為解決空間引力波探測(cè)任務(wù)中航天器磁場(chǎng)對(duì)慣性傳感器干擾的問題,研究在航天器復(fù)雜磁環(huán)境下利用主動(dòng)測(cè)控方式獲取小尺度均勻磁場(chǎng)環(huán)境的方法.在慣性傳感器周圍進(jìn)行分布式磁場(chǎng)探測(cè),并采用球諧函數(shù)法或多磁偶極子法實(shí)現(xiàn)對(duì)慣性傳感器外部磁源的估計(jì),計(jì)算慣性傳感器所處位置的空間磁場(chǎng)及其梯度分布.利用線圈技術(shù),對(duì)磁場(chǎng)及其梯度進(jìn)行線性補(bǔ)償.討論分析傳感器數(shù)量以及磁源布局方式等因素對(duì)最終補(bǔ)償效果的影響.仿真試驗(yàn)結(jié)果表明,通過這一方法可將慣性傳感器所在區(qū)域的磁場(chǎng)及其梯度降低1～2個(gè)數(shù)量級(jí),降低引力波航天器平臺(tái)的剩磁控制壓力,為引力波探測(cè)提供滿足要求的磁場(chǎng)環(huán)境. 

【文章來源】：空間科學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖２反演誤差與磁場(chǎng)強(qiáng)度離散系數(shù)關(guān)系??Ｆｉｇ．?２?Ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ?ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ??

前應(yīng)用背景下，通??過地面試驗(yàn)可以確定偶極子的個(gè)數(shù)和位置，其大小和??方向可隨在軌工作狀態(tài)改變，這有利于簡(jiǎn)化多偶極子??模型的計(jì)算過程．??空間磁場(chǎng)由多個(gè)偶極子磁場(chǎng)線性―加而成，單磁??偶極子模型為??Ｂｉ??Ａ??４７Ｔ??？?ｒ）ｒ?Ｍ??￣?７３＂??ｆ５??（６）??苗有《個(gè)傳感器時(shí)，最多可以計(jì)算《以下的磁源數(shù)??據(jù)．理論上，只要能夠控制磁源的個(gè)數(shù)，即可計(jì)弈獲??得準(zhǔn)確的解．但是實(shí)際應(yīng)用時(shí)，磁源的位置存在誤差，??并且是干擾該模型反演磁場(chǎng)的主要誤差源．圖３仿??王壬．＿??越高，即能夠更為準(zhǔn)確地評(píng)估慣性傳感器Ｋ域磁場(chǎng)．??Ｋ域磁場(chǎng)反演誤差定義為慣性傳感器內(nèi)部每一個(gè)離??散點(diǎn)的實(shí)際磁場(chǎng)導(dǎo)反演磁場(chǎng)差的絕對(duì)值相對(duì)于實(shí)際??磁場(chǎng)絕對(duì)值之和的比值．??設(shè)馬為所有磁源在空間某點(diǎn)㈨，辦勺．）處產(chǎn)生??的磁場(chǎng)ｆ?力約，巧）偉于磁控：Ｋ域內(nèi)，巧為細(xì)，妳??處的反演磁場(chǎng)，則反演誤差為??３?ｆ?Ａ＼??圖１為球諧階數(shù)及反演誤差，與傳感器數(shù)量關(guān)??系的仿真結(jié)果．慣性傳感器磁場(chǎng)敏感ｐｃ域定義為原??點(diǎn)±４．ｅｍ范圍內(nèi)的立方體空間，在半徑３０ｅｍ的球??面上部署磁傳感器，同時(shí)在距離原點(diǎn)〇．＆￣〇．８＿ｍ?Ｋ域??內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生８?jìng)�(gè)磁矩小于ｌＡ＊ｍ２的磁源．從仿真結(jié)??果可以看到，當(dāng)傳感器數(shù)最增加后，可以解算的階數(shù)??相應(yīng)增加，中心Ｒ域磁場(chǎng)的反演誤差以及不確定度隨??之下降ｖ肖傳感器數(shù)量達(dá)到８后Ｊ專感器數(shù)量對(duì)減小??中心Ｋ域磁場(chǎng)反演誤差的作ｆｆｌ明顯下降．??通過仿真分析，發(fā)現(xiàn)ｊ又演磁場(chǎng)的誤差與磁源分布??方式關(guān)聯(lián)密切．當(dāng)多個(gè)磁源在慣性傳感器中心產(chǎn)生的??磁場(chǎng)大小與：這些磁源面向原點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)標(biāo)量的疊

理論上，只要能夠控制磁源的個(gè)數(shù)，即可計(jì)弈獲??得準(zhǔn)確的解．但是實(shí)際應(yīng)用時(shí)，磁源的位置存在誤差，??并且是干擾該模型反演磁場(chǎng)的主要誤差源．圖３仿??王壬．＿??越高，即能夠更為準(zhǔn)確地評(píng)估慣性傳感器Ｋ域磁場(chǎng)．??Ｋ域磁場(chǎng)反演誤差定義為慣性傳感器內(nèi)部每一個(gè)離??散點(diǎn)的實(shí)際磁場(chǎng)導(dǎo)反演磁場(chǎng)差的絕對(duì)值相對(duì)于實(shí)際??磁場(chǎng)絕對(duì)值之和的比值．??設(shè)馬為所有磁源在空間某點(diǎn)㈨，辦勺．）處產(chǎn)生??的磁場(chǎng)ｆ?力約，巧）偉于磁控：Ｋ域內(nèi)，巧為細(xì)，妳??處的反演磁場(chǎng)，則反演誤差為??３?ｆ?Ａ＼??圖１為球諧階數(shù)及反演誤差，與傳感器數(shù)量關(guān)??系的仿真結(jié)果．慣性傳感器磁場(chǎng)敏感ｐｃ域定義為原??點(diǎn)±４．ｅｍ范圍內(nèi)的立方體空間，在半徑３０ｅｍ的球??面上部署磁傳感器，同時(shí)在距離原點(diǎn)〇．＆￣〇．８＿ｍ?Ｋ域??內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生８?jìng)�(gè)磁矩小于ｌＡ＊ｍ２的磁源．從仿真結(jié)??果可以看到，當(dāng)傳感器數(shù)最增加后，可以解算的階數(shù)??相應(yīng)增加，中心Ｒ域磁場(chǎng)的反演誤差以及不確定度隨??之下降ｖ肖傳感器數(shù)量達(dá)到８后Ｊ專感器數(shù)量對(duì)減小??中心Ｋ域磁場(chǎng)反演誤差的作ｆｆｌ明顯下降．??通過仿真分析，發(fā)現(xiàn)ｊ又演磁場(chǎng)的誤差與磁源分布??方式關(guān)聯(lián)密切．當(dāng)多個(gè)磁源在慣性傳感器中心產(chǎn)生的??磁場(chǎng)大小與：這些磁源面向原點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)標(biāo)量的疊??加越接近，反演誤差越小，反之則變大．為評(píng)價(jià)這神??磁源分布的符合程度，定義磁場(chǎng)分布離散系數(shù)為??丨試丨．?（５）??其中《表示第＊個(gè)磁源，為磁源在原點(diǎn)處產(chǎn)生的??磁場(chǎng)矢量，戌為磁源方向指向原點(diǎn)時(shí)在原點(diǎn)的磁場(chǎng)??矢量．??圖１反演誤差和球諧階數(shù)與傳感器數(shù)量的關(guān)系?圖３反演誤差與磁源位置偏差關(guān)系??Ｆｉｇ．?１?Ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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