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基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法，其包括以下步驟：步驟一、確定熱敏電阻的最佳擬合方程；步驟二、基準(zhǔn)電壓由衛(wèi)星下行遙測(cè)得到，判斷與電路設(shè)計(jì)大小是否一致；若一致，基準(zhǔn)電壓不產(chǎn)生誤差；若不一致，確定由基準(zhǔn)電壓的偏差導(dǎo)致的測(cè)溫誤差；步驟三、測(cè)溫匹配電阻在安裝前，需要經(jīng)過標(biāo)定，得到其阻值大小，與設(shè)計(jì)值大小比較是否一致；若一致，不產(chǎn)生誤差；若不一致，計(jì)算由測(cè)溫匹配電阻的偏差導(dǎo)致的測(cè)溫誤差；步驟四、計(jì)算由AD變換器造成的量化誤差范圍；步驟五、綜合計(jì)算和估計(jì)衛(wèi)星測(cè)溫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)原理誤差。本發(fā)明準(zhǔn)確的分析測(cè)量過程中的誤差，從而可以對(duì)每次溫度測(cè)量進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度測(cè)溫。
【專利說明】基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)溫誤差分析方法，特別是涉及一種基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，衛(wèi)星測(cè)試和衛(wèi)星在軌時(shí)，衛(wèi)星測(cè)試人員與長(zhǎng)管人員通過衛(wèi)星下行的溫度遙測(cè)來監(jiān)視和判斷衛(wèi)星的工作狀態(tài)是否正常。熱敏電阻的阻值隨著外界環(huán)境溫度的變化而變化，基于這一原理，衛(wèi)星溫度采集方法是通過電路將不同溫度環(huán)境下的熱敏電阻阻值轉(zhuǎn)換成不同大小的電壓信號(hào)。電壓信號(hào)通過星上處理(AD變換、星上調(diào)制與發(fā)射)后，通過天線輻射射頻信號(hào)下傳到“地面”，再由接收天線完成接收后，送往地面接收系統(tǒng)完成解析，分離出溫度遙測(cè)。完整的衛(wèi)星溫度測(cè)量系統(tǒng)如圖1所示。圖1中RP稱為匹配電阻，它與熱敏電阻艮串聯(lián)，基準(zhǔn)電壓V與匹配電阻、熱敏電阻供電形成電流環(huán)路，熱敏電阻兩端的電壓為I，Vr作為AD變換器的輸入信號(hào)，AD變換器量化輸出PCM信號(hào)\，經(jīng)過星上調(diào)制發(fā)射后，傳送至IJ “地面”，由地面接收解調(diào)裝置解析出溫度遙測(cè)信號(hào)VT。
[0003]為了得到此時(shí)的星上溫度的測(cè)量值T'，需要完成以下三個(gè)步驟:
[0004]步驟1)根據(jù)遙測(cè)信號(hào)VT計(jì)算熱敏電阻兩端的電壓，使用式(1)求得熱敏電阻的阻值；
_5]....................................式⑴
[0006]步驟2)根據(jù)熱敏電阻艮的分度表，進(jìn)行曲線擬合，得到擬合方程T=f取)；
[0007]步驟3)將R'代入方程T=f取)，得到測(cè)量溫度T' =f (R/ ),T/為衛(wèi)星環(huán)境溫度為T°C時(shí)的測(cè)量溫度。
[0008]綜上所述，溫度測(cè)量在數(shù)學(xué)原理上將產(chǎn)生以下四個(gè)方面的誤差:一，衛(wèi)星利用三端穩(wěn)壓器提供的基準(zhǔn)電壓存在一定的精度，與設(shè)計(jì)值存在一定的誤差，同時(shí)隨著三端穩(wěn)壓器的老化，基準(zhǔn)電壓也會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致衛(wèi)星溫度的測(cè)量出現(xiàn)誤差；二，匹配電阻的大小直接關(guān)系到熱敏電阻的分壓值，而測(cè)量過程中使用的電壓參數(shù)表征的熱敏電阻阻值，故測(cè)溫會(huì)產(chǎn)生誤差；三，在進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換過程中，AD的量化誤差對(duì)高準(zhǔn)確度、高精度測(cè)溫也會(huì)產(chǎn)生影響；四，在地面對(duì)衛(wèi)星溫度遙測(cè)進(jìn)行處理時(shí)，使用的曲線擬合也會(huì)產(chǎn)生誤差。
[0009]上述誤差的存在，對(duì)于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星高準(zhǔn)確度測(cè)溫形成了巨大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法，其準(zhǔn)確的分析測(cè)量過程中的誤差，從而可以對(duì)每次溫度測(cè)量進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度測(cè)溫。
[0011]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法，其特征在于，其包括以下步驟:[0012]步驟一、由熱敏電阻的分度表，擬合出熱敏電阻曲線方程，同時(shí)計(jì)算擬合曲線方程在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)與實(shí)際溫度的擬合誤差，根據(jù)擬合誤差的大小確定擬合曲線的階數(shù)及擬合方程的系數(shù)，確定熱敏電阻的最佳擬合方程；
[0013]步驟二、基準(zhǔn)電壓由衛(wèi)星下行遙測(cè)得到，判斷與電路設(shè)計(jì)大小是否一致；若一致，基準(zhǔn)電壓不產(chǎn)生誤差；若不一致，按照由基準(zhǔn)電壓基的精度導(dǎo)致的測(cè)溫誤差的計(jì)算方法確定由基準(zhǔn)電壓的偏差導(dǎo)致的測(cè)溫誤差；
[0014]步驟三、測(cè)溫匹配電阻在安裝前，需要經(jīng)過標(biāo)定，得到其阻值大小，與設(shè)計(jì)值大小比較是否一致；若一致，不產(chǎn)生誤差；若不一致，按照由測(cè)溫匹配電阻產(chǎn)生的誤差的計(jì)算方法計(jì)算由測(cè)溫匹配電阻的偏差導(dǎo)致的測(cè)溫誤差；
[0015]步驟四、根據(jù)AD變換器的量化位數(shù)及地面接收解調(diào)裝置解析的溫度遙測(cè)原碼，按照由AD變換器造成的量化誤差計(jì)算由AD變換器造成的量化誤差范圍；
[0016]步驟五、綜合計(jì)算和估計(jì)衛(wèi)星測(cè)溫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)原理誤差。
[0017]優(yōu)選地，所述基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法采用衛(wèi)星溫度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，衛(wèi)星溫度測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)溫匹配電阻、熱敏電阻、AD變換器、星上調(diào)制發(fā)射裝置、地面接收解調(diào)裝置，測(cè)溫匹配電阻和熱敏電阻串聯(lián)，基準(zhǔn)電壓為串聯(lián)電路供電，熱敏電阻兩端電壓作為AD變換器的輸入，AD量化后的數(shù)字信號(hào)，通過星上調(diào)制發(fā)射裝置調(diào)制，射頻信號(hào)傳送地面接收站，地面接收解調(diào)裝置分離出衛(wèi)星溫度遙測(cè)。[0018]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明準(zhǔn)確的分析測(cè)量過程中的誤差，從而可以對(duì)每次溫度測(cè)量進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度測(cè)溫。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為衛(wèi)星溫度測(cè)量系統(tǒng)的原理框圖。
[0020]圖2為本發(fā)明基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法的流程圖。
[0021]圖3為本發(fā)明中擬合誤差處理的流程圖。
[0022]圖4為本發(fā)明對(duì)圖1的等效的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法也采用上述衛(wèi)星溫度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，衛(wèi)星溫度測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)溫匹配電阻Rp、熱敏電阻艮、AD變換器、星上調(diào)制發(fā)射裝置、地面接收解調(diào)裝置，測(cè)溫匹配電阻&和熱敏電阻&串聯(lián)，基準(zhǔn)電壓V為串聯(lián)電路供電，熱敏電阻Rr兩端電壓作為AD變換器的輸入，AD量化后的數(shù)字信號(hào)，通過星上調(diào)制發(fā)射裝置調(diào)制，射頻信號(hào)傳送地面接收站，地面接收解調(diào)裝置分離出衛(wèi)星溫度遙測(cè)。
[0025]如圖2所示，本發(fā)明基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法包括以下步驟:
[0026]步驟一、由熱敏電阻艮的分度表(不同溫度下熱敏電阻的阻值大小關(guān)系)，擬合出熱敏電阻曲線方程，同時(shí)計(jì)算擬合曲線方程在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)與實(shí)際溫度的擬合誤差^ Tui，根據(jù)擬合誤差的大小確定擬合曲線的階數(shù)及擬合方程的系數(shù)，確定熱敏電阻艮的最佳擬合方程Fmin(R);合誤差」Tlh的具體過程如下:衛(wèi)星使用熱敏電阻測(cè)溫前，每一個(gè)熱敏電阻都經(jīng)過標(biāo)定得到熱敏電阻分度表，表中反映的是不同溫度下熱敏電阻的阻值，一般情況下，標(biāo)定測(cè)溫范圍為-200-100°C，在-100-80°C范圍內(nèi)，步進(jìn)1°C進(jìn)行精確標(biāo)定。故地面處理時(shí)需要對(duì)熱敏電阻進(jìn)行曲線擬合，得到溫度與熱敏電阻阻值的多項(xiàng)式方程。本方法中曲線擬合方法為最小二乘法，擬合的階數(shù)可以根據(jù)擬合后的誤差進(jìn)行選擇，擬合的方法為:從曲線的三階擬合開始，計(jì)算三階擬合誤差」Tm3=F3(R)-T，初始化」TLHmin=」TLH3 ;進(jìn)行四階曲線擬合，并得到四階擬合誤差」tlh4=f4(r)-t,比較」ιyΜη與」TLH4的大小，進(jìn)行迭代。如圖3所示，進(jìn)行7次擬合比較后，得到誤差最小項(xiàng)」IYHmin，擬合曲線方程選擇與」一-相對(duì)應(yīng)的最佳擬合方程Fmin(R)。
[0027]步驟二、基準(zhǔn)電壓V由衛(wèi)星下行遙測(cè)得到，判斷與電路設(shè)計(jì)大小是否一致；若一致，基準(zhǔn)電壓V不產(chǎn)生誤差；若不一致，按照由基準(zhǔn)電壓V基的精度導(dǎo)致的測(cè)溫誤差的計(jì)算方法確定由基準(zhǔn)電壓V的偏差導(dǎo)致的測(cè)溫誤差」τν;由基準(zhǔn)電壓V的偏差導(dǎo)致的測(cè)溫誤差的具體說明如下:由基準(zhǔn)電壓V基的精度導(dǎo)致的測(cè)溫誤差是指基準(zhǔn)電壓作為熱敏電阻測(cè)溫電路中的供電電源，在測(cè)量過程中的變化將導(dǎo)致溫度測(cè)量與處理過程中將產(chǎn)生誤差?；谛l(wèi)星測(cè)溫電路，在溫度?；時(shí)，熱敏電阻的標(biāo)準(zhǔn)阻值為Rrt，由圖1可得到熱敏電阻兩端電壓應(yīng)為式(2):
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法，其特征在于，其包括以下步驟: 步驟一、由熱敏電阻的分度表，擬合出熱敏電阻曲線方程，同時(shí)計(jì)算擬合曲線方程在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)與實(shí)際溫度的擬合誤差，根據(jù)擬合誤差的大小確定擬合曲線的階數(shù)及擬合方程的系數(shù)，確定熱敏電阻的最佳擬合方程； 步驟二、基準(zhǔn)電壓由衛(wèi)星下行遙測(cè)得到，判斷與電路設(shè)計(jì)大小是否一致；若一致，基準(zhǔn)電壓不產(chǎn)生誤差；若不一致，按照由基準(zhǔn)電壓基的精度導(dǎo)致的測(cè)溫誤差的計(jì)算方法確定由基準(zhǔn)電壓的偏差導(dǎo)致的測(cè)溫誤差； 步驟三、測(cè)溫匹配電阻在安裝前，需要經(jīng)過標(biāo)定，得到其阻值大小，與設(shè)計(jì)值大小比較是否一致；若一致，不產(chǎn)生誤差；若不一致，按照由測(cè)溫匹配電阻產(chǎn)生的誤差的計(jì)算方法計(jì)算由測(cè)溫匹配電阻的偏差導(dǎo)致的測(cè)溫誤差； 步驟四、根據(jù)AD變換器的量化位數(shù)及地面接收解調(diào)裝置解析的溫度遙測(cè)原碼，按照由AD變換器造成的量化誤差計(jì)算由AD變換器造成的量化誤差范圍； 步驟五、綜合計(jì)算和估計(jì)衛(wèi)星測(cè)溫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)原理誤差。
2.如權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法，其特征在于，所述基于衛(wèi)星溫度遙測(cè)的測(cè)溫誤差分析方法采用衛(wèi)星溫度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，衛(wèi)星溫度測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)溫匹配電阻、熱敏電阻、AD變換器、星上調(diào)制發(fā)射裝置、地面接收解調(diào)裝置，測(cè)溫匹配電阻和熱敏電阻串聯(lián)，基準(zhǔn)電壓為串聯(lián)電路供電，熱敏電阻兩端電壓作為AD變換器的輸入，AD量化后的數(shù)字信號(hào)，通過星上調(diào)制發(fā)射裝置調(diào)制，射頻信號(hào)傳送地面接收站，地面接收解調(diào)裝置分離出衛(wèi)星溫度遙測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01K7/22GK103698044SQ201310658847
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】司圣平, 朱維, 劉偉, 吳東 申請(qǐng)人:上海衛(wèi)星工程研究所