一种地磁ap指数计算方法及系统、存储介质及终端

1.本发明涉及地磁的技术领域，特别是涉及一种地磁ap指数计算方法及系统、存储介质及终端。


背景技术：

2.地磁指数(geomagnetic indices)是描述每一时间段内地磁扰动强度的一种分级指标，或某类磁扰(见地球变化磁场)强度的一种物理量。按照物理意义地磁指数可以分为两类：第一类指数描述地磁活动总体水平，而不考虑磁扰的具体类型；第二类指数是为描述特定类型的磁扰而设计的指数。地磁指数的大小和磁层、电离层等区域的活动有关，因此可以用于指示近地空间和磁层空间中的活动状况。
3.现有技术中，地磁指数算法需要利用坐落在地球上一定纬度范围内、不同经度的地磁台站的磁场测量值。如kp(planetary k，k为德文kennziffer)指数利用中高纬度的十二个台站每三小时的磁场测量值，计算每个地磁台站磁场测量值在三小时内的变化幅度r，r转换为k指数后再对各个地磁台站进行平均，从而得到反映全球地磁活动的kp指数。k指数和变化幅度r之间满足准对数关系，最终的kp指数也可以通过这一关系反向转换成以磁场强度为单位的振幅指数ap，该指数同样以3小时为时间分辨率。
4.具体地，计算单个地磁台站的k指数需要将观测到的h分量减去地磁平静日太阳日变化sq以及太阴日变化lq，再计算剩余残差在每个时间段内的变化幅度r。变化幅度r和k指数的转换满足如表1所示的关系。
5.表1、变化幅度r和k指数的对应关系
6.r(nt)03612244070120200300k0123456789
7.然而，上述方法需要设置遍布全球的地磁台站，建立成本和维护成本较高，计算复杂度较高。


技术实现要素：

8.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种地磁ap指数计算方法及系统、存储介质及终端，基于太阳同步轨道晨昏卫星磁场来实现地磁指数的计算，快速精准，响应迅速，实用性强。太阳同步轨道晨昏卫星(如风云3e卫星)在环绕期间高度较高，受电离层电流影响较地面和更低轨卫星更小；且覆盖的地方时固定，不会引入由地磁扰动在地方时上的不均匀性导致的偏差；特别地，晨昏星覆盖了地方时06点和18点，这两个地方时可以分别反映了磁层环电流强度的最小值和最大值，因此晨昏星算法以及算法导出的指数更能反映全球性的地磁变化。
9.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种地磁ap指数计算方法，包括以下步骤：获取太阳同步轨道晨昏卫星的卫星位置和所采集的观测磁场；基于所述卫星位置，计算国际参考地磁场模型的模型磁场；计算所述模型磁场与所述观测磁场之间的残差磁
场；基于地磁平静日的残差磁场，构建沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型；基于所述残差磁场分布模型，对所述观测磁场进行去趋势化处理；在geo坐标系下，计算每个轨道南北磁纬60度以内的残余磁场的z向平均残余磁场；对相邻四个轨道的z向平均残余磁场求极差，对所述极差进行归一化，并将归一化后的极差作为地磁ap指数。
10.于本发明一实施例中，计算所述模型磁场与所述观测磁场之间的残差磁场采用以下任一方式：
11.1)δb＝b
obs-b
igrf
，其中，b
obs
表示所述观测磁场，b
igrf
表示国际参考地磁场模型，δb表示所述残差磁场；
12.2)δb＝b
obs-b
igrf-symh，其中，symh表示sym-h指数；
13.于本发明一实施例中，基于地磁平静日的残差磁场，构建沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型包括以下步骤：
14.获取地磁平静日的残差磁场；
15.基于所述残差磁场构建磁场残差分布模型δb
ascend
(glongi，glati)和δb
descend
(glongi，glati)；其中δb
ascend
(glongi，glati)表示卫星处于升轨时期的残差磁场分布模型，δb
descend
(glongi，glati)表示卫星处于降轨时期的残差磁场分布模型；
16.将所述磁场残差分布模型δb
ascend
(glongi，glati)和δb
descend
(glongi，glati)插值到经度范围[-180
°
，+180
°
]之间，获取沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型δb
ascend
(glong，glat和δb
descend
(glong，glat)；其中δb
ascend
(glong，glat)表示卫星处于升轨时期的沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型，δb
descend
(glong，glat)表示卫星处于降轨时期的沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型。
[0017]
于本发明一实施例中，根据δb(t)＝b
obs
(t)-b
igrf
(glong，glat)-δb(glong，glat)对所述观测磁场进行去趋势化处理，其中，b
obs
(t)表示所述观测磁场，b
igrf
(glong，glat)表示国际参考地模型磁场，δb(glong，glat)表示残差磁场分布模型，在卫星处于升轨时期为δb
ascend
(glong，glat)，在卫星处于降轨时期为δb
descend
(glong，glat)。
[0018]
于本发明一实施例中，在geo坐标系下，计算每个轨道南北磁纬60度以内的残余磁场的z向平均残余磁场包括以下步骤：
[0019]
在geo坐标系下，分别计算每个轨道升轨和降轨期间南北磁纬60度以内的残余磁场z向平均值；
[0020]
计算升轨和降轨的残余磁场z向平均值的均值，作为所述z向平均残余磁场。
[0021]
于本发明一实施例中，对四个轨道的z向平均残余磁场求极差，对所述极差进行归一化包括以下步骤：
[0022]
根据连续四个轨道的z向平均残余磁场计算极差其中，和分别表示连续四个轨道的z向平均残余磁场的最大值和最小值；
[0023]
根据得到归一化的极差。
[0024]
于本发明一实施例中，还包括当检测到地磁平静日时，将所述地磁平静日的观测磁场进行插值处理，并基于插值处理后的观测磁场更新所述残差磁场分布模型。
[0025]
本发明提供一种地磁ap指数计算系统，包括获取模块、磁场计算模块、残差计算模
块、构建模块、去趋势化模块、均值计算模块和指数计算模块；
[0026]
所述获取模块用于获取太阳同步轨道晨昏卫星的卫星位置和所采集的观测磁场；
[0027]
所述磁场计算模块用于基于所述卫星位置，计算国际参考地磁场模型的模型磁场；
[0028]
所述残差计算模块用于计算所述模型磁场与所述观测磁场之间的残差磁场；
[0029]
所述构建模块用于基于地磁平静日的残差磁场，构建沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型；
[0030]
所述去趋势化模块用于基于所述残差磁场分布模型，对所述观测磁场进行去趋势化处理；
[0031]
所述均值计算模块用于在geo坐标系下，计算每个轨道南北磁纬60度以内的残余磁场的z向平均残余磁场；
[0032]
所述指数计算模块用于对相邻四个轨道的z向平均残余磁场求极差，对所述极差进行归一化，并将归一化后的极差作为地磁ap指数。
[0033]
本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的地磁ap指数计算方法。
[0034]
本发明提供一种地磁ap指数计算终端，包括：处理器及存储器；
[0035]
所述存储器用于存储计算机程序；
[0036]
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述地磁ap指数计算终端执行上述的地磁ap指数计算方法。
[0037]
如上所述，本发明的地磁ap指数计算方法及系统、存储介质及终端，具有以下有益效果：
[0038]
(1)基于太阳同步轨道卫星磁场来实现地磁指数的计算，快速精准；
[0039]
(2)只需要一颗低轨卫星，不需要遍布全球的地磁台站，建立成本、维护成本较低；
[0040]
(3)能够通过调整参数(如纬度范围)快速建立新版本的地磁指数；
[0041]
(4)相比于地基观测，天基观测具有良好的南北对称性，更适于建立衡量全球地磁活动的指数；
[0042]
(5)特别地，太阳同步轨道晨昏卫星固定地围绕着06点和18点两个地方时，更能反映地磁扰动的上下限。
附图说明
[0043]
图1显示为本发明的地磁ap指数计算方法于一实施例中的流程图；
[0044]
图2显示为地磁sym-h指数于一实施例中的示意图；
[0045]
图3显示为卫星观测磁场和国际参考地磁场模型的残差磁场的z分量于一实施例中的示意图；
[0046]
图4显示为选取的地磁平静日内的升降轨残差磁场分布以及利用插值算法构建的残差磁场分布模型于一实施例中的示意图；
[0047]
图5所示为选取的地磁平静日之后的一天的原始残差磁场和经残差磁场分布模型修正后的磁场，以及卫星所在的纬度和磁纬度的示意图；
[0048]
图6显示为本发明的地磁ap指数计算方法获取的地磁ap指数序列和gfz ap指数的
对比示意图；
[0049]
图7显示为风云3号e星地磁ap指数序列和gfz ap指数的散点图，横轴为地面台站观测得出的ap指数(gfz发布)，纵轴为风云3号e星推算得出的ap指数，二者相关系数可达0.86。
[0050]
图8显示为利用最初的地磁平静日建立残差磁场分布模型后得到的地磁ap指数以及使用了更新的残差磁场分布模型计算出的地磁ap指数的比对图；
[0051]
图9显示为图8中的两版本ap指数的散点图；
[0052]
图10显示为本发明的地磁ap指数计算系统于一实施例中的结构示意图；
[0053]
图11显示为本发明的地磁ap指数计算终端于一实施例中的结构示意图。
具体实施方式
[0054]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0055]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0056]
本发明的地磁ap指数计算方法及系统、存储介质及终端利用太阳同步轨道卫星磁场计算地磁ap指数。太阳同步轨道卫星周期短，约100分钟，每天可以对经度进行扫描，对扫描磁场进行插值或平滑等处理，就可以得到总磁场经纬度的分布，通过限制纬度范围、国际参考地磁场模型的校正，能够尽可能得将磁层环电流体系以外的电流系统所带来的磁场贡献缩小，其系统建立成本、维护成本较低，计算精度高，实用性强。
[0057]
如图1所示，于一实施例中，本发明的地磁ap指数计算方法包括以下步骤：
[0058]
步骤s1、获取太阳同步轨道晨昏卫星的卫星位置和所采集的观测磁场b
obs
。
[0059]
具体地，选取太阳同步轨道晨昏卫星的卫星位置和卫星上的磁强计所采集的观测磁场。优选地，所述卫星可采用风云3号-e卫星。该卫星携带有4组巨磁阻磁强计，是一颗太阳同步轨道卫星，轨道倾角小，主要经历晨侧6点地方时以及昏测18点地方时。
[0060]
步骤s2、基于所述卫星位置，计算国际参考地磁场模型的模型磁场。
[0061]
具体地，计算国际参考地磁场模型在所述卫星位置处的模型磁场b
igrf
。
[0062]
步骤s3、计算所述模型磁场与所述观测磁场之间的残差磁场。
[0063]
于本发明一实施例中，根据δb＝b
obs-b
igrf
计算所述模型磁场与所述观测磁场之间的残差磁场δb。其中，残差磁场根据卫星的升降轨道分为两类：δb
ascend
和δb
descend
，以避免地方时或卫星本身的效应，其中下标ascend表示升轨，下标descend表示降轨。
[0064]
于本发明另一实施例中，为了进一步提升精度，尽可能减小固有地磁活动对残差的影响，利用kyoto sym-h指数进一步计算所述残差磁场，即δb＝b
obs-b
igrf-symh，其中symh表示sym-h指数。具体地，sym-h指数与dst指数相似，采用了更多的地磁台站观测，时间精度
更高，和dst指数相关性极高。
[0065]
步骤s4、基于地磁平静日的残差磁场，构建沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型。
[0066]
具体地，地磁平静日是指连续24小时ap指数小于10的时间区间。获取地磁平静日的残差磁场，构建沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型。首先，基于所述残差磁场构建磁场残差随地理经度(geographic longitude，glong)和地理纬度(geographic latitude，glat)的分布模型δb
descend
(glongi，glati)和δb
ascend
(glongi，glati)，其中i为输入量在输入事件序列中的序号；然后，将所述磁场残差分布δb
descend
(glongi，glati)和δb
ascend
(glongi，glati)插值到经度范围[-180
°
，+180
°
]之间，获取沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型δb
ascend
(glong，glat)和δb
descend
(glong，glat)。其中δb
ascend
(glong，glat)表示卫星处于升轨时期的沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型，δb
descend
(glong，glat)表示卫星处于降轨时期的沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型。
[0067]
步骤s5、基于所述残差磁场分布模型，对所述观测磁场进行去趋势化处理。
[0068]
具体地，根据δb(t)＝b
obs
(t)-b
igrf
(glong，glat)-δb(glong，glat)对所述观测磁场进行去趋势化处理，其中，b
obs
(t)表示所述观测磁场，b
igrf
(glong，glat)表示国际参考地磁场，δ(glong，glat)表示系统性残差，在卫星处于升轨时期为δb
ascend
(glong，glat)，在卫星处于降轨时期为δb
descend
(glong，glat)。
[0069]
步骤s6、在geo坐标系下，计算每个轨道南北磁纬60度以内的残余磁场的z向平均残余磁场。
[0070]
具体地，在geo坐标系下，计算每个轨道南北磁纬60度以内的残余磁场的z向平均残余磁场包括以下步骤：
[0071]
61)在geo坐标系下，分别计算每个轨道升轨和降轨期间南北磁纬60度以内的残余磁场δb的z向平均值。其中，需要对升轨和降轨分别计算南北磁纬60度以内的残余磁场δb的z向平均值。
[0072]
62)计算升轨和降轨的残余磁场z向平均值的均值，作为所述z向平均残余磁场
[0073]
步骤s7、对四个轨道的z向平均残余磁场求极差，对所述极差进行归一化，并将归一化后的极差作为地磁ap指数。
[0074]
具体地，对时间上连续的相邻的四个轨道的z向平均残余磁场求极差，对所述极差进行归一化包括以下步骤：
[0075]
71)根据连续四个轨道的z向平均残余磁场计算极差其中，和分别表示连续四个轨道的z向平均残余磁场的最大值和最小值。
[0076]
72)根据得到归一化的极差，即所需的地磁ap指数。
[0077]
于本发明一实施例中，为了进一步提升精度，本发明的地磁ap指数计算方法还包括当检测到地磁平静日时，将所述地磁平静日的观测磁场进行插值处理，并基于插值处理后的观测磁场更新所述残差磁场分布模型，以用于后续的地磁ap指数计算。
[0078]
下面通过具体实施例来进一步阐述本发明的地磁ap指数计算方法。
[0079]
图2所示为地磁sym-h指数，图中灰色阴影区域为选取的地磁平静日。图3所示为卫星观测磁场和国际参考地磁场模型的残差磁场(δb＝b
obs-b
igrf
)的z分量。图4中(a)部分和(b)部分所示为选取的地磁平静日内的升降轨残差分布，颜色深浅代表δbz的大小。图(c)部分和(d)部分为根据(a)部分和(b)部分中展示的残差磁场分布利用插值算法构建的残差磁场分布模型。
[0080]
图5的上半部分所示为选取的地磁平静日之后的一天的原始残差磁场和经残差磁场分布模型修正后的磁场。图5的下半部分所示为卫星所在的磁纬度，图中阴影区域为磁纬度大于60度的区域。由图可知，大幅的磁场残差被残差磁场分布模型修正掉了，剩余残差比较大的区域集中在高纬(磁纬度大于60度)区域，对中低纬度区域的影响不大。
[0081]
图6所示为本发明的地磁ap指数计算方法获取的地磁ap指数序列和国际公认的gfz(geoforschungszentrum，,德国地球科学研究中心)ap指数的对比。图7所示为风云3号e星地磁ap指数序列和gfz ap指数的散点图，横轴为地面台站观测得出的ap指数(gfz发布)，纵轴为风云3号e星推算得出的ap指数，二者相关系数可达0.86。
[0082]
图8显示为利用最初的地磁平静日建立残差磁场分布模型后得到的地磁ap指数以及使用了更新的残差磁场分布模型计算出的地磁ap指数。图9是图8中的两版本ap指数的散点图。由图可知，更新后的地磁ap指数和gfz ap指数间均方根偏移为3.2，小于更新前残差磁场分布模型推算出的均方根偏移3.4。
[0083]
如图10所示，于一实施例中，本发明的地磁ap指数计算系统包括获取模块101、磁场计算模块102、残差计算模块103、构建模块104、去趋势化模块105、均值计算模块106和指数计算模块107。
[0084]
所述获取模块101用于获取太阳同步轨道晨昏卫星的卫星位置和所采集的观测磁场。
[0085]
所述磁场计算模块102与所述获取模块101相连，用于基于所述卫星位置，计算国际参考地磁场模型的模型磁场。
[0086]
所述残差计算模块103与所述获取模块101和所述磁场计算模块102相连，用于计算所述模型磁场与所述观测磁场之间的残差磁场。
[0087]
所述构建模块104与所述残差计算模块103相连，用于基于地磁平静日的残差磁场，构建沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型。
[0088]
所述去趋势化模块105与所述构建模块104相连，用于基于所述残差磁场分布模型，对所述观测磁场进行去趋势化处理。
[0089]
所述均值计算模块106与所述去趋势化模块105相连，用于在geo坐标系下，计算每个轨道南北磁纬60度以内的残余磁场的z向平均残余磁场。
[0090]
所述指数计算模块107与所述均值计算模块106相连，用于对相邻四个轨道的z向平均残余磁场求极差，对所述极差进行归一化，并将归一化后的极差作为地磁ap指数。
[0091]
其中，获取模块101、磁场计算模块102、残差计算模块103、构建模块104、去趋势化模块105、均值计算模块106和指数计算模块107的结构和原理与上述地磁ap指数计算方法中的步骤一一对应，故在此不再赘述。
[0092]
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以
全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
[0093]
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。
[0094]
本发明的存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的地磁ap指数计算方法。所述存储介质包括：rom、ram、磁碟、u盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0095]
如图11所示，于一实施例中，本发明的地磁ap指数计算终端包括：处理器111及存储器112。
[0096]
所述存储器112用于存储计算机程序。
[0097]
所述存储器112包括：rom、ram、磁碟、u盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0098]
所述处理器111与所述存储器112相连，用于执行所述存储器112存储的计算机程序，以使所述地磁ap指数计算终端执行上述的地磁ap指数计算方法。
[0099]
优选地，所述处理器111可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0100]
综上所述，本发明的地磁ap指数计算方法及系统、存储介质及终端基于太阳同步轨道卫星磁场来实现地磁指数的计算，快速精准；只需要一颗低轨卫星，不需要遍布全球的地磁台站，建立成本、维护成本较低；能够通过调整参数(如纬度范围)快速建立新版本的地磁指数；相比于地基观测，天基观测具有良好的南北对称性，特别地，太阳同步轨道晨昏卫星固定地围绕着06点和18点两个地方时，更能反映地磁扰动的上下限，更适于建立衡量全球地磁活动的指数。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0101]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟
悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种地磁ap指数计算方法，其特征在于：包括以下步骤：获取太阳同步轨道晨昏卫星的卫星位置和所采集的观测磁场；基于所述卫星位置，计算国际参考地磁场模型的模型磁场；计算所述模型磁场与所述观测磁场之间的残差磁场；基于地磁平静日的残差磁场，构建沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型；基于所述残差磁场分布模型，对所述观测磁场进行去趋势化处理；在geo坐标系下，计算每个轨道南北磁纬60度以内的残余磁场的z向平均残余磁场；对相邻四个轨道的z向平均残余磁场求极差，对所述极差进行归一化，并将归一化后的极差作为地磁ap指数。2.根据权利要求1所述的地磁ap指数计算方法，其特征在于：计算所述模型磁场与所述观测磁场之间的残差磁场采用以下任一方式：1)δb＝b
obs-b
igrf
，其中，b
obs
表示所述观测磁场，b
igrf
表示所述国际参考地磁场模型磁场，δb表示所述残差磁场；2)δb＝b
obs-b
igrf-symh，其中，symh表示sym-h指数；3.根据权利要求1所述的地磁ap指数计算方法，其特征在于：基于地磁平静日的残差磁场，构建沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型包括以下步骤：获取地磁平静日的残差磁场；基于所述残差磁场构建磁场残差分布模型δb
ascend
(glong
i
，glat
i
)和δb
descend
(glong
i
，glat
i
)；其中δb
ascend
(glong
i
，glat
i
)表示卫星处于升轨时期的残差磁场分布模型，δb
descend
(glong
i
，glat
i
)表示卫星处于降轨时期的残差磁场分布模型；将所述磁场残差分布模型δb
ascend
(glong
i
，glat
i
)和δb
descend
(glong
i
，glat
i
)插值到经度范围[-180
°
，+180
°
]之间，获取沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型δb
ascend
(glong，glat)和δb
descend
(glong，glat)；其中δb
ascend
(glong，glat)表示卫星处于升轨时期的沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型，δb
descend
(glong，glat)表示卫星处于降轨时期的沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型。4.根据权利要求1所述的地磁ap指数计算方法，其特征在于：根据δb(t)＝b
obs
(t)-b
igrf
(glong，glat)-δb(glong，glat)对所述观测磁场进行去趋势化处理，其中，b
obs
(t)表示所述观测磁场，b
igrf
(glong，glat)表示国际参考地模型磁场，δb(glong，glat)表示残差磁场分布模型，在卫星处于升轨时期为δb
ascend
(glong，glat)，在卫星处于降轨时期为δb
descend
(glong，glat)。5.根据权利要求1所述的地磁ap指数计算方法，其特征在于：在geo坐标系下，计算每个轨道南北磁纬60度以内的残余磁场的z向平均残余磁场包括以下步骤：在geo坐标系下，分别计算每个轨道升轨和降轨期间南北磁纬60度以内的残余磁场z向平均值；计算升轨和降轨的残余磁场z向平均值的均值，作为所述z向平均残余磁场。6.根据权利要求1所述的地磁ap指数计算方法，其特征在于：对相邻四个轨道的z向平均残余磁场求极差，对所述极差进行归一化包括以下步骤：根据相邻四个轨道的z向平均残余磁场计算极差其中，
和分别表示相邻四个轨道的z向平均残余磁场的最大值和最小值；根据得到归一化的极差。7.根据权利要求1所述的地磁ap指数计算方法，其特征在于：还包括当检测到地磁平静日时，将所述地磁平静日的观测磁场进行插值处理，并基于插值处理后的观测磁场更新所述残差磁场分布模型。8.一种地磁ap指数计算系统，其特征在于：包括获取模块、磁场计算模块、残差计算模块、构建模块、去趋势化模块、均值计算模块和指数计算模块；所述获取模块用于获取太阳同步轨道晨昏卫星的卫星位置和所采集的观测磁场；所述磁场计算模块用于基于所述卫星位置，计算国际参考地磁场模型的模型磁场；所述残差计算模块用于计算所述模型磁场与所述观测磁场之间的残差磁场；所述构建模块用于基于地磁平静日的残差磁场，构建沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型；所述去趋势化模块用于基于所述残差磁场分布模型，对所述观测磁场进行去趋势化处理；所述均值计算模块用于在geo坐标系下，计算每个轨道南北磁纬60度以内的残余磁场的z向平均残余磁场；所述指数计算模块用于对相邻四个轨道的z向平均残余磁场求极差，对所述极差进行归一化，并将归一化后的极差作为地磁ap指数。9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的地磁ap指数计算方法。10.一种地磁ap指数计算终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述地磁ap指数计算终端执行权利要求1至7中任一项所述的地磁ap指数计算方法。

技术总结
本发明提供一种地磁ap指数计算方法及系统、存储介质及终端，包括获取太阳同步轨道晨昏卫星的卫星位置和所采集的观测磁场；基于所述卫星位置，计算国际参考地磁场模型的模型磁场；计算所述模型磁场与所述观测磁场之间的残差磁场；基于地磁平静日的残差磁场，构建沿经纬度连续分布的残差磁场分布模型；基于所述残差磁场分布模型，对所述观测磁场进行去趋势化处理；在GEO坐标系下，计算每个轨道南北磁纬60度以内的残余磁场的Z向平均残余磁场；对相邻四个轨道的Z向平均残余磁场求极差，对所述极差进行归一化，并将归一化后的极差作为地磁ap指数。本发明的地磁ap指数计算方法及系统、存储介质及终端基于太阳同步轨道卫星磁场来实现地磁指数的计算，快速精准，实用性强。实用性强。实用性强。


技术研发人员：赵玖桐 宗秋刚 宗位国 任杰
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8