一種磁強計測量誤差糾正方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種磁強計測量誤差的糾正方法以及應(yīng)用該方法的磁強計測量誤差 糾正系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁強計是一種用于測量磁場的儀器，常見的磁強計有多種實現(xiàn)體制，目前在衛(wèi)星 上使用最廣泛的磁強計體制是磁通門磁強計。磁通門磁強計的精度、功耗、體積使得其非常 適合在一般衛(wèi)星上使用。設(shè)計一個高性能的星載磁強計仍然面臨很多挑戰(zhàn)，包括克服磁強 計探頭三軸正交度的影響，克服探頭溫度變化的影響，克服電路系統(tǒng)噪聲的影響等。磁強計 探頭三軸方向并不是完美的相互正交，這就造成測量方向上的誤差，通常在探頭上加裝專 門的硬件糾正裝置進行三軸正交度糾正，這種糾正方法抗震特性較差，而且加大了探頭的 尺寸和重量。探頭溫度對輸出結(jié)果有較大影響，通常溫度每變化一攝氏度，磁強計輸出變化 約萬分之一，為克服探頭溫度變化的影響，通常將探頭放置于衛(wèi)星內(nèi)部溫度特性穩(wěn)定的地 方，但隨著衛(wèi)星的集成度不斷提高，衛(wèi)星內(nèi)部電子系統(tǒng)對探頭的影響越來越大。磁強計電路 主要是模擬電路，其核心器件為運算放大器，運算放大器的溫度漂移特性也是影響磁強計 性能的一個主要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，確有必要提供一種磁強計測量誤差糾正方法，用于糾正磁強計探頭及 電路系統(tǒng)在測量過程中產(chǎn)生的各種誤差。
[0004] 一種磁強計測量誤差糾正方法，包括以下步驟：
[0005] S1，獲取磁強計測量誤差糾正參數(shù)以及磁強計測量值，所述磁強計測量誤差糾正 參數(shù)包括：磁強計探頭三軸的零點偏移、探頭三軸各自方向上被測量磁場關(guān)于磁強計輸出 值的系數(shù)、探頭三軸實際夾角、探頭溫度測量值、探頭三軸溫度漂移函數(shù)以及參考電壓的標 稱值；所述磁強計測量值包括：磁強計三軸誤差糾正前測量值以及參考電壓測量值；
[0006] S2,根據(jù)公式（I)進行探頭溫度漂移糾正：
【主權(quán)項】
1. 一種磁強計測量誤差糾正方法，包括以下步驟： S1，獲取磁強計測量誤差糾正參數(shù)以及磁強計測量值；所述磁強計測量誤差糾正參數(shù) 包括：磁強計探頭三軸的零點偏移、探頭三軸各自方向上被測量磁場關(guān)于磁強計輸出值的 系數(shù)、探頭三軸實際夾角、探頭溫度測量值、探頭三軸溫度漂移函數(shù)以及參考電壓的標稱 值；所述磁強計測量值包括：磁強計三軸誤差糾正前測量值以及參考電壓測量值； 52, 根據(jù)公式（I)進行探頭溫度漂移糾正：
其中ADX、ADy、ADzS磁強計X軸、Y軸、Z軸誤差糾正前磁場測量值，T為磁強計探頭溫 度測量值，fx (T)、fy (T)、fz (T)為磁強計探頭X軸、Y軸、Z軸溫度漂移隨探頭溫度測量值T 變化的函數(shù)，ADX(I、ADy(l、ADztl為經(jīng)過探頭溫度漂移糾正后的磁場測量值； 53, 根據(jù)公式（II)進行電路溫度漂移糾正：
其中Rtci為參考電壓的標稱值，R為參考電壓測量值，B x(l、By(l、Bztl為經(jīng)過電路溫度漂移 糾正后的磁場測量值； 54, 根據(jù)公式（III)進行磁強計零點偏移糾正：
其中Λ X、Λ y、Λ z為磁強計探頭X軸、Y軸、Z軸的零點偏移量，Bxl、Byl、Bzl為經(jīng)過磁 強計零點偏移糾正后的磁場測量值； 55, 根據(jù)公式（IV)進行探頭正交度誤差糾正：
其中kx、ky、kz為磁強計探頭X軸、Y軸、Z軸各自方向上被測量磁場關(guān)于磁強計輸出值 的系數(shù)，α為磁強計探頭X軸與Y軸實際夾角，β為探頭Z軸與Y軸實際夾角，λ為探頭 X軸與Z軸實際夾角，Bx，、By，、Bz，為經(jīng)過正交度誤差糾正后的測量值。
2. -種磁強計測量誤差糾正系統(tǒng)，其特征在于，包括：磁強測量子系統(tǒng)與誤差糾正子 系統(tǒng)；所述磁強測量子系統(tǒng)用于采集磁強計測量值與測量誤差糾正參數(shù)，其中所述磁強計 測量值包括：磁場測量值以及參考電壓測量值，所述測量誤差糾正參數(shù)包括：磁強計探頭 三軸的零點偏移、探頭三軸各自方向上被測量磁場關(guān)于磁強計輸出值的系數(shù)、探頭三軸實 際夾角、探頭溫度測量值、探頭三軸溫度漂移函數(shù)以及參考電壓的標稱值；所述誤差糾正子 系統(tǒng)接收所述磁強計測量值與測量誤差糾正參數(shù)，對所述磁場測量值依次進行探頭溫度漂 移糾正、電路溫度漂移糾正、零點偏移糾正以及正交度誤差糾正。
3. 如權(quán)利要求2所述的磁強計測量誤差糾正系統(tǒng)，其特征在于，所述磁強測量子系統(tǒng) 包括： 探頭，用于感應(yīng)外界磁場和探頭自身的溫度，包括三個方向相互正交的磁場傳感器以 及一個溫度傳感器； 模擬電路單元，與所述探頭連接，用于處理所述探頭輸出的感應(yīng)信號； 數(shù)據(jù)采集單元，連接所述模擬電路單元，將經(jīng)由所述模擬電路單元處理的感應(yīng)信號進 行量化編碼； 控制單元，分別連接所述數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)發(fā)送單元、參數(shù)存儲單元和第一數(shù)據(jù)接 收單元，用于控制數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)發(fā)送以及解析由所述誤差糾正子系統(tǒng)發(fā)送的指 令； 數(shù)據(jù)發(fā)送單元，在所述控制單元的控制下將所述磁強計測量值、測量誤差糾正參數(shù)分 別以測量幀、糾正參數(shù)幀的形式發(fā)送給所述誤差糾正子系統(tǒng)； 第一數(shù)據(jù)接收單元，接收來自所述誤差糾正子系統(tǒng)的測量請求指令和糾正參數(shù)請求指 令，并將上述指令發(fā)送給所述控制單元； 參數(shù)存儲單元，用于存儲所述測量誤差糾正參數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的磁強計測量誤差糾正系統(tǒng)，其特征在于，所述測量幀的幀格式 包括：幀頭、測量幀的標志字、X軸測量值、Y軸測量值、Z軸測量值以及參考電壓值以及本幀 校驗字節(jié)。
5. 如權(quán)利要求3所述的磁強計測量誤差糾正系統(tǒng)，其特征在于，所述糾正參數(shù)幀的幀 包括：幀頭、糾正參數(shù)幀的標志字、三軸零點偏移值、三軸方向上被測磁場關(guān)于磁強計輸出 值的系數(shù)、探頭三軸溫度漂移系數(shù)、探頭溫度測量值、探頭三軸實際夾角、參考電壓標稱值、 以及本幀校驗字節(jié)。
6. 如權(quán)利要求3所述的磁強計測量誤差糾正系統(tǒng)，其特征在于，所述誤差糾正子系統(tǒng) 包括： 第二數(shù)據(jù)接收單元，接受來自所述磁強測量子系統(tǒng)的測量幀、糾正參數(shù)幀，并將上述測 量幀、糾正參數(shù)幀發(fā)送給誤差糾正單元； 誤差糾正單元，其輸入連接所述第二接數(shù)據(jù)接收單元，輸出連接數(shù)據(jù)使用單元，對接收 到的數(shù)據(jù)進行解析和誤差糾正； 命令請求單元，生成測量請求指令和糾正參數(shù)請求指令并發(fā)送給所述磁強測量子系 統(tǒng)。
7. 如權(quán)利要求6所述的磁強計測量誤差糾正系統(tǒng)，其特征在于，所述誤差糾正單元進 一步包括： 數(shù)據(jù)解析單元，用于解析接收到的磁強計測量值和測量誤差糾正參數(shù)，所述數(shù)據(jù)解析 單元的輸入連接所述第二接數(shù)據(jù)接收單元，輸出連接探頭溫漂糾正單元； 探頭溫漂糾正單元，所述探頭溫漂糾正單元的輸入與所述數(shù)據(jù)解析單元的輸出連接， 用于對探頭溫度漂移誤差進行糾正； 電路溫漂糾正單元，所述電路溫漂糾正單元的輸入與所述探頭溫漂糾正單元的輸出連 接，用于對電路溫度漂移誤差進行糾正； 零點偏移誤差糾正單元，所述零點偏移誤差糾正單元的輸入與所述電路溫漂糾正單元 的輸出連接，用于對零點偏移誤差進行糾正； 正交度糾正單元，所述正交度糾正單元的輸入與所述零點偏移誤差糾正單元的輸出連 接，用于對探頭正交度誤差進行糾正。
8. 如權(quán)利要求6所述的磁強計測量誤差糾正系統(tǒng)，其特征在于，磁強測量子系統(tǒng)接收 到來自誤差糾正子系統(tǒng)發(fā)送的糾正參數(shù)請求指令后，所述磁強測量子系統(tǒng)向所述誤差糾正 子系統(tǒng)發(fā)送一幀糾正參數(shù)幀。
9. 如權(quán)利要求6所述的磁強計測量誤差糾正系統(tǒng)，其特征在于，所述磁強計測量誤差 糾正系統(tǒng)在開機后進入自動發(fā)送模式，在該模式下所述磁強測量子系統(tǒng)按照一定周期向誤 差糾正子系統(tǒng)發(fā)送測量幀。
10. 如權(quán)利要求9所述的磁強計測量誤差糾正系統(tǒng)，其特征在于，所述磁強測量子系統(tǒng) 在自動發(fā)送模式下接收到來自誤差糾正子系統(tǒng)發(fā)送的測量請求指令后，所述磁強計測量誤 差糾正系統(tǒng)進入查詢模式，在該模式下所述磁強測量子系統(tǒng)每接收到一個測量請求指令向 所述誤差糾正子系統(tǒng)發(fā)送一幀測量幀，在查詢模式下若所述磁強測量子系統(tǒng)超過指定時間 沒有收到測量請求指令，所述磁強計測量誤差糾正系統(tǒng)重新回到所述自動發(fā)送模式。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁強計測量誤差糾正方法及系統(tǒng)，所述磁強計測量誤差糾正方法包括以下步驟：獲取磁強計測量誤差糾正參數(shù)以及磁強計測量值；進行探頭溫度漂移糾正；進行電路溫度漂移糾正；進行磁強計零點偏移糾正；以及進行探頭正交度誤差糾正。利用本發(fā)明提供的磁強計測量誤差糾正方法可以有效的糾正磁強計探頭溫度漂移誤差、磁強計電路溫度漂移誤差、磁強計零點漂移誤差以及磁強計三軸正交度誤差，提高磁強計測量精度。
【IPC分類】G01R33-02, G01R35-00
【公開號】CN104678340
【申請?zhí)枴緾N201510090182
【發(fā)明人】陳曦, 王嘉博, 王夢璐
【申請人】清華大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月27日