CN114944864B - 一种遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法,属于数据跨网传输与交换领域。本发明针对遥感卫星原始码流数据跨网传输造成的时效性和可靠性降低问题,提供了一种基于单向传输设备和光盘摆渡设备资源池的遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法,该方法通过两种跨网设备的结合使用,并设计实现遥感卫星原始码流数据多任务并发跨网传输情况下的数据分包、文件命名规则、任务优先级以及数据包失败重传等跨网传输策略,解决了遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输问题。

Description

一种遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法
技术领域
本发明属于数据跨网区传输与交换领域,特别是指一种基于单向传输设备和光盘摆渡设备双向资源池的遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法。
背景技术
遥感卫星原始码流数据的接收传输在整个观测卫星业务应用过程中起着承前启后的关键作用,根据卫星跟踪接收计划,地面站接收卫星原始码流后将数据传输至卫星地面应用***进行产品生产,传输效率和可靠性直接影响到数据应用的时效性和效果。
目前已公开的研究成果主要针对同网区环境下的遥感卫星原始码流数据传输,对原始码流数据传输协议、网络优化、加解密、断点续传等方面开展研究,并不适合于跨网区情况下的遥感卫星原始码流数据的安全高效传输。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法,该方法基于单向传输设备和光盘摆渡设备资源池,实现遥感卫星原始码流数据的跨网区安全高效传输。
本发明所要解决的技术问题是由以下技术方案实现的:
一种遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法,包括以下步骤:
(1)根据卫星跟踪接收计划以数据流的方式进行卫星原始码流数据接收,按照卫星特点对接收的卫星原始码流数据进行数据分包,并按照预定义的文件命名规则顺序生成数据分包文件;
(2)构建多任务情况下的原始码流数据跨网传输综合调度模型,调度多台单向传输设备进行遥感卫星原始码流数据分包文件的多任务并行跨网传输,从而将遥感卫星原始码流数据分包文件从低密区交换到向高密区;
(3)高密区接收到数据分包后,按照预定义的文件命名规则对数据分包所属的卫星型号、传输任务及传输顺序和优先级进行解析,将数据分包按照卫星型号和优先级稳序推送到数据处理***进行产品生产;
(4)如果出现断序或者接收失败的数据分包,则生成失败反馈文件,失败反馈文件中包括此数据分包的所属任务、优先级和数据分包名称,通过光盘摆渡设备从高密区交换到低密区,低密区接收到失败反馈文件后,进行解析,将传输失败的数据分包重新从低密区传输到高密区。
进一步的,步骤(1)的具体方式为:
根据卫星型号、分辨率和单景数据大小,按照不同卫星分别设置每种卫星的数据分包大小,以在高密区进行处理时进行快速生产,预定义的数据分包文件的命名规则为:
卫星代号_接收站代号_轨道圈号_日期时间_优先级_任务流水号_分包流水号.文件后缀;
其中,卫星代号为每颗卫星固定代号;接收站代号用于确定本次任务从哪个地面接收站接收的码流数据;轨道圈号为9位数字,范围为000000001-999999999;日期时间包括四位年数、两位月数、两位日数、两位小时数、两位分钟数、两位秒数;优先级分为1-9级,用于确认任务优先级;任务流水号为3位数字,每天从001开始,最高到999,用于区分不同的任务;分包流水号为5位数字,每次任务均从00001开始编号,最高到99999;文件后缀为dat或者end,每次任务的最后一个数据分包以end为文件名后缀,其余数据分包均以dat为文件名后缀;
通过分包流水号和文件名后缀的组合,实现数据跨网后在高密网区判断本次传输任务是否完成以及确认数据分包的推送顺序。
进一步的,步骤(2)中,针对多个卫星原始码流接收任务并发跨网传输特点,构建综合任务调度模型,并通过调度多台单向传输设备实现多任务数据分包文件的多任务快速并行跨网传输;具体方式为:
首先,综合计算单向传输设备池中各设备的任务负载情况,每次数据分包文件传输请求,均分配给负载最轻的单向传输设备,实现单向传输设备池的资源最优利用;
其次,解析数据分包文件的任务优先级和数据分包流水号,对于不同任务的跨网传输请求,按照优先级进行执行,对于同一任务中的不同数据分包文件,按照分包流水号进行执行;
跨网过程中,优先传输失败的数据分包文件,从而保证多任务并发情况下的原始码流数据数据分包文件稳序进行跨网传输。
本发明与现有技术中相比具有如下优点:
1、本发明通过遥感卫星原始码流的数据实时分包,利用跨网交换设备,采用设备池并行传输的方式,不间断的将卫星码流分包数据稳定传输到数据处理***,实现近似实时数据传输的效果,提高跨网传输后码流数据处理的时效性。
2、本发明充分考虑了多型号卫星、多任务情况下的卫星原始码流数据传输,通过预定义数据分包文件的命名规则,实现码流数据跨网传输任务的优先级识别及分包数据保序推送。
3、本发明从实际应用的角度出发,充分考虑跨网传输失败情况,通过失败反馈与数据重传机制,提升遥感卫星原始码流数据跨网传输的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例中卫星原始码流数据跨网区传输的流程图。
图2为本发明实施例中数据包跨网传输与稳序推送的流程图。
图3为本发明实施例中数据包失败重传处理过程的流程图。
具体实施方式
下面,结合附图对本发明做进一步说明。
一种遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法,包括以下步骤:
(1)根据卫星跟踪接收计划以数据流的方式进行卫星原始码流数据接收,按照卫星特点对接收的卫星原始码流数据进行合理的数据分包,并按照预定义的文件命名规则顺序生成数据包文件;
(2)调度多台单向传输设备进行遥感卫星原始码流数据包文件的多任务快速并行跨网传输,实现将遥感卫星原始码流数据包文件从低密区高效的交换到向高密区;
(3)高密区接收到分包数据后,按照预定义的文件命名规则对数据包所属的卫星型号、传输任务及传输顺序和优先级等进行解析,将分包数据按照卫星型号和优先级等信息稳序推送到数据处理***进行产品生产;
(4)如果出现数据断序或者接收失败的数据包,则生成失败反馈文件,失败反馈文件中包括此数据包的所属任务、优先级和数据包名称等相关信息,通过光盘摆渡设备将失败反馈文件从高密区交换到低密区,低密区接收到失败反馈文件后,进行解析,将传输失败的数据包重新从低密区传输到高密区。
本发明针对遥感卫星原始码流数据跨网传输造成的时效性和可靠性降低问题,提供了一种基于单向传输设备和光盘摆渡设备资源池的遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法,该方法通过两种跨网设备的结合使用,并设计实现遥感卫星原始码流数据多任务并发跨网传输情况下的数据分包、文件命名规则、任务优先级以及数据包失败重传等跨网传输策略,解决了遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输问题。本发明具有遥感卫星原始码流数据包稳序、多任务并行跨网传输以及失败任务自动重传和安全高效等特点,实现了跨网传输情况下遥感卫星原始码流数据的高效与可靠传输。
以下为一个更具体的例子:
一种遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法,如图1所示,包括以下步骤:
(1)根据卫星跟踪接收计划以数据流的方式进行卫星原始码流数据接收,按照卫星特点对接收的卫星原始码流数据进行合理的数据分包,并按照预定义的原始码流数据分包文件命名规则顺序生成数据分包文件。
首先,以码流形式从地面接收站接收原始码流数据,并根据卫星型号、分辨率和单景数据大小,按照卫星不同分别设置每种卫星的数据分包大小,便于在高密区进行处理时的快速生产;
其次,按照预定的卫星原始码流数据分包文件规则生成分包数据文件,预定义的数据分包文件的命名规则为:
卫星代号_接收站代号_轨道圈号_日期时间_优先级_任务流水号_分包流水号.文件后缀;
其中卫星代号为每颗卫星固定代号;接收站代号用于确定本次任务是从哪个地面接收站接收的码流数据;轨道圈号为9位数字(000000001-999999999);日期时间(年月日时分秒,如20210813071213);优先级分为1-9级,用于确认任务优先级;任务流水号为3位数字(001-999),每天从001开始,用于区分不同的码流数据任务;分包流水号为5位数字(00001-99999),每次任务均从00001开始编号;文件后缀为dat或者end,每次任务的最后一个数据分包以end为文件名后缀,其余数据分包均以dat为文件名后缀;通过分包流水号和文件名后缀的组合,实现数据跨网后在高密网区判断本次传输任务何时完成以及确认分包数据的推送顺序。
(2)针对多个卫星原始码流接收任务并发跨网传输特点,构建综合任务调度模型,调度多台单向传输设备进行遥感卫星原始码流数据包文件的多任务快速并行跨网传输,实现将遥感卫星原始码流数据包文件从低密区交换到向高密区。针对多个原始码流接收任务并发传输的情况,首先将多台单向传输设备进行池化管理,统一收集各设备的状态信息、已分配的任务信息,综合计算各设备的任务负载情况,从而获得当前负载最轻的设备,每次新生成的卫星原始码流数据分包文件传输请求,均分配给负载最轻的单向传输设备,实现单向传输设备池的资源最优利用;其次,对于多任务并发情况的卫星码流接收情况,根据跟踪接收计划中的任务级别,在生成分包文件时将级别写入分包文件名,因此,当同时有多个原始码流数据分包文件待跨网交换时,解析数据分包文件的任务优先级和数据分包流水号,不同任务的跨网传输请求,按照优先级进行执行,同一任务中的不同数据分包文件,按照分包流水号进行执行,并优先传输失败的数据分包文件,从而保证多任务并发情况下的原始码流数据分包文件稳序进行跨网传输。
(3)高密区接收到分包数据后,按照预定义的文件命名规则对数据包所属的卫星型号、传输任务及传输顺序和优先级等进行解析,将分包数据按照卫星型号和任务优先级等稳序推送到相应的卫星数据处理***进行产品生产,如图2所示。
首先,单向传输设备将从低密区跨网交换过来的数据分包文件存储到数据分包文件缓冲池,高密区业务***按照数据分包文件的到达时间按序对数据分包文件缓冲池中的数据分包文件进行处理;其次,根据预定义的数据分包文件命名规则,构建不同任务、不同卫星型号的数据分包文件数据的推送任务队列,从而实现数据分包文件的保序;最后,根据任务队列信息,并行的将数据分包文件严格按照顺序推送相应卫星型号的数据处理***。
(4)如果出现断序或者接收失败的数据包,则生成失败反馈文件,通过光盘摆渡设备从高密区交换到低密区,低密区接收到失败反馈文件后,进行解析,将传输失败的数据包重新从低密区传输到高密区,如图3所示。
在高密区的原始码流数据接收端按照任务维护数据分包文件的接收与推送队列,当单向传输设备上报某个数据分包文件接收失败或者某个任务的下一包数据文件超过传输时限阈值时,造成本次任务的数据分包出现断序,这种情况下,在高密网区自动生成断续或者失败数据分包文件的任务失败反馈文件,并及时调度光盘摆渡设备将失败反馈文件传输跨网交换至低密网区;低密区完成失败反馈文件接收后,对失败反馈文件的内容进行解析,并根据内容重新组织断序或者失败的数据分包文件,并生成断序或者失败的数据分包的重传任务,调度单向传输设备对此次任务进行及时的重新输入。
传统模式下,同网区环境内遥感卫星原始码流的数据传输时,数据接收***根据卫星跟踪接收计划以数据流的方式实时接收卫星原始码流,进行解密解压缩、格式化处理后,再直接以数据流的方式推送数据处理***,数据处理***按照数据帧顺序接收原始码流,并逐景进行产品生产,数据生产时效性较高。跨网区进行遥感卫星原始码流的数据传输时,数据接收***在低密网区完成原始码流的接收和预处理后,无法直接将原始码流数据推送数据处理***,传统处理方式是将原始码流数据整体落地成文件,然后通过跨网交换设备发送到高密网区,数据处理在高密网区再进行整体处理,严重降低了数据处理的时效性。因此,针对遥感卫星原始码流数据跨网区高效传输,低密区向高密区传输采用单向传输设备,用于原始码流数据的传输,高密区向低密区传输采用光盘摆渡设备,用于原始码流数据传输的状态反馈,数据接收***接收到卫星原始码流数据后,按需进行卫星原始码流数据分包,按照特定的命名规则生成数据文件,跨网交换***在低密区的发送端,根据任务优先级、数据包文件命名规则调度跨网设备进行有序的数据传输,在高密区的接收端接收数据包后,有序、高效的推送到数据处理***,同时,接收端在数据包乱序时能够通过状态反馈触发数据包的重传。通过以上多种方法策略保证遥感卫星原始码流数据有序、高效、安全、稳定的进行跨网传输,很大程度上减少跨网传输交换带来的遥感卫星数据时效性和可靠性损失。
总之,本发明方法通过两种跨网设备的结合使用,并设计实现遥感卫星原始码流数据多任务并发跨网传输情况下的数据分包、文件命名规则、任务优先级以及数据包失败重传等跨网传输策略,解决遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输问题。本方法主要涉及遥感卫星原始码流数据跨网区高效传输,具有遥感卫星原始码流数据包稳序、多任务并行跨网传输以及失败任务自动重传和安全高效等特点。

Claims (3)

1.一种遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)根据卫星跟踪接收计划以数据流的方式进行卫星原始码流数据接收,按照卫星特点对接收的卫星原始码流数据进行数据分包,并按照预定义的命名规则顺序生成数据分包;
(2)构建多任务情况下的原始码流数据跨网传输综合调度模型,调度多台单向传输设备进行遥感卫星原始码流数据分包的多任务并行跨网传输,从而将遥感卫星原始码流数据分包从低密区交换到向高密区;
(3)高密区接收到数据分包后,按照预定义的命名规则对数据分包所属的卫星型号、传输任务及传输顺序和优先级进行解析,将数据分包按照卫星型号和优先级稳序推送到数据处理***进行产品生产;
(4)如果出现断序或者接收失败的数据分包,则生成失败反馈文件,失败反馈文件中包括此数据分包的所属任务、优先级和数据分包名称,通过光盘摆渡设备从高密区交换到低密区,低密区接收到失败反馈文件后,进行解析,将传输失败的数据分包重新从低密区传输到高密区。
2.根据权利要求1所述的一种遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法,其特征在于,步骤(1)的具体方式为:
根据卫星型号、分辨率和单景数据大小,按照不同卫星分别设置每种卫星的数据分包大小,以在高密区进行处理时进行快速生产,预定义的数据分包的命名规则为:
卫星代号_接收站代号_轨道圈号_日期时间_优先级_任务流水号_分包流水号.文件后缀;
其中,卫星代号为每颗卫星固定代号;接收站代号用于确定本次任务从哪个地面接收站接收码流数据;轨道圈号为9位数字,范围为000000001-999999999;日期时间包括四位年数、两位月数、两位日数、两位小时数、两位分钟数、两位秒数;优先级分为1-9级,用于确认任务优先级;任务流水号为3位数字,每天从001开始,最高到999,用于区分不同的任务;分包流水号为5位数字,每次任务均从00001开始编号,最高到99999;文件后缀为dat或者end,每次任务的最后一个数据分包以end为文件名后缀,其余数据分包均以dat为文件名后缀;
通过分包流水号和文件名后缀的组合,实现数据跨网后在高密网区判断本次传输任务是否完成以及确认数据分包的推送顺序。
3.根据权利要求1所述的一种遥感卫星原始码流数据跨网区安全高效传输方法,其特征在于,步骤(2)中,构建多任务情况下的原始码流数据跨网传输综合调度模型,调度多台单向传输设备进行遥感卫星原始码流数据分包的多任务并行跨网传输,具体方式为:
首先,综合计算单向传输设备池中各设备的任务负载情况,每次数据分包传输请求,均分配给负载最轻的单向传输设备,实现单向传输设备池的资源最优利用;
其次,解析数据分包的任务优先级和数据分包流水号,对于不同任务的跨网传输请求,按照优先级进行执行,对于同一任务中的不同数据分包,按照分包流水号进行执行;
跨网过程中,优先传输失败的数据分包,从而保证多任务并发情况下的原始码流数据分包稳序进行跨网传输。
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