一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种基于地球坐标系的地球磁层顶位形的评估方法
本专利技术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。
技术介绍
地球磁层顶是超音速太阳风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、银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。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。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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为了解决判定卫星是否处于地球磁层以内的问题，本专利技术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。为了实现上述目的，本专利技术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：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；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角。较好地，本专利技术的方法还包括步骤5：采用IDL、Python或Matlab软件将计算结果可视化。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。本专利技术的优点在于：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，利用本专利技术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。附图说明图1为计算流程示意图；具体实施方式下面结合附图和优选实施例对本专利技术的一种用于评估地球磁层顶位形的方法进行详细说明，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；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角。较好地，本专利技术的方法还包括步骤5：采用IDL、Python或Matlab软件将计算结果可视化。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。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；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：

【技术特征摘要】
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；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...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨垂柏，王月，冯宇波，王世金，
申请(专利权)人：北京天工科仪空间技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11