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一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法

阅读:38发布:2020-05-18

专利汇可以提供一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种基地球 坐标系 的地球 磁层 顶 位置 的评估方法,针对满足航天业务需求和尽可能降低研制、运维成本的约束范围,基于地球坐标系,提高设计效率、实用性更高。该方法包括如下步骤:首先计算出 太阳 风 的动压,然后计算日地连线的磁层顶距离,最后在地球坐标系下计算出磁层顶的位形。对于磁层顶位形的评估是卫星运行维护的保障之一。,下面是一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法专利的具体信息内容。

1.一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法,其特征在于包括步骤:
步骤1:读入需要评估时期的太阳密度ρSW、速度VSW及行星际磁场的南向磁场强度Bz等参数值;
步骤2:依据步骤1读入的太阳风密度ρSW和速度VSW,计算磁层顶日地连线位置的距离:
步骤2.1利用以下公式计算出太阳风的动压PMS:

其中,m系太阳风离子质量
步骤2.2利用如下公式计算出磁层顶处于天顶向位置的高度:

其中,r0系单位为地球半径。
步骤3:依据步骤1读入的行星际磁场南向磁场强度Bz,利用以下公式计算出α参数值:
α=(0.58-0.007*Bz)*[1+0.024*ln(PMS)]
步骤4:依据步骤2计算出来日地连线方向的磁层顶高度,依据步骤3计算出来的α参数值,利用以下公式计算出地球磁层顶位形:

其中,r系磁层顶的径向距离,θ系径向矢量于日地连线的夹
2.根据权利要求1所述的用于一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法,其特征在于,还包括:
步骤5:采用IDL、Python或Matlab软件将计算结果可视化
3.根据权利要求1所述的用于一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法,其特征在于,太阳风离子包括质子、氦核等。

说明书全文

一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法

技术领域

[0001] 本发明涉及航天器轨道测定,更具体地说,是涉及一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法。

背景技术

[0002] 地球磁层顶是超音速太阳于地球磁场相互作用的结果,其能够将地球磁场与太阳风磁场分离开,并屏蔽大量太阳风等离子体侵入地球磁层。极端太阳风条件下,磁层顶向阳侧会被压缩到地球同步轨道6.6个地球半径以内,同步轨道卫星将是去磁层保护,从而被太阳宇宙线、河宇宙线等高能粒子直接轰击损坏导致卫星受损,所以评估太阳风条件下的磁层顶位形对于空间天气预报和卫星运行环境预测十分重要。
[0003] 空间环境的包括高能电子、高能质子及重离子等要素都会对卫星造成各类效应危害,其中高能电子会对卫星造成辐射剂量、充电效应,而高能质子和重离子则还会造成单粒子翻转效应等危害。
[0004] 运行于地球空间的卫星有时候运行在磁层以内,但是在太阳风挤压磁层向地球更近时,卫星就可能直接暴露在磁层以外的行星际宇宙线,对于磁层顶位形的评估是卫星运行维护的保障之一。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于,为了解决判定卫星是否处于地球磁层以内的问题,本发明提供了一种基于地球坐标系的地球磁层顶位置的评估方法。
[0006] 为了实现上述目的,本发明提过了一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法,其特征在于包括步骤:
[0007] 步骤1:读入需要评估时期的太阳风密度ρSW、速度VSW及行星际磁场的南向磁场强度Bz等参数值;
[0008] 步骤2:依据步骤1读入的太阳风密度ρSW和速度VSW,计算磁层顶日地连线位置的距离:
[0009] 步骤2.1利用以下公式计算出太阳风的动压PMS:
[0010]
[0011] 其中,m系太阳风离子质量
[0012] 步骤2.2利用如下公式计算出磁层顶处于天顶向位置的高度:
[0013]
[0014] 其中,r0系单位为地球半径。
[0015] 步骤3:依据步骤1读入的行星际磁场南向磁场强度Bz,利用以下公式计算出α参数值:
[0016] α=(0.58-0.007*Bz)*[1+0.024*ln(PMS)]
[0017] 步骤4:依据步骤2计算出来日地连线方向的磁层顶高度,依据步骤3计算出来的α参数值,利用以下公式计算出地球磁层顶位形:
[0018]
[0019] 其中,r系磁层顶的径向距离,θ系径向矢量于日地连线的夹
[0020] 较好地,本发明的方法还包括步骤5:采用IDL、Python或Matlab软件将计算结果可视化
[0021] 作为上述技术方案的一个实施例,太阳风离子包括质子、氦核等。
[0022] 本发明的优点在于:针对航天器运行过程的测控方案、防护方法及故障诊断等对于航天器位置判定的需求,利用本发明的基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法,可以快速的判定位形在地球磁层内、外,从而便于在航天工程进行应用。附图说明
[0023] 图1为计算流程示意图;

具体实施方式

[0024] 下面结合附图和优选实施例对本发明的一种用于评估地球磁层顶位形的方法进行详细说明,
[0025] 首先,步骤1:读入需要评估时期的太阳风密度ρsW、速度VsW及行星际磁场的南向磁场强度Bz等参数值;
[0026] 步骤2:依据步骤1读入的太阳风密度ρSW和速度VSW,计算磁层顶日地连线位置的距离:
[0027] 步骤2.1利用以下公式计算出太阳风的动压PMS:
[0028]
[0029] 其中,m系太阳风离子质量。
[0030] 步骤2.2利用如下公式计算出磁层顶处于天顶向位置的高度:
[0031]
[0032] 其中,r0系单位为地球半径。
[0033] 步骤3:依据步骤1读入的行星际磁场南向磁场强度Bz,利用以下公式计算出α参数值:
[0034] α=(0.58-0.007*Bz)*[1+0.024*ln(PMS)]
[0035] 步骤4:依据步骤2计算出来日地连线方向的磁层顶高度,依据步骤3计算出来的α参数值,利用以下公式计算出地球磁层顶位形:
[0036]
[0037] 其中,r系磁层顶的径向距离,θ系径向矢量于日地连线的夹角。
[0038] 较好地,本发明的方法还包括步骤5:采用IDL、Python或Matlab软件将计算结果可视化。
[0039] 作为上述技术方案的一个实施例,太阳风离子包括质子、氦核等。
[0040] 最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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