[发明专利]一种基于查表法确定空间磁场强度的方法

说明书

本发明公开了一种基于查表法确定空间磁场强度的方法，该方法包含：(1)建立高精度磁场表；(2)修正卫星飞行轨迹降交点地理经度间隔Gdjg以及即将飞过的降交点地理经度lamda；(3)在星箭分离后，星载软件首次调用磁场表子程序时，已经飞过的降交点地理经度ccl由lamda赋值；其它情况下，当卫星飞到降交点时更新已经飞过的降交点地理经度ccl；(4)当ccl发生变化时，计算卫星当前位置在磁场表中所对应磁场轨道的编号cca及其降交点地理经度；(5)根据卫星当前位置在磁场表中的cca查找出卫星当前位置四周的4个网格点；(6)基于线性插值的方法计算卫星当前位置在轨道坐标系下的磁场强度。本发明的方法不受阶数的限制，简单易实现，运算快且计算精度较高。

技术领域

本发明涉及一种确定空间磁场强度的方法，具体涉及一种基于查表法确定空间磁场强度的方法。

背景技术

地磁场是重要的地球物理场，在低轨卫星上地磁场应用前景十分广泛。将地磁矢量与地心矢量或者太阳矢量通过双矢量定姿的方式可粗略的估算卫星姿态。在常规大卫星中，该姿态可作为安全模式时的备份姿态基准，在对于定姿精度要求不高的小型化卫星上，更是可作为稳态时的主份姿态基准。

对于三轴对地定向卫星，地磁矢量在卫星本体系下的投影由三轴磁强计测量得到，而该矢量在轨道坐标系下的投影通常根据国际地磁场模型(IGRF)理论计算得到。理论计算得到的磁场强度，除了可配合磁强计用于双矢量定姿，还可单独作为磁强计的备份，在卫星姿态稳定时用于磁卸载。

IGRF是描述全球地磁场及其长期变化的，而且是国际上通用的全球地磁标准模型，在该模型中，地磁场的标量位用球谐级数表示，目前最新的球谐级数的阶数为13阶。通过该模型计算磁场强度时所取的阶数越高，则得到的磁场强度精度越高，但球谐级数由多项多阶的三角函数组成，随着球谐级数阶数的增加，计算量以二次方的方式激增。

根据国内外已发表的相关文献可知，目前卫星上通常直接在星载软件中按照IGRF模型公式计算磁场强度，受限于星载计算机的运算能力，球谐级数的阶数一般取1阶或者3阶。

但是，上述方法均存在一定的局限性。阶数取1阶，虽然公式较为简单，计算量小，但计算得到的磁场强度最大误差高达28％；阶数取3阶，虽然最大误差下降到了8％，但误差仍然偏大且占用了星载计算机相对较多地运行时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于查表法确定空间磁场强度的方法，该方法解决了现有方法的误差偏大的问题，不受阶数的限制，算法简单，星载软件容易实现，运算时间较短且计算出的磁场强度精度较高。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于查表法确定空间磁场强度的方法，该方法包含：

(1)建立高精度磁场表：在卫星飞行轨迹经过的球面上按照一定的时间间隔进行网格划分，根据国际地磁场模型最高阶公式计算出网格点上的三轴磁场强度，形成地磁场数据表，将其装载在卫星星载软件中；

(2)修正卫星飞行轨迹降交点地理经度间隔Gdjg以及即将飞过的降交点地理经度lamda；

(3)在星箭分离后，星载软件首次调用磁场表子程序时，已经飞过的降交点地理经度ccl由即将飞过的降交点地理经度lamda赋值；其它情况下，当卫星飞到降交点时更新已经飞过的降交点地理经度ccl；

(4)当已经飞过的降交点地理经度ccl发生变化时，计算卫星当前位置在磁场表中所对应磁场轨道的编号cca及其降交点地理经度，否则保持cca不变；其中，降交点地理经度根据步骤(3)获得，磁场轨道的编号cca与网格划分相对应；

(5)根据卫星当前位置在磁场表中所对应磁场轨道的编号cca查找出卫星当前位置四周的4个网格点；

(6)基于线性插值的方法计算卫星当前位置在轨道坐标系下的磁场强度。