[发明专利]一种计算火星探测器大气阻力的方法

权利要求书

1.一种计算火星探测器大气阻力的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、计算火星大气的阻力系数C_D；

步骤二、通过火星气候数据库MCD_V5.3获得火星大气密度ρ；

步骤三、计算卫星探测器相对火星大气的速度v_rel；

步骤四、计算卫星探测器的迎风面积A；

步骤五、计算卫星探测器受到的大气阻力f。

2.根据权利要求1所述的一种计算火星探测器大气阻力的方法，其特征在于：所述步骤一中，火星大气的阻力系数C_D的计算方法为：

式中，T_si为探测器各表面温度；

T_a为大气的温度；

β_i为大气的运动方向与探测器各表面的夹角，通过卫星探测器姿态监视系统获得；

μ_i为入射气体分子的平均质量与卫星探测器散射表面分子质量比。

3.根据权利要求2所述的一种计算火星探测器大气阻力的方法，其特征在于：所述步骤二中，所述火星气候数据库MCD_V5.3是从火星大气循环模型数值模拟获得的气象领域数据库，并使用观测数据完成验证；火星气候数据库MCD_V5.3提供了0～260公里范围内的温度、压强、风场和大气密度，并根据太阳活动的程度设置了平静、中等和活跃三个场景。

4.根据权利要求3所述的一种计算火星探测器大气阻力的方法，其特征在于：所述步骤二中，通过火星气候数据库MCD_V5.3获得火星大气密度ρ的具体方法为：

调用火星气候数据库MCD_V5.3的子程序call_mcd，输入参数为预设纵坐标类型zkey、预设火星地面点纵坐标xz、预设火星地面点经度xlon、预设火星地面点纬度xlat、预设数据分辨率hireskey、预设历元表示方式datekey、预设历元时刻xdate、火星地方时localtime、数据库文件存放路径dset和预设的火星尘暴和太阳EUV辐射的场景scena，输出结果即为火星大气密度ρ。

5.根据权利要求4所述的一种计算火星探测器大气阻力的方法，其特征在于：所述步骤三中，卫星探测器相对火星大气的速度v_rel的计算方法包括如下步骤：

S31、建立火星固联坐标系oxyz；其中，原点o为火星质心；选取火星平赤道面作为第一参考平面；x轴指向本初子午线与第一参考平面的焦点；z轴指向火星自转轴；y轴由右手定则确定；

S32、建立火星天球坐标系o1x1y1z1；其中，原点o1为火星质心；x1轴指向历元平春分点方向；z轴指向地球自转轴；y轴由右手定则确定；

S33、计算火星固联坐标系oxyz到火星天球坐标系o1x1y1z1的各轴的单位旋转矩阵R_i(α)＝[R_x(α)、R_y(α)、R_z(α)]；其中，设定x轴到x1轴的旋转角度、y轴到y1轴的旋转角度、z轴到z1轴的旋转角度均为α；

S34、计算t时刻火星固联坐标系oxyz到火星天球坐标系o1x1y1z1的坐标转换矩阵RT2C；

S35、计算火星天球坐标系下的火星大气速度Ω_in、卫星探测器的位置矢量r_in、卫星探测器的速度矢量v_in；计算卫星探测器相对火星大气的速度v_rel。

6.根据权利要求5所述的一种计算火星探测器大气阻力的方法，其特征在于：所述S33中，单位旋转矩阵R_i(α)的计算方法为：