申请/专利权人：中国科学院国家空间科学中心

申请日：2020-03-11

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN113392493B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2021.10.01#实质审查的生效;2021.09.14#公开

摘要：本发明数字地球磁层的构建及基于数字地球磁层的时空计算方法，所述数字地球磁层的构建包括：以地球磁层为一种自然实体，确定其空间实体、时间实体和要素实体；对空间实体和时间实体分别进行形式化，构建空间基本单元和时间基本单元；通过对空间基本单元、时间基本单元以及各基本单元之间内在联系的表达，重构地球磁层的数字时空实体；通过要素映射建立要素实体与数字时空实体之间的关联关系，由此构建与地球磁层自然实体对应的数字实体，即数字地球磁层，实现各要素信息在时空框架下的组织。通过该方法建立的数字地球磁层，有利于支撑粒子通量分布、粒子运动特征分析等自然实体计算。

主权项：1.一种数字地球磁层的构建方法，所述方法包括：以地球磁层为一种自然实体，确定其空间实体、时间实体和要素实体；对空间实体和时间实体分别进行形式化，构建空间基本单元和时间基本单元；通过对空间基本单元、时间基本单元以及各基本单元之间内在联系的表达，重构地球磁层的数字时空实体；通过要素映射建立要素实体与数字时空实体之间的关联关系，由此构建与地球磁层自然实体对应的数字实体，即数字地球磁层，实现各要素信息在时空框架下的组织；所述以地球磁层为一种自然实体，确定其空间实体、时间实体和要素实体，具体包括：将地球磁层作为自然实体记为NE，其空间、时间、要素分别记为SE、TE、EE，则NE＝{SE,TE,EE}；要素实体包含K个要素，即EE＝{E1,E2,…,Ek,…,EK}，一个要素称为要素实体的一个维度，其中，Ek表示第k个要素维度，Dk,Q＝[D1,D2,…,DQ]表示要素Ek有Q个分量；所述对空间实体和时间实体分别进行形式化，构建空间基本单元和时间基本单元；具体包括：利用对各漂移壳进行剖分离散实现漂移壳形式化，在磁经方向离散为一系列的磁力线，在磁纬方向进行等磁纬的磁力线追踪离散，利用追踪的各磁力线段和磁力线之间的磁纬线构成的格网，即为漂移壳空间的空间基本单元su；operationsu表示定义在空间基本单元上的操作算子；用集合SU表示所有空间基本单元，SU＝{sui|i＝1,2,…,M}；sui表示第i个空间基本单元；M个空间基本单元的个数；对时间实体进行适应性离散，得到的等间隔或适应性的时间段为时间基本单元tu；operationtu表示定义在时间基本单元上的操作算子；用集合TU表示所有空间基本单元，TU＝{tu1,tu2,…,tuN}；tuj表示第j个时间基本单元，N为时间基本单元的总数；所述通过对空间基本单元、时间基本单元以及各基本单元之间内在联系的表达，重构地球磁层的数字时空实体；具体包括：stu表示一个耦合的时空对基本单元，stu∈STU＝SU×TU，其中，stu＝su,tu，符号×表示STU是SU和TU的笛卡尔积；空间基本单元之间的内在联系包括空间拓扑关系、空间度量关系、空间分布关系和空间方向关系，RS表示所有空间基本单元之间内在联系的集合；时间基本单元之间的内在联系包括顺序关系、时态拓扑关系，RT表示所有时间基本单元之间内在联系的集合；时空对基本单元之间的内在联系包括时空邻接关系和时空拓扑关系，RST表示所有时空对基本单元之间的内在联系的集合；数字时空实体的重构方法采用以下任一种：第一种：依据对空间基本单元及其一种空间内在联系的表达重构数字空间实体，并在其基础上对应所有时间基本单元，从而实现数字时空实体的重构；第二种：依据对时间基本单元及一种时间内在联系的形式化表达重构数字时间实体，并在其基础上对应所有空间基本单元，从而实现数字时空实体的重构；第三种：利用时空耦合编码对空间基本单元、时间基本单元进行耦合编码，通过编码对耦合的时空对基本单元及其之间的内在邻接关系进行表达，实现地球磁层的数字时空实体重构；所述通过要素映射建立要素实体与数字时空实体之间的关联关系，由此构建与地球磁层自然实体对应的数字实体，具体包括：要素与时空对基本单元之间的关联关系通过要素映射构建；用向量ek,Q表示第k个要素Ek在数字时空实体下的映射值，ek,Q即为Dk,Q的取值范围，则ek,Q有Q个分量，即ek,Q＝[ek,1,ek,2,…,ek,q,…,ek,Q]，其中ek,q表示第k个要素第q个维度的取值；当第k个要素为标量要素时，Q＝1；针对第一种重构方法，要素映射关系表示为：{[ek,1,ek,2,…,ek,Q]＝fksu,tu＝const|k＝1,2,…,K；Q}其中，tu＝const表示在一个时间基本单元下，时间为常数，构造要素与空间基本单元之间的映射；k＝1,2,…,K表示对要素实体的K个要素构造K个映射，对于每一个要素映射，其映射的形式fk各不相同；Q表示每类要素的分量个数；针对第二种重构方法，要素映射关系表示为：{[ek,1,ek,2,…,ek,Q]＝fksu＝const,tu|k＝1,2,…,K；Q}其中，su＝const表示在每个空间基本单元下进行要素与各时间基本单元之间的映射；针对第三种重构方法，要素映射关系表示为：{[ek,1,ek,2,…,ek,Q]＝fksu,tu|k＝1,2,…,K；Q}。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院国家空间科学中心 数字地球磁层的构建及基于数字地球磁层的时空计算方法

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