一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法、芯片和装置制造方法及图纸

技术编号:34256868 阅读:65 留言:0更新日期:2022-07-24 12:54
本发明专利技术涉及测量三轴磁强计安装矩阵技术领域,尤其涉及一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法、芯片和装置,方法包括:获取并根据第一夹角值、第二夹角值、第三夹角值和第四夹角值计算从三轴磁强计的磁轴坐标系向安装坐标系旋转的欧拉角,根据欧拉角求出确定待测量三轴磁强计的安装矩阵,根据待测量三轴磁强计的安装矩阵,能够对待测量三轴磁强计输出的磁场进行修正,消除了因待测量三轴磁强计的磁轴和预设几何坐标系的坐标轴不平行所带来的误差,提高了卫星姿态测量数据的准确性。了卫星姿态测量数据的准确性。了卫星姿态测量数据的准确性。

A method, chip and device for measuring the installation matrix of triaxial magnetometer

【技术实现步骤摘要】
一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法、芯片和装置


[0001]本专利技术涉及测量三轴磁强计安装矩阵
,尤其涉及一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法、芯片和装置。

技术介绍

[0002]星载三轴矢量磁强计即三轴磁强计通过测量地磁场投影在在其三个轴上的磁场大小,为航天器提供姿态和导航参数。通常,三轴矢量三轴磁强计的每个轴的灵敏度误差、过零误差和三轴正交度误差等参数均有有效方法进行精确标定,但由于三轴磁强计的制作工艺特点,三轴磁强计具有一定的磁轴与几何轴的平行度误差,具体产生平行度误差的原因如下:三轴磁强计的三轴磁测量坐标系应与安装三轴磁强计的位置的几何坐标系完全重合,即三轴磁强计的三轴磁测量坐标系的z轴与几何坐标系的z轴完全重合,三轴磁强计的三轴磁测量坐标系的x轴与几何坐标系的x轴完全重合,三轴磁强计的三轴磁测量坐标系的y轴与几何坐标系的y轴完全重合,而事实上:1)三轴磁强计的三轴磁测量坐标系的z轴位于:以几何坐标系的原点为顶点,以几何坐标系的z轴为轴心,穿过顶点的且与几何坐标系的z轴之间的角度(一般不超过1
°
)的直线,绕几何坐标系的z轴旋转而成的圆锥内;2)三轴磁强计的三轴磁测量坐标系的x轴位于:以几何坐标系的原点为顶点,以几何坐标系的x轴为轴心,穿过顶点的且与几何坐标系的x轴之间的角度(一般不超过1
°
)的直线,绕几何坐标系的x轴旋转而成的圆锥内;3)三轴磁强计的三轴磁测量坐标系的y轴位于:以几何坐标系的原点为顶点,以几何坐标系的z轴为轴心,穿过顶点的且与几何坐标系的z轴之间的角度(一般不超过1
°
)的直线,绕几何坐标系的z轴旋转而成的圆锥内;而且这个平行度误差会直接1:1传递到卫星姿态测量之中,成为卫星姿态测量的系统误差,影响很大。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供了一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法、芯片和装置。
[0004]本专利技术的一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法的技术方案如下:当待测量三轴磁强计输出的第一磁轴的轴向与地磁场矢量方向之间的垂直度在预设范围内时,且在将待测量三轴磁强计绕所述第一磁轴转动的过程中,确定所述第一磁轴的轴向与所述预设几何坐标系中的且与第一磁轴对应的第一坐标轴的轴向之间的第一夹角值,并确定所述第一磁轴的第一投影与预设几何坐标系的第二坐标轴之间的第二夹角值,直至得到所述待测量三轴磁强计输出的第二磁轴的轴向与所述预设几何坐标系中的且与第二磁轴对应的第二坐标轴的轴向之间的第三夹角值,以及得到所述第二磁轴的第二投
影与预设几何坐标系的第二坐标轴之间的第四夹角值,其中,所述第一投影指:所述第一磁轴在由所述预设几何坐标系的第二坐标轴和第三坐标轴所组成的平面上的投影,所述第二投影指:所述第二磁轴在由所述预设几何坐标系的第一坐标轴和第三坐标轴所组成的平面上的投影;根据所述第一夹角值、所述第二夹角值、所述第三夹角值和所述第四夹角值得到用于转动所述待测量三轴磁强计的三轴磁测量坐标系与所述预设几何坐标系重合的欧拉角;根据所述欧拉角确定所述待测量三轴磁强计的安装矩阵。
[0005]本专利技术的一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法的有益效果如下:能够准确确定待测量三轴磁强计的安装矩阵,根据待测量三轴磁强计的安装矩阵,能够对待测量三轴磁强计输出的磁场进行修正,消除了因待测量三轴磁强计的磁轴和预设几何坐标系的坐标轴不平行所带来的误差,提高了卫星姿态测量数据的准确性。
[0006]本专利技术的一种用于执行上述任一项所述的一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法的芯片。
[0007]本专利技术的一种测量三轴磁强计安装矩阵的装置的技术方案如下:包括辅助测量设备和上述的芯片,所述辅助测量设备用于:将待测量三轴磁强计输出的第一磁轴的轴向与地磁场矢量方向之间的垂直度调整在预设范围内并固定;所述辅助测量设备还用于:将所述待测量三轴磁强计绕所述第一磁轴进行转动。
[0008]本专利技术的一种测量三轴磁强计安装矩阵的装置的有益效果如下:通过辅助测量设备更便于进行测量,芯片能够准确确定待测量三轴磁强计的安装矩阵,根据待测量三轴磁强计的安装矩阵,能够对待测量三轴磁强计输出的磁场进行修正,消除了因待测量三轴磁强计的磁轴和预设几何坐标系的坐标轴不平行所带来的误差,提高了卫星姿态测量数据的准确性。
附图说明
[0009]图1为本专利技术实施例的一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法的流程示意图;图2为待测量三轴磁强计的结构示意图;图3为两轴无磁转台的结构示意图;图4为角度的示意图;图5为z轴在几何轴坐标系的XOY面上的投影与X轴之间的第二夹角值示意图之一;图6为待测量三轴磁强计的z轴在几何轴坐标系的XOY面上的投影与X轴之间的第二夹角值示意图之二;图7为待测量三轴磁强计的z轴在几何坐标系中的相对位置的示意图之一;图8为待测量三轴磁强计的z轴在几何坐标系中的相对位置的示意图之二;
具体实施方式
如图1所示,本专利技术实施例的一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法,包括如下步骤:S1、获取第一夹角值、第二夹角值、第三夹角值和第四夹角值,具体地:
当待测量三轴磁强计输出的第一磁轴的轴向与地磁场矢量方向之间的垂直度在预设范围内时,且在将待测量三轴磁强计绕第一磁轴转动的过程中,确定第一磁轴的轴向与预设几何坐标系中的且与第一磁轴对应的第一坐标轴的轴向之间的第一夹角值,并确定第一磁轴的第一投影与预设几何坐标系的第二坐标轴之间的第二夹角值,直至得到待测量三轴磁强计输出的第二磁轴的轴向与预设几何坐标系中的且与第二磁轴对应的第二坐标轴的轴向之间的第三夹角值,以及得到第二磁轴的第二投影与预设几何坐标系的第二坐标轴之间的第四夹角值,其中,第一投影指:第一磁轴在由预设几何坐标系的第二坐标轴和第三坐标轴所组成的平面上的投影,第二投影指:第二磁轴在由预设几何坐标系的第一坐标轴和第三坐标轴所组成的平面上的投影;其中,预设几何坐标系为安装待测量三轴磁强计的位置的几何坐标系。
[0010]S2、计算欧拉角,具体地:根据第一夹角值、第二夹角值、第三夹角值和第四夹角值得到用于转动待测量三轴磁强计的三轴磁测量坐标系与预设几何坐标系重合的欧拉角;S3、根据欧拉角确定待测量三轴磁强计的安装矩阵。
[0011]其中,待测量三轴磁强计的三轴磁测量坐标系为笛卡尔坐标系,包括三个磁轴,分别标记为x轴、y轴和z轴,预设几何坐标系也为笛卡尔坐标系,包括三个坐标轴,分别记为X轴、Y轴和Z轴,例如,第一磁轴可选为z轴,则第一坐标轴为z轴,第二磁轴可选为x轴,则第二坐标轴为X轴,各轴之间的对应关系如下:1)待测量三轴磁强计的x轴对应预设几何坐标系的X轴;2)待测量三轴磁强计的y轴对应预设几何坐标系的Y轴;3)待测量三轴磁强计的z轴对应预设几何坐标系的Z轴;那么S1具体为:1)当待测量三轴磁强计输出的z轴的轴向与地磁场矢量方向之间的垂直度在预设范围内时,且在将待测量三轴磁强计绕z轴转动的过程中,确定z的轴向与预设几何坐标系中的且与z轴对应的Z轴的轴向之间的第一夹角值,并确定z轴的第本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法,其特征在于,包括:当待测量三轴磁强计输出的第一磁轴的轴向与地磁场矢量方向之间的垂直度在预设范围内时,且在将所述待测量三轴磁强计绕所述第一磁轴转动的过程中,确定所述第一磁轴的轴向与预设几何坐标系中的且与第一磁轴对应的第一坐标轴的轴向之间的第一夹角值,并确定所述第一磁轴的第一投影与预设几何坐标系的第二坐标轴之间的第二夹角值,直至得到所述待测量三轴磁强计输出的第二磁轴的轴向与所述预设几何坐标系中的且与第二磁轴对应的第二坐标轴的轴向之间的第三夹角值,以及得到所述第二磁轴的第二投影与预设几何坐标系的第二坐标轴之间的第四夹角值,其中,所述第一投影指:所述第一磁轴在由所述预设几何坐标系的第二坐标轴和第三坐标轴所组成的平面上的投影,所述第二投影指:所述第二磁轴在由所述预设几何坐标系的第一坐标轴和第三坐标轴所组成的平面上的投影;根据所述第一夹角值、所述第二夹角值、所述第三夹角值和所述第四夹角值得到用于转动所述待测量三轴磁强计的三轴磁测量坐标系与所述预设几何坐标系重合的欧拉角;根据所述欧拉角确定所述待测量三轴磁强计的安装矩阵。2.根据权利要求1所述的一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法,其特征在于,所述确定所述第一磁轴的轴向与所述预设几何坐标系中的且与第一磁轴对应的第一坐标轴的轴向之间的第一夹角值,包括:将所述待测量三轴磁强计绕所述第一磁轴转动一整圈的过程中,获取并根据所述待测量三轴磁强计输出的第一磁轴的轴向的最大磁感应强度和最小磁感应强度,确定所述第一夹角值。3.根据权利要求2所述的一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法,其特征在于,所述根据所述待测量三轴磁强计输出的第一磁轴的轴向的最大磁感应强度和最小磁感应强度,确定所述第一夹角值,包括:通过第一公式计算所述第一夹角值,所述第一公式为:,其中,表示:所述待测量三轴磁强计输出的第一磁轴的轴向的最大磁感应强度,表示:所述待测量三轴磁强计输出的第一磁轴的轴向的最小磁感应强度。4.根据权利要求3所述的一种测量三轴磁强计安装矩阵的方法,其特征在于,所述确定所述第一磁轴的第一投影与预设几何坐标系的第二坐标轴之间的第二夹角值,包括:根据第一转动角度、第二转动角度、所述待测量三轴磁强计绕所述第一磁轴转动的方向,以及所述第一磁轴的轴向的最大磁感应强度和最小磁感应强度的过渡过程,确定所述第一磁轴的第一投影与预设几何坐标系的第二坐标轴之间的第二夹角值;其中,所述第一转动角度指:当所述待测量三轴磁强计输出的第一磁轴的轴向的磁感应强度的大小为第一...

【专利技术属性】
技术研发人员:成献礼高恩宇郇一恒苏帆
申请(专利权)人:北京国宇星空科技有限公司安徽微纳星空科技有限公司海南微纳星空科技有限公司陕西国宇星空科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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