[發明專利]一種基于查表法確定空間磁場強度的方法

有效

• 申請號: 201811517445.1
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109856569B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 李利亮;朱文山;李圣文;牛睿;劉川
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02;G01R33/10;G01R29/08
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;劉琰

本發明公開了一種基于查表法確定空間磁場強度的方法，該方法包含：(1)建立高精度磁場表；(2)修正衛星飛行軌跡降交點地理經度間隔Gdjg以及即將飛過的降交點地理經度lamda；(3)在星箭分離后，星載軟件首次調用磁場表子程序時，已經飛過的降交點地理經度ccl由lamda賦值；其它情況下，當衛星飛到降交點時更新已經飛過的降交點地理經度ccl；(4)當ccl發生變化時，計算衛星當前位置在磁場表中所對應磁場軌道的編號cca及其降交點地理經度；(5)根據衛星當前位置在磁場表中的cca查找出衛星當前位置四周的4個網格點；(6)基于線性插值的方法計算衛星當前位置在軌道坐標系下的磁場強度。本發明的方法不受階數的限制，簡單易實現，運算快且計算精度較高。

技術領域

本發明涉及一種確定空間磁場強度的方法，具體涉及一種基于查表法確定空間磁場強度的方法。

背景技術

地磁場是重要的地球物理場，在低軌衛星上地磁場應用前景十分廣泛。將地磁矢量與地心矢量或者太陽矢量通過雙矢量定姿的方式可粗略的估算衛星姿態。在常規大衛星中，該姿態可作為安全模式時的備份姿態基準，在對于定姿精度要求不高的小型化衛星上，更是可作為穩態時的主份姿態基準。

對于三軸對地定向衛星，地磁矢量在衛星本體系下的投影由三軸磁強計測量得到，而該矢量在軌道坐標系下的投影通常根據國際地磁場模型(IGRF)理論計算得到。理論計算得到的磁場強度，除了可配合磁強計用于雙矢量定姿，還可單獨作為磁強計的備份，在衛星姿態穩定時用于磁卸載。

IGRF是描述全球地磁場及其長期變化的，而且是國際上通用的全球地磁標準模型，在該模型中，地磁場的標量位用球諧級數表示，目前最新的球諧級數的階數為13階。通過該模型計算磁場強度時所取的階數越高，則得到的磁場強度精度越高，但球諧級數由多項多階的三角函數組成，隨著球諧級數階數的增加，計算量以二次方的方式激增。

根據國內外已發表的相關文獻可知，目前衛星上通常直接在星載軟件中按照IGRF模型公式計算磁場強度，受限于星載計算機的運算能力，球諧級數的階數一般取1階或者3階。

但是，上述方法均存在一定的局限性。階數取1階，雖然公式較為簡單，計算量小，但計算得到的磁場強度最大誤差高達28％；階數取3階，雖然最大誤差下降到了8％，但誤差仍然偏大且占用了星載計算機相對較多地運行時間。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于查表法確定空間磁場強度的方法，該方法解決了現有方法的誤差偏大的問題，不受階數的限制，算法簡單，星載軟件容易實現，運算時間較短且計算出的磁場強度精度較高。

為了達到上述目的，本發明提供了一種基于查表法確定空間磁場強度的方法，該方法包含：

(1)建立高精度磁場表：在衛星飛行軌跡經過的球面上按照一定的時間間隔進行網格劃分，根據國際地磁場模型最高階公式計算出網格點上的三軸磁場強度，形成地磁場數據表，將其裝載在衛星星載軟件中；

(2)修正衛星飛行軌跡降交點地理經度間隔Gdjg以及即將飛過的降交點地理經度lamda；

(3)在星箭分離后，星載軟件首次調用磁場表子程序時，已經飛過的降交點地理經度ccl由即將飛過的降交點地理經度lamda賦值；其它情況下，當衛星飛到降交點時更新已經飛過的降交點地理經度ccl；

(4)當已經飛過的降交點地理經度ccl發生變化時，計算衛星當前位置在磁場表中所對應磁場軌道的編號cca及其降交點地理經度，否則保持cca不變；其中，降交點地理經度根據步驟(3)獲得，磁場軌道的編號cca與網格劃分相對應；

(5)根據衛星當前位置在磁場表中所對應磁場軌道的編號cca查找出衛星當前位置四周的4個網格點；

(6)基于線性插值的方法計算衛星當前位置在軌道坐標系下的磁場強度。