先進電離層探測儀地面電子測試設備

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姓名

周彥含(Yan-Han Jhou) 查詢紙本館藏

畢業系所

太空科學研究所

論文名稱

先進電離層探測儀地面電子測試設備
(Electrical Ground Segment Equipment of Advanced Ionospheric Probe)

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摘要(中)

福衛五號先進電離層探測儀（Advanced Ionospheric Probe, AIP）地面電子測試設備可對AIP的設計進行先期的驗證，並且可在衛星發射前檢視酬載的功能與衛星本體的介面。早期係由AIP的酬載儀器模擬器（Instrument Simulation Device, ISD）開始發展，隨後根據衛星與酬載的配置架構來設計。包含有兩具科學酬載電子裝置（Science Payload Electronics Unit, SPEU）模擬器、兩具指令與資料管理裝置（Command and Data Management Unit, CDMU）模擬器、兩具電源控制分配裝置（Power Control Distribution Unit, PCDU）模擬器。透過PCDU與CDMU的切換，可測試SPEU的主要裝置與備援裝置是否能正確運作。本論文所探討的地面電子測試設備，可充分測試AIP的探測器與SPEU原型體的功能，有效地改良AIP的操作模式。在未來將可協助AIP的飛行體的功能測試與各項環境測試。此外，地面電子測試設備亦協助訂定阻滯電位分析儀次模式的阻滯電壓模式，以確保在飛行的過程中，能有效地從收集板的電流與阻滯電壓曲線中獲得電漿參數。其模擬結果顯示，其與華衛一號電離層電漿電動效應儀所採用的阻滯電壓模式相比，有更好的資料適配結果。

摘要(英)

An Electrical Ground Segment Equipment （EGSE） is developed by National Central University to perform functional test of science payload, Advance Ionospheric Probe （AIP） on FORMOSAT-5 satellite. EGSE was early developed by AIP ISD（Instrument Simulation Device）. Later EGSE depends on FORMOSAT-5 and AIP structure to design. According to communication interface defined by National Space Organization for the science payload, the EGSE consists of two Science Payload Electronic Unit （SPEU） simulators to model dual controllers （named in SPEU-A and SPEU-B） in a SPEU and two Command and Data Management Unit （CDMU） simulators to model CDMU-A and CDMU-B. However, only one of the CDMU simulators and one of the SPEU simulators are turned on at the same time according to FS-5 AIP Interface Control Document （FS5SPL-CDRL-1009）. Both simulators not only can help development of CDMU, SPEU, and sensor in the early stage but also perform functional test after the flight model is ready. Meanwhile, sweeping voltage patterns are also defined to obtain ionospheric plasma parameters from current-voltage curves.

關鍵字(中)

★ 先進電離層探測儀
★ 地面電子測試設備
★ 阻滯電位分析儀
★ 福衛五號

關鍵字(英)

★ AIP
★ FS-5
★ EGSE
★ RPA

論文目次

目錄
圖目錄 iv
表目錄 vii
1、簡介 1
1-1 先進電離層探測儀 1
1-2 地面電子測試設備 3
2、阻滯電壓模式的設計 5
2-1 截止電位 5
2-2 阻滯電壓設計 7
2-3 適配方法 12
3、地面電子測試設備 16
3-1 功能需求 16
3-2 通訊介面 19
3-3 指令與資料封包 22
3-4 硬體架構 28
3-5 軟體架構 32
4、結果與討論 38
4-1電流半值法的結果 38
4-2網格搜尋法的結果 43
4-3指令與遙傳介面測試 50
4-4科學資料傳輸介面測試 52
4-5與SPEU工程體進行通訊介面測試 55
4-6與AIP探測器的電路驗證 56
4-7與AIP探測器原型體進行電漿注入測試 58
5、結論 63
參考文獻 64
附錄Ａ 65
附錄B 68

參考文獻

●Chao, C. K., Su, S. -Y., and Yeh, H. C., Grid effects on the derived ion temperature and ram velocity from the simulated results of the retarding potential analyzer data., Adv. Space Res., 32(11), 2361, doi: 10.1016/S0273-1177(03)00727-0, 2003.
●FS5-IRD-0001, Spacecraft Bus to Science Payload Interface Requirement Document, 2012.
FS5SPL-CDRL-1009, Advance Ionosopheric Probe Interface Control Document, 2012.
●Philip,R.Bevington 1969. Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences.
●Whipple, E. C., Jr., The equilibrium electric potential of a body in the upper atmosphere and in interplanetary space, ph.D. Dissertation, 1965.
●美商國家儀器，2010，CompactRIO cRIO-9074 Operating Instructions and Specifications。網址：http://www.ni.com/pdf/manuals/374639e.pdf，上網日期：2010.06。
●美商國家儀器，2011，CompactRIO cRIO-9075 Operating Instructions and Specifications。網址：http://www.ni.com/pdf/manuals/375650b.pdf，上網日期：2011.10。
●林再文，太空離子探測系統，碩士論文，國立中央大學，2009。
●卓俊麒，中華衛星一號電位勢阻滯分析儀觀測原理及資料分析，碩士論文，國立中央大學，2000。
●陳冠文，先進電離層探測儀離子流向推導與校正，碩士論文，國立中央大學，2013。

指導教授

趙吉光(Chi-Kuang Chao)

審核日期

2013-7-12

推文