[發明專利]一種校正三軸磁強計誤差的裝置和方法

在審

• 申請號: 202011236981.1
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112461262A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 寇義民;王浩;陽軍軍;楊峰;任維佳
• 申請（專利權）人: 長沙天儀空間科技研究院有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01R33/00;G01C21/08
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 何志欣

本發明涉及一種校正三軸磁強計誤差的裝置及方法，所述裝置至少包括星載計算模塊(40)，所述星載計算模塊(40)分別與星敏感器(10)、軌道測量組件(20)和三軸磁強計(30)分別建立通信連接，其中，所述星載計算模塊(40)的校正方式為：基于由所述星敏感器(10)發送的姿態測量參數和由所述軌道測量組件(20)發送的軌道參數計算當前位置的標稱地磁場參數；以所述標稱地磁場參數為參考值，將由所述三軸磁強計(30)發送的第一地磁場參數基于最小二乘法擬合為校正的第二地磁場參數。本發明通過生成實時的磁補償參數，有效的消除因衛星電磁環境實時變化引起的誤差。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，尤其涉及一種校正三軸磁強計誤差的裝置和方法。

背景技術

近年來，三軸磁強計和MEMS陀螺儀廣泛應用于有軌衛星中，然而受嚴苛的環境和制造工藝的限制條件影響，在實際的測量中，實際結果與理想數據有巨大的偏差。

磁強計是一種用來測量地磁場強度及方向的敏感器。衛星在進行姿態控制，角動量卸載時需要用到磁強計的測量結果。微小衛星中通常使用工業級磁強計，其價格低廉、體積小，重量低，但是也存在穩定性較差，環境適應性較差的缺點。因此為了應對復雜的空間環境，對其進行標定和補償是很有必要的。

磁強計的誤差主要包括自身的的非正交誤差、刻度因子誤差和零偏誤差，以及載體的干擾磁場誤差。衛星中的電磁環境比較復雜，衛星在進行磁阻尼時會用到磁力矩器，即使不和磁強計同時使用，磁力矩器使用后剩余磁場也必然對磁強計測量結果產生影響。除了剩磁干擾外，對于小衛星而言，由星上其他部件產生的感磁干擾也是比較大的。

常見的陀螺誤差標定方法有基于最小二乘法估計器的磁強計校正方法，基于擴展卡爾曼濾波的磁強計校正方法，基于TLS算法對模型的參數進行估計等。

專利文件CN103885020B公開了一種基于自適應遺傳算法的三軸磁強計誤差校正方法，其方法包含四個步驟，步驟1：分析三軸磁強計在工作過程中三軸不正交對測量結果的影響，推導三軸矢量傳感器的誤差校正公式；步驟2：建立三軸磁強計固有誤差參數辨識的最優化模型；步驟3：運用自適應遺傳算法對固有誤差參數辨識的最優化模型中的固有誤差參數進行辨識求解，得到固有誤差參數的向量值；步驟4：將得到的三軸矢量傳感器的固有誤差參數的向量值帶入三軸矢量傳感器的誤差校正公式中，即可實現對測量誤差的校正。

專利文件CN110515023A公開了一種微小衛星三周磁強計矯正方法，對磁強計的測量誤差進行分析，對磁強計的測量原理進行數學建模并建立誤差補償模型，并基于該誤差補償模型在溫度可變的磁線圈系統中對磁強計進行測試，利用磁環境模擬器的磁場以及磁強計的輸出電壓，利用基于最小二乘意義下的偽逆原理求得磁強計的標定系數；對磁強計進行溫度建模，對標定系數和溫度進行線性擬合，對磁強計的測量進行溫度補償。

然而在現有技術中，在零磁實驗室內模擬三軸磁場與真實的地磁場環境依然存在差異，標定的結果在衛星上天后可能發生變化。不僅如此，衛星內的電磁環境是變化的，溫度也是變化的，地面標定的結果在衛星初入軌時可能擬合結果較好，衛星運行一段時間后誤差就會增大。現有的技術方案依然不能夠對正三軸磁強計在上天后的誤差進行準確校正和實時更新。

此外，一方面由于對本領域技術人員的理解存在差異；另一方面由于發明人做出本發明時研究了大量文獻和專利，但篇幅所限并未詳細羅列所有的細節與內容，然而這絕非本發明不具備這些現有技術的特征，相反本發明已經具備現有技術的所有特征，而且申請人保留在背景技術中增加相關現有技術之權利。

發明內容

針對現有技術之不足，本發明提供一種校正三軸磁強計誤差的裝置，至少包括星載計算模塊，其特征在于，所述星載計算模塊分別與星敏感器、軌道測量組件和三軸磁強計分別建立通信連接，其中，所述星載計算模塊的校正方式為：

基于由所述星敏感器發送的姿態測量參數和由所述軌道測量組件發送的軌道參數計算當前位置的標稱地磁場參數；