应用于皮卫星的地球磁场测量系统设计.pdf

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1、第24卷第8期传感技术学报Vo1．24No．82011年8月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSAug．2011DesignoftheEarthMagneticFieldMeasurementSystemforPico-SatellitesCAIBo，WANGHao，ZHUXiaofeng，HANKe，jINZhonghe(DepartmentofInformationandElectronicsEngineering，Zh~iangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Themeasureme

2、ntsystemoftheEarthmagneticfieldforpico—satellitesispresented．Itanalyzesthevariousfactorsaffectingthemeasurementaccuracyofthemagnetometerandimprovesitsaccuracybyset／resetpulses，signalprocessingandbridgeoffsetvoltagecompensation．Inordertomeasuretheactualvalueoftheearthmagneticfieldandtestth

3、edynamicresponseofthemagnetometer，therelevantexperimentsareexecuted．Theresultshowsthatthemeas·urementerrorofthesystemcanreachaslowas10一Tesla，andthesystemcanworkwellintheconditionofspinningonthespeedof10。／s，whichprovesthatthedesigncanmeettherequirementsofpieo-satellites．Keywords：Magnetomet

4、er；pico·satellite；set／reset；calibration；dynamicresponseEEACC：7310Ldoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．08．026应用于皮卫星的地球磁场测量系统设计术蔡波，王昊，朱小丰，韩柯，金仲和(浙江大学信息与电子工程学系，杭州310027)摘要：设计了一种应用于皮卫星的地球磁场测量系统。分析了影响所设计磁强计测量准确度的各种因素，并通过置位／复位脉冲、信号处理电路以及电桥补偿的方法提高其准确度。为了测试地球磁场的真实大小，对磁强计进行了标定因数校正实验。考虑到皮卫星运行的复杂环境，对该

5、系统进行了动态响应实验。实验结果表明设计的磁强计准确度高，测量误差(1)为10一Tesla，在10。／s角速度旋转的情况下能正常工作，能够满足皮卫星的要求。关键词：磁强计；皮卫星；置位／复位；标定；动态响应中图分类号：TN407；V241．61．1文献标识码：A文章编号：1O04—1699(2O11)08-1212—05地球磁场通常是低轨微小卫星姿态确定系统中影响很大。在皮卫星由于姿态控制系统的故障出现重要的参考依据之一。三轴磁强计体积小、重量轻、大角度翻滚的条件下，普通商用磁强计无法保证高功耗低，具有较高的测量准确度，是微小卫星定姿的准确度的实时数据输出，因此有必要对所

6、设计的磁理想传感器件⋯。实际应用中一般沿星体坐标系强计进行动态响应试验，测试其输出稳定性。三轴方向安装磁强计，测量空间中该位置的磁场矢浙江大学微小卫星中心早期研制的地球磁场测量。卫星的姿态确定系统利用磁强计采集到的磁场量系统集成化程度低，功耗较大，受外界电磁干扰影矢量，结合地球磁场模型就可以确定卫星在地球磁响严重，测量误差大。在大角度翻滚的情况下，无法场中的位置，实现卫星的姿态角度解算J。保证准确、稳定的实时数据输出，可靠性较低。由于宇宙空间的辐射环境存在着多种粒子与宇针对这些不足，本文根据皮卫星体积小、功耗宙射线，辐射会给器件带来损伤，普通商用磁强计无低、工作环境复杂的

7、特点，设计了一种应用于皮卫星法满足皮卫星长寿命工作的要求。针对商用磁强计的地球磁场测量系统。该地球磁场测量系统中自行的不足，在设计地球磁场测量系统可以采用两份磁设计的磁强计体积小(60mmx30mmx5mm)、重量强计作冗余备份的方法，来提高地球磁场测量系统轻(25g)、功耗低(150mW)、准确度高(1盯测量误的空间抗辐照能力。差为10～Tesla)，可以改善普通商用磁强计的抗辐与此同时，皮卫星的运行状态对磁强计的工作照能力，能够在1O。／s的角速度旋转的条件下工作项目来源：国家自然科学基金项目(60904090)收稿13期