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基于卫星温度遥测的测温误差分析方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于卫星温度遥测的测温误差分析方法，其包括以下步骤：步骤一、确定热敏电阻的最佳拟合方程；步骤二、基准电压由卫星下行遥测得到，判断与电路设计大小是否一致；若一致，基准电压不产生误差；若不一致，确定由基准电压的偏差导致的测温误差；步骤三、测温匹配电阻在安装前，需要经过标定，得到其阻值大小，与设计值大小比较是否一致；若一致，不产生误差；若不一致，计算由测温匹配电阻的偏差导致的测温误差；步骤四、计算由AD变换器造成的量化误差范围；步骤五、综合计算和估计卫星测温系统的数学原理误差。本发明准确的分析测量过程中的误差，从而可以对每次温度测量进行计算补偿，实现高准确度测温。
【专利说明】基于卫星温度遥测的测温误差分析方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测温误差分析方法，特别是涉及一种基于卫星温度遥测的测温误差分析方法。
【背景技术】
[0002]目前，卫星测试和卫星在轨时，卫星测试人员与长管人员通过卫星下行的温度遥测来监视和判断卫星的工作状态是否正常。热敏电阻的阻值随着外界环境温度的变化而变化，基于这一原理，卫星温度采集方法是通过电路将不同温度环境下的热敏电阻阻值转换成不同大小的电压信号。电压信号通过星上处理(AD变换、星上调制与发射)后，通过天线辐射射频信号下传到“地面”，再由接收天线完成接收后，送往地面接收系统完成解析，分离出温度遥测。完整的卫星温度测量系统如图1所示。图1中RP称为匹配电阻，它与热敏电阻艮串联，基准电压V与匹配电阻、热敏电阻供电形成电流环路，热敏电阻两端的电压为I，Vr作为AD变换器的输入信号，AD变换器量化输出PCM信号\，经过星上调制发射后，传送至IJ “地面”，由地面接收解调装置解析出温度遥测信号VT。
[0003]为了得到此时的星上温度的测量值T'，需要完成以下三个步骤:
[0004]步骤1)根据遥测信号VT计算热敏电阻两端的电压，使用式(1)求得热敏电阻的阻值；
_5]....................................式⑴
[0006]步骤2)根据热敏电阻艮的分度表，进行曲线拟合，得到拟合方程T=f取)；
[0007]步骤3)将R'代入方程T=f取)，得到测量温度T' =f (R/ ),T/为卫星环境温度为T°C时的测量温度。
[0008]综上所述，温度测量在数学原理上将产生以下四个方面的误差:一，卫星利用三端稳压器提供的基准电压存在一定的精度，与设计值存在一定的误差，同时随着三端稳压器的老化，基准电压也会发生变化，导致卫星温度的测量出现误差；二，匹配电阻的大小直接关系到热敏电阻的分压值，而测量过程中使用的电压参数表征的热敏电阻阻值，故测温会产生误差；三，在进行AD转换过程中，AD的量化误差对高准确度、高精度测温也会产生影响；四，在地面对卫星温度遥测进行处理时，使用的曲线拟合也会产生误差。
[0009]上述误差的存在，对于实现卫星高准确度测温形成了巨大的挑战。

【发明内容】

[0010]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于卫星温度遥测的测温误差分析方法，其准确的分析测量过程中的误差，从而可以对每次温度测量进行计算补偿，实现高准确度测温。
[0011]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种基于卫星温度遥测的测温误差分析方法，其特征在于，其包括以下步骤:[0012]步骤一、由热敏电阻的分度表，拟合出热敏电阻曲线方程，同时计算拟合曲线方程在进行温度测量时与实际温度的拟合误差，根据拟合误差的大小确定拟合曲线的阶数及拟合方程的系数，确定热敏电阻的最佳拟合方程；
[0013]步骤二、基准电压由卫星下行遥测得到，判断与电路设计大小是否一致；若一致，基准电压不产生误差；若不一致，按照由基准电压基的精度导致的测温误差的计算方法确定由基准电压的偏差导致的测温误差；
[0014]步骤三、测温匹配电阻在安装前，需要经过标定，得到其阻值大小，与设计值大小比较是否一致；若一致，不产生误差；若不一致，按照由测温匹配电阻产生的误差的计算方法计算由测温匹配电阻的偏差导致的测温误差；
[0015]步骤四、根据AD变换器的量化位数及地面接收解调装置解析的温度遥测原码，按照由AD变换器造成的量化误差计算由AD变换器造成的量化误差范围；
[0016]步骤五、综合计算和估计卫星测温系统的数学原理误差。
[0017]优选地，所述基于卫星温度遥测的测温误差分析方法采用卫星温度测量系统实现的，卫星温度测量系统包括测温匹配电阻、热敏电阻、AD变换器、星上调制发射装置、地面接收解调装置，测温匹配电阻和热敏电阻串联，基准电压为串联电路供电，热敏电阻两端电压作为AD变换器的输入，AD量化后的数字信号，通过星上调制发射装置调制，射频信号传送地面接收站，地面接收解调装置分离出卫星温度遥测。[0018]本发明的积极进步效果在于:本发明准确的分析测量过程中的误差，从而可以对每次温度测量进行计算补偿，实现高准确度测温。
【专利附图】

【附图说明】
[0019]图1为卫星温度测量系统的原理框图。
[0020]图2为本发明基于卫星温度遥测的测温误差分析方法的流程图。
[0021]图3为本发明中拟合误差处理的流程图。
[0022]图4为本发明对图1的等效的原理框图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0024]如图1所示，本发明基于卫星温度遥测的测温误差分析方法也采用上述卫星温度测量系统实现的，卫星温度测量系统包括测温匹配电阻Rp、热敏电阻艮、AD变换器、星上调制发射装置、地面接收解调装置，测温匹配电阻&和热敏电阻&串联，基准电压V为串联电路供电，热敏电阻Rr两端电压作为AD变换器的输入，AD量化后的数字信号，通过星上调制发射装置调制，射频信号传送地面接收站，地面接收解调装置分离出卫星温度遥测。
[0025]如图2所示，本发明基于卫星温度遥测的测温误差分析方法包括以下步骤:
[0026]步骤一、由热敏电阻艮的分度表(不同温度下热敏电阻的阻值大小关系)，拟合出热敏电阻曲线方程，同时计算拟合曲线方程在进行温度测量时与实际温度的拟合误差^ Tui，根据拟合误差的大小确定拟合曲线的阶数及拟合方程的系数，确定热敏电阻艮的最佳拟合方程Fmin(R);合误差」Tlh的具体过程如下:卫星使用热敏电阻测温前，每一个热敏电阻都经过标定得到热敏电阻分度表，表中反映的是不同温度下热敏电阻的阻值，一般情况下，标定测温范围为-200-100°C，在-100-80°C范围内，步进1°C进行精确标定。故地面处理时需要对热敏电阻进行曲线拟合，得到温度与热敏电阻阻值的多项式方程。本方法中曲线拟合方法为最小二乘法，拟合的阶数可以根据拟合后的误差进行选择，拟合的方法为:从曲线的三阶拟合开始，计算三阶拟合误差」Tm3=F3(R)-T，初始化」TLHmin=」TLH3 ;进行四阶曲线拟合，并得到四阶拟合误差」tlh4=f4(r)-t,比较」ιyΜη与」TLH4的大小，进行迭代。如图3所示，进行7次拟合比较后，得到误差最小项」IYHmin，拟合曲线方程选择与」一-相对应的最佳拟合方程Fmin(R)。
[0027]步骤二、基准电压V由卫星下行遥测得到，判断与电路设计大小是否一致；若一致，基准电压V不产生误差；若不一致，按照由基准电压V基的精度导致的测温误差的计算方法确定由基准电压V的偏差导致的测温误差」τν;由基准电压V的偏差导致的测温误差的具体说明如下:由基准电压V基的精度导致的测温误差是指基准电压作为热敏电阻测温电路中的供电电源，在测量过程中的变化将导致温度测量与处理过程中将产生误差。基于卫星测温电路，在温度?；时，热敏电阻的标准阻值为Rrt，由图1可得到热敏电阻两端电压应为式(2):
[0028]
【权利要求】
1.一种基于卫星温度遥测的测温误差分析方法，其特征在于，其包括以下步骤: 步骤一、由热敏电阻的分度表，拟合出热敏电阻曲线方程，同时计算拟合曲线方程在进行温度测量时与实际温度的拟合误差，根据拟合误差的大小确定拟合曲线的阶数及拟合方程的系数，确定热敏电阻的最佳拟合方程； 步骤二、基准电压由卫星下行遥测得到，判断与电路设计大小是否一致；若一致，基准电压不产生误差；若不一致，按照由基准电压基的精度导致的测温误差的计算方法确定由基准电压的偏差导致的测温误差； 步骤三、测温匹配电阻在安装前，需要经过标定，得到其阻值大小，与设计值大小比较是否一致；若一致，不产生误差；若不一致，按照由测温匹配电阻产生的误差的计算方法计算由测温匹配电阻的偏差导致的测温误差； 步骤四、根据AD变换器的量化位数及地面接收解调装置解析的温度遥测原码，按照由AD变换器造成的量化误差计算由AD变换器造成的量化误差范围； 步骤五、综合计算和估计卫星测温系统的数学原理误差。
2.如权利要求1所述的基于卫星温度遥测的测温误差分析方法，其特征在于，所述基于卫星温度遥测的测温误差分析方法采用卫星温度测量系统实现的，卫星温度测量系统包括测温匹配电阻、热敏电阻、AD变换器、星上调制发射装置、地面接收解调装置，测温匹配电阻和热敏电阻串联，基准电压为串联电路供电，热敏电阻两端电压作为AD变换器的输入，AD量化后的数字信号，通过星上调制发射装置调制，射频信号传送地面接收站，地面接收解调装置分离出卫星温度遥测。
【文档编号】G01K7/22GK103698044SQ201310658847
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】司圣平, 朱维, 刘伟, 吴东 申请人:上海卫星工程研究所