[發明專利]用于星載微波輻射計的數據采集裝置及其數據采集方法

無效

• 申請號: 200910079072.9
• 申請日: 2009-03-05
• 公開（公告）號: CN101825708A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 孫茂華;張升偉;李靖;何寶宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G01S7/02
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉

技術領域

本發明涉及一種數據采集系統，尤其涉及一種用于星載微波輻射計的數據采集裝置及其數據采集方法。

背景技術

星載微波輻射計是一種被動式的微波遙感器，用于全天時、全天候地觀測全球大氣溫度和濕度、水汽含量、降雨量等空間氣象資料，以及海洋表面溫度、海洋風場、土壤濕度等，在大氣探測及海洋觀測中具有重要作用。由于微波輻射計是一種被動式的遙感器，其靈敏度要求很高；同時作為星載系統，其體積、重量和功耗又受到很大的限制，因此對用于星載微波輻射計的數據采集裝置就要求其具有高可靠性、高分辨率、體積小、重量輕、功耗低等特點。

現在多數星載遙感器上使用的通用數據采集裝置，為了減小體積和重量、降低功耗，均延用了較為簡化的設計，采用一個數據采集的通路量化多路模擬信號，即利用一個A/D轉換器配多路模擬開關來完成多路信號的數據采集。如圖5所示為一現有的通用數據采集裝置的結構示意圖。此種設計的優點是體積小、重量輕、功耗低且電路簡單、成本低，但隨之而來的是可靠性偏低的問題。因為一旦任何一個器件損壞將導致局部電路失效，從而使得整個系統失效。

目前常用的另一種數據采集裝置是采用多通道冗余設計的數據采集裝置，它克服了上述通用數據采集裝置的缺點，通過多通道的設計消除了單一器件損壞導致整個電路失效的可能性，使其具有更高的可靠性。圖6所示就是這種采用多通道冗余設計的數據采集裝置的結構示意圖，以5通道的系統為例，每個通道配以不同的A/D轉換器，這樣的系統由于各通道自成一體、相互獨立，所以單個器件失效不會對其它通道產生影響，不會導致整個系統失效的惡果；但多冗余設計帶來的問題是電路復雜度增加，器件的數量倍增，從而使得系統的體積、重量和功耗都大大增加。

發明內容

為了解決上述兩種常用數據采集裝置的問題，本發明的目的在于提供一種用于星載微波輻射計的數據采集裝置及其數據采集方法，其適用于多通道、高分辨率、高可靠性的數據采集系統。

為了實現上述目的，本發明提供一種用于星載微波輻射計的數據采集裝置，包括：控制電路部分和數據采集電路部分，所述控制電路部分根據系統既定的時序或衛星接收到的地面控制指令，控制數據采集電路完成各種科學數據的采集；所述數據采集電路部分由兩組互為備份的數據采集電路組成，每組由隔離驅動電路、一個或多個多路模擬開關、以及一個A/D轉換器組成，該數據采集電路部分依據所述控制電路所發出的指令，完成輻射計遙感數據和溫度數據的采集。

另外，所述控制電路部分由微處理器、總線控制器以及譯碼控制接口構成，配以程序存儲器、數據存儲器和外圍電路，其中，所述微處理器依據其所需完成的功能采用不同型號的處理器，包括：8位機、16位機及32位機；所述總線類型根據不同的衛星平臺進行調整，包括：1553B總線以及CAN總線等；所述程序存儲器使用PROM或者E²PROM，其容量依據程序而定；所述數據存儲器根據數據量的不同采用不同容量的SRAM。

另外，所述控制電路部分進一步還可以包括看門狗硬件，以防止軟件跑飛，從而在程序發生異常時控制電路能盡快地自主恢復工作。

另外，所述數據采集電路部分采集的信號包括：輻射計多個通道的遙感信號和相關的多路溫度信號，將該兩類信號進行分組，使兩組互為備份的數據采集電路均采集所述多個通道的遙感信號數據，但每組只采集所述多路溫度數據中的一半數據，且將同類測溫點平均分布于兩個采集通道中。

另外，本發明還提供一種用于星載微波輻射計的數據采集裝置的數據采集方法，是上述用于星載微波輻射計的數據采集裝置的數據采集方法，包括如下步驟：

1)將需要采集的相關的m路溫度信號分成兩組，且將同類測溫點平均分布于兩個采集通道；

2)以第一采集通道為主，第二采集通道輔助采集輻射計n個通道的遙感信號和相關的m路溫度信號，所述第一采集通道采集n個通道的遙感數據和其中一組的m/2路溫度數據，此時，第二采集通道僅采集另一組m/2路溫度數據；

3)當地面發現下傳的數據包中的采樣值異常時，結合系統其它部分的遙測信號綜合分析，判斷是否為第一采集通道異常，如果認為第一采集通道失效，地面則通過1553B總線或者CAN總線注入控制指令至微波輻射計控制電路，將采集的主通道切換到第二采集通道；

4)通過第二采集通道采集所述n個通道的遙感數據和另外一組的m/2路溫度數據，第一采集通道繼續采集原來的其中一組的m/2路溫度數據；

5)當m路溫度數據中有部分失效的數據時，在數據下傳至地面后，綜合判斷具體失效通道，剔除失效數據，