气象微波辐射计数据采集与控制单元软件设计

摘要

气象微波辐射计利用微波遥感技术，通过大气中水蒸气和氧气的辐射特性，反演大气参数。方案中的微波辐射计，利用水蒸汽和氧气的吸收谐振，分别在22GHz-30GHz和51GHz-60GHz间进行辐射测量，反演温湿度阔线以及液态水阔线，进而预测天气。其中，Kv波段接收机主要反映大气中水汽分布特性，V波段接收机主要反映温度分布特性。
　　论文通过研究微波辐射计基本原理，对比国内外的气象微波辐射计，采用了一种改进的全功率微波辐射计方案。根据全功率微波辐射计的传输方程，需要对输出方程中的参数进行校准。参数的校准通过定标来实现。方案中采用了液氮定标、TIP定标。同时，在对空观测中，加入了周期性定标来周期性校准参数。
　　系统方案中，每个接收机采集各自频段的8个频点信息，即实时并行输出16路电压。数据采集与控制单元，通过合理顺序来控制和采集环境传感器、接收机内部温度、接收机采集输出电压、电源电压等，并将数据打包实时传送给上位机。
　　论文主要完成了气象微波辐射计系统中数据采集与控制单元功能流程的设计，这些功能流程涵盖了辐射计所应具备的5个功能流程。在各个功能流程下，设计并实现了外设的接口驱动。制定的上下位机通信协议，方便辐射计通过RS422与控制电脑相互进行友好通信。
　　数据采集与控制单元，最重要的指标是采集数据的准确性和一致性。论文通过数据采集与控制单元采集接收机接口数据，分析准确性和一致性，进而来验证接口。另外，通过与上位机的通信，来验证辐射计按照协议指令进入到指定的功能流程。接收机积分时间的设定，既可以通过上位机收到的数据包的时间间隔来进行验证，还可以通过示波器采集数据包来进行验证。通过实验结果，辐射计底层软件，基本完成了辐射计的基本功能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3数据采集与控制单元的设计发展方向

1.4本文研究内容和结构安排

第2章 气象微波辐射计系统研制方案

2.1气象微波辐射计基本原理

2.2气象微波辐射计系统方案

2.3气象微波辐射计系统组件

2.4本章小结

第3章 辐射计的通信协议和功能流程

3.1上下位机通信协议

3.2主流程

3.3自检流程

3.4 TIP定标流程

3.5测量流程

3.6 LN定标流程

3.7本章小结

第4章 数据采集与控制单元软件设计

4.1数据采集与控制单元设计指标

4.2数控单元软件设计中关键技术

4.3数据结构

4.4软件开发环境

4.5数据采集与控制单元的外设驱动设计

4.6本章小结

第5章 气象微波辐射计数据采集与控制单元调试和测试结果

5.1辐射计收到指令的响应

5.2数据包间时间间隔验证

5.3数控单元接收机接口16通道数据采集验证

5.4本章小结

第6章 总结和展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献