【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间环境预报和模拟领域，具体涉及一种磁暴期间大气密度修正方法及系统。主要应用于空间环境服务保障。对热层大气密度在磁暴期间变化的准确模拟，可以对卫星定轨、轨道衰变、避免碰撞、延长运行周期等等做出更好的服务和保障。
技术介绍
1、卫星等低轨道飞行器经常受到大气阻力的影响，这就会影响到卫星的轨道运行，寿命以及预报，而大气阻力与热层大气密度是紧密相关的。因此空间天气环境需要能够准确预报和模拟热层大气密度，来更好的服务于航天器的运行。在空间环境保障服务中，应用最广泛的是nrlmsise-00(us naval research laboratory mass spectrometer andincoherent scatter radar extended)，该模型是基于天基质谱仪和地基非相干散射雷达等仪器的探测数据构建的。
2、目前nrlmsise-00模型对于平静期的热层大气密度模拟效果较好，可以应用于空间环境服务保障。但是在磁暴期间，nrlmsise-00模式对大气密度的模拟会出现明显的误差和低估，主要原因在于该模式对磁暴期间的太阳风从磁层注入到电离层-热层系统的能量估计不足，导致模式值小于实测大气密度，因此会导致卫星定轨等方面的计算不准确。因此需要对磁暴期间大气模式nrlmsise-00进行修正，提高暴时大气模式的准确率。
3、nrlmsise-00对于磁暴期间热层大气密度的模拟会出现明显的误差，主要原因在于该模式对磁暴期间的太阳风从磁层注入到电离层-热层系统的能量估计不足，导致模式值小于实测
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服nrlmsise-00对于磁暴期间热层大气密度的模拟具有明显误差的缺陷。
2、为了实现上述目的，本专利技术提出了一种磁暴期间大气密度修正方法，包括：
3、使用焦耳加热、行星际南向磁场分量、太阳风速度、低纬地磁指数、高纬地磁指数和太阳辐射指数作为影响因子，对原始大气模式密度数据进行修正，生成调整后的磁暴期间大气密度。
4、作为上述方法的一种改进，采用线性拟合方法得到修正方法的计算公式。
5、作为上述方法的一种改进，所述对原始大气模式密度数据进行修正的计算公式为：
6、ρpred＝a+b×jh+c×bz+d×vsw+e×dst+f×ae+g×f10.7+h×ρmodel
7、其中，ρpred表示大气模式修正后的密度数据；ρmodel表示原始大气模式密度数据；jh表示焦耳加热；bz表示行星际南向磁场分量；vsw表示太阳风速度；dst表示低纬地磁指数；ae表示高纬地磁指数；f10.7表示太阳辐射指数，a、b、c、d、e、f、g和h表示拟合系数。
8、作为上述方法的一种改进，所述线性拟合方法包括最小二乘法、梯度下降法、岭回归、lasso回归和弹性网络方法。
9、作为上述方法的一种改进，采用多种线性拟合方法得到不同的修正方法的计算公式，使用均方根误差、相关系数和平均相对误差对计算公式进行评价，选择最佳的计算公式。
10、作为上述方法的一种改进，所述方法还包括，根据设定的地磁指数阈值，将磁暴分为超强磁暴、强磁暴、中磁暴和弱磁暴4种类型，针对4种磁暴类型分别进行修正。
11、本申请还提供一种磁暴期间大气密度修正系统，基于上述方法实现，所述系统包括：
12、磁暴期间大气密度计算模块，用于利用焦耳加热、行星际南向磁场分量、太阳风速度、低纬地磁指数、高纬地磁指数和太阳辐射指数作为影响因子，对原始大气模式密度数据进行修正，计算调整后的磁暴期间大气密度。
13、与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
14、1、通过大量的磁暴事件积累，焦耳加热、行星际参数、地磁指数、太阳辐射指数、实测大气密度和大气模式nrlmsise-00的模拟值统计研究，形成完善有效的数据库。这种数据库的建立可以为后续技术研究奠定基础。
15、2、本专利技术通过对焦耳加热这种能量注入形式的研究，可以有效弥补大气模式nrlmsise-00对于磁暴期间热层大气密度的低估，减小模式的误差，对磁暴期间热层大气密度进行更精确的模拟。原因在于大气模式nrlmsisie-00本身对于磁暴期间能量的是严重低估的，本申请也正是针对这种能量低估展开研究，通过加入焦耳加热等因素在磁暴期间的对大气密度的影响，修正热层大气模式nrlmsise-00，有效的减小模式误差，更有效的模拟和预报。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种磁暴期间大气密度修正方法，包括：
2.根据权利要求1所述的磁暴期间大气密度修正方法，其特征在于，采用线性拟合方法得到修正方法的计算公式。
3.根据权利要求2所述的磁暴期间大气密度修正方法，其特征在于，所述对原始大气模式密度数据进行修正的计算公式为：
4.根据权利要求2所述的磁暴期间大气密度修正方法，其特征在于，所述线性拟合方法包括最小二乘法、梯度下降法、岭回归、Lasso回归和弹性网络方法。
5.根据权利要求2所述的磁暴期间大气密度修正方法，其特征在于，采用多种线性拟合方法得到不同的修正方法的计算公式，使用均方根误差、相关系数和平均相对误差对计算公式进行评价，选择最佳的计算公式。
6.根据权利要求1-5之一所述的磁暴期间大气密度修正方法，其特征在于，所述方法还包括，根据设定的地磁指数阈值，将磁暴分为超强磁暴、强磁暴、中磁暴和弱磁暴4种类型，针对4种磁暴强度类型分别进行修正。
7.一种磁暴期间大气密度修正系统，基于权利要求1-6所述任一方法实现，其特征在于，所述系统包括：
【技术特征摘要】
1.一种磁暴期间大气密度修正方法，包括：
2.根据权利要求1所述的磁暴期间大气密度修正方法，其特征在于，采用线性拟合方法得到修正方法的计算公式。
3.根据权利要求2所述的磁暴期间大气密度修正方法，其特征在于，所述对原始大气模式密度数据进行修正的计算公式为：
4.根据权利要求2所述的磁暴期间大气密度修正方法，其特征在于，所述线性拟合方法包括最小二乘法、梯度下降法、岭回归、lasso回归和弹性网络方法。
5.根据权利要求2所述的磁暴期...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昕，罗冰显，刘四清，苗娟，王荣兰，任廷领，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。