[发明专利]基于地磁场特性的卫星磁强计磁环境分析方法

说明书

本发明公开了一种基于地磁场特性的卫星磁强计磁环境分析方法，利用地磁东西方向磁场强度为0的特性，首先用三分量磁传感器标定磁东西方向，再通过调整卫星方向，分别测量星上磁强计三个轴向置于磁东西方向时的磁场强度数据，取三次测量的模，即可得到卫星剩磁场对磁强计处的影响。当测得的磁场强度小于卫星轨道环境磁场强度的1/10时，可认为整星剩磁环境对磁强计无影响，否则需更改布局或进行磁优化设计。本发明解决了在地磁场环境条件下分析卫星剩磁对星内磁强计影响的问题，可为磁强计的布局和设计优化提供支撑。

技术领域

本发明涉及卫星磁设计技术领域，具体地，涉及一种卫星剩磁对星内磁强计影响测量与分析方法。

背景技术

磁强计是以地球磁场为基准，测量卫星姿态的敏感器。磁强计由于质量小，性能可靠，消耗功率低，工作温度范围宽以及没有活动部件等特点，得到了很广泛的应用。磁强计本身是用来测量空间环境中磁场强度的。由于地球周围每一点的磁场强度都可以由地球磁场模型事先确定，因此利用卫星在轨磁强计测得的信息与地球磁场模型对比，便可以确定出卫星相对于地球磁场的姿态。

由于地球磁场模型仅是对地球磁场的近似描述，以此模型作为磁强计测量星体姿态基准的测量精度不高。此外，某点地球磁场强度与该点距地心的距离的3次方成反比，因此卫星轨道高度上地球磁场强度很弱，当航天器内部的剩磁过大时会超过地球磁场的影响，从而影响磁强计的测量。

因此，卫星设计时一方面需要严格控制整星及星上单机的剩磁，材料上选择低磁甚至无磁材料；另一方面在布局时磁强计远离剩磁较大的单机，如驱动机构、蓄电池等。

为了给磁强计提供一个较为“干净”的磁场环境，在地面研制阶段应准确评估卫星剩磁对磁强计的影响，确保磁强计在轨能正常使用。目前，没有发现同本方法类似的说明或报告，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于地磁场特性的卫星磁强计磁环境分析方法，利用地磁东西方向磁场强度为0的特性，通过测量磁强计三个轴向分别置于磁东西方向时的磁场强度数据，计算磁强计处的卫星剩磁场影响，为磁强计地面布局和设计优化提供支撑。

本发明的目的可由以下技术方案完成：

步骤1：将无磁转台布置于磁场测量室中央，然后将三分量磁传感器放置于无磁转台的中央，连接并导通磁传感器与地面测量系统，通过微调三分量磁传感器的方向，使得磁传感器的磁东西方向测量值趋向于0，同时在无磁转台上标记磁传感器的位置和方向；其中，三分量磁传感器放置于无磁转台时，其X轴指向磁北、Y轴指向磁东；微调三分量磁传感器的Y向分量，使得其值趋向于0并不大于±50nT。

步骤2：将三分量磁传感器从无磁转台上取下，将卫星放置在无磁转台上，根据步骤1中标记的位置和方向，使得星内磁强计几何中心的法线方向落在无磁转台的标记点位置，并使得磁强计如X轴指向标记的磁东西方向。

步骤3：卫星连接地面供电和测试设备，对卫星加电并按在轨稳态模式设置星上单机状态，读取星上磁强计X轴的数据B_X。由于无外加磁场影响时，磁强计测得的磁东西方向磁场强度应为0，因此此时测得B_X应为卫星剩磁产生的对磁强计X方向的磁场强度。

步骤4：卫星断电后在水平面内旋转卫星方向90°，使得星内磁强计几何中心的法线方向落在无磁转台的标记点位置，并使得磁强计另一轴Y轴指向标记的磁东西方向。

步骤5：卫星加电按稳态模式设置，读取星上磁强计Y轴的数据B_Y，即为卫星剩磁产生的对磁强计Y方向的磁场强度。

步骤6：卫星断电后在垂直面内翻转90°，同时使得星内磁强计几何中心的法线方向落在无磁转台的标记点位置，并使得磁强计最后一个方向轴Z轴指向标记的磁东西方向；卫星加电并读取Z轴的数据B_Z，则卫星剩磁在星内磁强计位置产生的磁场强度为