地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法及预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法及预警系统，包括：获取T

【技术实现步骤摘要】
地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法及预警系统
本专利技术涉及卫星表面充电
，具体涉及一种地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法及预警系统。
技术介绍
当太阳耀斑发生时，太阳风与地球磁场相互作用会产生地磁亚暴现象，此时在地球同步轨道会产生能量在高能大通量等离子体，会使运行在地球同步轨道的卫星发生严重的表面带电现象，特别是没有光照的位置，孤立介质的充电电压可能超过10000伏；完全处在地影中的卫星整体表面也会与周围环境形成很高的电位，高电位所形成的放电过程可能干扰卫星的正常运行，严重时还会造成结构的永久损坏。因此，获得地球磁场与卫星表面充电之间的关系，根据二者之间的关系对卫星表面充电进行危险等级预警显得尤为重要。综上，有必要提供一种获取卫星表面充电情况并对卫星表面充电进行危险预警的方法。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的至少一个技术问题，本专利技术提供一种地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法及预警系统，该方法通过AE指数计算得到卫星的表面充电电位，根据卫星的表面充电电位获得表面充电指数ISC，进而对卫星表面充电危险情况进行预警，能够在指导卫星采取防护措施和故障快速诊断方面提供可靠信息。本专利技术所采用的技术方案具体如下：根据本专利技术的一个方面，提供一种地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，包括以下步骤：获取T0时刻的AE指数数据；推算AE指数时刻所对应卫星的地方时；根据AE指数数据，计算卫星的表面充电电位模式计算值U；根据表面充电电位模式计算值U，获得表面充电指数ISC；根据表面充电指数ISC，对卫星表面充电危险情况进行预警。可选地，获取AE指数数据，还包括：根据获取的AE指数数据曲线，计算距离T0时刻最近的1小时内AE指数的平均值。可选地，推算AE指数时刻所对应的卫星的地方时还包括以下步骤：获取卫星定点的经度L；根据如下公式获得AE指数时刻T0所对应的卫星的地方时TL：TL＝T0+L/15；式中：卫星定点的经度L的单位为度。可选地，根据AE指数数据，计算地球同步轨道卫星的表面充电电位模式计算值U，包括：将卫星所在区域的地方时划分为四个时域；根据不同时域AE指数与表面充电电位的不同的对应关系，获得表面充电电位模式计算值U。可选地，当地方时处于6:00到21:00时域时，表面充电电位模式计算值U为0。可选地，当地方时处于21:00到24:00时域时，表面充电电位模式计算值U为：式中：AE为距离T0时刻最近的1小时内AE指数的平均值，单位为nT；U为表面充电电位模式计算值，单位为V。可选地，当地方时处于0:00到4:00时域时，表面充电电位模式计算值U为：式中：AE为距离T0时刻最近的1小时内AE指数的平均值，单位为nT；U为表面充电电位模式计算值，单位为V。可选地，当地方时处于4:00到6:00时域时，表面充电电位模式计算值U为：式中：AE为距离T0时刻最近的1小时内AE指数的平均值，单位为nT；U为表面充电电位模式计算值，单位为V。可选地，根据表面充电电位模式计算值U，获得表面充电指数ISC，还包括：当U≥-5000时，ISC＝1；当-10000≤U<-5000时，ISC＝2；当U≤-10000，ISC＞2。可选地，根据表面充电指数ISC，对卫星表面充电危险情况进行预警，还包括：根据表面充电指数ISC值判定卫星表面充电危险等级。可选地，根据表面充电指数ISC值判定卫星表面充电危险等级，还包括：当表面充电指数ISC＝1，则判断卫星表面充电危险等级为低级。可选地，根据表面充电指数ISC值判定卫星表面充电危险等级，还包括：当表面充电指数ISC＝2，则判断卫星表面充电危险等级为中级。可选地，根据表面充电指数ISC值判定卫星表面充电危险等级，还包括：当表面充电指数ISC＞2，则判断卫星表面充电危险等级为高级。可选地，还包括：当卫星表面充电危险等级为高级时，发出表面充电警报。根据本专利技术的另一个方面，还提供一种地球同步轨道卫星表面充电效应的预警系统，包括：数据获取单元，用于获取T0时刻的AE指数数据；第一数据处理单元，用于推算AE指数时刻所对应的卫星的地方时；第二数据处理单元，用于根据AE指数数据，计算卫星的表面充电电位模式计算值U；第三数据处理单元，用于根据表面充电电位模式计算值U，获得表面充电指数ISC；预警单元，用于根据表面充电指数ISC，对卫星表面充电危险情况进行预警。可选地，第一数据处理单元还设置有：数据获取模块，用于获取卫星定点的经度L；第一数据计算模块，用于将AE指数时刻T0所对应的卫星的地方时TL。可选地，第二数据处理单元设置有：时域划分模块，用于将卫星所在区域的地方时划分为四个时域；第二数据计算模块，用于根据不同时域AE指数与表面充电电位的不同的对应关系，获得表面充电电位模式计算值U。可选地，预警单元还包括报警模块，用于根据表面充电指数ISC值判定卫星表面充电危险等级，并且卫星表面充电危险等级为高级时，进行报警。与现有技术相比，本专利技术所述的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法及预警系统至少具备如下有益效果：本专利技术所述的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法及预警系统，首先获取AE指数数据；根据所述AE指数与表面充电电位模式计算值U的关系，计算所述表面充电电位模式计算值U；根据所述表面充电电位模式计算值U与表面充电指数ISC的对应关系，获得表面充电指数ISC；根据所述表面充电指数ISC，对卫星表面充电危险情况进行预警；其中根据AE指数获取卫星表面的充电电位计算值U，可以有效地对可能的表面充电效应提供可靠数据支撑，并且，根据卫星表面的充电电位模式的计算值U及表面充电指数ISC的对应关系，获得表面充电指数ISC，可以对卫星表面的充电效应情况进行预警，确定卫星表面的充电效应等级，快速对卫星表面的充电危险情况作出反应，进而能够在指导卫星采取防护措施和故障快速诊断方面提供可靠信息，对于卫星异常的分析和处置工作有参考作用。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法流程图；图2为本专利技术一实施例中获取的2020年4月20日的AE指数时间分布图；图3为本专利技术一实施例中记录的2020年4月20日风云四号卫星表面的充电电压变化曲线；图4为本专利技术另一实施例中获取的2020年3月20日的AE指数时间分布图；图5为本专利技术另一实施例中记录的2020年3月20日风云四号卫星表面充电电压变化曲线；图6为本专利技术实施例表3中表面充电电位模式计算值与风云四号实测值的对比图；图7为本专利技术另一实施例中地球同步轨道卫星表面充电效应的预警系统示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取T

【技术特征摘要】
1.一种地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取T0时刻的AE指数数据；
推算AE指数时刻所对应卫星的地方时；
根据所述AE指数数据，计算所述卫星的表面充电电位模式计算值U；
根据所述表面充电电位模式计算值U，获得表面充电指数ISC；
根据所述表面充电指数ISC，对卫星表面充电危险情况进行预警。


2.根据权利要求1所述的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，其特征在于，获取T0时刻的AE指数数据，还包括：根据获取的AE指数数据曲线，计算距离T0时刻最近的1小时内AE指数的平均值。


3.根据权利要求1所述的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，其特征在于，推算AE指数时刻所对应的卫星的地方时还包括以下步骤：
获取卫星定点的经度L；
根据如下公式获得AE指数时刻T0所对应的卫星的地方时TL：TL＝T0+L/15；
式中：卫星定点的经度L的单位为度。


4.根据权利要求1所述的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，其特征在于，根据所述AE指数数据，计算所述卫星的表面充电电位模式计算值U，包括：
将卫星所在区域的地方时划分为四个时域；
根据不同时域AE指数与表面充电电位的不同的对应关系，获得所述表面充电电位模式计算值U。


5.根据权利要求4所述的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，其特征在于，当地方时处于6:00到21:00时域时，表面充电电位模式计算值U为0。


6.根据权利要求4所述的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，其特征在于，当地方时处于21:00到24:00时域时，表面充电电位模式计算值U为：



式中：AE为距离T0时刻最近的1小时内AE指数的平均值，单位为nT；
U为表面充电电位模式计算值，单位为V。


7.根据权利要求4所述的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，其特征在于，当地方时处于0:00到4:00时域时，表面充电电位模式计算值U为：



式中：AE为距离T0时刻最近的1小时内AE指数的平均值，单位为nT；
U为表面充电电位模式计算值，单位为V。


8.根据权利要求4所述的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，其特征在于，当地方时处于4:00到6:00时域时，表面充电电位模式计算值U为：



式中：AE为距离T0时刻最近的1小时内AE指数的平均值，单位为nT；
U为表面充电电位模式计算值，单位为V。


9.根据权利要求1所述的地球同步轨道卫星表面充电效应的预警方法，其特征在于，根据所述表面充电电位模式计算值U，获得表面充电指数ISC，还包括：
当...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛炳森，陈佳，杨骋，周率，
申请(专利权)人：国家卫星气象中心国家空间天气监测预警中心，北京软奇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11