基于IRI模型的卫星环境仿真方法研究

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1、V01．22No．2航天器工程第22卷第2期40SPACECRAFTENGINEERING2013年4月基于IRI模型的卫星环境仿真方法研究朱兴鸿1张伟2袁仕耿(1航天东方红卫星有限公司，北京100094)(2中国空间技术研究院，北京100094)摘要针对卫星所运行电离层等离子体环境的分析要求，搭建了一个以MATLAB软件为核心，以国际参考电离层(IRI)模型的MEX封装、卫星工具包(STK)为计算仿真模块的多源交互环境。以一颗500km高的太阳同步轨道卫星为例，结合卫星的实际任务运行，对卫星运行的等

2、离子体中的电子密度、电子温度、离子温度等重要参数进行了仿真分析。仿真结果表明，此方法可以基于IRI模型较为精确、高效地分析卫星的等离子体环境参数。该方法还能推广到地磁场、大气层、磁层、地球辐射带、太阳风等其他卫星运行环境的分析，为卫星的总体任务分析提供直接的支持。关键词卫星；环境仿真；电离层；国际参考电离层模型；MATLA．B软件；卫星工具包中图分类号：TP391．9文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．02．008AnalysisMethodofSatel

3、liteEnvironmentSimulationBasedonIRIModelZHUXinghon91ZHANGWei2YUANShigen91(1DFHSatelliteCo．Ltd，Beijing100094，China)(2ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Inordertosatisfytheanalysisrequirementforionosphericplasmaenvironment，anintera

4、ctivesimulationplatformiSestablished，inwhichMATLABiSusedasthekernelwhilebothofMEX—encapsulatedIRI(InternationalReferenceIonosphere)modelandSTK(SatelliteTOOlKits)areusedasinteractivesimulationunit．Todemonstratethemethod，asatellitein500kmsun——synchronouso

5、rbitisusedasanexampleforanalyzingtheimportantin——situparameterssuchaselectrondensity，electrontemperatureandiontemperature．ThesimulationresultshowsthatthisinteractivesimulationmethodcanbeusedtoanalyzesatelliteiD～situionosphericplasmaenvi—ronmentinamoreef

6、fectiveandaccurateway．Andthemethodcouldbeextendedtootherorbit-ingenvironmentssuchasgeomagneticfield，atmosphere，magnetosphere，radiationbeltandsolarwindSOastoprovidebasicsupportforsatellitesystem—levelmissionanalysis．Keywords：satellite；environmentalsimula

7、tion；ionosphere；IRImodel；MATLAB；STK1引言随着航天技术在空间等离子体观测领域的进所积累的数据不断推进着空间科学的研究和发收稿日期：2012—12—11；修回日基金项目：国家重大航天工程作者简介：朱兴鸿(1983一)，男期：2013-01-07展，特别在对电离层与大气层耦合机理的研究方面也取得了一定的成果Ⅲ。科学探测卫星提供的空间天气监测数据，也已经被广泛应用在天气预报、电磁波传播特性预估、地震短临前兆研究等诸多方面‘2

8、。对于在电离层中运行的卫星，特别是等离子体探测，

9、硕士，从事电磁监测试验卫星总体设计工作。Email：little。zhuxh@gmail．corn。第2期朱兴鸿等：基于IRI模型的卫星环境仿真方法研究41卫星，其运行和所探测的等离子环境特性分析是卫星总体设计中的关键环节。由于受到电离层探测手段和技术水平的制约，国内还未能形成完整的空间电离层等离子体模型，目前使用最多的是国外根据大量的探测资料和多年积累的电离层研究成果开发的国际参考电离层(IRI)模型[3]。在使用IRI模型进行电离层特性分析时，采用较