航天器磁异常定位方法技术

本发明专利技术公开了一种航天器磁异常定位的方法，包括：设置航天器测量模型空间，建立坐标系，模型空间网格化处理，通过测量空间模型某表面的磁异常数据，利用四个相邻测量点的垂向梯度张量联合建立方程，计算异常点位置，然后得到很多位置点，密集点所在的网格，即为异常位置，再计算磁异常磁矩大小。本发明专利技术的方法简单易实现，计算结果可靠。

【技术实现步骤摘要】
航天器磁异常定位方法
本专利技术属于航天器磁性测量与计算
，具体涉及航天器产品和物体磁异常测量与计算。
技术介绍
地球与星际空间的磁环境是影响航天器运行的重要环境之一，其影响程度与航天器自身的磁性大小有关，为满足各种性能要求，航天器需要使用一定量的磁性材料并存在一定的磁场。其次，外界磁场的变化会引起航天器自身磁特性参数的改变，特别是进行磁场研究的卫星，要对卫星自身磁场加以限制，尤其是对磁场监测器安装部位的磁场强度和稳定性的限制，才能保证探测数据的可靠性。另外，对利用磁力矩器进行姿态控制和轨道定位的航天器，需要充分了解在轨磁性状态，以确保控制的有效性和测量的精度。航天器长期的在轨运行，由于地磁场与其自身磁矩相互作用的累计，会改变航天器的轨道和姿态。因此，组装好的航天器必须经过严格的地面磁试验的测量、补偿和评估，对航天器的磁特性有较准确的把控，甚至在航天器出现磁异常时，能及时做出诊断和补救，这对减少或避免航天器产生故障或失效，延长航天器的工作寿命是至关重要的。目前还没有较好的方法计算磁异常位置和信息，主要是利用欧拉方程联合磁场全张量求解磁异常位置，该方法需要数据较多，并且容易出现解的发散。本专利技术提出了一种航天器磁异常定位方法，利用航天器外部磁异常数据，结合磁张量梯度垂向分量，对航天器内部磁异常定位和计算。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种航天器磁异常定位的方法。该方法通过设置航天器测量模型空间，然后将模型空间网格化处理，通过测量空间模型一个表面的磁异常数据，利用四个相邻测量点的垂向梯度张量联合建立方程，计算异常点位置，再计算磁异常磁矩大小。为航天器的设计、制造、磁补偿提供宝贵的参考信息，也可为航天器在轨运行前后的磁异常提供评估依据。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下：航天器磁异常定位方法，包括以下步骤：建立航天器测量模型空间，建立坐标系；将测量模型空间进行网格化处理；测量航天器模型空间某一个面的网格点的磁场和垂向梯度张量；每一个网格点建立一个磁场垂向梯度张量分量信息的方程：用相邻四个网格点建立方程组，求解磁异常位置(x，y，z)信息，直到覆盖所有网格点，所述方程为(x-x0)Bzz+(y-y0)Byz+(z-z0)Bxz＝-3(Bz-bz)(2)其中Bz为磁场在测点的垂直分量，bz为背景磁场在测点的垂直分量，x0,y0,z0是测量点坐标，磁异常位置信息x,y,z；所述方程组为：再解出所有解，方程组解得的(x，y，z)落入最多的网格，即为磁异常所在区域，然后根据位置信息用磁场公式计算磁异常磁矩大小。优选地，设立一个易于测量的空间，该空间将航天器包含在内，在空间建立坐标系。优选地，将模型空间设置为正方形，并对正方形进行网格化处理，使得模型空间由许多小方块组成，便于测点和求解。优选地，测量空间模型表面的磁异常数据，是测量模型空间某一面网格节点的磁场和磁场垂向张量。本专利技术的优点在于，方法简单易实现，计算量小，精度高，求解异常定位形象，具体表现在：1、航天器测量模型空间的设立，量化了定位空间，同时网格化处理，提高了数据测量效率和精度；2、利用磁场梯度张量垂向单分量建立方程，减少了计算量，同时减少了因为使用其他磁场张量分量的引入误差，提高了解的收敛性和准确性；3、以密集解所在网格为磁异常的位置解，打破以往输出结果为一个点的狭义解，优化了异常定位结果，并且更生动形象的描绘了异常区域。附图说明图1为本专利技术的航天器磁异常定位方法的流程图。图2为本专利技术的航天器磁异常定位方法中测量空间网格化示意图。图3为本专利技术的航天器磁异常定位方法中方程组取点图，其中，每个网格点可建立一个方程，每四个点建立一个方程组，得到一个有关磁异常位置点的解。图4为本专利技术的航天器磁异常定位方法中磁异常坐标密集解的网格示意图。其中，每一个方程组都会解得一个解，且解得位置坐标不一样，一个探测面的所有点有很多解，密集的地方所在网格就是异常区域。具体实施方式以下参照附图对本专利技术的航天器磁异常定位方法，但该描述仅仅示例性的，并不旨在对本专利技术的的保护范围进行任何限制。参见图1，图1显示了本专利技术的航天器磁异常定位方法的流程图。本专利技术的航天器磁异常定位方法，包括以下步骤，将航天器放置于磁屏蔽室，建立测量空间，一般为正方形，空间包含整个航天器在内，在空间建立坐标系。将测量空间划分为若干个网格，这样测量空间每个面都有很多方格组成，例如参见图2，其中，精度要求越高划分的网格越小，反之亦然。利用磁强计测量每一个网格点位置的三方向磁感应强度Bx,By,Bz，用公式(1)的差分法计算垂向梯度张量Bzz，Byz，Bxz。每一个测点建立一个磁场垂向分量信息的方程：(x-x0)Bzz+(y-y0)Byz+(z-z0)Bxz＝-3(Bz-bz)(2)其中Bz为磁场在测点的垂直分量，bz为背景磁场在测点的垂直分量，x0,y0,z0是测量点坐标，磁异常位置信息x,y,z。将每四个测量点建立一个方程组(3)，求解磁异常位置(x，y，z)信息，建立的方程组直到覆盖所有点，如图3所示。求解方程组，每个方程组都会得到一个解，将每一个解对应到测量空间内，寻找密集解的网格空间区域作为输出结果，如图4所示，小黑点为每个方程组的解，方格即为最终解，即为磁异常区域；第五步，将位置信息带入方程(4)，求解磁异常大小，最终得到磁异常的所有信息。尽管上文对本专利技术的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本专利技术的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.航天器磁异常定位方法，包括以下步骤：建立航天器测量模型空间，建立坐标系；将测量模型空间进行网格化处理；测量航天器模型空间某一个面的网格点的磁场和垂向梯度张量；每一个网格点建立一个磁场垂向分量信息的方程：用相邻四个网格点建立方程组，求解磁异常位置(x，y，z)信息，直到覆盖所有网格点，所述方程为(x‑x0)Bzz+(y‑y0)Byz+(z‑z0)Bxz＝‑3(Bz‑bz)(2)其中Bz为磁场在测点的垂直分量，bz为背景磁场在测点的垂直分量，x0,y0,z0是测量点坐标，磁异常位置信息x,y,z；所述方程组为：

【技术特征摘要】
1.航天器磁异常定位方法，包括以下步骤：建立航天器测量模型空间，建立坐标系；将测量模型空间进行网格化处理；测量航天器模型空间某一个面的网格点的磁场和垂向梯度张量；每一个网格点建立一个磁场垂向分量信息的方程：用相邻四个网格点建立方程组，求解磁异常位置(x，y，z)信息，直到覆盖所有网格点，所述方程为(x-x0)Bzz+(y-y0)Byz+(z-z0)Bxz＝-3(Bz-bz)(2)其中Bz为磁场在测点的垂直分量，bz为背景磁场在测点的垂直分量，x0,y0,z0是测量点坐标，磁异常位置信息x,y,z；所述方程...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐超群，易忠，孟立飞，王斌，刘超波，黄魁，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11