CN104090250B - 零磁空间中测量卫星的剩磁和感磁的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了零磁空间中测量卫星的剩磁和感磁的装置及方法，所述装置包含:三个线圈、转台、卫星和磁强计；布放三个互相正交的第一线圈，第二线圈和第三线圈，且三个线圈分别沿东西、南北和垂直方向放置，然后将上述三个线圈通电产生零磁空间；将转台固定放置在零磁空间的中心，再将卫星放置于在转台上，磁强计的三个轴与第一线圈、第二线圈和第三线圈的各个轴一致；分别在第一线圈，第二线圈和第三线圈上施加人工场，并通过加场求出感磁系数；本发明的技术方案可以区分卫星磁矩的剩磁和感磁，并利用感磁系数将地磁场引起的感磁去掉，从而获得卫星测量到的是真实的地磁场。

Description

零磁空间中测量卫星的剩磁和感磁的装置及方法

技术领域

本发明是用人工场的方法测量卫星磁矩中的剩磁和感磁和修正由感磁引起的测量磁场的误差，即本发明提供了零磁空间中测量卫星的剩磁和感磁的装置及方法。

背景技术

卫星的磁矩影响卫星的姿态、运行轨道和磁场测量，所述的卫星的磁矩，在卫星运行时它和地磁场间的相互作用，进而产生力矩。因此，通过测量卫星的磁矩，进而能够减小和消除卫星磁矩对卫星姿态、运行轨道磁场测量的影响是亟待解决的技术问题。

现有的测量卫星的磁矩的方法包含：悬挂法，球面作图法、赤道作图法和偶极子法。目前用得较多的是赤道作图法和偶极子法。上述这些方法各有特点，它们共同的一个缺陷是不能把磁矩中的剩磁和感磁区分开。同时卫星在地磁场中运行，它的感磁随地磁场大小和方向的变化而变化，而不是一个固定的值。因此如何将卫星在磁场中运行时的剩磁和感磁进行分离不仅对卫星的姿态和运行轨道有影响，而且对磁强计测量地磁场的精度也有很大的影响。

发明内容

本发明的目的是把在零磁空间中测量到的磁矩中的剩磁和感磁区分开来，而且对卫星测量到的地磁场进行修正，而得到真实的地磁场值。

为实现上述目的，本发明提供一种零磁空间中测量卫星的剩磁和感磁的装置，所述装置包含:三个线圈、转台、卫星和磁强计；

布放三个互相正交的第一线圈，第二线圈和第三线圈，且三个线圈分别沿东西、南北和垂直方向放置，然后将上述三个线圈通电产生零磁空间；

将转台固定放置在零磁空间的中心，再将卫星放置于在转台上，磁强计的三个轴与第一线圈、第二线圈和第三线圈的各个轴一致；

分别在第一线圈，第二线圈和第三线圈上施加人工场，并通过加场求出感磁系数；

其中，加人工场线圈和产生零磁空间线圈是同一线圈，且加的人工场需满足：产生的磁场使卫星感磁材料的感应场在线性范围内。

基于上述装置，本发明还提供了一种用于分离磁矩中的剩磁和感磁方法，所述方法包含：

步骤101)分别测量三轴磁强计的X、Y和Z轴的感磁系数α、β、γ；

步骤102)并根据得到的各个感磁系数将地磁场中测量到的磁矩中的剩磁和感磁进行区分。

为了实现本发明的技术目的，本发明还提供了另一种零磁空间中用于分离磁矩中的剩磁和感磁装置，所述装置包含：三轴磁强计，转台，卫星、伸杆和用于产生零磁空间三组正交线圈；

所述三个互相正交的第一线圈，第二线圈和第三线圈分别沿东西、南北和垂直方向放置，然后将上述三个线圈通电产生零磁空间；

所述的卫星和磁强计布放于转台上，若有伸杆与磁强计相连则伸杆必须完全打开；

所述三轴磁强计位于磁的南北或东西方向，用于测量三个坐标轴方向上的磁场；且所述的卫星上的磁强计同卫星布放于转台上；

其中，第一线圈、第二线圈或第三线圈产生的人工磁场应该使卫星感磁材料的感应磁场在线性范围内。

基于上述装置，本发明提供一种基于感磁系数获得真实磁场值的方法，所述方法包含：

步骤201)获得三轴磁强计的X、Y和Z轴的感磁系数；

步骤202)分别测量卫星在地磁场中运行时的X、Y和Z轴的磁场，并根据得到的各个感磁系数将地磁场中测量的磁矩中的剩磁和感磁进行区分；

步骤203)测量卫星在飞行时的三轴磁强计的X、Y和Z轴的磁场值，并依据步骤201)获得的剩磁和感磁获得真实的磁场值。

与现有技术相比，本发明的技术优势在于：本发明可以将测量到的卫星磁矩分离出剩磁和感磁，并在有磁强计的卫星上，得到真实的磁场。即本发明根据感磁系数和在飞行中测量到的地磁场，消除卫星产生剩磁和感磁以及地磁场引起的感磁，而得到真实的地磁场。本发明不仅可以把磁矩中的剩磁和感磁区分开来；而且在此基础上可对测量到的磁场进行修正获得真实的磁场值。

附图说明

图1是本发明的零磁空间中测量磁矩并区分剩磁和感磁示意图；

图2是本发明的零磁空间中测量磁矩并区分剩磁和感磁(有星上磁强计)示意图；

图3是本发明的零磁空间中测量磁矩并区分剩磁和感磁(有带伸杆的星上磁强计)示意图。

附图标识：

1、东西方向的线圈(X方向) 2、南北方向的线圈(Y方向)

3、垂直方向的线圈(Z方向) 4、三轴磁强计

5、卫星6、转台7、伸杆

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细阐述。

实施例1

本发明提供一种零磁空间中测量卫星的剩磁和感磁的装置，所述装置包含:三个线圈、转台、卫星和磁强计；

布放三个互相正交的第一线圈，第二线圈和第三线圈，且三个线圈分别沿东西、南北和垂直方向放置，然后将上述三个线圈通电产生零磁空间；

将转台固定放置在零磁空间的中心，再将卫星放置于在转台上，磁强计的三个轴与第一线圈、第二线圈和第三线圈的各个轴一致；

分别在第一线圈，第二线圈和第三线圈上施加人工场，并通过加场求出感磁系数；

其中，加人工场线圈和产生零磁空间线圈是同一线圈，且加的人工场需满足：产生的磁场使卫星感磁材料的感应场在线性范围内。

基于上述装置，本发明还提供了一种用于分离磁矩中的剩磁和感磁方法，该方法基于权利要求1记载的用于分离磁矩中的剩磁和感磁装置，所述方法包含：

步骤101)分别测量三轴磁强计的X、Y和Z轴的感磁系数α、β、γ；

步骤102)并根据得到的各个感磁系数将地磁场中测量到的磁矩中的剩磁和感磁进行区分。

可选的，上述步骤101)包含：

步骤101-1)采用如下方法获得X轴的感磁系数：

步骤101-1-1)将卫星放置于零磁空间中的转台上，将三轴磁强计放置于转台附近，三轴磁强计在卫星的赤道面上距离卫星中心为三个卫星半径以上，且三轴磁强计的X轴与东西线圈轴方向一致，卫星在转台的赤道面上旋转，使测量到的X方向的磁场值最大，获得此时的第一磁场值；

步骤101-1-2)在东西线圈上加入人工磁场，其在X方向产生的磁场应在5000nT以上，再测量此时的X方向的磁场值，获得第二磁场值；

步骤101-1-3)将卫星移走，再用三轴磁强计测量此时的X方向的磁场值，该测量值为人工磁场的值；

步骤101-1-4)计算第二磁场值与第一磁场值的差值，且将该差值作为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后，再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤101-1-3)获得的人工产生的磁场，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场产生的感磁值与人工磁场值的比值，将该比值作为X轴的感磁系数α；

步骤101-2)采用如下方法获得Y轴的感磁系数：

步骤101-2-1)将卫星放置于零磁空间中的转台上，将三轴磁强计放置于转台附近，三轴磁强计在卫星的赤道面上距离卫星中心为三个卫星半径以上，三轴磁强计的Y轴与南北线圈轴方向一致，卫星在转台的赤道面上旋转，使测量到的Y方向的磁场值最大，获得第三磁场值；

步骤101-2-2)在南北线圈上加入人工磁场，该南北线圈在Y方向产生的磁场在5000nT以上，再测量此时的Y方向的磁场值，获得第四磁场值；

步骤101-2-3)将卫星移走，三轴磁强计测量此时的Y方向的磁场值，且将该测量值为人工磁场值；

步骤101-2-4)计算第四磁场值与第三磁场值的差值，将该差值作为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤101-2-3)获得的人工产生的磁场的磁场值，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场的感磁与人工磁场的比值，将该比值作为Y轴的感磁系数β；

步骤101-3)采用如下方法获得Z轴的感磁系数：

步骤101-3-1)将卫星放置于零磁空间中的转台上，将三轴磁强计放置于转台附近，三轴磁强计在卫星的赤道面上距离卫星中心为三个卫星半径以上，三轴磁强计的Z轴与垂直线圈轴方向一致，卫星在转台的赤道面上旋转，使测量到的Z方向的磁场值最大，获得第五磁场值；

步骤101-3-2)在垂直线圈上加入人工磁场，其在Z方向产生的磁场应在5000nT以上，再测量此时的Z方向的磁场值，获得第六磁场值；

步骤101-3-3)将卫星移走，采用三轴磁强计测量此时的Z方向的磁场值，且将该测量值作为人工磁场的值；

步骤101-3-4)计算第六磁场值与第五磁场值的差值，将该差值作为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤101-3-3)获得的人工磁场值，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场的感磁值与人工磁场值的比值，将该比值作为Z轴的感磁系数γ。

可选的，上述步骤102)进一步包含：

步骤102-1)采用如下公式分离X轴的剩磁和感磁：

剩磁B_XS＝B_X/(1+α)；

感磁B_XSG＝αB_XS

其中，α为X轴的感磁系数，B_X为测到的第一磁场值；

102-2)采用如下公式分离Y轴的剩磁和感磁：

剩磁B_YS＝B_Y/(1+β)

感磁B_YSG＝βB_YS

其中，β为Y轴的感磁系数，B_Y为测到的第三磁场值；

102-3)采用如下公式分离Z轴的剩磁和感磁：

剩磁B_ZS＝B_Z/(1+γ)

感磁B_ZSG＝γB_ZS

其中，γ为Z轴的感磁系数，B_Z为测到的第五地磁场。

综上所述，零磁空间中测量磁矩中区分剩磁和感磁的方法的具体实施过程为：

先调节东西方向放置的第一线圈1，南北方向放置的第二线圈2，垂直方向放置的第三线圈3中的电流在三个线圈的内部产生零磁空间，将转台6放在第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3的中心，将卫星5放在转台6上，把三轴磁强计4放在卫星5的赤道面上，三轴磁强计4的X轴与第一线圈1的轴平行，

旋转转台，使B_X最大，则三轴磁强计4的X轴读数B_X为：

B_X＝B_XS+B_XSG；

这时在第一线圈1上改变磁场(人为的加磁场)，产生B_XR和B_XRG。即可求出X轴方向上的感磁系数α，而得到X轴方向上的剩磁和感磁为：剩磁为B_XS＝B_X/(1+α)和感磁为B_XSG＝B_X-B_XS

其中，B_X表示X方向测到的磁场；B_XS和B_XSG分别表示X方向测到的剩磁和剩磁产生的感磁，B_XR和B_XRG分别表示X方向测到的人工磁化场和它产生的感磁，α表示X方向的感磁系数。

同上调节第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3在三个线圈的内部产生零磁空间，将转台6放在第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3的中心，将卫星5放在转台6上，三轴磁强计4放在卫星5的赤道面上，三轴磁强计4的Y轴与第二线圈2的轴平行，

旋转转台，使Y轴读数B_Y最大，则三轴磁强计4的Y轴读数B_Y为：

B_Y＝B_YS+B_YSG。

这时在第二线圈2上改变磁场(人为的加磁场)，产生B_YR和B_YRG。即可求出Y轴方向上的感磁系数β，进而依据β而得到Y轴方向上的剩磁和感磁为：剩磁为B_YS＝B_Y/(1+β)和感磁为B_YSG＝B_Y-B_YS。

其中，B_Y表示Y方向测到的磁场；B_YS和B_YSG分别表示Y方向测到的剩磁和剩磁产生的感磁；B_YR和B_YRG分别表示Y方向测到的人工磁化场和它产生的感磁；β表示Y方向的感磁系数。

同上调节第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3在三个线圈内部产生零磁空间，将转台6放在第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3的中心，将卫星5放在转台6上，三轴磁强计4放在卫星5的赤道面上，此时卫星4的Z轴与第三线圈3的轴平行，则卫星4的Z轴读数为B_Z，且B_Z＝B_ZS+B_ZSG。

这时在第三线圈3上改变磁场(人为的加磁场)，产生B_ZR和B_ZRG。即可求出Z轴方向上的感磁系数γ，进而依据得到的感磁系数γ而得到Z轴方向上的剩磁和感磁为：剩磁为B_ZS＝B_Z/(1+γ)和感磁为B_ZSG＝B_Z-B_ZS

其中，B_Z表示Z方向测到的磁场；B_ZS和B_ZSG分别表示Z方向的剩磁和剩磁产生的感磁；B_ZR和B_ZRG分别表示Z方向测到的人工磁化场和它产生的感磁；γ表示Z方向的感磁系数。

实施例2

本发明还提供另一种零磁空间中用于分离磁矩中的剩磁和感磁装置，所述装置包含：三轴磁强计，转台，卫星、伸杆和用于产生零磁空间三组正交线圈；

所述三个互相正交的第一线圈，第二线圈和第三线圈分别沿东西、南北和垂直方向放置，然后将上述三个线圈通电产生零磁空间；

所述的卫星和磁强计布放于转台上，若有伸杆与磁强计相连则伸杆必须完全打开；

所述三轴磁强计位于磁的南北或东西方向，用于测量三个坐标轴方向上的磁场；且所述的卫星上的磁强计同卫星布放于转台上；

其中，第一线圈、第二线圈或第三线圈产生的人工磁场应该使卫星感磁材料的感应磁场在线性范围内。

基于上述的装置本发明提供一种基于感磁系数获得真实磁场值的方法，所述方法包含：

步骤201)获得三轴磁强计的X、Y和Z轴的感磁系数；

步骤202)分别测量卫星在地磁场中运行时的X、Y和Z轴的磁场，并根据得到的各个感磁系数将地磁场中测量的磁矩中的剩磁和感磁进行区分；

步骤203)测量卫星在飞行时的三轴磁强计的X、Y和Z轴的磁场值，并依据步骤201)获得的剩磁和感磁获得真实的磁场值。

可选的，上述步骤201)包含：

采用如下方法获得X轴的感磁系数：

步骤201-1-1)将卫星放置于零磁空间中的转台上，将三轴磁强计放置于转台附近，在卫星的赤道面上，距离卫星中心，三个卫星半径以上，且其X轴与东西线圈轴方向一致，卫星在转台上旋转，使测量到的X方向的磁场值最大，获得第七磁场值；

步骤201-1-2)在东西线圈上加入人工磁场，其在X方向产生的磁场应在5000nT以上，再测量此时的X方向的磁场值，获得第八磁场值；

步骤201-1-3)将卫星移走，三轴磁强计仍放在原处，即保持三轴磁强计的位置和方向不变，测量此时的X方向的磁场值，且将该磁场值为人工产生的磁场；

步骤201-1-4)计算第八磁场值与第七磁场值的差值，该差值为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤201-1-3)获得的人工产生的磁场，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场的感磁与人工磁场的剩磁的比值，将该比值作为X轴的感磁系数α；

采用如下方法获得Y轴的感磁系数：

步骤201-2-1)将卫星放置于零磁空间中的转台上，将三轴磁强计放置于转台附近，在卫星的赤道面上，距离卫星中心，三个卫星半径以上，且其Y轴与南北线圈轴方向一致，卫星在转台上旋转，使测量到的Y方向的磁场值最大，获得第九磁场值；

步骤201-2-2)在南北线圈上加入人工磁场，其在Y方向产生的磁场应在5000nT以上，再测量此时的Y方向的磁场值，获得第十磁场值；

步骤201-2-3)将卫星移走，三轴磁强计仍放在原处，即保持三轴磁强计的位置和方向不变，测量此时的Y方向的磁场值，且该磁场值为人工产生的磁场；

步骤201-2-4)计算第十磁场值与第九磁场值的差值，该差值为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤201-2-3)获得的人工产生的磁场，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场的感磁与人工磁场的剩磁的比值，将该比值作为Y轴的感磁系数β；

采用如下方法获得Z轴的感磁系数：

步骤201-3-1)将卫星放置于零磁空间中的转台上，将三轴磁强计放置于转台附近，在卫星的赤道面上，距离卫星中心，三个卫星半径以上，且三轴磁强计的Z轴与垂直线圈轴方向一致，卫星在转台上旋转，使测量到的Z方向的磁场值最大，获得第十一磁场值；

步骤201-3-2)在垂直线圈上加入人工磁场，其在Z方向产生的磁场应在5000nT以上，再测量此时的Z方向的磁场值，获得第十二磁场值；

步骤201-3-3)将卫星移走，三轴磁强计仍放在原处，即保持位置和方向不变，测量此时的Z方向的磁场值，且该磁场值为人工产生的磁场；

步骤201-3-4)计算第十二磁场值与第十一磁场值的差值，该差值为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤201-3-3)获得的人工产生的磁场，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场的感磁与人工磁场的剩磁的比值，将该比值作为Z轴的感磁系数γ。

可选的，上述步骤202)进一步包含：

步骤102-1)采用如下公式分离X轴的剩磁和感磁：

剩磁B_XS＝B_X/(1+α)；

感磁B_XSG＝αB_XS

其中，α为X轴的感磁系数，B_X为测到的第七磁场值；

102-2)采用如下公式分离Y轴的剩磁和感磁：

剩磁B_YS＝B_Y/(1+β)

感磁B_YSG＝βB_YS

其中，β为Y轴的感磁系数，B_Y为测到的第九磁场值；

102-3)采用如下公式分离Z轴的剩磁和感磁：

剩磁B_ZS＝B_Z/(1+γ)

感磁B_ZSG＝γB_ZS

其中，γ为Z轴的感磁系数，B_Z为测到的第十一地磁场。

进一步可选的，上述步骤203)进一步包含：

步骤203-1)采用如下方法获得X轴的真实磁场B_XD：

步骤203-1-1)采用三轴磁强计测量卫星飞行时的X轴的磁场值，将该测量值作为第十三磁场值B_X：

B_X＝B_XS+B_XSG+B_XD+B_XDG

步骤203-1-2)根据第七磁场值求得的感磁系数α和第十三磁场B_X由如下公式得到X方向上真正的地磁场值是：

B_XD＝(B_X-B_XS(1+α))/(1+α)

步骤203-2)采用如下方法获得Y轴的真实磁场B_YD：

步骤203-2-1)采用三轴磁强计测量卫星飞行时的Y轴的磁场值，将该测量值作为第十四磁场值B_Y：

B_Y＝B_YS+B_YSG+B_YD+B_YDG

步骤203-2-2)根据第八磁场值求得的感磁系数β，第十四磁场值B_Y，由如下公式得到Y方向上真正的地磁场值是：

B_YD＝(B_Y-B_YS(1+β))/(1+β)

步骤203-3)采用如下方法获得Z轴的真实磁场B_ZD：

步骤203-3-1)采用三轴磁强计测量卫星飞行时的Z轴的磁场值，将该测量值作为第十五磁场值B_Z：

B_Z＝B_ZS+B_ZSG+B_ZD+B_ZDG

步骤203-3-2)根据第九磁场值求得的感磁系数γ和第十五磁场值B_Z，由如下公式得到Z方向上真正的地磁场值是：

B_ZD＝(B_Z-B_ZS(1+γ))/(1+γ)

综合三个方向磁场的修正值真正的地磁场值为：

B_XD＝(B_X-B_XS(1+α))/(1+α)

B_YD＝(B_Y-B_YS(1+β))/(1+β)

B_ZD＝(B_Z-B_ZS(1+γ))/(1+γ)

总之，上述实施例2的具体操作过程为：

调节第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3在三个线圈内部产生零磁空间，转台6放在第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3的中心，将卫星5放在转台6上，这时三轴磁强计4是直接或由伸杆7连接在卫星5上，三轴磁强计4放在第一线圈1的方向上，三轴磁强计4的X轴与第一线圈1的轴平行，三轴磁强计4的X轴读数为B_X，且B_X＝B_XS+B_XSG。

这时在第一线圈1上改变磁场(人为的加磁场)，产生B_XR和B_XRG。即可求出X轴方向上的感磁系α，进而依据得到的感磁系数α而得到X轴方向上的剩磁和感磁为：剩磁B_XS＝B_X/(1+α)和感磁B_XSG＝B_X-B_XS

其中，B_X表示X方向测到的磁场；B_XS和B_XSG分别表示X方向测到的剩磁和剩磁产生的感磁，B_XR和B_XRG分别表示X方向测到的人工磁化场和它产生的感磁，α表示X方向的感磁系数。

调节第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3在三个线圈内部产生零磁空间，将转台6放在第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3的中心，将卫星5放在转台6上，这时三轴磁强计4直接或是由伸杆7连接在卫星5上，三轴磁强计4放在第一线圈1的方向上，旋转转台6使三轴磁强计4的Y轴与第二线圈2平行，获得三轴磁强计4的Y轴读数为B_Y，且B_Y＝B_YS+B_YSG。

这时在第二线圈2上改变磁场(人为的加磁场)，产生B_YR和B_YRG。即可求出Y轴方向上的感磁系数β，进而依据感磁系数β而得到Y轴方向上的剩磁和感磁为：剩磁B_YS＝B_Y/(1+β)和感磁B_YSG＝B_Y-B_YS。

其中，B_Y表示Y方向测到的磁场；B_YS和B_YSG分别表示Y方向测到的剩磁和剩磁产生的感磁；B_YR和B_YRG分别表示Y方向测到的人工磁化场和它产生的感磁；β表示Y方向的感磁系数。

调节第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3在三个线圈内部产生零磁空间，将转台6)放在第一线圈1，第二线圈2，第三线圈3的中心，将卫星5放在转台6上，这时三轴磁强计4直接或是由伸杆7连接在卫星5上，三轴磁强计4放在(第一线圈1或第二线圈2)的方向上，使三轴磁强计)的Z轴与第三线圈3平行，三轴磁强计4的Z轴读数为B_Z，且B_Z＝B_ZS+B_ZSG。

这时在第三线圈3上改变磁场(人为的加磁场)，产生B_ZR和B_ZRG。即可求出Z轴方向上的感磁系数γ，进而依据感磁系数γ而得到Z轴方向上的剩磁和感磁为：剩磁B_ZS＝B_Z/(1+γ)和感磁B_ZSG＝B_Z-B_ZS。

其中，B_Z表示Z方向测到的磁场；B_ZS和B_ZSG分别表示Z方向的剩磁和剩磁产生的感磁；B_ZR和B_ZRG分别表示Z方向测到的人工磁化场和它产生的感磁；γ表示Z方向的感磁系数。

根据上述求得的感磁系数，我们可以对测量到的地磁场进行修正，分别得到X、Y、Z三个方向真实的地磁场，方法如下：

B_XD＝(B_X-B_XS(1+α))/(1+α)

B_YD＝(B_Y-B_YS(1+β))/(1+β)

B_ZD＝(B_Z-B_ZS(1+γ))/(1+γ)

此方法也可用于小型飞行器(导弹和无人机等)和由各种指令所产生的磁场变化。

用此方法我们可以从测量的地磁场中消除地磁场所产生感磁的影响，使得测量到的是真实的地磁场。

总之，本发明的目的是把在地磁场中测量到的磁矩中的剩磁和感磁区分开来，而且对卫星测量到的地磁场进行修正，而得到真实的地磁场值。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于分离磁矩中的剩磁和感磁方法，该方法基于零磁空间中测量卫星的剩磁和感磁的装置，所述装置包含:三个线圈、转台、卫星和磁强计；

布放三个互相正交的第一线圈，第二线圈和第三线圈，且三个线圈分别沿东西、南北和垂直方向放置，然后将上述三个线圈通电产生零磁空间；

将转台固定放置在零磁空间的中心，再将卫星放置于在转台上，磁强计的三个轴与第一线圈、第二线圈和第三线圈的各个轴一致；

分别在第一线圈，第二线圈和第三线圈上施加人工场，并通过加场求出感磁系数；

其中，加人工场线圈和产生零磁空间线圈是同一线圈，且加的人工场需满足：产生的磁场使卫星感磁材料的感应场在线性范围内；

所述方法包含：

步骤101)分别测量三轴磁强计的X、Y和Z轴的感磁系数α、β、γ；

步骤102)并根据得到的各个感磁系数将地磁场中测量到的磁矩中的剩磁和感磁进行区分；

所述步骤101)包含：

步骤101-1)采用如下方法获得X轴的感磁系数：

步骤101-1-1)将卫星放置于零磁空间中的转台上，将三轴磁强计放置于卫星的赤道面上，距离卫星中心三个卫星半径以上，且三轴磁强计的X轴与东西线圈轴方向一致，测量到的X方向的磁场值最大，获得第一磁场值；

步骤101-1-2)在东西线圈上加入人工磁场，其在X方向产生的磁场应在5000nT以上，再测量此时的X方向的磁场值，获得第二磁场值；

步骤101-1-3)将卫星移走，三轴磁强计测量此时的X方向的磁场值，该测量值为人工磁场的值；

步骤101-1-4)计算第二磁场值与第一磁场值的差值，该差值为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后，再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤101-1-3)获得的人工产生的磁场，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场产生的感磁值与人工磁场值的比值，将该比值作为X轴的感磁系数α；

步骤101-2)采用如下方法获得Y轴的感磁系数：

步骤101-2-1)将卫星放置于零磁空间中的转台上，将三轴磁强计放置于卫星的赤道面上，距离卫星中心三个卫星半径以上，三轴磁强计的Y轴与南北线圈轴方向一致，测量到的Y方向的磁场值最大，获得第三磁场值；

步骤101-2-2)在南北线圈上加入人工磁场，其在Y方向产生的磁场应在5000nT以上，再测量此时的Y方向的磁场值，获得第四磁场值；

步骤101-2-3)将卫星移走，三轴磁强计测量此时的Y方向的磁场值，该测量值为人工磁场值；

步骤101-2-4)计算第四磁场值与第三磁场值的差值，该差值为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤101-2-3)获得的人工产生的磁场的磁场值，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场的感磁与人工磁场的比值，将该比值作为Y轴的感磁系数β；

步骤101-3)采用如下方法获得Z轴的感磁系数：

步骤101-3-1)将卫星放置于零磁空间中的转台上，将三轴磁强计放置于卫星的赤道面上，距离卫星中心三个卫星半径以上，三轴磁强计的Z轴与垂直线圈轴方向一致，在旋转转台卫星的赤道面上，使测量到的Z方向的磁场值最大，获得第五磁场值；

步骤101-3-2)在垂直线圈上加入人工磁场，其在Z方向产生的磁场应在5000nT以上，再测量此时的Z方向的磁场值，获得第六磁场值；

步骤101-3-3)将卫星移走，三轴磁强计测量此时的Z方向的磁场值，且该测量值为人工磁场的值；

步骤101-3-4)计算第六磁场值与第五磁场值的差值，该差值为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤101-3-3)获得的人工磁场值，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场的感磁值与人工磁场值的比值，将该比值作为Z轴的感磁系数γ。

2.根据权利要求1所述的用于分离磁矩中的剩磁和感磁方法，其特征在于，所述步骤102)进一步包含：

步骤102-1)采用如下公式分离X轴的感磁和剩磁：

剩磁B_XS＝B_X/(1+α)；

感磁B_XSG＝αB_XS

其中，α为X轴的感磁系数，B_X为测到的第一磁场值；

102-2)采用如下公式分离Y轴的感磁和剩磁：

剩磁B_YS＝B_Y/(1+β)

感磁B_YSG＝βB_YS

其中，β为Y轴的感磁系数，B_Y为测到的第三磁场值；

102-3)采用如下公式分离Z轴的感磁和剩磁：

剩磁B_ZS＝B_Z/(1+γ)

感磁B_ZSG＝γB_ZS

其中，γ为Z轴的感磁系数，B_Z为测到的第五地磁场。

3.一种基于感磁系数获得真实磁场值的方法，该方法基于零磁空间中用于分离磁矩中的剩磁和感磁装置，所述装置包含：三轴磁强计，转台，卫星、伸杆和用于产生零磁空间三组正交线圈；

所述三组正交线圈中的第一线圈，第二线圈和第三线圈分别沿东西、南北和垂直方向放置，然后将上述三个线圈通电产生零磁空间；

所述的卫星上的磁强计同卫星布放于转台上，若磁强计与卫星有伸杆相连，伸杆必须完全打开；

所述三轴磁强计位于磁的南北或东西方向，用于测量三个坐标轴方向上的磁场；且所述的卫星上的磁强计同卫星布放于转台上；

其中，第一线圈、第二线圈或第三线圈产生的人工磁场使卫星感磁材料的感应磁场在线性范围内；

所述方法包含：

步骤201)获得三轴磁强计的X、Y和Z轴的感磁系数；

步骤202)根据得到的各个感磁系数，将卫星的磁矩中的剩磁和感磁进行区分；

步骤203)测量卫星在飞行时的三轴磁强计的X、Y和Z轴的磁场值，并依据步骤201)和步骤202)获得的剩磁和感磁获得真实的磁场值；

所述步骤201)包含：

采用如下方法获得X轴的感磁系数：

步骤201-1-1)将卫星和磁强计放置于零磁空间中的转台上，在卫星的赤道面上，距离卫星中心，三个卫星半径以上，其X轴与东西线圈轴方向一致，卫星在转台上旋转，使测量到的X方向的磁场值最大，获得第七磁场值；

步骤201-1-2)在东西线圈上加入人工磁场，该东西线圈在X方向产生的磁场在5000nT以上，再测量此时的X方向的磁场值，获得第八磁场值；

步骤201-1-3)将卫星移走，三轴磁强计仍放在原处，即保持三轴磁强计的位置和方向不变，测量此时的X方向的磁场值，该磁场值为人工产生的磁场；

步骤201-1-4)计算第八磁场值与第七磁场值的差值，该差值为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤201-1-3)获得的人工产生的磁场，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场的感磁与人工磁场的剩磁的比值，将该比值作为X轴的感磁系数α；

采用如下方法获得Y轴的感磁系数：

步骤201-2-1)将卫星和磁强计放置于零磁空间中的转台上，且三轴磁强计在卫星的赤道面上距离卫星中心三个卫星半径以上，该磁强计的Y轴与南北线圈轴方向一致，卫星在转台上旋转，使测量到的Y方向的磁场值最大，获得第九磁场值；

步骤201-2-2)在南北线圈上加入人工磁场，该南北线圈在Y方向产生的磁场在5000nT以上，再测量此时的Y方向的磁场值，获得第十磁场值；

步骤201-2-3)将卫星移走，三轴磁强计仍放在原处，即保持三轴磁强计的位置和方向不变，测量此时的Y方向的磁场值，且该磁场值为人工产生的磁场；

步骤201-2-4)计算第十磁场值与第九磁场值的差值，该差值为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤201-2-3)获得的人工产生的磁场，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场的感磁与人工磁场的剩磁的比值，将该比值作为Y轴的感磁系数β；

采用如下方法获得Z轴的感磁系数：

步骤201-3-1)将卫星和磁强计放置于零磁空间中的转台上，磁强计在卫星的赤道面上距离卫星中心三个卫星半径以上，三轴磁强计的Z轴与垂直线圈轴方向一致，卫星在转台上旋转，使测量到的Z方向的磁场值最大，获得第十一磁场值；

步骤201-3-2)在垂直线圈上加入人工磁场，该垂直线圈在Z方向产生的磁场应在5000nT以上，再测量此时的Z方向的磁场值，获得第十二磁场值；

步骤201-3-3)将卫星移走，三轴磁强计仍放在原处，即三轴磁强计保持位置和方向不变，测量此时的Z方向的磁场值，且该磁场值为人工产生的磁场；

步骤201-3-4)计算第十二磁场值与第十一磁场值的差值，该差值为人工磁场和人工磁场产生的感磁的和；

然后再基于人工磁场和人工磁场产生的感磁的和及步骤201-3-3)获得的人工产生的磁场，进而得到人工磁场产生的感磁；

计算人工磁场的感磁与人工磁场的剩磁的比值，将该比值作为Z轴的感磁系数γ。

4.根据权利要求3所述的基于感磁系数获得真实磁场值的方法，其特征在于，所述步骤202)进一步包含：

步骤102-1)采用如下公式分离X轴的剩磁和感磁：

剩磁B_XS＝B_X/(1+α)；

感磁B_XSG＝αB_XS

其中，α为X轴的感磁系数，B_X为测到的第七磁场值；

102-2)采用如下公式分离Y轴的剩磁和感磁：

剩磁B_YS＝B_Y/(1+β)

感磁B_YSG＝βB_YS

其中，β为Y轴的感磁系数，B_Y为测到的第九磁场值；

102-3)采用如下公式分离Z轴的剩磁和感磁：

剩磁B_ZS＝B_Z/(1+γ)

感磁B_ZSG＝γB_ZS

其中，γ为Z轴的感磁系数，B_Z为测到的第十一地磁场。

5.根据权利要求3所述的基于感磁系数获得真实磁场值的方法，其特征在于，所述步骤203)进一步包含：

步骤203-1)采用如下方法获得X轴的真实磁场B_XD：

步骤203-1-1)采用三轴磁强计测量卫星飞行时的X轴的磁场值，将该测量值作为第十三磁场值B_X；

步骤203-1-2)根据第七磁场值求得的感磁系数α和第十三磁场值B_X，由如下公式得到X方向上真正的地磁场值是：

B_XD＝(B_X-B_XS(1+α))/(1+α)

步骤203-2)采用如下方法获得Y轴的真实磁场B_YD：

步骤203-2-1)采用三轴磁强计测量卫星飞行时的Y轴的磁场值，将该测量值作为第十四磁场值B_Y；

步骤203-2-2)根据第八磁场值求得的感磁系数β和第十四磁场值B_Y，由如下公式得到Y方向上真正的地磁场值是：

B_YD＝(B_Y-B_YS(1+β))/(1+β)

步骤203-3)采用如下方法获得Z轴的真实磁场B_ZD：

步骤203-3-1)采用三轴磁强计测量卫星飞行时的Z轴的磁场值，将该测量值作为第十五磁场值B_Z；

步骤203-3-2)根据第九磁场值求得的感磁系数γ和第十五磁场值B_Z，由如下公式得到Z方向上真正的地磁场值是：

B_ZD＝(B_Z-B_ZS(1+γ))/(1+γ)。