皮卫星姿态角测量：基于磁强计的误差分析与优化

本文探讨了"基于磁强计的皮卫星姿态角测量误差"这一主题，发表于2007年11月的《吉林大学学报(工学版)》第37卷第6期。皮卫星因其小巧、轻便和低功耗的特性，对于精确的姿态控制提出了特殊的要求。作者郁发新、郑阳明、谢长雄、金佳军和金仲和针对这种应用环境，提出了一种利用三轴磁强计来测量地磁场矢量的方法。 在皮卫星姿态角测量中，主要存在两个关键的误差来源：一是地磁场矢量的实际测量误差，包括磁强计的A/D采样误差、磁传感器精度、温度漂移以及铁磁材料的影响，这些因素综合起来导致实际测量的地磁场矢量有1.74°的误差。二是轨道模型演化计算中的地磁场矢量误差，由于皮卫星的特殊性，不能采用复杂如SPG4的轨道模型，而采用基于Kepler轨道模型和国际地磁场参考模型(IGRF)进行计算时，地磁场矢量误差仅为0.5°。 论文指出，通过对这两个误差来源的分析，基于三轴磁强计的皮卫星姿态角测量总误差为2.24°。这是一项重要的研究，因为它明确了在设计和优化皮卫星姿态控制系统时，如何有效地减小地磁场测量误差，确保卫星在太空中的稳定运行，这对于微小卫星的精确导航和通信至关重要。文章还涉及了相关的学术领域，即航空、航天科学技术基础学科，特别是关注角度误差分析，为相关领域的工程师提供了理论指导和技术参考。