本申請(qǐng)涉及地磁場(chǎng)建模，尤其涉及地磁場(chǎng)建模方法、設(shè)備、介質(zhì)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、地磁場(chǎng)作為地球的重要物理場(chǎng)之一，對(duì)地球環(huán)境及人類(lèi)活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生重要影響。最初，主要依賴(lài)地磁臺(tái)站進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，通過(guò)長(zhǎng)期積累的數(shù)據(jù)來(lái)分析地磁場(chǎng)的分布與變化規(guī)律。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值模擬方法的興起，全球磁流體力學(xué)、球諧分析法和球帽諧波分析法等數(shù)學(xué)方法逐漸成為地磁場(chǎng)建模的重要工具。

2、目前，地磁臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的空間覆蓋不足，大部分地區(qū)是不具備地磁站點(diǎn)的，這導(dǎo)致難以獲取全球范圍內(nèi)的高精度磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，而全球磁流體力學(xué)模型等雖然能夠在一定程度上彌補(bǔ)地磁臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的不足，但仍存在許多局限性。比如：一些復(fù)雜的物理過(guò)程難以用單一的全球磁流體力學(xué)模型來(lái)描述，導(dǎo)致模型在某些情況下無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地磁場(chǎng)的變化；球諧分析法需要大量數(shù)據(jù)點(diǎn)才能用于全球磁場(chǎng)分析。這些局限性都會(huì)導(dǎo)致全球磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的精度降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的主要目的在于提供一種地磁場(chǎng)建模方法、設(shè)備、介質(zhì)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，旨在解決了如何提高全球磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的精度的技術(shù)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N地磁場(chǎng)建模方法，所述的方法包括：

3、獲取球面基本電流系統(tǒng)secs的標(biāo)度因子矩陣；

4、獲取插值點(diǎn)的第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣；

5、根據(jù)所述標(biāo)度因子矩陣和所述第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣，確定所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)矩陣；

6、基于所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)矩陣，構(gòu)建地磁場(chǎng)模型。

7、在一實(shí)施例中，所述獲取插值點(diǎn)的第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣的步驟包括：

8、獲取所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)的徑向分量和天頂分量，并根據(jù)所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)的所述徑向分量和所述天頂分量，確定所述插值點(diǎn)的第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣。

9、在一實(shí)施例中，所述獲取所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)的徑向分量和天頂分量的步驟包括：

10、獲取所述插值點(diǎn)與所述secs的極點(diǎn)之間的角度信息和所述插值點(diǎn)的徑向距離；

11、根據(jù)所述角度信息和所述徑向距離，確定所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)的所述徑向分量和所述天頂分量。

12、在一實(shí)施例中，所述獲取所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)的徑向分量和天頂分量的步驟包括：

13、獲取所述secs的無(wú)散電流密度向量和所述插值點(diǎn)的徑向距離；

14、根據(jù)所述無(wú)散電流密度向量和所述徑向距離，確定所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)的所述徑向分量和所述天頂分量。

15、在一實(shí)施例中，所述獲取球面基本電流系統(tǒng)secs的標(biāo)度因子矩陣的步驟包括：

16、獲取觀測(cè)點(diǎn)的第二地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣；

17、獲取所述觀測(cè)點(diǎn)的磁場(chǎng)擾動(dòng)向量；

18、根據(jù)所述第二地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣和所述磁場(chǎng)擾動(dòng)向量，確定所述secs的標(biāo)度因子矩陣。

19、在一實(shí)施例中，所述獲取觀測(cè)點(diǎn)的第二地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣的步驟包括：

20、獲取所述觀測(cè)點(diǎn)的磁場(chǎng)的徑向分量和天頂分量，并根據(jù)所述觀測(cè)點(diǎn)的所述徑向分量和所述天頂分量，確定所述觀測(cè)點(diǎn)的第二地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣。

21、在一實(shí)施例中，在所述獲取球面基本電流系統(tǒng)secs的標(biāo)度因子矩陣的步驟之前，還包括：

22、根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)的分布信息，確定網(wǎng)格區(qū)域；

23、在所述網(wǎng)格區(qū)域上，確定所述secs的極點(diǎn)。

24、此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)還提出一種地磁場(chǎng)建模裝置，所述地磁場(chǎng)建模裝置包括：

25、標(biāo)度因子獲取模塊，用于獲取球面基本電流系統(tǒng)secs的標(biāo)度因子矩陣；

26、轉(zhuǎn)換矩陣獲取模塊，用于獲取插值點(diǎn)的第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣；

27、磁場(chǎng)矩陣確定模塊，用于根據(jù)所述標(biāo)度因子矩陣和所述第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣，確定所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)矩陣；

28、模型構(gòu)建模塊，用于基于所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)矩陣，構(gòu)建地磁場(chǎng)模型。

29、此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)還提出一種地磁場(chǎng)建模設(shè)備，所述設(shè)備包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序配置為實(shí)現(xiàn)如上文所述的地磁場(chǎng)建模方法的步驟。

30、此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)還提出一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)為計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上文所述的地磁場(chǎng)建模方法的步驟。

31、此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上文所述的地磁場(chǎng)建模方法的步驟。

32、本申請(qǐng)?zhí)岢龅囊粋€(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有以下技術(shù)效果：通過(guò)獲取球面基本電流系統(tǒng)secs的標(biāo)度因子矩陣，可以確定secs中的電流源對(duì)插值點(diǎn)的磁場(chǎng)的影響程度，為后續(xù)的磁場(chǎng)計(jì)算提供基礎(chǔ)，有助于準(zhǔn)確模擬和預(yù)測(cè)地球磁場(chǎng)的變化；通過(guò)獲取插值點(diǎn)的第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣，可以獲得在固定的secs的電流系數(shù)下，根據(jù)secs和插值點(diǎn)的相對(duì)位置，推算出插值點(diǎn)的地磁效應(yīng)，包括磁場(chǎng)強(qiáng)度、方向等關(guān)鍵信息，為后續(xù)確定磁場(chǎng)矩陣提供了準(zhǔn)確的磁場(chǎng)信息；進(jìn)而可以根據(jù)標(biāo)度因子矩陣和第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣，確定插值點(diǎn)的磁場(chǎng)矩陣，將secs的電流分布和插值點(diǎn)的地磁效應(yīng)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了從電流分布到插值點(diǎn)的磁場(chǎng)分布的精確轉(zhuǎn)換，使得插值點(diǎn)的磁場(chǎng)計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確；基于插值點(diǎn)的磁場(chǎng)矩陣，構(gòu)建地磁場(chǎng)模型，通過(guò)地磁場(chǎng)模型，可以對(duì)未知點(diǎn)的磁場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而準(zhǔn)確反映地球磁場(chǎng)的分布。

技術(shù)特征：

1.一種地磁場(chǎng)建模方法，其特征在于，所述地磁場(chǎng)建模方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的地磁場(chǎng)建模方法，其特征在于，所述獲取插值點(diǎn)的第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣的步驟包括：

3.如權(quán)利要求2所述的地磁場(chǎng)建模方法，其特征在于，所述獲取所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)的徑向分量和天頂分量的步驟包括：

4.如權(quán)利要求2所述的地磁場(chǎng)建模方法，其特征在于，所述獲取所述插值點(diǎn)的磁場(chǎng)的徑向分量和天頂分量的步驟包括：

5.如權(quán)利要求1所述的地磁場(chǎng)建模方法，其特征在于，所述獲取球面基本電流系統(tǒng)secs的標(biāo)度因子矩陣的步驟包括：

6.如權(quán)利要求5所述的地磁場(chǎng)建模方法，其特征在于，所述獲取觀測(cè)點(diǎn)的第二地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣的步驟包括：

7.如權(quán)利要求1所述的地磁場(chǎng)建模方法，其特征在于，在所述獲取球面基本電流系統(tǒng)secs的標(biāo)度因子矩陣的步驟之前，還包括：

8.一種地磁場(chǎng)建模設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序配置為實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的地磁場(chǎng)建模方法的步驟。

9.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)為計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的地磁場(chǎng)建模方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的地磁場(chǎng)建模方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種地磁場(chǎng)建模方法、設(shè)備、介質(zhì)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，涉及地磁場(chǎng)建模技術(shù)領(lǐng)域，地磁場(chǎng)建模方法包括：獲取球面基本電流系統(tǒng)的標(biāo)度因子矩陣；獲取插值點(diǎn)的第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣；根據(jù)標(biāo)度因子矩陣和第一地磁效應(yīng)轉(zhuǎn)換矩陣，確定插值點(diǎn)的磁場(chǎng)矩陣；基于插值點(diǎn)的磁場(chǎng)矩陣，構(gòu)建地磁場(chǎng)模型。本申請(qǐng)通過(guò)構(gòu)建地磁場(chǎng)模型，可以確定全球范圍內(nèi)電離層下任意點(diǎn)的磁場(chǎng)信息，從而填補(bǔ)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的空白，提高全球磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的覆蓋范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：袁丁,朱宇軒,陳雯,裴俊博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2