党朝辉,项军华,刘 昆

(国防科学技术大学 航天与材料工程学院,湖南 长沙 410073)

0 引言

对应急卫星、战术卫星等微小卫星来说,采用磁强计定姿和定轨的自主导航方法具有质量轻、功耗小、可靠性高和成本低等特点[1]。目前,用于微小卫星自主导航控制系统的磁强计数学模型尚未被系统建立。在有关磁强计自主导航的文献中,通常都未明确给出仿真系统中磁强计测量数据获取的具体实现方法。文献[1]介绍了一种地磁动态模拟器的构建方法,说明了地磁场数据生成的方法及地磁模拟器输出电流与其对应的关系,但没有给出磁强计测量数据生成的方法。文献[2、3]采用在地磁场理论计算值的基础上添加测量噪声的方法,这种测量噪声通常是符合高斯分布的零均值随机噪声,但真实的磁强计除测量噪声外,还包括系统误差,具体可分为偏移误差、非正交误差和尺度因子误差3类[4]。此3类误差需分别建立精确的数学模型,并结合地面仿真系统的特点进行相关处理。本文对某卫星控制系统地面仿真用磁强计数学模型的建立进行了研究。

1 磁强计数学模型

基于磁强计自主导航控制系统的地面仿真原理如图1所示。图中：F,M分别为控制力和力矩;ΔF,ΔM分别为干扰力和干扰力矩;θ为卫星在参考坐标系中的姿态角矢量;r为卫星在惯性坐标系中的位置矢量;ε为测量噪声;B为磁场强度。在该仿真系统中,磁强计的数学模型用于模仿磁强计在真实环境中的工作状况,其输入为轨道动力学和姿态动力学积分结果,输出为磁强计测得的地磁场强度矢量。……