一种磁强计测量误差纠正方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种磁强计测量误差纠正方法及系统，所述磁强计测量误差纠正方法包括以下步骤：获取磁强计测量误差纠正参数以及磁强计测量值；进行探头温度漂移纠正；进行电路温度漂移纠正；进行磁强计零点偏移纠正；以及进行探头正交度误差纠正。利用本发明专利技术提供的磁强计测量误差纠正方法可以有效的纠正磁强计探头温度漂移误差、磁强计电路温度漂移误差、磁强计零点漂移误差以及磁强计三轴正交度误差，提高磁强计测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种磁强计测量误差纠正方法及系统
本专利技术涉及一种磁强计测量误差的纠正方法以及应用该方法的磁强计测量误差纠正系统。
技术介绍
磁强计是一种用于测量磁场的仪器，常见的磁强计有多种实现体制，目前在卫星上使用最广泛的磁强计体制是磁通门磁强计。磁通门磁强计的精度、功耗、体积使得其非常适合在一般卫星上使用。设计一个高性能的星载磁强计仍然面临很多挑战，包括克服磁强计探头三轴正交度的影响，克服探头温度变化的影响，克服电路系统噪声的影响等。磁强计探头三轴方向并不是完美的相互正交，这就造成测量方向上的误差，通常在探头上加装专门的硬件纠正装置进行三轴正交度纠正，这种纠正方法抗震特性较差，而且加大了探头的尺寸和重量。探头温度对输出结果有较大影响，通常温度每变化一摄氏度，磁强计输出变化约万分之一，为克服探头温度变化的影响，通常将探头放置于卫星内部温度特性稳定的地方，但随着卫星的集成度不断提高，卫星内部电子系统对探头的影响越来越大。磁强计电路主要是模拟电路，其核心器件为运算放大器，运算放大器的温度漂移特性也是影响磁强计性能的一个主要因素。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种磁强计测量误差纠正方法，用于纠正磁强计探头及电路系统在测量过程中产生的各种误差。一种磁强计测量误差纠正方法，包括以下步骤：S1，获取磁强计测量误差纠正参数以及磁强计测量值，所述磁强计测量误差纠正参数包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值；所述磁强计测量值包括：磁强计三轴误差纠正前测量值以及参考电压测量值；S2，根据公式(I)进行探头温度漂移纠正：其中ADx、ADy、ADz为磁强计X轴、Y轴、Z轴误差纠正前磁场测量值，T为磁强计探头温度测量值，fx(T)、fy(T)、fz(T)为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴温度漂移随探头温度测量值T变化的函数，ADx0、ADy0、ADz0为经过探头温度漂移纠正后的磁场测量值；S3，根据公式(II)进行电路温度漂移纠正：其中RT0为参考电压的标称值，R为参考电压测量值，Bx0、By0、Bz0为经过电路温度漂移纠正后的磁场测量值；S4，根据公式(III)进行磁强计零点偏移纠正：其中Δx、Δy、Δz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴的零点偏移量，Bx1、By1、Bz1为经过磁强计零点偏移纠正后的磁场测量值；S5，根据公式(IV)进行探头正交度误差纠正：其中kx、ky、kz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数，α为磁强计探头X轴与Y轴实际夹角，β为探头Z轴与Y轴实际夹角，λ为探头X轴与Z轴实际夹角，Bx'、By'、Bz'为经过正交度误差纠正后的测量值。与现有技术相比较，本专利技术提供的磁强计测量误差纠正方法以及应用该方法的磁强计测量误差纠正系统可以有效的纠正磁强计探头温度漂移误差、磁强计电路温度漂移误差、磁强计零点漂移误差以及磁强计三轴正交度误差，提高测量精度。附图说明图1为本专利技术提供的磁强计测量误差纠正方法流程图。图2为磁强计探头温度漂移随探头温度变化的曲线图。图3为磁强计探头正交度误差示意图。图4为本专利技术提供的磁强计测量误差纠正系统的结构框图。图5为本专利技术提供的磁强计测量误差纠正系统的误差纠正单元结构框图。图6为本专利技术提供的磁强计测量误差纠正系统的工作模式示意图。图7为本专利技术提供的磁强计测量误差纠正系统的测量帧格式。图8为本专利技术提供的磁强计测量误差纠正系统的纠正参数帧格式。主要元件符号说明磁强计测量误差纠正系统100磁强测量子系统10探头11探头X轴传感器111探头Y轴传感器112探头Z轴传感器113温度传感器114模拟电路单元12数据采集单元13控制单元14数据发送单元15第一数据接收单元16参数存储单元17误差纠正子系统20第二数据接收单元21误差纠正单元22数据解析单元221探头温漂纠正单元222电路温漂纠正单元223零点偏移误差纠正单元224正交度纠正单元225命令请求单元23数据使用单元24如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下将结合附图详细说明本专利技术实施例提供的磁强计测量误差纠正方法。请参见图1，本专利技术实施例提供一种磁强计测量误差纠正方法，包括以下步骤：S1，获取磁强计测量误差纠正参数以及磁强计测量值；所述磁强计测量误差纠正参数包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值；所述磁强计测量值包括：磁强计三轴误差纠正前磁场测量值以及参考电压测量值。S2，根据公式(I)进行探头温度漂移纠正：其中ADx、ADy、ADz为磁强计X轴、Y轴、Z轴误差纠正前磁场测量值，T为磁强计探头温度测量值，fx(T)、fy(T)、fz(T)为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴温度漂移随探头温度测量值T变化的函数，ADx0、ADy0、ADz0为经过探头温度漂移纠正后的磁场测量值。S3，根据公式(II)进行电路温度漂移纠正：其中RT0为参考电压的标称值，R为参考电压测量值，Bx0、By0、Bz0为经过电路温度漂移纠正后的磁场测量值。S4，根据公式(III)进行磁强计零点偏移纠正：其中Δx、Δy、Δz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴的零点偏移量，Bx1、By1、Bz1为经过磁强计零点偏移纠正后的磁场测量值。S5，根据公式(IV)进行探头正交度误差纠正：其中kx、ky、kz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数，α为磁强计探头X轴与Y轴实际夹角，β为探头Z轴与Y轴实际夹角，λ为探头X轴与Z轴实际夹角，Bx'、By'、Bz'为经过正交度误差纠正后的测量值。本专利技术实施例首先对磁强计的测量误差进行说明。一般地，所述磁强计测量误差包括以下四点：(1)磁强计探头温度漂移磁强计探头本身存在温度漂移，即不同温度下测量相同磁场，探头传感器的感应电压不同从而引起数据采集单元量化编码得到的值不同。这种温度漂移通常采用探头温度保护的方法进行校正，即将探头放置于一个温度变化小的环境中或者对探头进行太空棉包裹。(2)磁强计电路温度漂移磁强计的数字和模拟电路在不同的环境温度下，测量相同的磁场会得到不同的测量值，这种电路温度造成的测量误差叫做电路温漂。在通常的设计中，需要使用低温漂的元器件或者使用专门的温度漂移特性相反的元器件进行校正。(3)磁强计零点漂移磁强计本身存在零点偏移，即测量零磁场时，输出的测量值并不为零而为某一个固定值，这完全取决于模拟电路的设计。在通常的磁强计中，使用专门的调零电路进行硬件校正。(4)磁强计三轴正交度误差磁强计探头三轴方向并不是完美的相互正交，这就造成测量方向上的误差。通常在探头上加装专门的硬件纠正装置进行三轴正交度纠正，这种纠正方法抗震特性较差，而且加大了探头的尺寸和重量。步骤S1中，所述磁强计测量误差纠正参数包括：(1)磁强计探头X轴、Y轴、Z轴的零点偏移量Δx、Δy、Δz；(2)磁强计探头X轴、Y轴、Z轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数kx、ky、kz；(3)磁强计探头X轴与Y轴实际夹角α，Z轴与Y轴实际夹角β，X轴与Z轴实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁强计测量误差纠正方法，包括以下步骤：S1，获取磁强计测量误差纠正参数以及磁强计测量值；所述磁强计测量误差纠正参数包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值；所述磁强计测量值包括：磁强计三轴误差纠正前测量值以及参考电压测量值；S2，根据公式(I)进行探头温度漂移纠正：ADx0=ADx-fx(T)ADy0=ADy-fy(T)ADz0=ADz-fz(T)---(I)]]>其中ADx、ADy、ADz为磁强计X轴、Y轴、Z轴误差纠正前磁场测量值，T为磁强计探头温度测量值，fx(T)、fy(T)、fz(T)为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴温度漂移随探头温度测量值T变化的函数，ADx0、ADy0、ADz0为经过探头温度漂移纠正后的磁场测量值；S3，根据公式(II)进行电路温度漂移纠正：Bx0=ADx0[RT0/R]By0=ADy0[RT0/R]Bz0=ADz0[RT0/R]---(II)]]>其中RT0为参考电压的标称值，R为参考电压测量值，Bx0、By0、Bz0为经过电路温度漂移纠正后的磁场测量值；S4，根据公式(III)进行磁强计零点偏移纠正：Bx1=Bx0-ΔxBy1=By0-ΔyBz1=Bz0-Δz---(III)]]>其中Δx、Δy、Δz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴的零点偏移量，Bx1、By1、Bz1为经过磁强计零点偏移纠正后的磁场测量值；S5，根据公式(IV)进行探头正交度误差纠正：Bx′=(kxBx1-(kyBy1-kzBz1cosβ)cosα/sinβ-kzBz1cosγ)/sinαγsinγBy′=(kyBy1-kzBz1cosβ)/sinβBz′=kzBz1---(IV)]]>其中kx、ky、kz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数，α为磁强计探头X轴与Y轴实际夹角，β为探头Z轴与Y轴实际夹角，λ为探头X轴与Z轴实际夹角，Bx'、By'、Bz'为经过正交度误差纠正后的测量值。...

【技术特征摘要】
1.一种磁强计测量误差纠正方法，包括以下步骤：S1，获取磁强计测量误差纠正参数以及磁强计测量值；所述磁强计测量误差纠正参数包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值；所述磁强计测量值包括：磁强计三轴误差纠正前测量值以及参考电压测量值；S2，根据公式(I)进行探头温度漂移纠正：其中ADx、ADy、ADz为磁强计X轴、Y轴、Z轴误差纠正前磁场测量值，T为磁强计探头温度测量值，fx(T)、fy(T)、fz(T)为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴温度漂移随探头温度测量值T变化的函数，ADx0、ADy0、ADz0为经过探头温度漂移纠正后的磁场测量值；S3，根据公式(II)进行电路温度漂移纠正：其中RT0为参考电压的标称值，R为参考电压测量值，Bx0、By0、Bz0为经过电路温度漂移纠正后的磁场测量值；S4，根据公式(III)进行磁强计零点偏移纠正：其中Δx、Δy、Δz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴的零点偏移量，Bx1、By1、Bz1为经过磁强计零点偏移纠正后的磁场测量值；S5，根据公式(IV)进行探头正交度误差纠正：其中kx、ky、kz为磁强计探头X轴、Y轴、Z轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数，α为磁强计探头X轴与Y轴实际夹角，β为探头Z轴与Y轴实际夹角，λ为探头X轴与Z轴实际夹角，Bx'、By'、Bz'为经过正交度误差纠正后的测量值。2.一种磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，包括：磁强测量子系统与误差纠正子系统；所述磁强测量子系统用于采集磁强计测量值与测量误差纠正参数，其中所述磁强计测量值包括：磁场测量值以及参考电压测量值，所述测量误差纠正参数包括：磁强计探头三轴的零点偏移、探头三轴各自方向上被测量磁场关于磁强计输出值的系数、探头三轴实际夹角、探头温度测量值、探头三轴温度漂移函数以及参考电压的标称值；所述误差纠正子系统接收所述磁强计测量值与测量误差纠正参数，对所述磁场测量值依次进行探头温度漂移纠正、电路温度漂移纠正、零点偏移纠正以及正交度误差纠正。3.如权利要求2所述的磁强计测量误差纠正系统，其特征在于，所述磁强测量子系统包括：探头，用于感应外界磁场和探头自身的温度，包括三个方向相互正交的磁场传感器以及一个温度传感器；模拟电路单元，与所述探头连接，用于处理所述探头输出的感应信号；数据采集单元，连接所述模拟电路单元，将经由所述模拟电路单元处理的感应信号进行量化编码；控制单元，分别连接所述数据采集单元、数据发送单元、参数存储单元和第一数据接收单元，用于控制数据采集、数据接收、数据发送以及解析由所述误差纠正子系统发送的指令；数据发送单元，在所述控制单元的控制下将所述磁强计测量值、测量误差纠正参数分别以测量帧、纠正参数帧的形式发送给所述误差纠正子系统；第一数据接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，王嘉博，王梦璐，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11