一种建立火星电离层白天电子密度模型的方法

技术领域

本发明属于行星空间环境研究技术领域，具体涉及一种建立火星电离层白天电子密度模型的方法。

背景技术

火星探测是近年来深空探测的焦点；火星电离层影响火星轨道与星表信号传输，是火星探测必须要考虑的火星空间环境。火星电离层电子密度具有多层结构特征，白天和夜间差异显著，受太阳活动水平影响。火星电离层主要由太阳极紫外辐射电离中性大气而形成，低电离层处于光化学平衡，上电离层处于扩散平衡。白天电子密度垂直剖面呈现典型的分层结构：M

目前，火星电离层白天电子密度研究主要聚焦于M

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种建立火星电离层白天电子密度模型的方法，以解决现有技术中火星电离层白天电子密度缺乏完整性描述模型的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种建立火星电离层白天电子密度模型的方法，步骤如下：

(1)将火星电离层分成M

(2)建立M

(3)建立过渡层随太阳天顶角和海拔高度变化的电子密度模型N

(4)建立顶层随海拔高度变化的电子密度模型N

(5)将步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中建立的电子密度模型组合得到火星电离层白天电子密度模型N

进一步地，所述步骤(1)具体包括：

按照电子密度随海拔高度的变化规律将火星电离层分为M

进一步地，所述步骤(2)具体包括：

M

式中，

公式(1)中，待定参数为k

进一步地，所述步骤(3)具体包括：

过渡层电子密度同时受光化学过程和输运过程影响，光化学过程采用步骤(2)中已建立的模型

式中，Ν

进一步地，所述步骤(4)具体包括：

顶层电子密度受输运过程影响，随海拔高度增加呈指数下降，采用指数型计算模型，具体如下：

N

式中，Ν

进一步地，所述步骤(5)具体包括：

根据步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中的电子密度模型，组合得到电子密度随太阳天顶角和海拔高度变化的火星电离层白天电子密度计算模型N

舍掉N

本发明的有益效果：

本发明的方法通过分层建模技术，建立了一个包含M

附图说明

图1为本发明方法的原理框图。

图2是实施例中太阳活动高年的火星电离层白天电子密度图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的一种建立火星电离层白天电子密度模型的方法，步骤如下：

(1)将火星电离层分成M

基于MGS卫星探测数据的统计特性，火星电离层白天电子密度具有显著的分层结构，190km以上主要受输运过程影响，190km以下主要受光化学过程影响；按照电子密度随海拔高度的变化规律将火星电离层分为M

(2)建立M

M

式中，

公式(1)中，待定参数为k

(3)建立过渡层随太阳天顶角和海拔高度变化的电子密度模型N

过渡层电子密度同时受光化学过程和输运过程影响，光化学过程采用步骤(2)中已建立的模型

式中，Ν

(4)建立顶层随海拔高度变化的电子密度模型N

顶层电子密度受输运过程影响，随海拔高度增加呈指数下降，采用指数型计算模型，具体如下：

N

式中，Ν

(5)将步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中建立的电子密度模型组合得到火星电离层白天电子密度模型N

根据步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中的电子密度模型，组合得到电子密度随太阳天顶角和海拔高度变化的火星电离层白天电子密度计算模型N

舍掉N

实施例

以太阳活动高年(2012-2014年)为例，由于针对太阳活动高年，火星电离层电子密度主要随海拔高度和太阳天顶角变化。

基于火星全球探勘者号(Mars Global Surveyor,MGS)卫星探测数据的统计特性，火星电离层白天电子密度具有显著的分层结构，190km以上主要受输运过程影响，190km以下主要受光化学过程影响。按照电子密度变化规律将火星电离层分为M

利用M

式中，

利用过渡层电子密度模型Ν

利用顶层电子密度模型Ν

N

将公式(5)、(6)、(7)代入公式(8)，得到随太阳天顶角和海拔高度变化的火星电离层白天电子密度计算模型N

舍掉N

建立的新的火星电离层白天电子密度模型是一个包含了M

发明具体应用途径很多，也不仅限于MGS卫星，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。