技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天器磁性測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及航天器產(chǎn)品內(nèi)部的磁性測量。

背景技術(shù)

通過外部磁場測量對物體內(nèi)部磁源狀況進行反演，可以獲得物體內(nèi)部的磁結(jié)構(gòu)信息和磁場分布情況，是了解物體磁性的重要方法。目前，該類方法主要應(yīng)用在礦藏探測、未爆彈探測等大空間尺度范圍探測上，且多為單個反演目標。

在航天器磁性測量領(lǐng)域，目前還只能將航天器產(chǎn)品整體作為單個磁偶極子進行測量和反演，尚無有效方法對其內(nèi)部磁結(jié)構(gòu)進行測量。為精確掌握航天器產(chǎn)品內(nèi)部磁性狀態(tài)，北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所研發(fā)了一種可應(yīng)用在航天器這樣小空間尺度內(nèi)，并能實現(xiàn)多磁源定位的反演方法。該方法主要基于航天器產(chǎn)品外部磁場梯度張量測量數(shù)據(jù)，利用歐拉反摺積算法結(jié)合區(qū)域磁場極值掃描技術(shù)來實現(xiàn)內(nèi)部多磁源掃描的目的。在本方法中，申請人首先將歐拉反演方法進行了改進，使其適應(yīng)小尺度空間內(nèi)的應(yīng)用。其次為了解決多磁源相互干擾對目標反演的影響問題，申請人發(fā)明了平面極值搜索方法，并利用局域磁場極值反演實現(xiàn)了多目標的定位和反演。在該方法發(fā)明過程中，申請人設(shè)計了大量驗證性實驗，對方法的可行性進行了驗證。

該方法應(yīng)用，大大提升了航天器磁性測試能力，解決了原測試方法將整個航天器簡化單磁偶極子，不能檢測其內(nèi)部磁結(jié)構(gòu)的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種能夠通過測量航天器外部磁場狀況，精確反演其內(nèi)部磁結(jié)構(gòu)和磁場分布的方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

反演航天器內(nèi)部多磁源分布的方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)航天器產(chǎn)品的外包絡(luò)尺寸，確定磁場梯度掃描測量平面，掃描測量平面為包含航天器產(chǎn)品的最小正六面體的外表面(六個面)；

2)在掃描測量平面上劃分若干等距的測試點，利用磁場梯度計測量每一個測量點位置的三方向磁感應(yīng)強度B_x,B_y,B_z，以及9個磁場梯度值

3)根據(jù)各測量點磁感應(yīng)強度分量計算合量

并找到平面上磁感應(yīng)強度的每個極值點；

4)按照航天器的三方向坐標系，將每個極值點處測到的9個磁場梯度值帶入歐拉方程：

其中x₀,y₀,z₀是各測量點坐標，計算出磁源位置信息x,y,z；

5)將上一步每個極值點處計算出的磁源位置(X₁,Y₁,Z₁),(X₂,Y₂,Z₂)……等記錄，并剔除重復(fù)的位置點，即可得到航天器內(nèi)部各磁源的位置信息。

其中，精度要求越高測試點越密集。

利用該方法，成功完成了航天器內(nèi)部8個及以下磁偶極子的精確位置反演。相比目前采取的將航天器簡化為單偶極子的方法，無論磁場測量精度還是內(nèi)部精細磁結(jié)構(gòu)的分辨能力都得到了顯著提高。在航天器研制工程實踐中，該方法可有效指導航天器磁性設(shè)計，并可用來診斷和定位由于航天器內(nèi)部發(fā)生的磁、電異常狀況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的反演航天器內(nèi)部多磁源分布的方法實施的流程圖。

具體實施方式

以下介紹的是作為本發(fā)明所述內(nèi)容的具體實施方式，下面通過具體實施方式對本發(fā)明的所述內(nèi)容作進一步的闡明。當然，描述下列具體實施方式只為示例本發(fā)明的不同方面的內(nèi)容，而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明范圍。

參見圖1，圖1為本發(fā)明的反演航天器內(nèi)部多磁源分布的方法實施的流程圖。以下以立方體型(3m×3m×3m)某型號航天器為例介紹該方法。

第一步，考慮航天器表面存在的突起物會于測量儀器發(fā)生干涉，掃描平面選擇為距離航天器平面0.2m處，與航天器表面平行的正方形(3.2m×3.2m)平面區(qū)域。由于航天器有6個表面，掃描平面也為6個。

第二步，根據(jù)航天器測量需求，確定其內(nèi)部磁源的位置反演精度為0.1m，并據(jù)此將掃描平面化分為上下、左右間距均為0.1m的測量點網(wǎng)格。

第三步，以航天器產(chǎn)品地面中心點為原點(0，0，0)，以通過原點垂直于表面的直線為X軸，建立空間直角坐標系，并確定網(wǎng)格內(nèi)測量點坐標。

第四步，利用磁場梯度測量儀對每個測量點的三分量磁場值、磁場合量值以及9個梯度張量值進行測量并記錄。

第五步，在每個掃描平面內(nèi)，尋找磁場合量為極值的測量點，并記錄這些點的位置和9個梯度張量信息。