论文部分内容阅读
摘 要：针对于航天观测数据进行服务器管理机制进行研究，首先，对空间X射线数据管理模式进行了分析，其次，分析了空间X射线数据探测平台，最后，对其服务器管理机制进行了研究，得出不同时间、不同尺度的观测数据，可获取到不同的信息量。
关键词：航天数据；数据库管理；数据库存储
中图分类号：TP911.7
随着空间技术和航天技术的迅速发展，各国加大了对外空间的环境资源、物质资源和位置资源的探索、开发和利用。空间X射线在外空间资源的研究中具有重要的理论意义和应用价值。宇宙的X射线源分布广泛，科学需求诸多，主要包括星体的形成和演化、X射线脉冲星和宇宙暗物质等[1]。在X射线脉冲星导航、天体物理、天体化学、空间物理及材料与生物等多个领域都有广泛的应用。
1 航天数据的特征
空间X射线是指来自银河系内外各种能够辐射X射线的天体或目标。X射线和其它类型的光一样，可以被看作是电磁波或无质量的粒子，也就是波粒二象性[2]。为了观测空间X射线，必须借助航天器或其它空间探测器。
空间X射线数据的研究，开发相应的数据处理平台，如Heasoft软件平台。数据处理平台主要包括公用系统平台和专业系统平台，空间X射线数据处理平台通常采用开源的Linux作为公用系统平台。专用系统平台则根据探测的数据形式、获取数据信息的目标等因素专门开发的系统平台，以heasoft为例，开发了大量光变曲线[3]、能谱分析[4]、脉冲星轮廓[5]生成等功能模块。
空间X射线探测器平台主要有探测器和载体组成。通过时间和信号的形式，得到X射线的位置信息。通过计数间隔进行更细的分割，可以精确的确定入射光子的位置。正比计数器具有较大的收集面积，可以探测到更多的X射线光子。探测器的收集面积大，可以收集到更多的X射线光子，能够提高能量分辨率。快速精确地标记光子到达时间和灵敏的数据读出系统，有利于提高时间分辨率。精确地定位X射线源的方位和位置，能有效的降低背景噪声的干扰。电子系统或读出装置不能加入噪声，并将信号传输到存储系统。事实上，探测器的指标参数不能都满足，因此，需要根据研究的重点来设计探测器系统。探测器所在的环境复杂，探测器不同，其探测性能和探测器的寿命也不同。
2 服务器管理模式
以下是RXTE卫星[6]以观测时间为主的多级目录、多级标识的树形存储结构。
在归档文件archive下，AO0-AO15的16个文档是按照观测时间记录的16个数据包，其中，AO为All Observation的缩写，X为数字，是观测时间的标识，数值越大，观测时间越近，观测数据越新；文件中还包括了一些对整个AOXX有效的文件，用于数据库的查询、定位等，如FIM（文件主索引）、OrbitEphem（轨道数据）、Cal（校准数据）等。在每个AOXX文件中都有相似的目录名字，形如PXXXXX，以P（Project）打头，紧跟5位阿拉伯数字，代表提案号（proposal），该数字由GOF（Guest Observer Facility）指定，没有特别的含义，只是一个标识，但每一组提议号与指定的观测目标相对应，如P96803代表对X射线脉冲星PSR B1509-58的观测。在PXXXXX目录下的格式形如XXXXX-TT-VV-SSN，其中，TT（target number）为目标号，由GOF规定；VV（viewing number）为观测号，由GOF规定，这个数字和预先安排的观测时间表上的一致，也就是代表了对一个目标进行观测的先后顺序；SS（Sequence Series）为序列号，表示不同指向但属于同一次观测的序列号；N有多种含义。以60003-01-01-00A说明含义：表示GOF规定的提案号是60003，目标号是01，在NASA的三级目录下会有一个仅由提案号和目标号产生的文件。第二个01表示这是第一次观测，00表示指向不同但属于同一观测。再如更细致的分析会发现很多情况下都会将同一次观测分拆成不同的数据文件，比如60003-01-01-00后面跟着60003-01-01-00A和60003-01-01-00Z，由于在这次观测里面观测的方式不一样而形成的不同文件。A表示数据是在机器扫向观测源时产生的，Z表示数据是在机器偏离观测源产生的。
在XXXXX-TT-VV-SSN下，包含了在某一时间段内的观测数据及辅助数据包，其相应的含义为：
ace为姿态控制系统及星追踪器的有关文件；
acs为姿态控制系统；
cal为指向校准数据库的文件；
clock飞行控制中心的时间修正文件；
eds为实验数据系统的系统文件（housekeeping）；
fds为飞行数据系统；
gsace为陀螺和太阳能板的电子控制文件；
hexteHEXTE的科学和系统数据；
orbit为飞行动力设备提供的轨道星历数据；
pca为PCA科学和系统数据；
stdprod标准数据文件，包含光变曲线和光谱等。
在文件包中，根据数据的性质不同，命名不同。PCA包中均为gz格式的压缩包，形式为FX_bbbbbbbb-eeeeeeee.gz，bbbbbbb和eeeeeeee为探测器观测的起始时刻和终止时刻，FX为不同应用目的的科学数据。Orbit文件存储了对应观测时间段内航天器的轨道信息，形如FPorbit_Daytttt，其中，tttt为时间标识。这些文件包涵盖了RXTE获取的X射线的所有观测数据和辅助数据。研究不同时间、不同尺度的观测数据，可获取到不同的信息量，如天体的运动规律[7]、天体的变化、天体之间的关系[8]等。
3 结束语
本文使用RXTE卫星观测时间为主的多级目录、多级标识的树形存储结构，研究了航天观测数据的服务器管理机制，结果表明，该机制可以用于研究不同时间、不同尺度的观测数据，可获取到不同的信息量，如天体的运动规律、天体的变化、天体之间的关系等。
参考文献：
[1]张家宇，王焕玉.直接解调方法在嫦娥一号卫星X射线谱仪地面验证实验数据分析中的应用[J].光谱学与光谱分析，2008（10）.
[2]杨磊，王志兰.基于光的波粒二象性猜想的数学建模与仿真[J].光谱学与光谱分析，2012（14）.
[3]邓家干，黄仁堂.单峰伽玛射线暴光变曲线的FWHM与持续时间之间的关系[J].物理学报，2008（02）.
[4]李涵，唐新峰，赵文俞.双原子填充式skutterudite化合物的结构及X射线光电子能谱分析[J].物理学报，2006（12）.
[5]帅平，陈绍龙.X射线脉冲星导航技术研究进展[J].空间科学学报，2007（02）.
[6]刘智敏，兰花艳.1es1426+428的RXTE卫星观测数据处理[J].思茅师范高等专科学校学报，2011（03）.
[7]晓泓.天体视运动的规律[J].SCIENCE，2008（05）.
[8]蒋雪，游霄鹏.脉冲星核成份和锥成份的宽度关系[J].天文学报，2013（02）.
作者单位：西安科技商贸学院，西安 710300；西安工程大学电子信息学院，西安 710048
关键词：航天数据；数据库管理；数据库存储
中图分类号：TP911.7
随着空间技术和航天技术的迅速发展，各国加大了对外空间的环境资源、物质资源和位置资源的探索、开发和利用。空间X射线在外空间资源的研究中具有重要的理论意义和应用价值。宇宙的X射线源分布广泛，科学需求诸多，主要包括星体的形成和演化、X射线脉冲星和宇宙暗物质等[1]。在X射线脉冲星导航、天体物理、天体化学、空间物理及材料与生物等多个领域都有广泛的应用。
1 航天数据的特征
空间X射线是指来自银河系内外各种能够辐射X射线的天体或目标。X射线和其它类型的光一样，可以被看作是电磁波或无质量的粒子，也就是波粒二象性[2]。为了观测空间X射线，必须借助航天器或其它空间探测器。
空间X射线数据的研究，开发相应的数据处理平台，如Heasoft软件平台。数据处理平台主要包括公用系统平台和专业系统平台，空间X射线数据处理平台通常采用开源的Linux作为公用系统平台。专用系统平台则根据探测的数据形式、获取数据信息的目标等因素专门开发的系统平台，以heasoft为例，开发了大量光变曲线[3]、能谱分析[4]、脉冲星轮廓[5]生成等功能模块。
空间X射线探测器平台主要有探测器和载体组成。通过时间和信号的形式，得到X射线的位置信息。通过计数间隔进行更细的分割，可以精确的确定入射光子的位置。正比计数器具有较大的收集面积，可以探测到更多的X射线光子。探测器的收集面积大，可以收集到更多的X射线光子，能够提高能量分辨率。快速精确地标记光子到达时间和灵敏的数据读出系统，有利于提高时间分辨率。精确地定位X射线源的方位和位置，能有效的降低背景噪声的干扰。电子系统或读出装置不能加入噪声，并将信号传输到存储系统。事实上，探测器的指标参数不能都满足，因此，需要根据研究的重点来设计探测器系统。探测器所在的环境复杂，探测器不同，其探测性能和探测器的寿命也不同。
2 服务器管理模式
以下是RXTE卫星[6]以观测时间为主的多级目录、多级标识的树形存储结构。
在归档文件archive下，AO0-AO15的16个文档是按照观测时间记录的16个数据包，其中，AO为All Observation的缩写，X为数字，是观测时间的标识，数值越大，观测时间越近，观测数据越新；文件中还包括了一些对整个AOXX有效的文件，用于数据库的查询、定位等，如FIM（文件主索引）、OrbitEphem（轨道数据）、Cal（校准数据）等。在每个AOXX文件中都有相似的目录名字，形如PXXXXX，以P（Project）打头，紧跟5位阿拉伯数字，代表提案号（proposal），该数字由GOF（Guest Observer Facility）指定，没有特别的含义，只是一个标识，但每一组提议号与指定的观测目标相对应，如P96803代表对X射线脉冲星PSR B1509-58的观测。在PXXXXX目录下的格式形如XXXXX-TT-VV-SSN，其中，TT（target number）为目标号，由GOF规定；VV（viewing number）为观测号，由GOF规定，这个数字和预先安排的观测时间表上的一致，也就是代表了对一个目标进行观测的先后顺序；SS（Sequence Series）为序列号，表示不同指向但属于同一次观测的序列号；N有多种含义。以60003-01-01-00A说明含义：表示GOF规定的提案号是60003，目标号是01，在NASA的三级目录下会有一个仅由提案号和目标号产生的文件。第二个01表示这是第一次观测，00表示指向不同但属于同一观测。再如更细致的分析会发现很多情况下都会将同一次观测分拆成不同的数据文件，比如60003-01-01-00后面跟着60003-01-01-00A和60003-01-01-00Z，由于在这次观测里面观测的方式不一样而形成的不同文件。A表示数据是在机器扫向观测源时产生的，Z表示数据是在机器偏离观测源产生的。
在XXXXX-TT-VV-SSN下，包含了在某一时间段内的观测数据及辅助数据包，其相应的含义为：
ace为姿态控制系统及星追踪器的有关文件；
acs为姿态控制系统；
cal为指向校准数据库的文件；
clock飞行控制中心的时间修正文件；
eds为实验数据系统的系统文件（housekeeping）；
fds为飞行数据系统；
gsace为陀螺和太阳能板的电子控制文件；
hexteHEXTE的科学和系统数据；
orbit为飞行动力设备提供的轨道星历数据；
pca为PCA科学和系统数据；
stdprod标准数据文件，包含光变曲线和光谱等。
在文件包中，根据数据的性质不同，命名不同。PCA包中均为gz格式的压缩包，形式为FX_bbbbbbbb-eeeeeeee.gz，bbbbbbb和eeeeeeee为探测器观测的起始时刻和终止时刻，FX为不同应用目的的科学数据。Orbit文件存储了对应观测时间段内航天器的轨道信息，形如FPorbit_Daytttt，其中，tttt为时间标识。这些文件包涵盖了RXTE获取的X射线的所有观测数据和辅助数据。研究不同时间、不同尺度的观测数据，可获取到不同的信息量，如天体的运动规律[7]、天体的变化、天体之间的关系[8]等。
3 结束语
本文使用RXTE卫星观测时间为主的多级目录、多级标识的树形存储结构，研究了航天观测数据的服务器管理机制，结果表明，该机制可以用于研究不同时间、不同尺度的观测数据，可获取到不同的信息量，如天体的运动规律、天体的变化、天体之间的关系等。
参考文献：
[1]张家宇，王焕玉.直接解调方法在嫦娥一号卫星X射线谱仪地面验证实验数据分析中的应用[J].光谱学与光谱分析，2008（10）.
[2]杨磊，王志兰.基于光的波粒二象性猜想的数学建模与仿真[J].光谱学与光谱分析，2012（14）.
[3]邓家干，黄仁堂.单峰伽玛射线暴光变曲线的FWHM与持续时间之间的关系[J].物理学报，2008（02）.
[4]李涵，唐新峰，赵文俞.双原子填充式skutterudite化合物的结构及X射线光电子能谱分析[J].物理学报，2006（12）.
[5]帅平，陈绍龙.X射线脉冲星导航技术研究进展[J].空间科学学报，2007（02）.
[6]刘智敏，兰花艳.1es1426+428的RXTE卫星观测数据处理[J].思茅师范高等专科学校学报，2011（03）.
[7]晓泓.天体视运动的规律[J].SCIENCE，2008（05）.
[8]蒋雪，游霄鹏.脉冲星核成份和锥成份的宽度关系[J].天文学报，2013（02）.
作者单位：西安科技商贸学院，西安 710300；西安工程大学电子信息学院，西安 710048