發(fā)布時間：2020-10-16 15:44

　　 在磁暴期間輻射帶中的高能電子通量經(jīng)常會急劇的增加,這種現(xiàn)象被稱為高能電子增強事件。高能電子具有極強的穿透力,嚴重危害航天器的安全。地球同步軌道位于赤道上方距離地心6.6Re處,這個區(qū)域運行著幾百顆應用衛(wèi)星,同時也是外輻射帶的外邊緣,其中充滿了能量高達Me V的電子。因此建立一個可靠的同步軌道電子通量模型,預報高能電子事件,就能提前采取有效措施,降低高能電子對航天器造成的危害。高時間分辨率的電子通量模型既有理論價值又有應用價值。理論上,它能檢驗各種電子加速機制的正確性;應用上,它能夠根據(jù)最近的電子通量波動狀況及時有效地預警高能電子事件。而現(xiàn)有的預報模型主要是針對高能電子的日均值通量,很少討論電子的5min均值通量。本文以此為背景提出了一種基于經(jīng)驗正交函數(shù)(EOF)方法的地球同步軌道高能電子通量5min均值預報模型。模型首先對能量大于2Me V電子通量的5min均值數(shù)據(jù)進行分析,提取出表征電子通量的世界時變化特征的EOF函數(shù)。然后以太陽風參數(shù)及地磁指數(shù)為因子利用卡爾曼濾波方法動態(tài)地擬合后一天的電子通量的EOF系數(shù)。最后結(jié)合EOF基函數(shù)給出后一天里能量大于2Me V電子通量的5min均值預報。對2003年1月至2006年6月的樣本測試結(jié)果表明,本文的模型可以重構(gòu)出電子通量的真實變化及高能電子增強事件期間的電子通量波動情況。模型能給出較好的5min均值通量預報,其在不同世界時內(nèi)的平均預報效率為67%,最高預報效率為75%。結(jié)果表明本文基于經(jīng)驗正交函數(shù)方法的模型可以給出高時間分辨率的電子通量預報。
【學位單位】：中國科學院國家空間科學中心
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：P353
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 高能電子預報模式的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)
第2章 輻射帶中的電子
    2.1 帶電粒子在磁場中的運動和絕熱不變量
    2.2 電子通量的變化規(guī)律
        2.2.1 電子的生成
        2.2.2 電子的加速
        2.2.3 電子的損失
        2.2.4 電子的輸運
    2.3 高能電子在磁暴期間的加速理論
        2.3.1 外源模式
        2.3.2 內(nèi)源模式
    2.4 地球同步軌道模式
        2.4.1 線性濾波模型
        2.4.2 卡爾曼濾波模型
        2.4.3 徑向擴散模型
        2.4.4 Low-E模型
    2.5 小結(jié)
第3章 建模方法
    3.1 經(jīng)驗正交函數(shù)(EOF)分析
        3.1.1 經(jīng)驗正交函數(shù)分析的基本理論
        3.1.2 二維經(jīng)驗正交展開的例子
    3.2 多元線性回歸
    3.3 正交最小二乘法
        3.3.1 最小二乘算法的幾何意義
        3.3.2 正交最小二乘算法
    3.4 卡爾曼濾波技術
    3.5 小結(jié)
第4章 電子通量 5MIN均值模型的研究
    4.1 電子通量數(shù)據(jù)的EOF分析
    4.2 電子EOF系數(shù)擬合因子的選取
    4.3 電子通量EOF系數(shù)的卡爾曼濾波擬合
    4.4 模型預報結(jié)果
        4.4.1 長期預報結(jié)果
        4.4.2 高能電子事件預報結(jié)果
        4.4.3 預報結(jié)果評估
    4.5 小結(jié)
第5章 結(jié)論和展望
參考文獻
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致謝

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本文編號：2843453