為解決空間引力波探測任務(wù)中航天器磁場對慣性傳感器干擾的問題,研究在航天器復(fù)雜磁環(huán)境下利用主動測控方式獲取小尺度均勻磁場環(huán)境的方法.在慣性傳感器周圍進(jìn)行分布式磁場探測,并采用球諧函數(shù)法或多磁偶極子法實現(xiàn)對慣性傳感器外部磁源的估計,計算慣性傳感器所處位置的空間磁場及其梯度分布.利用線圈技術(shù),對磁場及其梯度進(jìn)行線性補(bǔ)償.討論分析傳感器數(shù)量以及磁源布局方式等因素對最終補(bǔ)償效果的影響.仿真試驗結(jié)果表明,通過這一方法可將慣性傳感器所在區(qū)域的磁場及其梯度降低1～2個數(shù)量級,降低引力波航天器平臺的剩磁控制壓力,為引力波探測提供滿足要求的磁場環(huán)境. 

【文章來源】：空間科學(xué)學(xué)報. 2020,40(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖２反演誤差與磁場強(qiáng)度離散系數(shù)關(guān)系??Ｆｉｇ．?２?Ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ?ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ??

前應(yīng)用背景下，通??過地面試驗可以確定偶極子的個數(shù)和位置，其大小和??方向可隨在軌工作狀態(tài)改變，這有利于簡化多偶極子??模型的計算過程．??空間磁場由多個偶極子磁場線性―加而成，單磁??偶極子模型為??Ｂｉ??Ａ??４７Ｔ??？?ｒ）ｒ?Ｍ??￣?７３＂??ｆ５??（６）??苗有《個傳感器時，最多可以計算《以下的磁源數(shù)??據(jù)．理論上，只要能夠控制磁源的個數(shù)，即可計弈獲??得準(zhǔn)確的解．但是實際應(yīng)用時，磁源的位置存在誤差，??并且是干擾該模型反演磁場的主要誤差源．圖３仿??王壬．＿??越高，即能夠更為準(zhǔn)確地評估慣性傳感器Ｋ域磁場．??Ｋ域磁場反演誤差定義為慣性傳感器內(nèi)部每一個離??散點的實際磁場導(dǎo)反演磁場差的絕對值相對于實際??磁場絕對值之和的比值．??設(shè)馬為所有磁源在空間某點㈨，辦勺．）處產(chǎn)生??的磁場ｆ?力約，巧）偉于磁控：Ｋ域內(nèi)，巧為細(xì)，妳??處的反演磁場，則反演誤差為??３?ｆ?Ａ＼??圖１為球諧階數(shù)及反演誤差，與傳感器數(shù)量關(guān)??系的仿真結(jié)果．慣性傳感器磁場敏感ｐｃ域定義為原??點±４．ｅｍ范圍內(nèi)的立方體空間，在半徑３０ｅｍ的球??面上部署磁傳感器，同時在距離原點〇．＆￣〇．８＿ｍ?Ｋ域??內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生８個磁矩小于ｌＡ＊ｍ２的磁源．從仿真結(jié)??果可以看到，當(dāng)傳感器數(shù)最增加后，可以解算的階數(shù)??相應(yīng)增加，中心Ｒ域磁場的反演誤差以及不確定度隨??之下降ｖ肖傳感器數(shù)量達(dá)到８后Ｊ專感器數(shù)量對減小??中心Ｋ域磁場反演誤差的作ｆｆｌ明顯下降．??通過仿真分析，發(fā)現(xiàn)ｊ又演磁場的誤差與磁源分布??方式關(guān)聯(lián)密切．當(dāng)多個磁源在慣性傳感器中心產(chǎn)生的??磁場大小與：這些磁源面向原點產(chǎn)生的磁場標(biāo)量的疊

理論上，只要能夠控制磁源的個數(shù)，即可計弈獲??得準(zhǔn)確的解．但是實際應(yīng)用時，磁源的位置存在誤差，??并且是干擾該模型反演磁場的主要誤差源．圖３仿??王壬．＿??越高，即能夠更為準(zhǔn)確地評估慣性傳感器Ｋ域磁場．??Ｋ域磁場反演誤差定義為慣性傳感器內(nèi)部每一個離??散點的實際磁場導(dǎo)反演磁場差的絕對值相對于實際??磁場絕對值之和的比值．??設(shè)馬為所有磁源在空間某點㈨，辦勺．）處產(chǎn)生??的磁場ｆ?力約，巧）偉于磁控：Ｋ域內(nèi)，巧為細(xì)，妳??處的反演磁場，則反演誤差為??３?ｆ?Ａ＼??圖１為球諧階數(shù)及反演誤差，與傳感器數(shù)量關(guān)??系的仿真結(jié)果．慣性傳感器磁場敏感ｐｃ域定義為原??點±４．ｅｍ范圍內(nèi)的立方體空間，在半徑３０ｅｍ的球??面上部署磁傳感器，同時在距離原點〇．＆￣〇．８＿ｍ?Ｋ域??內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生８個磁矩小于ｌＡ＊ｍ２的磁源．從仿真結(jié)??果可以看到，當(dāng)傳感器數(shù)最增加后，可以解算的階數(shù)??相應(yīng)增加，中心Ｒ域磁場的反演誤差以及不確定度隨??之下降ｖ肖傳感器數(shù)量達(dá)到８后Ｊ專感器數(shù)量對減小??中心Ｋ域磁場反演誤差的作ｆｆｌ明顯下降．??通過仿真分析，發(fā)現(xiàn)ｊ又演磁場的誤差與磁源分布??方式關(guān)聯(lián)密切．當(dāng)多個磁源在慣性傳感器中心產(chǎn)生的??磁場大小與：這些磁源面向原點產(chǎn)生的磁場標(biāo)量的疊??加越接近，反演誤差越小，反之則變大．為評價這神??磁源分布的符合程度，定義磁場分布離散系數(shù)為??丨試丨．?（５）??其中《表示第＊個磁源，為磁源在原點處產(chǎn)生的??磁場矢量，戌為磁源方向指向原點時在原點的磁場??矢量．??圖１反演誤差和球諧階數(shù)與傳感器數(shù)量的關(guān)系?圖３反演誤差與磁源位置偏差關(guān)系??Ｆｉｇ．?１?Ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低軌磁測衛(wèi)星干擾磁場標(biāo)定方法研究[J]. 肖琦,耿曉磊,陳金剛,孟立飛,李娜,張艷景.  地球物理學(xué)報. 2018(08)
[2]磁場全張量測量計算方法與誤差分析[J]. 劉超波,王斌,陳金剛,代佳龍,孟立飛,肖琦.  航天器環(huán)境工程. 2015(01)
[3]衛(wèi)星磁部件分布對梯度法消除剩磁的影響分析[J]. 周斌,王勁東.  中國空間科學(xué)技術(shù). 2013(05)
[4]空間激光干涉引力波探測[J]. 羅子人,白姍,邊星,陳葛瑞,董鵬,董玉輝,高偉,龔雪飛,賀建武,李洪銀,李向前,李玉瓊,劉河山,邵明學(xué),宋同消,孫保三,唐文林,徐鵬,徐生年,楊然,靳剛.  力學(xué)進(jìn)展. 2013(04)
[5]銫原子噴泉鐘均勻C場的實現(xiàn)[J]. 吳長江,管勇,陳江,張輝,阮軍,張首剛.  時間頻率學(xué)報. 2011(02)
[6]雙星星上部件磁測及磁測設(shè)備[J]. 陳斯文,黃源高,李文曾.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2004(04)



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