述装置预设有第一采样率和第二采样率，所述第一采样率大于第二采样率，所述方法包括如下步骤：

步骤s1，利用参数设置单元201设置磁场阈值l和持续时间t；

步骤s2，所述装置接收磁强计采集的磁场测量值b，并利用判断单元202判断磁场测量值b是否大于磁场阈值l，若是，则执行步骤s3，若否，则继续执行步骤s2；

步骤s3，利用所述采样率切换单元203将磁强计的采样率切换至第一采样率，当定时单元204计时达到持续时间t时，执行步骤s4；

步骤s4，所述采样率切换单元203将磁强计切换至第二采样率；

重复步骤s2～步骤s4。

上述星载磁强计采样率自动切换方法中，在磁场测量值b低于磁场阈值l的正常情况下，可使用低采样率采集磁场数据，当出现磁场异常情况时，在判断单元202和采样率切换单元203的作用下，能够将磁强计自动切换到高采样率(即第一采样率)，并持续采集一段时间，当该高采样率时长达到持续时间t时，自动切换至低采样率(即第二采样率)，本发明无需通过控制指令来切换采样率，避免了因指令延时而导致磁强计高采样率的延时开启，进而在减少误判的情况下，根据磁场观测值自动切换星载磁强计的采样状态，从而实现及时的高分辨率观测。

所述步骤s1中，结合图2和图3所示，首先应设置高采样率切换所需的磁场阈值l。磁场阈值l的默认值一种设置方法为：在地面模拟环境下，测量星载磁强计背景干扰磁场的范围，确定出干扰磁场总场的最大值(不包括类似其他设备开关机时的瞬时干扰磁场)为b0，通过先前资料确定的要探测的星球上(表面或上空)的磁场总场最大值b1，阈值l＝b0+b1。在地面获取到具体的探测数据后，可以根据具体情况，通过地面注入指令以及自动切换采样率装置的参数设置单元201，重新修改阈值l。

由此可见，所述磁场阈值l的设置过程包括：在地面模拟环境下，测量星载磁强计背景干扰磁场的范围，确定背景干扰磁场(不包括其他设备开关机等造成的短时干扰磁场)总场的最大值为b0，再结合已确定的目标探测星球的磁场总场最大值b1，将磁场阈值l设置为l＝b0+b1。

其次，设置高采样率保持时间t(即持续时间t)和每天高采样率次数的最大值m(即上限值m)。其中高采样率保持时间t和每天高采样率次数的最大值m的默认值的一种设置方式为：根据每天工作的数据量的限制计算，如果通过计算每天高采样率最多保持1小时的时间，可以设置高采样率保持时间t＝15分钟，高采样率最多的次数为m＝4次。如果某次磁场异常情况超过15分钟，在回到低采样率后，由于当天高采样率次数还未超过m，可以再次切换到高采样率继续采样。直到高采样率次数超过了m次，此时自动切换采样率系统不再进行判断，并且不会再次切换到高采样率。当地面获取到具体探测数据后，可以根据具体数据的情况，通过地面注入指令以及自动切换采样率装置的参数设置单元201，重新修改高采样率保持时间t和每天高采样率次数的最大值m。

上述执行过程可总结为如下方式：所述装置还包括有计数器，所述步骤s3中，当磁强计的采样率切换至第一采样率时，所述计数器加1。进一步地，所述计数器预设有上限值m，当所述计数器的计数达到上限值m时，所述判断单元202停止对磁场测量值b和磁场阈值l的判断。

此外，还包括设置连续比较时间t2。连续比较的时间t2的默认值的一种设置方法为：在地面模拟环境下，测量星载磁强计短时背景干扰磁场(例如其他设备开关机等)的持续时间的最大值t0，t2的设置满足t2>t0即可。在地面获取到具体探测数据后，可以根据具体数据的情况，通过地面注入指令以及自动切换采样率装置的参数设置单元201，重新修改连续比较时间t2。

也就是说，所述判断单元202预设有连续比较时间t2，所述步骤s2中，当所述判断单元202判断出磁场测量值b在连续比较时间t2内均大于磁场阈值l时，执行步骤s3。进一步地，所述连续比较时间t2的设置过程包括：在地面模拟环境下，测量星载磁强计工作环境中瞬时背景干扰磁场(比如其他设备的开关机带来的干扰磁场)的持续时间最大值t0，将连续比较时间t2设置为t2>t0。

所述步骤s2中，结合图2和图4所示，需根据探测磁场值和阈值，判断是否需要切换到高采样率。具体是指：由于阈值为总磁场的大小，星载磁强计采集的磁场数据一般为三分量矢量，需要先通过x、y、z三分量的磁场求出总场的大小，然后与阈值l进行比较，如果连续t2时间内容的采集值都大于阈值l，就利用切换采样率单元203，将星载磁强计切换到高采样率。否则保持现有采样率，并将定时器归零(或计数器归零)，重新判断新采集的数据是否满足切换到高采样率的条件。

所述步骤s3中，结合图2和图5所示，当切换到高采样率后，应当保持一定的时间t。具体是指：采样率切换是通过采样率切换单元203实现的，采样率切换单元203可以用一个2选1的数据选择器实现，当需要切换到高采样率时，设置控制信号为高电平(或低电平)，选通高采样率输出的通道。切换到高采样率后需要高驰一定的时间t，具体可采用计数器的方式实现，当切换到高采样率后启动计数器，计数器按照一定的频率计数，当计数到与时间t对应的计数大小时，表明高采样率已经保持了t时间，此时，返回到低采样率状态进行采集。

此外，所述步骤s3中，当所述采样率切换单元203将磁强计的采样率切换至第一采样率时，所述判断单元202停止对磁场测量值b和磁场阈值l的判断，直至定时单元204的计时达到持续时间t。

为了更好地说明本发明的技术方案，本发明还公开了一种星载磁强计采样率自动切换装置，结合图1和图2所示，包括有一参数设置单元201、一判断单元202、一采样率切换单元203及一定时单元204，所述装置预设有第一采样率和第二采样率，所述第一采样率大于第二采样率，并且所述装置用于接收磁强计采集的磁场测量值b，其中，

所述参数设置单元201用于设置磁场阈值l和持续时间t；

所述判断单元202用于判断磁场测量值b是否大于磁场阈值l：

若是，则利用所述采样率切换单元203将磁强计的采样率切换至第一采样率，当定时单元204计时达到持续时间t时，将磁强计的采样率切换至第二采样率；

若否，则继续判断磁场测量值b是否大于磁场阈值l。

作为一种优选方式，所述采样率切换单元203包括有2选1数据选择器，藉由所述2选1数据选择器而实现对第一采样率和第二采样率的择一切换。所述参数设置单元201包括有用于写入磁场阈值l和持续时间t的寄存器。

上述装置中，返回至低采样率仍然由采样率切换单元203实现，采样率切换单元203由一个2选1的数据选择器实现，当需要切换到高采样率时，设置控制信号为低电平(或高电平)，选通低采样率输出的通道。此外，高采样率的执行次数的递增可以通过一个累加器实现。

本实施例中，所述参数设置单元201用于设置自动切换功能相关的参数，主要的职能是接收数据指令，解析指令中的命令码和参数，根据参数设置相应的寄存器。请参照图3，设置单元首先对上传的指令进行解析，判断是要修改哪个参数，然后判断参数的合法性，如果合法就对相应的参数进行修改，否则就进入错误处理流程并进行应答。

所述判断单元202用于判断是否满足切换到高采样率的条件，请参照图4，判断单元接收磁场探测值，然后首先判断是否开启判断，不开启判断的条件为：

a、此时装置已经进入了高采样率模式，并且在定时时间t内。

b、此时装置已经进入高采样率的次数超过了m次，为了采集的数据都能下传，不再开启高采样率。

满足以上两条中的任意一条都不开启判断，不进入后续的判断的流程，否则就开启判断，进入判断流程。首先计算磁场总场值，然后将磁场总场b与阈值l比较，如果b<l，直接将计数器清零并且继续接受磁场探测数据，否则，b>l的话，将计数器加1，然后判断计数器是否达到了t2对应的计数值，如果计数器的计数大于了t2对应的计数值，则控制切换采样率单元，将星载磁强计切换到高采样率，同时设置标志，表明已经进入了高采样率模式，再次接受磁场数据后将不在启动判断。否则就继续接受数据，并启动判断，进入后续判断流程。

所述采样率切换单元203用于实现高低采样率的切换。其可以采用2选1数据选择器，请参照图5，控制信号为判断单元中的是否切换到高采样率的输出信号，正常情况选通的是低采样率通道(控制信号为低电平)，当判断需要切换到高采样率时此控制信号选通高采样率通道(控制信号为高电平)。

所述定时单元204用于对高采样率保持时间进行计时，可以采用任意一种定时器实现，或者按照一定的频率的计数来实现。

本发明公开的星载磁强计采样率自动切换方法及装置，其能够在减少误判的情况下，根据磁场观测值自动将星载磁强计切换到高采样率的采样状态，从而实现在保证每天采集数据量限制的条件下及时的高分辨率观测，由此可见，本发明适合在星载磁强计采样系统中使用，并具有一定的应用前景。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。