[發(fā)明專利]一種基于多時標(biāo)粒子推動獲得衛(wèi)星表面電位的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410452260.2 | 申請日： | 2014-09-05 |
| 公開（公告）號： | CN104239623A | 公開（公告）日： | 2014-12-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊生勝;李得天;秦曉剛;湯道坦;柳青;趙呈選;陳益峰;史亮 | 申請（專利權(quán)）人： | 蘭州空間技術(shù)物理研究所 |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 北京理工大學(xué)專利中心 11120 | 代理人： | 付雷杰;仇蕾安 |
| 地址： | 730000 甘*** | 國省代碼： | 甘肅;62 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 多時 粒子 推動 獲得 衛(wèi)星 表面 電位 方法 | ||
1.一種基于多時標(biāo)粒子推動獲得衛(wèi)星表面電位的方法，其特征在于，包括下列步驟：
步驟1、確定衛(wèi)星所在位置的空間環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)空間環(huán)境參數(shù)確定等離子體的德拜長度；
步驟2、然后根據(jù)所述的德拜長度確定衛(wèi)星周圍的模擬空間的大小；模擬空間的半徑至少等于所述德拜長度；
步驟3、在模擬空間范圍內(nèi)，劃分出N重相互重疊且逐漸減小的空間區(qū)域，N重空間區(qū)域均以衛(wèi)星為中心，然后對每重空間區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，且第一至第N重空間區(qū)域的網(wǎng)格尺寸逐漸減小；
步驟4、在模擬空間通過PIC方法獲得各重空間區(qū)域的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)參量，包括：節(jié)點(diǎn)電荷量、電勢和電場以及各帶電粒子的位置和運(yùn)動速度，然后根據(jù)第N重空間區(qū)域的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)參量獲得衛(wèi)星表面電位，所述帶電粒子包括電子和離子，具體為：
S42、令電子推動次數(shù)k＝0；
S43、對于第一重空間區(qū)域，根據(jù)當(dāng)前帶電粒子的分布，獲得每個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的電荷量和電勢，并結(jié)合該重空間區(qū)域的邊界條件獲得每個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的電場；利用網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)電場，獲得下一電子時間步長初始時刻電子的位置和速度，將離子看作保持靜止不動，則獲得下一電子時間步長初始時刻帶電粒子的分布；其中，電子時間步長Δt＝本步驟對應(yīng)的網(wǎng)格尺寸/電子平均運(yùn)動速度；
S44、對于第二至第N重網(wǎng)格，根據(jù)已經(jīng)獲得的上一重空間區(qū)域內(nèi)下一電子時間步長初始時刻帶電粒子的分布，獲得每個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的電荷量和電勢，并結(jié)合該網(wǎng)格區(qū)域的邊界條件獲得每個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的電場；利用網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)電場獲得下一電子時間步長初始時刻電子的分布，將離子看作保持靜止不動，則獲得下一電子時間步長初始時刻帶電粒子的分布；
其中，所述該重空間區(qū)域的邊界條件根據(jù)上一重空間區(qū)域中的節(jié)點(diǎn)電勢確定；
得到第N重空間區(qū)域的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)參量后，計算衛(wèi)星表面電位；然后判斷平衡條件是否滿足：如果滿足，輸出衛(wèi)星表面電位；如果不滿足，k累計一次，并判斷k值是否等于n，
所述平衡條件為：本輪計算得到的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的電荷量與上一輪得到的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)電荷量的差值是否小于設(shè)定閾值，如果小于，則滿足平衡條件，如果大于或者等于，則不滿足平衡條件；
S45、對于第一重空間區(qū)域，根據(jù)S44中獲得的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)電場，獲得下一離子時間步長初始時刻離子的位置和速度，同時，根據(jù)S44中已經(jīng)獲得的電子的分布，獲得下一離子時間步長初始時刻帶電粒子的分布；其中，離子時間步長＝nΔt；
S46、對于第二至第N重空間區(qū)域，根據(jù)已經(jīng)獲得的上一重空間區(qū)域內(nèi)下一離子時間步長初始時刻帶電粒子的分布，獲得每個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的電荷量和電勢，并結(jié)合該重空間區(qū)域的邊界條件獲得每個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的電場；利用網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)電場獲得下一離子時間步長初始時刻帶電粒子的分布；
S47、得到第N重空間區(qū)域的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)參量后，計算衛(wèi)星表面電位；然后判斷平衡條件是否滿足：如果滿足，輸出衛(wèi)星表面電位；如果不滿足，執(zhí)行S42至S47。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時標(biāo)粒子推動獲得衛(wèi)星表面電位的方法，其特征在于，所述第一重空間區(qū)域的網(wǎng)格尺寸小于0.7倍德拜長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時標(biāo)粒子推動獲得衛(wèi)星表面電位的方法，其特征在于，第N重空間區(qū)域的網(wǎng)格尺寸小于衛(wèi)星尺寸的1/10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時標(biāo)粒子推動獲得衛(wèi)星表面電位的方法，其特征在于，當(dāng)前空間區(qū)域的網(wǎng)格尺寸為下一重空間區(qū)域的網(wǎng)格尺寸的10倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時標(biāo)粒子推動獲得衛(wèi)星表面電位的方法，其特征在于，所述設(shè)定閾值取為：10
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時標(biāo)粒子推動獲得衛(wèi)星表面電位的方法，其特征在于，所述模擬空間的半徑為所述德拜長度的1-2倍。
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