分离载荷磁场测量在空间环境探测中的应用分析

发布时间：2017-09-05 12:07

  本文关键词：分离载荷磁场测量在空间环境探测中的应用分析

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【摘要】：自Cluster II以后,近年来有越来越多的多卫星探测项目展开。相比传统的单点磁场探测,多点磁场协同探测可以同时获得各测点磁场,消除了探测磁场随时间的变化,实现了数据分离,对于提高人类对地球空间磁场与等离子体环境的认识具有重要帮助。然而目前尚无小尺度组网探测项目,无法获得局部磁场较为精细的结构。如,Cluster II和双星联合不能对较小尺度的物理现象开展有效观测,THEMIS的大尺度组网同样不适合研究精细结构、电流密度分布。本文主要根据一个主控载荷、四个分离载荷方式的小尺度组网进行地球磁场探测的总体技术方案,讨论实现多点多时空尺度协同探测的可能性。本文验证了利用5点协同探测磁场数据来反演电流密度、磁场运动和结构的可行性,并对反演电流密度进行了误差分析,确定其主要误差源,进而对实际探测提出了一些建议。结果如下。根据多点磁场反演空间电流密度的计算方法,开展了数值仿真分析,仿真结果表明,5星编队优于4星编队,在5星编队条件下,卫星姿态测量误差和外部磁场强度是反演误差的主要来源,卫星编队构型也是反演误差的重要来源。根据仿真结果,当卫星姿态误差0.001°、编队尺度约100km时,赤道区域电流密度反演相对误差约24%。在强磁场区,应尽量保持较好的编队构型。此外,5点协同磁场探测还可以应用于反演一维磁场运动、速度、厚度等参数,在较小的测量误差下,可以得到比较好的结果。
【关键词】：多点探测 磁场探测 磁场数据反演
【学位授予单位】：中国科学院国家空间科学中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V447;P353
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-27
• 1.1 地球空间电磁环境10-18
• 1.1.1 地磁场10-11
• 1.1.2 电离层11-13
• 1.1.3 磁层13-14
• 1.1.4 电离层-磁层电流体系14-18
• 1.2 地球空间分离式磁场探测18-19
• 1.3 分离载荷反演问题研究现状19-25
• 1.3.1 反演问题的概念19-20
• 1.3.2 空间物理中分离载荷观测的发展与应用20-23
• 1.3.3 多点观测的数据反演23-25
• 1.4 课题研究内容及意义25-27
• 第2章 卫星磁场数据观测仪器及常用处理方法27-37
• 2.1 测量仪器27-30
• 2.1.1 磁场测量仪器27-29
• 2.1.2 波动测量仪器29-30
• 2.2 常用数据处理方法30-36
• 2.2.1 梯度法31-32
• 2.2.2 MVA法32-33
• 2.2.3 Timing法33-34
• 2.2.4 K-filtering法34-36
• 2.3 本章小结36-37
• 第3章 空间电流密度的反演37-55
• 3.1 空间电流37
• 3.2 算例仿真及结果37-42
• 3.3 误差分析及讨论42-54
• 3.3.1 卫星编队构型42-44
• 3.3.2 卫星数量44-45
• 3.3.3 测量误差及外部环境45-49
• 3.3.4 电流密度方向49-51
• 3.3.5 主要误差51-52
• 3.3.6 |div(B)/|curl(B)||和△J/J52-54
• 3.4 结论54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 利用多点磁场数据反演空间结构的参数55-64
• 4.1 一维磁场结构运动法向及速度55-59
• 4.1.1 算例仿真及结果56-58
• 4.1.2 结果分析58-59
• 4.1.3 结论59
• 4.2 磁场结构59-63
• 4.2.1 算例仿真及结果60-61
• 4.2.2 结果分析61-63
• 4.2.3 结论63
• 4.3 本章小结63-64
• 第5章 总结64-66
• 参考文献66-70
• 发表文章目录70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：797865