ZH-1卫星高能粒子探测器数据处理软件设计与实现

摘要

研究结果表明，空间电磁环境的波动与地壳运动具有明显的关联性，建立空间电磁环境的监测体系有助于对研究地震机理与空间电磁扰动之间的相互关系，对探索地震预测的新方法有着重要意义。 ZH-1卫星的目标是组建一个监测全球空间环境中电磁波，电磁场，电离层等离子体以及高能粒子等物理量的实验平台，为研究地震机理和空间电磁环境提供新的研究方法。高能粒子探测器的目的是监测地球空间环境中高能带电粒子的入射方向和能量的变化，配合空间电磁扰动的测量，探索空间高能带电粒子的变化与地震可能的联系，为将来的地震预报奠定基础。 论文主要研究了ZH-1卫星高能粒子探测器数据处理软件对高能段载荷和低能段载荷的入射粒子种类、通量、能谱、入射方向的测量以及对太阳X射线的监测。通过在Hadoop平台下设计数据处理软件完成数据处理工作得出测量结果，并与国际上其他同类卫星的探测结果作对比，验证数据处理的正确性。最后输出符合设计要求的0，1，2级数据产品，为国内从事对空间高能粒子的相关研究人员的研究做数据支撑。

目录

声明

1 绪论

1.1背景及其意义

1.2研究现状

1.3研究内容

1.4课题来源

1.5文章架构

2 HEPP数据处理的理论基础

2.1高能粒子探测器简介

2.2高能粒子探测器的组成及技术指标

2.3 HEPP载荷

2.4 HEPP数据

2.5 HEPP数据产品

2.6粒子探测中数据处理的方法原理

2.6.1 零级产品生产过程

2.6.2 一级产品生产过程

2.6.3 粒子入射方向重建原理

2.6.4 卫星与高能粒子探测器的三个载荷的位置关系

2.6.5 粒子鉴别原理

2.6.6 二级产品处理过程

2.7本章小结

3 HEPP数据处理软件架构设计

3.1 HEPP数据处理软件总体工程特点

3.2 HEPP数据处理软件架构方案

3.3 HEPP数据处理软件功能模块划分

3.3.1 接口交互存储模块设计

3.3.2 零级产品生产模块

3.3.3 一级产品生产模块

3.3.4 二级产品生产模块

3.4本章小结

4 软件开发中使用的关键技术

4.1 Hadoop架构

4.2分布式文件系统HDFS

4.2.1 HDFS的优越性

4.2.2 HDFS读写流程

4.3分布式计算框架MapReduce

4.3.1 Mapreduce 的优点

4.3.2 MapReduce的主要应用场景

4.3.3 MapReduce的运行环境

4.4本章小结

5 功能模块实现

5.1开发环境及工具介绍

5.1.1 Linux软件运行环境

5.1.2 hadoop软件运行平台

5.1.3 Vi编辑器

5.1.4 GCC编译器

5.1.5 GDB调试器

5.2数据交互存储模块设计

5.2.1 模块介绍

5.2.2 数据提取子模块

5.2.3 产品输出子模块

5.2.4 Web服务调用子模块

5.2.5 日志管理子模块

5.3零级产品生产

5.3.1 模块介绍

5.3.2 模块设计流程

5.3.3 程序设计实现

5.4一级产品生产

5.4.1 模块介绍

5.4.2 模块设计流程

5.4.3 程序设计实现

5.5二级产品生产

5.5.1 模块介绍

5.5.2 模块设计流程

5.5.3 程序设计实现

5.6软件功能测试

5.6.1 HEPP-H 物理量输出完整性验证

5.6.2 HEPP-L物理量输出完整性验证

5.6.3 HEPP-X物理量输出完整性验证

5.6.4 压力测试

5.7立体观测对比分析

5.7.1 国外同类卫星对比

5.7.2 AP8AE8模型对比

5.8本章小结

6 总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果

致谢