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恒定磁场环境下飞行器磁干扰的数值分析

周佳  
【摘要】:地磁场是地球的基本物理场,具有全天时、全天候、全地域的特征,有着丰富的参数信息,可以为地磁匹配导航提供充足的信息。现代社会随着科技的发展,地磁导航技术发生了根本性的变革。20世纪90年代初,美国康奈尔大学首先提出利用地磁场确定卫星轨道的设想,从此地磁导航开始成为航天器导航的一个新研究方向。 随着载体磁场对地磁场测量的干扰问题的突破,高密度和高精度的地磁模型或地磁图的建立,基于地磁场测量的全球导航系统可能实现。 地磁匹配导航需要适时测出磁场强度与地磁场模型匹配,但飞行过程中存在涡流磁干扰、感应磁干扰。在飞行器实际运动中,运动路线往往是曲线,且围绕飞行器的三个坐标轴存在一定角度、一定频率的转动,即在飞行器坐标系下地磁场矢量在坐标轴的投影连续变化。因此,飞行器在地磁场中运动产生的磁干扰复杂,为方便求解,将磁干扰分为激励源涡流磁干扰、运动切割地磁场产生的涡流磁干扰和感应磁干扰三部分分别考虑。后两种磁干扰数值计算时,采用载体坐标系,且假定地磁场矢量(包括其大小和方向)在地心坐标系中保持不变,且在空间均匀分布。文中,分别结合具体情况分析了感应、涡流磁干扰的分布与变化规律,建立了有限元计算模型,为地磁导航提供理论基础。


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