微纳卫星高精度三轴磁强计设计与开发(3)
图1.2 NJUST-1模型
表1.1 NJUST-1具体参数
编号 参数 公制
1 实施时间 2015/4/5 10：00：00.000
2 半长轴 6728.14km (海拔350km)
3 升交点赤经 40deg
4 倾角 79deg
5 近地点角距 0deg
6 真近点角 155deg
7 偏心率 0
8 风阻系数 2.3
9 风阻面积 0.01m²
10 卫星重量 2.0kg
1.1.4三轴磁强计
在人们探索太空的时候，关于确定飞行器在太空中的位置，一直是人们考究的热点。对于低轨微小卫星的姿态确定，方法的采取可以是多种多样的，其中利用地球的磁场对卫星的姿态确定和控制是最主要的手段[9]。将三轴磁强计安装在卫星上，利用三轴磁强计测出卫星所在地方的磁场大小及方向，再与星上磁场表对照，从而可以知道卫星在太空中的位置和卫星在太空的姿态，并根据所需要的要求，在地面即可实现对卫星的控制[10]。
1.2国内外研究现状
1.3课题研究的目的与意义
微纳卫星在设计中，各高校不需要采用昂贵的航天专用器件，大都是低廉的商用器件，有的国家甚至采用手机主板进行改装。这使得立方星项目成本很低，便宜的立方星只需数十万元，大大降低了卫星开发的门槛，使得卫星开发走入了学校，走进了青年学生当中。[15]
该课题研究培养学生对磁强计系统的结构设计能力、对模拟信号采集电路的设计能力、对C语言和嵌入式微处理器的编程技能。通过完成毕业论文，培养学生逻辑思文和推理能力、自学和动手能力、分析问题和解决问题的创新能力。
1.4主要的研究工作内容
根据磁强计的设计与制作，本篇论文主要实现了以下几个方面的工作
（1）通过调研国内外高精度三轴磁强计，分析这些磁强计采用的芯片及其控制电路的设计思路，为课题所研究的磁强计提供理论依据。
（2）分析我校研制的NJUST-1立方体卫星在轨磁场环境，提出基于霍尼韦尔公司HMC2003模块的磁强计原理图设计与PCB硬件设计。
（3）完成磁强计模块的电路制作与测试，实现对三轴磁场的实时读取，并与真实磁场值对照，达到星上所需测量精度要求。
1.5本章小结
本章首先对微纳卫星，特别是立方星做了一个简单的介绍，然后阐述了NJUST-1立方星的研制背景和研究意义，概括性地总结了三轴磁强计的组成及作用，最后明确了本课题内容，为以后的研究打下坚实的基础。
2姿控任务分析
2.1姿控系统方案设计
姿控分系统功能是按照飞行任务的要求实现卫星在各个飞行阶段轨道和姿态确定，以及星体的三轴姿态的控制。在卫星入轨初期实现角速率阻尼并实现姿态捕获，到正常任务阶段的长期三轴稳定控制。
本作品采用基于磁力矩器和俯仰偏置动量轮的传统控制方式；姿态测量部件采用低功耗的磁强计为主，可以使用6个太阳电池帆板表面的粗太阳敏感器辅助磁强计进行姿态估计。姿态确定与控制分系统的工作原理如图2.1所示。
图2.12.2姿控系统硬件组成
姿控传感器部件包含两个磁强计模块(双机冷备份)，两个GPS(双机冷备份)；执行部件包含两个偏置动量轮(双机冷备份)以及三轴磁力矩器。系统组成框图如图2.2所示。
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