[發明專利]零磁空間中測量衛星的剩磁和感磁的裝置及方法

在審

• 申請號: 201410360780.0
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104090250A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 陳斯文;王勁東;周斌;李磊;廖懷哲;薛永亮;翁成翰
• 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: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02;G01V3/40
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;呂愛霞

技術領域

本發明是用人工場的方法測量衛星磁矩中的剩磁和感磁和修正由感磁引起的測量磁場的誤差，即本發明提供了零磁空間中測量衛星的剩磁和感磁的裝置及方法。

背景技術

衛星的磁矩影響衛星的姿態、運行軌道和磁場測量，所述的衛星的磁矩，在衛星運行時它和地磁場間的相互作用，進而產生力矩。因此，通過測量衛星的磁矩，進而能夠減小和消除衛星磁矩對衛星姿態、運行軌道磁場測量的影響是亟待解決的技術問題。

現有的測量衛星的磁矩的方法包含：懸掛法，球面作圖法、赤道作圖法和偶極子法。目前用得較多的是赤道作圖法和偶極子法。上述這些方法各有特點，它們共同的一個缺陷是不能把磁矩中的剩磁和感磁區分開。同時衛星在地磁場中運行，它的感磁隨地磁場大小和方向的變化而變化，而不是一個固定的值。因此如何將衛星在磁場中運行時的剩磁和感磁進行分離不僅對衛星的姿態和運行軌道有影響，而且對磁強計測量地磁場的精度也有很大的影響。

發明內容

本發明的目的是把在零磁空間中測量到的磁矩中的剩磁和感磁區分開來，而且對衛星測量到的地磁場進行修正，而得到真實的地磁場值。

為實現上述目的，本發明提供一種零磁空間中測量衛星的剩磁和感磁的裝置，所述裝置包含:三個線圈、轉臺、衛星和磁強計；

布放三個互相正交的第一線圈，第二線圈和第三線圈，且三個線圈分別沿東西、南北和垂直方向放置，然后將上述三個線圈通電產生零磁空間；

將轉臺固定放置在零磁空間的中心，再將衛星放置于在轉臺上，磁強計的三個軸與第一線圈、第二線圈和第三線圈的各個軸一致；

分別在第一線圈，第二線圈和第三線圈上施加人工場，并通過加場求出感磁系數；

其中，加人工場線圈和產生零磁空間線圈是同一線圈，且加的人工場需滿足：產生的磁場使衛星感磁材料的感應場在線性范圍內。

基于上述裝置，本發明還提供了一種用于分離磁矩中的剩磁和感磁方法，所述方法包含：

步驟101)分別測量三軸磁強計的X、Y和Z軸的感磁系數α、β、γ；

步驟102)并根據得到的各個感磁系數將地磁場中測量到的磁矩中的剩磁和感磁進行區分。

為了實現本發明的技術目的，本發明還提供了另一種零磁空間中用于分離磁矩中的剩磁和感磁裝置，所述裝置包含：三軸磁強計，轉臺，衛星、伸桿和用于產生零磁空間三組正交線圈；

所述三個互相正交的第一線圈，第二線圈和第三線圈分別沿東西、南北和垂直方向放置，然后將上述三個線圈通電產生零磁空間；

所述的衛星和磁強計布放于轉臺上，若有伸桿與磁強計相連則伸桿必須完全打開；

所述三軸磁強計位于磁的南北或東西方向，用于測量三個坐標軸方向上的磁場；且所述的衛星上的磁強計同衛星布放于轉臺上；

其中，第一線圈、第二線圈或第三線圈產生的人工磁場應該使衛星感磁材料的感應磁場在線性范圍內。

基于上述裝置，本發明提供一種基于感磁系數獲得真實磁場值的方法，所述方法包含：

步驟201)獲得三軸磁強計的X、Y和Z軸的感磁系數；

步驟202)分別測量衛星在地磁場中運行時的X、Y和Z軸的磁場，并根據得到的各個感磁系數將地磁場中測量的磁矩中的剩磁和感磁進行區分；

步驟203)測量衛星在飛行時的三軸磁強計的X、Y和Z軸的磁場值，并依據步驟201)獲得的剩磁和感磁獲得真實的磁場值。

與現有技術相比，本發明的技術優勢在于：本發明可以將測量到的衛星磁矩分離出剩磁和感磁，并在有磁強計的衛星上，得到真實的磁場。即本發明根據感磁系數和在飛行中測量到的地磁場，消除衛星產生剩磁和感磁以及地磁場引起的感磁，而得到真實的地磁場。本發明不僅可以把磁矩中的剩磁和感磁區分開來；而且在此基礎上可對測量到的磁場進行修正獲得真實的磁場值。

附圖說明

圖1是本發明的零磁空間中測量磁矩并區分剩磁和感磁示意圖；

圖2是本發明的零磁空間中測量磁矩并區分剩磁和感磁(有星上磁強計)示意圖；

圖3是本發明的零磁空間中測量磁矩并區分剩磁和感磁(有帶伸桿的星上磁強計)示意圖。

附圖標識：

1、東西方向的線圈(X方向)2、南北方向的線圈(Y方向)

3、垂直方向的線圈(Z方向)4、三軸磁強計

5、衛星6、轉臺7、伸桿

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細闡述。

實施例1

本發明提供一種零磁空間中測量衛星的剩磁和感磁的裝置，所述裝置包含:三個線圈、轉臺、衛星和磁強計；