[发明专利]相控阵雷达高精密定轨中的大气模型

权利要求书

1.相控阵雷达高精密定轨中的大气模型，其特征是，大气密度ρ的表达形式为：

下标i＝1，2，……5，分别对应H，H_e，O，N₂，O₂这五种气体原子或分子；

上式中，

A_VR＝1/(6.022×10²³)为阿伏加德罗常数的倒数；

M_i为中性气体成份i的分子量，M₁＝1，M₂＝4，M₃＝16，M₄＝28，M₅＝32；

n_i(h)＝A_iexp(G_i(L))f_i(h)，h为卫星的地面高度；

上式右边符号说明如下：

fi(h)=(T120/T(h))1+αi+γiexp(-σγiζ),]]>

这其中，

T₁₂₀＝380K，表示120公里高度处的温度，

表示地面高度h处的温度，

T_∞＝A_T(1+G_T(L))，表示外层大气温度，

α_i为中性气体成份i的热扩散系数，α₁＝-0.40，α₂＝-0.38，α₃＝α₄＝α₅＝0.0，

γ_i＝M_ig₁₂₀/(σRT_∞)，

R＝831.4为气体常数，

g₁₂₀＝944.6626(cm/s²)，表示地面高度120公里处的引力加速度，

σ＝T₁₂₀/(T-T₁₂₀)，表示相对垂直温度梯度，

T′₁₂₀＝14.348，表示120公里处的温度梯度，

表示地球引力势高度，

R_ρ＝6356.77km，表示地球极半径，

表示卫星地面高度，

e²＝2ε-ε²，表示地球子午圈偏心率，

ε＝1/298.25，表示地球子午圈扁率；

而其它系数：

A₅＝4.775×10¹⁰(cm^-3)，

A₁，A₂，A₃，A₄及A_T值可由DTM94模型的系数表中查取，即分别为表中各中性气体成份及温度T对应的α₁值；

对于G_i(L)，说明如下：

G₅(L)＝0，

G₁(L)，G₂(L)，G₃(L)，G₄(L)和G_T(L)在下面统一用G(L)表示，因为它们的区别同上面A₁，A₂，A₃，A₄及A_T类似，仅仅是在查DTM94模型系数表时分别查各中性气体成份及温度T对应的值；

G(L)＝LAT+F+M+β(AN1+SAN1+AN2+SAN2+D+SD+TD)；

其中，

纬度项：

LAT＝a₂H₂₀+a₃H₄₀+a₃₇H₁₀；

太阳活动项：

F=a4(F10.7-F‾10.7)+a5(F10.7-F‾10.7)2+a6(F‾10.7-150)+a38(F‾10.7-150)2;]]>

地磁活动项：

对称周年项：

AN1＝(a₉+a₁₀H₂₀)cos[Ω(d-a₁₁)]；

对称半年项：

SAN1＝(a₁₂+a₁₃H₂₀)cos[Ω(d-a₁₄)]；

非对称周年项：

AN2＝(a₁₅H₁₀+a₁₆H₃₀+a₁₇H₅₀)cos[Ω(d-a₁₈)]；

非对称半年项：

SAN2＝a₁₉H₁₀cos[2Ω(d-a₂₀)]；

周日项：

D＝(-B₁cosλ_s+B₂sinλ_s)θ₁-(B₁sinλ_s+B₂cosλ_s)θ₂；

半周日项：

SD=(B3cos2λS-B4sin2λS)(θ12-θ22)+2(B3sin2λS+B4cos2λS)θ1θ2;]]>

1/3周日项：

TD=(-B5cos3λS+B6sin3λS)(θ12-3θ22)θ1+(B5sin3λS+B6cos3λS)(θ22-3θ12)θ2;]]>

上面公式中系数说明如下：

B₁＝a₂₁H₁₁+a₂₂H₃₁+a₂₃H₅₁+(a₂₄H₁₁+a₂₅H₂₁)cos[Ω(d-a₁₈)]，

B₂＝a₂₆H₁₁+a₂₇H₃₁+a₂₈H₅₁+(a₂₉H₁₁+a₃₀H₂₁)cos[Ω(d-a₁₈)]，

B₃＝a₃₁H₂₂+a₃₂H₃₂cos[Ω(d-a₁₈)]，

B₄＝a₃₃H₂₂+a₃₄H₃₂cos[Ω(d-a₁₈)]，

B₅＝a₃₅H₃₃，

B₆＝a₃₆H₃₃；

a_i(i＝2，3，……39)的值可查DTM94模型系数表；

d为由年首起算的积日数；

F_10.7为太阳10.7cm辐射流量，用d-1天值；

是太阳10.7cm辐射流量平均值，为d之前三个太阳自转周期内的平均；

K_ρ为3小时地磁指数，取计算时刻前小时的值，其中为卫星星下点的地心纬度，以度为单位；

Ω＝2π/365(day^-1)；

H₁₀＝θ₃，

H20=32θ32-12,]]>

H30=12(5θ32-3)θ3,]]>

H40=18(35θ34-30θ32+3),]]>

H50=18(63θ34-70θ32+15)θ3,]]>

H₁₁＝1

H₂₁＝3θ₃，

H31=32(5θ32-1),]]>

H51=18(315θ34-210θ32+15),]]>

H₂₂＝3，

H₃₂＝15θ₃，

H₃₃＝15

关于坐标量的说明如下：

卫星地心矩r以及方向余弦θ₁，θ₂，θ₃与其球坐标的关系为：

x，y，z是卫星在地固坐标系中的矩坐标；

用表示太阳在地固坐标系中的矩坐标，它和球坐标的关系为：

2.根据权利要求1所述的相控阵雷达高精密定轨中的大气模型，其特征是，所述大气模型进一步包括大气密度相对于地固矩坐标偏导数的表达形式，大气密度相对于地固矩坐标偏导数的表达形式为：

设X₁＝x，X₂＝y，X₃＝z表示卫星在地固坐标系中的矩坐标，则有：

∂ρ∂Xj=1r∂ρ∂θj+(∂ρ∂r-1rΣi=13∂ρ∂θiθi)θj,(j=1,2,3),]]>

∂ρ∂r=-(ρ2σ+(ρ+ρ1+ρ2)T120′T(h)exp(-σζ))(Rρ+120Rρ+h)2;]]>

对于j＝1，2：

∂ρ∂θj=AVRΣi=14Mini∂Gi(L)∂θj]]>

+(ρ2(ATT120T∞(T∞-T120)ln(T120T(h))+ATσζT∞)-(ρ+ρ1+ρ2)AT(1-exp(-σζ))T(h))∂GT(L)∂θ3;]]>

对于j＝3：

∂ρ∂θ3=AVRΣi=14Mini∂Gi(L)∂θ3]]>

+(ρ2(ATT120T∞(T∞-T120)ln(T120T(h))+ATσζT∞)-(ρ+ρ1+ρ2)AT(1-exp(-σζ))T(h))∂GT(L)∂θ3]]>

-Rρe2(1-e2+e2θ32)-32θ3∂ρ∂r;]]>

上面公式中，

ρ1=AVRΣi=15Miniαi]]>

ρ2=AVRΣi=15Miniγi]]>

∂G(L)∂θ3=∂LAT∂θ3+∂M∂θ3+β(∂AN1∂θ3+∂SAN1∂θ3+∂AN2∂θ3+∂SAN2∂θ3+∂D∂θ3+∂SD∂θ3)]]>

∂LAT∂θ3=a2H20′+a3H40′+a37H10′]]>

∂AN1∂θ3=a10H20′cos[Ω(d-a11)]]]>

∂SAN1∂θ3=a13H20′cos[2Ω(d-a14)]]]>

∂AN2∂θ3=(a15H10′+a16H30′+a17H50′)cos[Ω(d-a18)]]]>

∂SAN2∂θ3=a19H10′cos[2Ω(d-a20)]]]>

∂D∂θ3=(-B1′cosλS+B2′sinλS)θ1-(B1′sinλS+B2′cosλS)θ2]]>

∂SD∂θ3=(B3′cos2λS-B4′sin2λS)(θ12-θ22)+2(B3′sin2λS+B4′cos2λS)θ1θ2]]>

B′₁＝a₂₂H′₃₁+a₂₃H′₅₁+a₂₅H′₂₁cos[Ω(d-a₁₈)]

B′₂＝a₂₇H′₃₁+a₂₈H′₅₁+a₃₀H′₂₁cos[Ω(d-a₁₈)]

B′₃＝a₃₂H′₃₂cos[Ω(d-a₁₈)]

B′₄＝a₃₄H′₃₂cos[Ω(d-a₁₈)]

H′₁₀＝1

H′₂₀＝3θ₃

H′₂₁＝3

H30′=32(5θ32-1)]]>

H′₃₁＝15θ₃

H′₃₂＝15

H40′=52(7θ32-3)θ3]]>

H50′=18(315θ34-210θ32+15)]]>

H51′=152(21θ32-7)θ3.]]>