一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法与流程

本发明涉及卫星姿态控制，具体为一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法。

背景技术：

1、近年来随着卫星规模化发展，为降低成本，逐渐取消姿控推力器配置，改用磁力矩器控制产生磁矩消除星箭分离的角速度。磁力矩器需以卫星三轴磁场作为控制输入，星上磁强计用于卫星三轴磁场强度的测量。

2、星上磁强计测量受星内剩磁、感磁及安装误差的干扰，需通过标定提升测量准确性。标定手段可分为地面标定和在轨标定。地面标定需借助零磁设备，在空间内生成指定磁场完成，存在成本高、流程复杂的问题。在轨标定需借助星上姿态敏感器和gnss完成卫星定姿和定位，通过地磁模型确定地磁场在卫星三轴投影，当星箭分离角速度过大时卫星可能无法完成定姿，而磁强计主要用于星箭分离后速率阻尼的测量，需入轨后快速完成定姿，因此在工程上没有实用性。

3、目前磁强计在轨标定，需使用卫星定位和定姿信息，若入轨后星箭分离较大无法定姿，进而无法标定。

4、欠配置条件磁强计标定主要难点在于，在卫星定姿信息缺失，无法获得卫星三轴理论地磁场强度的情况下，完成磁强计的快速标定。

技术实现思路

1、本发明所解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法，无需借助卫星定姿信息，可在入轨后快速标定，完成标定后可立刻用于磁力矩器阻尼的磁场测量。

2、本发明的技术方案是：一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法，该方法包括以下步骤：

3、s1、构建磁强计测量误差模型，所述磁强计测量误差模型表达式为：

4、mx = bx + mx0

5、my = by + my0

6、mz = bz + mz0

7、其中，mx0、my0、mz0为磁强计x轴、y轴、z轴常漂，mx、my、mz为磁强计x轴、y轴、z轴测量值，用于测量得到的卫星基准坐标系x轴、y轴、z轴上的磁场强度，bx、by、bz为地磁场在卫星基准坐标系x轴、y轴、z轴上的投影；

8、s2、根据磁强计测量误差模型，推导地磁场模值与磁强计测量模值的平方差，得到磁强计常漂估计方程，所述磁强计常漂估计方程为磁强计常漂关于地磁场模值与磁强计测量模值的平方的关系式；

9、s3、获取多次磁强计x轴、y轴、z轴测量值及其对应时刻地磁场在卫星本体坐标系x轴、y轴、z轴上的投影的模值的平方，代入磁强计常漂估计方程，构造磁强计常漂的估计方程组，所述磁强计常漂的估计方程组；

10、s4、求解磁强计常漂的估计方程组，得到磁强计x轴、y轴、z轴常漂mx0、my0、mz0，代入磁强计测量误差模型中，完成磁强计在轨标定。

11、优选地，所述磁强计常漂估计方程为：

12、

13、优选地，所述磁强计常漂的估计方程组为：

14、

15、式中，、、为第i次磁强计x轴、y轴、z轴测量值;

16、、、为第i次磁强计测量时刻对应的地磁场在卫星本体坐标系x轴、y轴、z轴上的投影；

17、，为磁强计测量次数。

18、优选地，磁强计测量次数的取值范围为20~100。

19、优选地，求解磁强计常漂的估计方程组的方法为：

20、将磁强计常漂估计方程两两相减，消除估计值磁强计常漂的二次项mx02、my02、mz02，构建一次误差估计方程；

21、通过最小二乘法，求解一次误差估计方程，得到磁强计x轴、y轴、z轴常漂mx0、my0、mz0。

22、优选地，所述地磁场在卫星本体坐标系x轴、y轴、z轴上的投影的模值的平方，根据星上装订的地磁场模型和gnss测得的卫星位置信息获得。

23、优选地，所述星上装订的地磁场模型是关于卫星位置的函数。

24、优选地，磁强计三轴磁场强度测量值的测量间隔大于等于1秒且小于100秒。

25、本发明与现有技术相比的有益效果是：

26、（1）、本发明通过将两次测量的误差方程相减，实现了误差方程的降幂，构建了一次误差模型方程组，进而可通过最小二乘法完成磁强计常漂的估计。相比现有在轨磁强计标定中的算法，在满足估计精度的前提下，大幅简化了标定计算流程，实现了在轨快速标定。

27、（2）、本发明构造的误差模型仅包含卫星三轴磁场模值，该模值与地磁场模值相同。因此，仅通过卫星当前位置及地磁场模型获取磁场模值，本发明即可完成磁强计标定。相比现有在轨标定方法，无需通过姿态信息获取卫星当前三轴磁场强度，仅需卫星位置信息即可实现在轨标定。

28、（3）、使用该方法可无需再开展磁强计的地面标定，优化了卫星研制流程，降低了研制成本。

1.一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法，其特征在于，所述磁强计常漂估计方程为：

3.根据权利要求2所述的一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法，其特征在于，所述磁强计常漂的估计方程组为：

4.根据权利要求3所述的一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法，其特征在于，磁强计测量次数的取值范围为20~100。

5.根据权利要求3所述的一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法，其特征在于，求解磁强计常漂的估计方程组的方法为：

6.根据权利要求3所述的一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法，其特征在于，所述地磁场在卫星本体坐标系x轴、y轴、z轴上的投影的模值的平方，根据星上装订的地磁场模型和gnss测得的卫星位置信息获得。

7.根据权利要求3所述的一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法，其特征在于，所述星上装订的地磁场模型为关于卫星位置的函数。

8.根据权利要求1所述的一种卫星欠配置条件下磁强计在轨快速标定方法，其特征在于，磁强计三轴磁场强度测量值的测量间隔大于等于1秒且小于100秒。