[發明專利]確定行星際等離子體密度總含量及電波路徑延遲的方法

在審

• 申請號: 202210144478.6
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114666961A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 陳光明;曹建峰;李勰;陳略;張曉芳;滿海鈞;高紅;劉舒蒔;譚永政;高峰
• 申請（專利權）人: 北京航天飛行控制中心
• 主分類號: H05H1/00
• 分類號: H05H1/00;G01S7/40;G06F17/18
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 武慧南;王兆賡

本公開提供一種確定行星際等離子體密度總含量及電波路徑延遲的方法，確定行星際等離子體密度總含量的方法包括：獲取行星際等離子體在觀測點處的等離子體密度和等離子體速度；根據等離子體速度，確定對行星際等離子體的初始觀測時刻；根據等離子體密度，確定行星際等離子體密度總含量。根據本公開的確定行星際等離子體密度總含量及電波路徑延遲的方法解決了無法準確確定行星際等離子體所引起的電波折射的問題，可以基于實測等離子體密度和速度，計算觀測點與深空探測器間的等離子體密度總含量，從而確定等離子體引起的電波路徑延遲。

技術領域

本公開涉及空間物理技術領域和航天測控技術領域，更具體地講，涉及一種確定行星際等離子體密度總含量及電波路徑延遲的方法。

背景技術

行星際等離子體源于太陽風，其彌漫于整個太陽系中，并且會隨著時間和位置的變化而變化，行星際等離子體的存在會引起測量深空探測器(也稱為空間探測器)距離的無線電波的折射，影響測距的準確性。

在現有的深空探測試驗中，通常忽略行星際等離子體折射的影響，但是這樣的忽略會導致測量結果存在一定誤差，特別是，對于用于對諸如火星或更遠的天體等進行探測的深空探測器而言，行星際等離子體對測量深空探測器的無線電波(以下簡稱“電波”)的折射效應明顯，尤其是在日凌前后，行星際等離子體的折射會引起電波的大幅折射誤差，甚至可以引起火星探測器100m以上的測距誤差。

由于行星際等離子體密度總含量與行星際等離子體對深空探測器測量的電波路徑延遲相關，因此，準確地確定行星際等離子體密度總含量，以確定行星際等離子體對深空探測器測量的電波路徑延遲是有必要的。

發明內容

鑒于無法準確確定行星際等離子體密度總含量而影響測距的準確性的問題，本公開提供一種確定行星際等離子體密度總含量及電波路徑延遲的方法。

根據本公開的第一方面，提供一種確定行星際等離子體密度總含量的方法，所述方法包括：獲取行星際等離子體在所述觀測點處的等離子體密度和等離子體速度；根據行星際等離子體在觀測點處的等離子體速度，確定對行星際等離子體的初始觀測時刻，其中，在所述初始觀測時刻，所述行星際等離子體沿著太陽到所述觀測點的方向從所述觀測點運動到與所述深空探測器的日心距離相同的位置所需的第一時間和太陽風螺線從所述觀測點旋轉到所述深空探測器所需的第二時間相等；根據在所述初始觀測時刻與發射電波的電波發射時刻之間在所述觀測點處測得的行星際等離子體的等離子體密度，確定在所述電波發射時刻所述觀測點的位置與所述深空探測器的位置之間的路徑上行星際等離子體的行星際等離子體密度總含量。

可選地，通過以下方式確定所述第一時間：根據深空探測器的位置和觀測點的位置，確定所述深空探測器與太陽之間的第一距離以及所述觀測點與太陽之間的第二距離；基于所述第一距離與所述第二距離之差以及行星際等離子體在所述觀測點處的等離子體速度，確定所述第一時間。

可選地，通過以下方式確定所述第二時間：根據所述深空探測器的位置和所述觀測點的位置，確定所述深空探測器和所述觀測點相對于太陽的夾角；基于所述夾角和太陽風旋轉的角速度，確定所述第二時間。

可選地，根據在所述初始觀測時刻與發射電波的電波發射時刻之間在所述觀測點處測得的行星際等離子體的等離子體密度，確定在所述電波發射時刻所述觀測點的位置與所述深空探測器的位置之間的路徑上行星際等離子體的行星際等離子體密度總含量的步驟包括：選取在所述初始觀測時刻與所述電波發射時刻之間的包括所述初始觀測時刻或所述電波發射時刻在內的多個目標時間點；根據所述多個目標時間點，確定在所述路徑上與所述多個目標時間點一一對應的多個目標位置；根據所述多個目標時間點在所述觀測點處測得的行星際等離子體的平均等離子體密度，確定在所述多個目標位置中的相鄰目標位置之間的平均等離子體密度；基于所述多個目標位置中的相鄰目標位置之間的平均等離子體密度和所述多個目標位置中的相鄰目標位置之間的距離，確定所述行星際等離子體密度總含量。

可選地，通過下式確定在所述多個目標位置中的相鄰目標位置間的平均等離子體密度：