立方体纳卫星大气探测载荷数据采集系统设计实现

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摘要随着航天研究的不断深入,针对低地球轨道的空间探测任务以及对地观测任务需求日益增多。传统卫星成本高、研发周期长。立方体纳卫星正是针对此类低地球轨道空间任务而设计的一种具备多载荷适配性的低成本航天器平台。低地球轨道运行的立方体纳卫星搭载FIPEX大气探测载荷对大气低热层原子氧存在的残余气体环境进行分析，通过星务计算机读取FIPEX测量数据，同时对数据进行记录和分析，从而推进人类对大气低热层的科学研究。本文着重介绍了立方体纳卫星，FIPEX大气探测载荷，星务计算机以及立方体纳卫星大气探测载荷数据采集。47992

关键词立方体纳卫星大气探测星务计算机串口通信

毕业论文设计说明书外文摘要

Title The Design of the acquisition system of the Fipex information for Cubesat

Abstract

With the deepening of space research,there will be more space missions for low earth orbit and more demands for observation task.The traditional satellite has a high cost and a long development cycle. The Cube nano satellite is a low cost spacecraft platform with multi science units designed for such a low earth orbit space task.FIPEX of TU Dresden (ϕ-(Phi=Flux)-Probe-Experiment) is able to distinguish and measure the time resolved behavior of atomic oxygen as a key parameter of the lower thermosphere. The measurement data from FIPEX is recorded and analyzed on On-Board Computer.This promotes the development of human scientific research of the lower thermosphere.In this paper,the cube nano satellite and FIPEX are described.Furthermore, the data acquisition of the cube nano satellite are summarized,such as on-board computer.

Keywords Cube nano satellite; atmospheric sounding; on-board computer；Serial Communication

1 引言 4

2 立方体纳卫星 6

2.1 立方体纳卫星技术标准 6

2.2 立方体纳卫星的现状及发展 6

3 大气探测 9

3.1 大气探测载荷工作原理 9

3.2 大气探测载荷电接口 10

3.3 大气探测载荷通信协议 13

3.4 大气探测载荷机械安装 16

4 星务计算机 18

4.1 星务计算机处理器 18

4.2 星务计算机硬件资源 18

4.3 星务计算机硬件设计 19

4.4 星务计算机功能模块设计 19

4.5 星务计算机串行接口 21

5 FIPEX大气探测载荷数据采集实现 23

5.1 FIPEX大气探测载荷数据采集实现准备 23

5.2 FIPEX大气探测载荷数据采集测试流程 24

5.3 FIPEX大气探测载荷数据采集测试结果 27

结论 30

致谢 31

参考文献 32

1 引言

随着人类对太空探索的不断深入，对低地球轨道环境的探测需求逐渐增加。然而传统卫星研制周期长，发射成本高，不能满足现有的需求。为解决上述问题，美国加州理工学院联合斯坦福大学于1999年开展了立方体纳卫星的科学研究。立方体纳卫星研制周期短，发射成本较低，特别适合对低地球轨道的空间探测任务。为了规范纳卫星的技术标准，1单元规定为结构尺寸为10cm x10cm x10cm，质量约为1kg的立方体模块。立方体纳卫星根据不同的任务需求可以采用双单元、三单元等复合结构体。第一颗立方体纳卫星于2003年6月发射升空，随着技术的飞速发展，到目前为止有90多颗立方体纳卫星投入使用。