YH-1等离子体探测包地面检测设备设计与研制

论文摘要

随着科学技术的不断发展,深空探测已成为世界各国空间探测的热点。火星作为我们的近邻,其很多特征与我们生存的地球相似,有太多的谜团困扰着我们。要想更好的探测火星,必须了解火星的空间环境,因此我国国家航天局与俄罗斯联邦航天局之间就火星探测达成合作计划—“中国-俄罗斯联合火星探测计划”,中国负责研制YH-1火星探测卫星,环绕火星探测火星的空间环境。作为YH-1火星探测卫星的一部分,YH-1等离子体探测包主要用于探测离子逃逸率,研究逃逸的物理过程和输运机制,探索火星水体损失的途径和机制。本文首先调研了火星的空间等离子体环境及其探测技术。介绍了YH-1等离子体探测包的设计原理、结构组成。给出了离子分析器I、离子分析器II、电子分析器的主要性能指标。在探测器的研制过程中,地面检测设备起着非常重要的作用。因此本文详细的介绍了我自己研制的一种地面检测设备的设计方案和各部分的工作原理。分别对地检设备的两大部分USB2.0接口系统和数据采集系统做了全面的介绍,并具体论述了USB2.0接口系统的基本知识、硬件电路设计、驱动程序设计、固件程序设计和应用软件设计等方面。同时也详细介绍了数据采集系统中基于FPGA的逻辑电路设计和外围硬件电路设计。最后给出了整个地面检测设备的设计实现流程和检验结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外火星探测的发展状况
• 1.2 火星空间等离子体环境
• 1.3 空间等离子体对航天器的影响
• 1.4 空间等离子体探测技术
• 1.4.1 探测方法
• 1.4.2 静电分析器探测
• 1.4.3 探测器的发展特点
• 第二章 YH-1 等离子体探测包设计概述
• 2.1 科学目标
• 2.2 研究内容
• 2.3 YH-1 等离子体探测包仪器设计概述
• 2.3.1 YH-1 等离子体探测包的原理及组成
• 2.3.2 YH-1 等离子体探测包的技术指标
• 2.3.3 电子分析器
• 2.3.4 离子分析器
• 2.4 小结
• 第三章 地面检测设备设计与研制
• 3.1 目的和功能要求
• 3.2 数据接口要求
• 3.2.1 等离子包向地检设备传递的数据
• 3.2.2 地检设备向等离子体包传递的数据
• 3.3 方案选择
• 3.3.1 可编程逻辑器件的选择
• 3.3.2 数据传输接口的选择
• 3.3.3 应用软件编程语言的选择
• 3.4 数据采集系统电路设计
• 3.4.1 422 接口转换电路
• 3.4.2 电源模块和时钟模块
• 3.4.3 FPGA 逻辑电路设计
• 3.5 USB2.0 接口系统设计
• 3.5.1 EZ-USB FX2 相关知识
• 3.5.2 USB 接口系统硬件电路设计
• 3.5.3 USB 接口系统固件程序设计
• 3.5.4 USB 接口系统驱动程序设计
• 3.5.5 USB 接口系统应用软件的设计
• 3.6 实现流程
• 3.6.1 硬件的实现过程
• 3.6.2 FPGA 的实现过程
• 3.7 系统验证
• 3.7.1 数据注入
• 3.7.2 数据接收
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 附录