1.1.2 QB50项目和NJUST-1

按照目前国际CubeSat卫星开发的经验，立方体小卫星的研制和发射成本在100万元人民币左右，由于CubeSat大量使用商业元件，成本较低，很适合推广到我国作为新技术、新概念演示验证的平台，使得高校以立方星为平台进行空间探索成为可能，培养高校学生在空间技术领域的技术和经验。

大气层由对流层、平流层、中间层、热层（电离层）、和外层（散逸层）组成，在对地球大气的研究中，人类对于低热层（90km~320km）大气的探测最少，这主要是因为所发射的卫星大都在高轨道运行，高轨卫星所携带的遥感设备由于距离低热层距离较远，加之反射信号微弱，使得高轨观测卫星不能成为低热层探测的理想工具。鉴于以上问题，欧洲委员会下属第七框架协议的QB50项目【 】准备发射50颗两或三单元的CubeSat对低热层大气进行在轨、多点和长时间的测量，同时进行其他科学实验验证。

QB50项目由比利时冯卡门研究院(VKI)牵头，联络全球各相关机构，分别负责研制一台10cm立方的CubeSat卫星平台，然后由VKI提供载荷单元（也是一颗10cm立方的CubeSat）形成双CubeSat系统，并提供必要的整星环境试验，和免费的航天发射，将50颗CubeSat同时发射升空，形成卫星组网，共同对90-320公里高度的地球空间环境进行探测。40颗立方星承担大气探测的任务搭载载荷，载荷单元装载有低热层探测所需的各类传感器，由QB50项目组选定，包括氧探测器FIPEX、多针朗缪尔探针、离子质谱仪、中子质谱仪、激光反射器和温度传感器。另外10颗立方星将进行在轨演示验证和卫星载入大气实验。各合作方可以自己遥控各自的CubeSat，同时共享50颗卫星的探测结果，互相交流，形成全面的系统的研究成果。所有50颗CubeSat计划由中国长征运载火箭于2015年4~6月份在我国境内发射，卫星进入太阳同步轨道，初始轨道高度320km，倾角98°。目前国内共有7所高校参与该项目，南京理工大学立方体卫星研究室已经获得两方面的资助，负责研制一颗双单元立方体纳卫星NJUST-1【 】，届时将安装QB50项目组提供的标准大气探测载荷，除了完成低热层大气在轨探测任务外，还将在轨验证星间组网和通信技术，验证自研的微纳部组件以及卫星总体技术，南京理工大学将建设VHF/UHF地面站实现卫星在轨后的测控管理和数据传输。

1.2 研究现状

1.2.1 ARM硬件平台的发展

1.2.2 NJUST-1星务计算机

1.3 课题研究意义和内容 

鉴于低热层大气探测的科学问题，欧盟QB50项目计划于2015年发射50颗CubeSat立方星，主要完成对低热层大气的探测和实现在轨验证等科学实验。南京理工大学参与QB50计划，通过QB50任务，研制我国符合CubeSat标准的立方星，便于掌握相关技术和标准，更大发掘这项技术在我国的应用前景。同时推动该技术在我国向标准化、平台化、产业化方向发展。南京理工大学通过研制NJUST-1立方体小卫星，参与到QB50项目，完成国际合作任务，展示我校在卫星总体和研制上的能力，验证所研制星上部组件的性能，通过地面站的建立，实现对在轨卫星的跟踪和遥测数据接收，紧急时刻进行遥控控制。

硬件设备在上电后由软件开启运行，为了实现软件对硬件的控制，硬件设备需要编写相应的驱动程序。设备驱动程序主要实现了设备初始化、读写操作、中断处理等功能。驱动程序提供给操作系统或应用程序对硬件的驱动，操作系统或应用程序通过驱动程序完成对硬件设备的管理，因此驱动程序是连接应用程序和外围设备的桥梁。立方体小卫星NJUST-1星务计算机的复杂性要求能够根据硬件设备设计相关的驱动程序，以实现软件系统的正常运行。