基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法，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、基準電壓由衛星下行遙測得到，判斷與電路設計大小是否一致；若一致，基準電壓不產生誤差；若不一致，確定由基準電壓的偏差導致的測溫誤差；步驟三、測溫匹配電阻在安裝前，需要經過標定，得到其阻值大小，與設計值大小比較是否一致；若一致，不產生誤差；若不一致，計算由測溫匹配電阻的偏差導致的測溫誤差；步驟四、計算由AD變換器造成的量化誤差范圍；步驟五、綜合計算和估計衛星測溫系統的數學原理誤差。本發明準確的分析測量過程中的誤差，從而可以對每次溫度測量進行計算補償，實現高準確度測溫。
【專利說明】基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測溫誤差分析方法，特別是涉及一種基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法。
【背景技術】
[0002]目前，衛星測試和衛星在軌時，衛星測試人員與長管人員通過衛星下行的溫度遙測來監視和判斷衛星的工作狀態是否正常。熱敏電阻的阻值隨著外界環境溫度的變化而變化，基于這一原理，衛星溫度采集方法是通過電路將不同溫度環境下的熱敏電阻阻值轉換成不同大小的電壓信號。電壓信號通過星上處理(AD變換、星上調制與發射)后，通過天線輻射射頻信號下傳到“地面”，再由接收天線完成接收后，送往地面接收系統完成解析，分離出溫度遙測。完整的衛星溫度測量系統如圖1所示。圖1中RP稱為匹配電阻，它與熱敏電阻艮串聯，基準電壓V與匹配電阻、熱敏電阻供電形成電流環路，熱敏電阻兩端的電壓為I，Vr作為AD變換器的輸入信號，AD變換器量化輸出PCM信號\，經過星上調制發射后，傳送至IJ “地面”，由地面接收解調裝置解析出溫度遙測信號VT。
[0003]為了得到此時的星上溫度的測量值T'，需要完成以下三個步驟:
[0004]步驟1)根據遙測信號VT計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)根據熱敏電阻艮的分度表，進行曲線擬合，得到擬合方程T=f取)；
[0007]步驟3)將R'代入方程T=f取)，得到測量溫度T' =f (R/ ),T/為衛星環境溫度為T°C時的測量溫度。
[0008]綜上所述，溫度測量在數學原理上將產生以下四個方面的誤差:一，衛星利用三端穩壓器提供的基準電壓存在一定的精度，與設計值存在一定的誤差，同時隨著三端穩壓器的老化，基準電壓也會發生變化，導致衛星溫度的測量出現誤差；二，匹配電阻的大小直接關系到熱敏電阻的分壓值，而測量過程中使用的電壓參數表征的熱敏電阻阻值，故測溫會產生誤差；三，在進行AD轉換過程中，AD的量化誤差對高準確度、高精度測溫也會產生影響；四，在地面對衛星溫度遙測進行處理時，使用的曲線擬合也會產生誤差。
[0009]上述誤差的存在，對于實現衛星高準確度測溫形成了巨大的挑戰。
【發明內容】
[0010]本發明所要解決的技術問題是提供一種基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法，其準確的分析測量過程中的誤差，從而可以對每次溫度測量進行計算補償，實現高準確度測溫。
[0011]本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:一種基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法，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，同時計算擬合曲線方程在進行溫度測量時與實際溫度的擬合誤差，根據擬合誤差的大小確定擬合曲線的階數及擬合方程的系數，確定熱敏電阻的最佳擬合方程；
[0013]步驟二、基準電壓由衛星下行遙測得到，判斷與電路設計大小是否一致；若一致，基準電壓不產生誤差；若不一致，按照由基準電壓基的精度導致的測溫誤差的計算方法確定由基準電壓的偏差導致的測溫誤差；
[0014]步驟三、測溫匹配電阻在安裝前，需要經過標定，得到其阻值大小，與設計值大小比較是否一致；若一致，不產生誤差；若不一致，按照由測溫匹配電阻產生的誤差的計算方法計算由測溫匹配電阻的偏差導致的測溫誤差；
[0015]步驟四、根據AD變換器的量化位數及地面接收解調裝置解析的溫度遙測原碼，按照由AD變換器造成的量化誤差計算由AD變換器造成的量化誤差范圍；
[0016]步驟五、綜合計算和估計衛星測溫系統的數學原理誤差。
[0017]優選地，所述基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法采用衛星溫度測量系統實現的，衛星溫度測量系統包括測溫匹配電阻、熱敏電阻、AD變換器、星上調制發射裝置、地面接收解調裝置，測溫匹配電阻和熱敏電阻串聯，基準電壓為串聯電路供電，熱敏電阻兩端電壓作為AD變換器的輸入，AD量化后的數字信號，通過星上調制發射裝置調制，射頻信號傳送地面接收站，地面接收解調裝置分離出衛星溫度遙測。[0018]本發明的積極進步效果在于:本發明準確的分析測量過程中的誤差，從而可以對每次溫度測量進行計算補償，實現高準確度測溫。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為衛星溫度測量系統的原理框圖。
[0020]圖2為本發明基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法的流程圖。
[0021]圖3為本發明中擬合誤差處理的流程圖。
[0022]圖4為本發明對圖1的等效的原理框圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。
[0024]如圖1所示，本發明基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法也采用上述衛星溫度測量系統實現的，衛星溫度測量系統包括測溫匹配電阻Rp、熱敏電阻艮、AD變換器、星上調制發射裝置、地面接收解調裝置，測溫匹配電阻&和熱敏電阻&串聯，基準電壓V為串聯電路供電，熱敏電阻Rr兩端電壓作為AD變換器的輸入，AD量化后的數字信號，通過星上調制發射裝置調制，射頻信號傳送地面接收站，地面接收解調裝置分離出衛星溫度遙測。
[0025]如圖2所示，本發明基于衛星溫度遙測的測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系)，擬合出熱敏電阻曲線方程，同時計算擬合曲線方程在進行溫度測量時與實際溫度的擬合誤差^ Tui，根據擬合誤差的大小確定擬合曲線的階數及擬合方程的系數，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:衛星使用熱敏電阻測溫前，每一個熱敏電阻都經過標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，標定測溫范圍為-200-100°C，在-100-80°C范圍內，步進1°C進行精確標定。故地面處理時需要對熱敏電阻進行曲線擬合，得到溫度與熱敏電阻阻值的多項式方程。本方法中曲線擬合方法為最小二乘法，擬合的階數可以根據擬合后的誤差進行選擇，擬合的方法為:從曲線的三階擬合開始，計算三階擬合誤差」Tm3=F3(R)-T，初始化」TLHmin=」TLH3 ;進行四階曲線擬合，并得到四階擬合誤差」tlh4=f4(r)-t,比較」ιyΜη與」TLH4的大小，進行迭代。如圖3所示，進行7次擬合比較后，得到誤差最小項」IYHmin，擬合曲線方程選擇與」一-相對應的最佳擬合方程Fmin(R)。
[0027]步驟二、基準電壓V由衛星下行遙測得到，判斷與電路設計大小是否一致；若一致，基準電壓V不產生誤差；若不一致，按照由基準電壓V基的精度導致的測溫誤差的計算方法確定由基準電壓V的偏差導致的測溫誤差」τν;由基準電壓V的偏差導致的測溫誤差的具體說明如下:由基準電壓V基的精度導致的測溫誤差是指基準電壓作為熱敏電阻測溫電路中的供電電源，在測量過程中的變化將導致溫度測量與處理過程中將產生誤差?；谛l星測溫電路，在溫度?；時，熱敏電阻的標準阻值為Rrt，由圖1可得到熱敏電阻兩端電壓應為式(2):
[0028]
【權利要求】
1.一種基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法，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，同時計算擬合曲線方程在進行溫度測量時與實際溫度的擬合誤差，根據擬合誤差的大小確定擬合曲線的階數及擬合方程的系數，確定熱敏電阻的最佳擬合方程； 步驟二、基準電壓由衛星下行遙測得到，判斷與電路設計大小是否一致；若一致，基準電壓不產生誤差；若不一致，按照由基準電壓基的精度導致的測溫誤差的計算方法確定由基準電壓的偏差導致的測溫誤差； 步驟三、測溫匹配電阻在安裝前，需要經過標定，得到其阻值大小，與設計值大小比較是否一致；若一致，不產生誤差；若不一致，按照由測溫匹配電阻產生的誤差的計算方法計算由測溫匹配電阻的偏差導致的測溫誤差； 步驟四、根據AD變換器的量化位數及地面接收解調裝置解析的溫度遙測原碼，按照由AD變換器造成的量化誤差計算由AD變換器造成的量化誤差范圍； 步驟五、綜合計算和估計衛星測溫系統的數學原理誤差。
2.如權利要求1所述的基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法，其特征在于，所述基于衛星溫度遙測的測溫誤差分析方法采用衛星溫度測量系統實現的，衛星溫度測量系統包括測溫匹配電阻、熱敏電阻、AD變換器、星上調制發射裝置、地面接收解調裝置，測溫匹配電阻和熱敏電阻串聯，基準電壓為串聯電路供電，熱敏電阻兩端電壓作為AD變換器的輸入，AD量化后的數字信號，通過星上調制發射裝置調制，射頻信號傳送地面接收站，地面接收解調裝置分離出衛星溫度遙測。
【文檔編號】G01K7/22GK103698044SQ201310658847
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】司圣平, 朱維, 劉偉, 吳東 申請人:上海衛星工程研究所
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