星载微波探测仪软件设计与实现

星载微波探测仪软件设计与实现

论文摘要

嫦娥一号卫星有效载荷微波探测仪在国际上是第一次用来观测月球的微波辐射计,保证其探测任务成功具有深远的意义。本文基于实际的星载微波探测仪项目,主要介绍了其软件设计方法和增益控制方法的特点和优势。微波探测仪软件是嵌入式航天软件,目前嵌入式软件最成熟、使用最广泛的设计方法是结构化设计方法,然而采用结构化设计方法软件具有不易更改的弊病。同时由于使用MCS51汇编语言实现复杂的功能导致软件实现困难、可靠性低、可读性和可测性差等问题。本文选取软件具有代表性的工作时序管理功能和数据采集功能,详细论述了微波探测仪软件的设计思想和实现。微波探测仪软件分别汲取结构化设计和面向对象设计的优势,即采用结构化设计方法划分软件功能模块,而采用面向对象设计方法设计功能模块的执行时序,提出并实现了时序表化软件设计方法。软件运行过程就是查询时序表的过程,主要特点是软件结构简单、模块功能和结构耦合松散、运行效率高、易更改和测试。此外结合航天软件的设计要求,软件进行了完备的可靠性策略的设计和实现,进一步提高了软件的可靠性,保证了软件的质量。本论文另一项重要内容是首次提出并实现在微波辐射计中采用自动增益控制和差分电压相结合的调节方法。自动增益控制调整使接收机工作点处在线性范围内,差分电压控制调整可有效去除接收机固有本机噪声,从而快速准确的达到调节目的。微波探测仪软件的研制按照软件工程化要求,各项测试结论和试验成果表明微波探测仪软件满足任务需求,达到了对航天软件高可靠性的要求。充分验证了采用的软件设计方法和增益控制方法的正确性、合理性和优越性,其软件设计方法可为其他航天软件的研制提供参考,其增益控制方法也可为其它辐射计的增益控制提供参考。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1.微波探测仪项目背景
  • 1.2.微波探测仪工作原理
  • 1.2.1.全功率微波辐射计基本工作原理
  • 1.2.2.微波辐射计定标原理
  • 1.2.3.微波辐射计增益控制调节原理
  • 1.2.4.微波探测仪原理简介
  • 1.3.航天软件特点
  • 1.4.软件设计方法现状
  • 1.5.论文的主要内容和章节安排
  • 第二章 微波探测仪软件需求描述和分析
  • 2.1.微波探测仪软件主要功能
  • 2.2.微波探测仪软件嵌入的硬件环境
  • 2.3.接口分析
  • 2.3.1.微波数管单元外部接口
  • 2.3.2.微波探测仪软件外部接口分析
  • 2.4.微波探测仪软件的功能化分
  • 2.4.1.工作时序管理
  • 2.4.2.数据采集功能
  • 2.4.3.AGC 和差分电压调节功能
  • 2.4.4.其它功能
  • 2.5.可靠性需求
  • 第三章 微波探测仪软件设计
  • 3.1.微波探测仪软件设计难点分析
  • 3.2.微波探测仪软件设计方法的确定
  • 3.3.微波探测仪软件结构设计
  • 3.4.软件主流程确定
  • 3.5.软件功能模块分解结果
  • 3.6.时序表化设计方法的具体实现
  • 3.7.微波探测仪软件设计方法的优势总结
  • 3.8. AGC 和差分电压调节设计
  • 3.8.1.AGC 和差分电压调节设计实现
  • 3.8.2.AGC 和差分电压调节实现情况
  • 3.9.可靠性设计
  • 3.9.1.可靠性分析方法
  • 3.9.2. 可靠性设计方法
  • 3.9.3. 可靠性设计实现
  • 3.10. 备份工作模式设计
  • 第四章 微波探测仪软件工程化管理
  • 第五章 微波探测仪软件测试情况
  • 5.1. 测试过程简介
  • 5.2. 测试管理情况
  • 5.3. 测试结论
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 本论文内容总结
  • 6.2 星载嵌入式软件设计方法展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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