摘要
航天器静电放电现象可能会产生瞬态电场干扰、脉冲电流以及电磁耦合效应，从而威胁到航天器上的电子设备及其任务的可靠性。在空间有限的航天器内部定位放电源十分困难，因为传统的基于到达时间差、射频、声学和光学的方法往往需要严格的同步条件、大规模的传感器阵列、合适的传播介质、视距条件或精确的传播模型。本研究开发了一种针对航天器的、经过地面验证的静电感应传感器阵列框架，用于对瞬态放电事件进行三维定位。与传统的基于接收信号强度的阿波罗尼斯定位方法不同，所提出的方法利用相对的瞬态静电感应响应特征，如均方根值、包络能量和积分能量，并通过功率加偏移映射将这些特征比率转换为距离比率约束。这些经过校准的约束可被视作阿波罗尼斯球面约束，进而通过非线性残差最小化方法来估算放电源坐标，无需依赖高精度的到达时间测量。该方法在具有已知传感器几何结构的可控一立方米封闭空间实验室平台上进行了测试。在当前的校准范围内，10个独立的测试位置显示出厘米级的定位精度。其中包络能量表示法的性能最佳，其平均三维误差为7.01厘米，中位数误差为6.94厘米，最大误差为10.05厘米。这些结果证明了传感-校准-反演这一流程的可行性，可作为初步的地面概念验证。需要注意的是，目前的实验结果并不能直接反映其在轨道上的实际性能，因为该实验并未考虑真空环境、等离子体、温度梯度、航天器材料、金属外壳以及用于航天器运行的电子设备等因素；在实际应用于航天器之前，还需要进行针对特定环境的进一步校准和验证。
