一种地磁环境下卫星磁测试外干扰磁场闭环控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星测量技术领域，具体涉及一种地磁环境下卫星磁测试外干扰磁场 闭环控制方法。
【背景技术】
[0002] 地磁场中影响卫星磁试验精度的因素很多，如果不考虑磁测仪器、控制设备、测试 方法等引起的误差，仅从磁环境变化角度来考虑，影响卫星磁测量的外干扰磁场主要有地 磁场波动和环境磁场干扰。地磁场背景噪声增大就会淹没被测卫星磁场的部分真实信号， 尤其是测量某些小磁矩卫星，情况更是如此。环境磁场干扰（下称：工业磁场干扰）主要来 自卫星磁试验设备附近的输电线、公路上运动的车辆、大型工厂、变电站等所有产生磁性的 物体对卫星磁试验产生的干扰。地磁场波动和工业磁场干扰是影响卫星磁测试精度的主要 因素。
[0003] 原低磁实验室，经长期24小时监测白天外干扰磁场波动达20nT以上，当附近技术 厂房行车等机器运转后，磁场波动达40nT左右。使得试验在白天无法进行（根据国内外试 验标准规定：外干扰磁场波动小于3nT是卫星磁试验数据有效性的判据）。因此，如何避免 和控制地磁场波动和工业磁场干扰对地磁环境下卫星磁测试的影响，保证卫星全天时磁测 试试验精度，是地磁环境下卫星磁测试试验中必须解决的重要内容。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，针对地磁环境下卫星磁矩测试时，外干扰磁场影 响卫星磁试验精度问题，通过增设监测外干扰磁场传感器，外干扰场源和卫星近场特性分 析，采集卫星磁场传感器和监测外干扰磁场传感器之间的合理布局，新的数据处理方法和 控制软件使用，解决监测外干扰场源传感器接收信号和采集卫星磁场传感器接收信号之间 同步性、等效性、一致性等关键技术；在不建大型零磁试验设备条件下，实现卫星磁测试局 域动态磁环境下，外干扰磁场有效闭环控制、自动跟踪、补偿和修正；使卫星整星磁试验在 白天能够避免受各种外干扰场的影响；获得地磁环境下卫星24小时"准零磁"环境试验条 件。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种地磁环境下卫星磁测试外干扰磁 场闭环控制方法，包括如下步骤：
[0006] S1、地磁环境下卫星磁测试误差模型分析；
[0007] S2、地磁环境下卫星磁测试外干扰场源分析；
[0008] S3、地磁环境下卫星磁测试外干扰场源控制方法；
[0009] S4、地磁环境下卫星磁测试外干扰场闭环控制方法的试验验证。
[0010] 作为优选，所述的磁测试误差模型为：
[0011]M=M真+M误差=a(B真+B波动）Xr3
[0012] 式中：
[0013] M--试验获取的卫星磁矩，A?m2;
[0014] M真--卫星实际磁矩，A.m2;
[0015]M误差试验误差广生的磁矩，A?m2;
[0016] a一一与测试距离相关的常数；
[0017] B*一一卫星实际产生的磁感应强度，nT;
[0018] B波动一一外干扰磁场（地磁场波动和工业干扰场）引起的磁感应强度，nT;
[0019] r--探头中心到试件中心的距离，m。
[0020] 作为优选，所述的步骤S1包括如下步骤：
[0021] S11、按磁试验要求和设备操作规程调试测试设备；
[0022] S12、在起吊区（距测试中心较远）把卫星置于无磁转台上；
[0023] S13、在测试中心区地磁东西（Y向）轴线上，根据卫星尺寸、估算的磁矩和磁传感 器灵敏度，在规定的距离范围内放置若干台三分量采集磁传感器；
[0024] S14、调节采集磁传感器Y轴使其输出小于50nT;
[0025] S15、按监测传感器布局距离规则放置监测传感器；
[0026] S16、调节监测磁传感器Y轴使其输出小于50nT
[0027] S17、启动控制模块使各磁传感器输出归零；
[0028] S18、按试验技术文件要求，选择卫星工作状态；
[0029] S19、推入转台至中心区；
[0030] S110、绕Z轴每隔10°作360°旋转，磁强计测量卫星实际产生的磁感应强度值；
[0031] S111、观测采集传感器0度与360度的磁场变化值；
[0032] S112、使得转台绕0°至360° -周后磁传感器测得的磁场数据波动小于3nT;
[0033] S113、卫星磁矩值获取。
[0034] 作为优选，所述外干扰场源主要分析要素包括外干扰源场（地磁场波动、工业干 扰场）的静动态物理模型、干扰源场特性分析，交直流、磁性物体等外干扰源量值分析，夕卜 干扰源场均匀性、梯度特性分析。
[0035] 作为优选，所述监测传感器与采集传感器所感应得到的外干扰场变化值必须保持 一致性；另一方面，所述监测传感器与采集传感器二者必须满足不相干性。
[0036] 作为优选，所述监测传感器布局距离规则为：根据卫星磁矩评估值M(Am2)及外干 扰波动场值B< 3nT约束条件，由B= 200M/R3,推算传感器距卫星距离R(m);不同工况下 卫星磁场对其影响为零时的实测距离。
[0037] 作为优选，所述步骤S4包括以下步骤：
[0038] S41、所在地磁环境下（白天恶劣外干扰磁场背景）连续12小时外干扰场实时跟 踪、补偿、控制试验验证；
[0039] S42、在地磁环境下（白天恶劣外干扰磁场背景）在研型号卫星磁测试实际试验验 证。
[0040] 其中，
[0041] 零磁环境试验：采用大型零磁线圈系统等设备，它可以在一个相当大 (3mX3mX3m)的容积内建立一个均匀、稳定的近零磁环境，卫星置于近零磁环境中可24小 时全天时磁试验；但大型零磁线圈设备造价高、设备技术指标（均匀度、稳定度）实现难度 大、建成后也存在着外干扰场变化对设备稳定性影响等问题，有很高的研制风险。对于大尺 度、高功耗卫星，目前零磁线圈设备尺寸有限已不能满足磁试验所需零磁环境空间条件，只 能在地磁环境下进行试验。
[0042] 地磁环境试验：通过选择适当的试验场所，提供一个均匀稳定的环境磁场，卫星置 于该磁环境中进行相关磁试验。由于试验必须在稳定的环境磁场条件下进行，而白天外干 扰磁场波动随机性大（Bjj^ > 3nT)而无法试验，磁试验只能在晚上12点至凌晨4点这一时 间段进行；因为仅在这一时间段，地磁场波动及工业干扰场波动能稳定在InT左右（试验数