Способ обнаружения ударных волн в космической плазме

(43) Оп по делам изобретен и открытий(72) Авторы изобретени П, Евдокимов и М, Я. Натензонут космических исследованич АН СССР 71 аявитель(54) СПОСОАРНЫХ ВОЛН В ОБНАРУЖЕНИЯОСМИЧЕСКОИ ЛАЗМЕ ныи 25 тауударнои тственно рки, по средние и Й,;на Изобретение относится к обнаружению ударных волн в околоземном пространстве и межпланетной среде по измерениям маг нитного поля с помощью боРтового вычислительного устройства.Известен способ обнаружения ударных волн в космической плазме путем измерений модуля магнитного поля на борту космического летательного аппарата, определения скользящих средних, их преобразования, сравнения с порогом и передачей информации на Землю 11,Однако известный способ дает большое количество ложных обнаружений при случайных возрастаниях магнитного поля и, кроме того, обнаруживает только вхождение космического аппарата в ударную волну, а выход зарегистрирован быть ие может.Целью изобретения является уменьшение объемов передаваемых данных за счет передачи только данных об ударных волнах, повышение достоверности обнаружения момента появления ударной волны,обнаружение ударных волн, характеризующихся одновременным изменением среднего значения модуля магнитного поля и дисперсии модуля магнитного поля, и обнаружение ударной волны, имеющей растянутый во времени фронт,Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе обнаружения ударных волн путем измерений модуля магнитного поля на борту космического летательного 5 аппарата, определения скользящих среднихих преобразования, сравнения с порогом и передачей информации на Землю, производят сравнение с заранее заданным порогом отношения модуля приращения скользящего среднего модуля магнитного поля, вычисленного по двум выборкам, содержащим равное количество измерений, к минимальному скользящему среднему из этих значений; одновременно производят 5 сравнение с заранее заданным порогом отношения крайних значений дисперсии на краях пронумерованного набора дисперсий, вычисленных по одной из выборок, причем максимальная из дисперсии этого набора 0 имеет заранее задаваемый номер; крометого, выборки, используемые для вычисления средних и дисперсий, разносят на заранее задаваемый интервал времени, рав" или превышающий длительность фрондарной волны.На фиг. 1 а представлен видволны; на фиг, 1 б и 1 в - соотве разнесенные и неразнесенные выбо которым определяются скользящие З 0 Я, и Я и скользящие дисперсии Офиг. 1 г и 1 д - график поведения критерия по средним и дисперсиям; на фиг. 2 - функциональная схема бортового вычислительного устройства, реализующего предлагаемый способ. 5Регистр сдвига последовательно заполняют измерениями, поступающими с магнитометра. При поступлении каждого нового измерения модуля магнитного поля самое старое значение затирается и вычис- О ляют новые значения скользящих средних 5, и 5 в двух блоках определения скользящих средних (БСС), каждый из которых подключен к соответствующей половине регистра сдвига. Вычисленные значения 15 с выходов БСС параллельно поступают для определения значения адаптивного порога на схему определения адаптивного порога (СОАП), где в схеме определения минимума определяют минимальное значение из 20 двух скользящих средних дисперсий и это значение поступает на схему умножения, на другой вход которой поступает значение порога, хранящееся в памяти порогов и лежащее в интервале от 0,5 до 3. Таким об разом, на выходе СОАП получают значение адаптивного порога. К моменту сформиро:вания этого значения определяют модуль разности двух вычисленных скользящих средних в блоке вычисления модуля раз- ЗО ности и оно поступает на .вход решающего блока средних (РБС). Другой вход РБС подключен к выходу СОАП и в РБС определяется, превышает ли модуль разности скользящих средних значения адаптивного З 5 порога. В случае превышения вырабатывается признак наличия ударной волны и на Землю передаются измерения магнитометра только на ударной волне,Для обнаружения ударных волн, харак О теризующихся кроме возрастания среднего значения модуля магнитного поля возрастанием дисперсии модуля, в бортовое вычислительное устройство добавляются блок определения скользящей дисперсии (БСД), 45 регистр сдвига дисперсий (РСД) и блок поиска максимума дисперсий (БМД), решающий блок дисперсий и блок совпадения (И).Функциональная схема бортового вычислительного устройства в данном случае изображена на фиг. 3.Предлагаемый способ дополнительно к действиям, связанным с определением признака ударной волны по скользящим 55 средним, требует следующих действий. По последней выборке, хранящейся в регистре сдвига, вычисляют значение скользящей дисперсии в БСД и это значение помещают в РСД, где ему присваивается последний 6 О номер, при этом номера значений дисперсий, уже хранящиеся в РСД, уменьшаются на единицу, а значение дисперсии, имеющее первый номер, затирается. После этого определяется максимальное значение диспер сий и проверяется имеет ли оно заранее заданный номер в РСД, В случае выполнения этого условия подается разрешение на РБД и с его помощью определяется отношение дисперсий Й, и Вь имеющих первый и последний номер в РСД, в РБД, затем производится проверка условия) ) ду)О.,1где РЭ заранее задаваемый порог, значения которого лежат в пределах от 1,5 до 3. Если условие выполняется, то вырабатывается признак наличия ударной волны по дисперсиям, который подается на блок И. Если на другой вход блока И поступает признак наличия ударной волны по средним, то на выходе блока И вырабатывается сигнал о наличии ударной волны и на Землю передается информация.В случае, когда фронт ударной волны растянут во времени, выборки, используемые для выработки признака, разносят на заранее задаваемый интервал времени, равный или превышающий длительность фронта ударной волны (см, фиг. 1 б). В схемах (фиг, 2 и 3) регистры сдвига дополняют памятью, имеющей объем, равный числу измерений модуля магнитного поля, производимых магнитометром за время прохождения фронта ударной волны. Регистр сдвига для данного случая изображен на фиг. 4.Предлагаемый способ позволяет, организовав обработку информации на борту космического летательного аппарата, сократить объемы передаваемой информации и объем магнитного носителя, применяемого для регистрации и хранения информации.Кроме того, данный способ позволяет, при соответствующем выборе порогов добиться высокой вероятности обнаружения ударных волн и свести к минимуму ложные обнаружения.Формула изобретения1. Способ обнаружения ударных волн в космической плазме путем высокоопросных измерений модуля магнитного поля на борту космического летательного аппарата, определения скользящих средних, их преобразования, сравнения с порогом и передачей информации на Землю, о т л и ч а ющ и й ся тем, что, с целью сокращения объемов передаваемых данных за счет передачи только данных об ударных волнах, а также для повышения достоверности обнаружения момента появления ударной волны, производят сравнение с заранее заданным порогом отношения модуля приращения скользящего среднего модуля магнитного поля, вычисленного по двум выборкам, содержащим равное количество измерений к минимальному скользящему среднему из этих значений, 7865982. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обнаружения ударных волн, характеризующихся одновременным изменением среднего значения модуля магнитного поля и дисперсии модуля магнитного поля, одновременно производят сравнение с заранее заданным порогом отношения крайних значений дисперсии на краях пронумерованного набора дисперсий, вычисленных по одной из выборок, причем :максимальная из дисперсий этого набора имеет заранее задаваемый номер.3. Способ по пп, 1 и 2, отличаюац и й с я тем, что, с целью обнаружения ударной волны, имеющей растянутый во времени фронт, выборки, используемые для, вычисления средних и дисперсий, разносят на заранее задаваемый интервал времени, 5 равный или превышающий длительностьфронта ударной волны. Источник информации, принятый во10 внимание при экспертизе:1. б, Мцзгпапп, Г, М, МепЬапег, А. Ма 1 ег,Р, багптегз, Паз Рцгз 1 егзопдег-Мадпе е 1 дехрегппеп 1 (Е 2) Кашп 1 а 1 тгНогзЬипд,Вапй 19, НеИ 5, 1975, р, 232 - 237,86598 0 ризн ход МедведевКуклина оставите Корректор С. Ф Текред фелвд ктор Пате п. Харьк. ф аказ 25/33 Изд.104 Тираж 731 Подписное ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5.