[发明专利]基于落球定位信息的大气参数测量方法和设备

说明书

提供一种基于落球定位信息的大气参数测量方法和设备，所述方法包括：获得落球从抛球点被抛出的模拟飞行轨迹；基于落球的模拟飞行轨迹确定落球在不同高度处的第一阻力加速度；根据落球的实测飞行轨迹建立落球的高度观测仿真数据，并通过平滑滤波基于建立的落球的高度观测仿真数据确定落球在不同高度处的第二阻力加速度；根据第一阻力加速度与第二阻力加速度的比较结果确定与不同高度对应的平滑滤波的最优窗口宽度；基于最优窗口宽度来确定落球在不同高度处的速度和第三阻力加速度；利用确定的落球在不同高度处的速度和第三阻力加速度确定在不同高度处的大气参数。采用上述基于落球定位信息的大气参数测量方法和设备，可提高确定大气参数的准确性。

技术领域

本发明总体说来涉及空间物理技术领域，更具体地讲，涉及一种基于落球定位信息的大气参数测量方法和设备。

背景技术

随着新一代航空器、浮空器和亚轨道航天器的发展，临近空间正在成为开展高新技术应用和国防安全活动的新领域，关于该领域大气环境的研究日益成为关注的热点。

目前对临近空间的观测相对来说还比较少，主要采用激光雷达、MST雷达、流星雷达和火箭探空仪等方式对临近空间进行观测。现有的探空火箭探测系统，其运载火箭能力最大可达100km以上，但受降落伞开伞高度和温度传感器工作原理的限制，其观测数据的可信高度通常只能达到60km左右，无法满足探测60km以上高度的大气环境的要求。此外，落球法是国外用于探测30-100km大气环境的重要手段，但其对于70km以上高度的大气环境的探测的准确性低、误差大。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于提供一种基于落球定位信息的大气参数测量方法和设备，以克服上述至少一个缺点。

根据本发明示例性实施例的一方面，提供一种基于落球定位信息的大气参数测量方法，所述方法包括：基于落球的抛球点高度和抛球点速度，获得落球从抛球点被抛出的模拟飞行轨迹；基于落球的模拟飞行轨迹确定落球在不同高度处的第一阻力加速度；根据落球的实测飞行轨迹建立落球的高度观测仿真数据，并通过平滑滤波基于建立的落球的高度观测仿真数据确定落球在不同高度处的第二阻力加速度；根据第一阻力加速度与第二阻力加速度的比较结果确定与不同高度对应的平滑滤波的最优窗口宽度；以确定的与不同高度对应的最优窗口宽度对落球的实测飞行轨迹进行平滑滤波，并基于平滑滤波后的实测飞行轨迹确定落球在不同高度处的速度和第三阻力加速度；利用确定的落球在不同高度处的速度和第三阻力加速度确定在不同高度处的大气参数。

可选地，根据落球的实测飞行轨迹建立落球的高度观测仿真数据的步骤可包括：通过位置探测器检测落球的实测飞行轨迹；确定位置探测器的检测误差；基于检测的落球的实测飞行轨迹和确定的位置探测器的检测误差建立落球的高度观测仿真数据。

可选地，确定的位置探测器的检测误差可包括在位置探测器的预定误差范围内的多个检测误差，基于检测的落球的实测飞行轨迹和确定的位置探测器的检测误差建立落球的高度观测仿真数据的步骤可包括：通过将所述多个检测误差分别与落球的实测飞行轨迹作和，获得落球的多组高度观测仿真数据，其中，通过平滑滤波基于建立的落球的高度观测仿真数据确定落球在任一高度处的第二阻力加速度的步骤包括：对落球的所述多组高度观测仿真数据进行平滑滤波，并使用平滑滤波后的所述多组高度观测仿真数据确定落球在所述任一高度处与所述多组高度观测仿真数据分别对应的阻力加速度；将与所述多组高度观测仿真数据分别对应的阻力加速度的平均值作为落球在所述任一高度处的第二阻力加速度。

可选地，所述位置探测器可被布置在落球上。

可选地，根据第一阻力加速度与第二阻力加速度的比较结果确定与任一高度对应的平滑滤波的最优窗口宽度的步骤可包括：通过调整平滑滤波的窗口宽度对落球的高度观测仿真数据进行平滑滤波，基于平滑滤波后的落球的高度观测仿真数据获得相应的落球在所述任一高度处的第二阻力加速度，找到使得第一阻力加速度与第二阻力加速度的差值最小的窗口宽度，将所述窗口宽度确定为与所述任一高度对应的平滑滤波的最优窗口宽度。