图 1.3 QB50 任务对 90-380km 大气区探测 图 1.4 50 颗立方星同时发射进入轨

目前国内共有 7 所高校或研究所参与 QB50 项目，分别是南京理工大学、上 海小卫星研究所、浙江大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、 北京航空航天大学。我校于 2012 年 6 月加入该项目，根据项目需求，要研制一 颗双单元立方星 NJUST-1，用于完成低热层大气在轨探测任务，验证星间组网和 通信技术，验证自主研制的部组件以及卫星总体技术。现在，我校的纳卫星教研 室已经成功建立了 VHF/UHF 地面站系统，可以实现卫星在轨后的测控管理和数据传输。

NJUST-1双单元立方星平台总体包含七个分系统：电源、通信、姿态确定与 控制、星务计算机、结构、热控和软件(包括姿控系统软件和星务方面管理软件)， 卫星平台系统和载荷组成如图1.5所示。

鞭天线图 1.5 卫星系统组成

1.2 磁强计及其可展开机构模块概述

1.2.1 磁强计概述

磁强计，矢量型磁敏感器，通常指的是测量给定方向磁感应强度的仪表。它 是根据小磁针在磁场的影响下会产生偏转与振动的原理制成的。对于给定的电阻 为R的闭合回路来讲，只要能够测出流经此回路的电荷Q，就可以反推出此回路内 磁通量的变化。

20 世纪 30 年代初，出现了利用磁性材料自身磁饱和特性的磁通门磁强计。

超导结隧道效应的证实使磁场测量的下限达到了 10-15 T。近代以来，随着对自然 现象的物理定理和物质的物理效应的有效利用，加之半导体和电子技术的飞速发 展，应用各种磁效应进行磁场测量的方法有了很大的进步，各种磁强计应运而生。

磁强计在空间中的应用要追溯到1958年，当时磁通门磁力仪被应用与于苏联 人造地球卫星三号的定位。卫星搭载的磁强计往往作定位或者科学研究使用。定

本科毕业设计说明书 第 5 页

位磁强计常与姿态确定及卫星在轨稳定系统相结合。为进行诸如卫星地磁场的测 量等科学实验，科学级磁强计应运而生。磁性测量在高能粒子与等离子体在空间 中的行为以及地磁场的绘制中是一个重要的工具。在不良空间环境和磁场风暴 中，高能粒子会对地磁场模式产生影响。因此，磁性测量目的在于对此种空间环 境影响的理解[7]。

在本文中，我们所针对的卫星为我校自主研发的立方星，这是一种低轨小卫 星。对于这类低轨小卫星，有着丰富的地磁场资源可以利用，同时又要求轨道确 定系统重量轻、功耗低、可靠性高而成本低[8]。故选用了三轴磁强计，这是一种 可靠、低成本的姿态敏感期。通过卫星所在位置的地磁场强度的测量值与国际地 磁场模型（IGRF）之间的差异来提供导航信息，利用推广的卡尔曼滤波技术来确 定卫星的轨道，仿真研究的结果验证了该方法的可行性[9]。论文网

1.2.2 磁强计的展开机构

英国帝国理工学院航空系与物理系之间有一个合作项目，该项目旨在发射一 颗可以精确测量地球磁场强度的立方体卫星。因此，在操作过程中，磁强计需要 远离飞船主体来避免内部磁场的干扰。在该项目中，他们设计了一套可展开的分 段式吊杆装置，这套装置可将磁强计放置在离立方体卫星一米远的地方。该装置 采用了带弹簧铰链的六角手风琴形的折叠设计，其展开臂的设计与量化相关的数 值与参数分析在发表的论文中均有给出（如图 1.6）[10]。 Adams+CATIA立方体卫星可展开磁强计机构设计与制作(4):http://www.751com.cn/jixie/lunwen_79333.html