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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許盈晧
研究生(外文):Ying-Hao Hsu
論文名稱:ESEMS太空氣象科學酬載叢集
論文名稱(外文):ESEMS Scientific Space Meteorology Payload Cluster
指導教授:葉則亮江士標
指導教授(外文):Tse-Liang YehShih-Biau Jiang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:光機電工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:144
中文關鍵詞:系統太空氣象科學儀器之研製與應用計畫整測磁力計電子溫度探測儀電離層磁層數位訊號處裡器韌體科學太空太空氣象量測酬載微衛星衛星
外文關鍵詞:Electron Temperature ProbeETPIntegrationMicro SatellitePayloadMeasurementMRMMagnetometerDigital Signal ProcessorDSPPayload SystemScienceEducational Scientific Experiment Micro SatellitIonosphereMagnetosphereSpaceESEMSSystem Firmware
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本論文以開發承載操作ESEMS(Educational Scientific
Experiment Micro Satellite)太空氣象科學儀器之研製與應用計畫
之科學酬載以及其平台為目標,期望能達到高精度的酬載量測應用。

本酬載叢集內包含兩項科學酬載:磁阻式磁力計(MRM, Magnet-
Resistive Magnetometer)以及電子溫度探測計(ETP, Electron
Temperature Probe)。希望能藉由量測電離層和磁層內的太空氣象
變化,分析之後得到地震或其他相關氣象事件發生的前兆。

另一部份的重點則是在於酬載平台的硬體及韌體整合。為了能
夠確保資料的準確性,以及酬載平台和衛星之間能正常相互運作,
我們針對各酬載和主控模組間進行了硬體的整合和最佳化,並設立
了一套酬載操作以及系統整體運作的流程,且開發出了對應的系統
韌體,以期能夠正確的執行我們設定的任務目標和相關功能。
The main purpose of this thesis is to develop and integrate a platform
which handling the science payloads of ESEMS project. Hope that it can
reach the goal of high precision measurement and related applications.

The payload cluster contains two science payloads, which are MRM
(Magnet-Resistive Magnetometer) and ETP (Electron Temperature Probe).By
the measuring of ionosphere and magnetosphere, we’re willing to find
some signs of prediction of earth-quake or other meteorology issues.

We also focus on the integration of functions of system hardware and
firmware. To make sure that the data we measured is correct, also, to
make sure that the operation between our payload cluster and satellite
works properly, the workability of each module has been integrated and
optimized. We also construct a procedure of payload and overall system
operation. And, we’ve developed a corresponding system firmware to
execute our mission objective and system function properly.
第一章 緒論
1.1 前言
1.2 研究動機與目的
1.3 論文架構說明

第二章 酬載操作及原理說明
2.1 MRM磁阻式磁力計
2.1.1 MR磁阻sensor簡介
2.1.2 硬體規格及運作原理
2.1.3 操作方式
2.2 ETP電子溫度探測器
2.2.1 ETP簡介
2.2.2 硬體規格及運作原理
2.2.3 操作方式

第三章 系統架構規劃與設計
3.1 硬體功能規劃
3.1.1 DSP核心及周邊簡介
3.1.1.1 定點與浮點運算核心
3.1.1.2 主控DSP擴充介面
3.1.1.3 主控DSP相關規格
3.1.2擴充周邊裝置簡介
3.1.2.1 數位介面(Digital Interface)
3.1.2.2 類比介面(Analog Interface)
3.1.3 其他裝置
3.2 韌體功能規劃
3.2.1 酬載操作功能設計
3.2.1.1 MRM模組
3.2.1.2 ETP模組
3.2.1.3 整體運作
3.2.2 資料儲存功能設計
3.2.2.1 資料量與運作時間
3.2.2.2 儲存媒體選擇及使用規劃
3.2.2.3 資料儲存格式
3.2.3 介面規格設計
3.2.3.1 硬體介面
3.2.3.2 軟體介面
3.2.3.3 資料傳輸格式

第四章 實驗數據與討論
4.1 系統韌體任務功能
4.1.1 通訊
4.1.2 資料儲存及上傳
4.1.2.1 Flash Read/Write 壽命
4.1.2.2 DUAL功能測試
4.1.3 其它
4.1.3.1 FMCLR & ERROR
4.1.3.2 Time Sync
4.1.3.3 POFF
4.2 量測數據分析
4.2.1 MRM
4.2.1.1 NSPO磁力艙校正數據(原始)
4.2.1.2 NSPO磁力艙校正數據(平均)
4.2.1.3 一次線性迴歸分析
4.2.2 ETP
4.2.3 溫度測試
4.3 開發歷程及文件整理

第五章 結論
5.1 結論
5.2 未來展望

參考文獻

附錄一 俄國實體整測照片
[1] 劉立業,地磁感測儀研發,國立中央大學光機電工程所,碩士論文,民國95年

[2] Koh-ichiro Oyama,Electron temperature probe onboard Japan’s Mar’s orbiter,Institute of Space and Astronautical Science,1999

[3] Analog Device,ADSP-21991 Mixed Signal DSP Controller Hardware Reference,Analog Device,2003

[4] 中山科學研究院,探空火箭六號Interface Definition Document,中山科學研究院,未公開文件,2007

[5] Plastics International,FR-4 Glass/Epoxy Phenolic Property,Plastics International,2004

[6] JST,XH Connector Spec-Sheet,JST,2005

[7] RFAC Solutions,RG-178 Properties,RFAC Solutions,2007

[8] HONEYWELL,1- and 2- Axis Magnet Sensors HMC1001/1002,HONEYWELL,2002

[9] 平尾邦雄1 小山孝一郎¬¬2,電子溫度計Direct Indicator of Electron Temperature,東京大學宇宙航空研究所報告,Vol.3,No.2_A(19670400),322-334頁,1967

[10]平尾邦雄1 小山孝一郎¬¬2,Comparision of uncleaned probes on board a rocket,SPACE RES.,Vol.XIII,Page 489-492,1973

[11] WIKIPEDIA,Langmuir Probe,http://en.wikipedia.org/wiki
/Langmuir_probe,2006
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