空间探测是人类拓展生存空间、发现新资源、揭示未知自然规律和新知识的必由之路。空间探测的一个重要趋势就是多卫星星座探测。为了实现由空间观测揭秘空间物质环境的基本运动规律，需要有效和充分地分析和利用多卫星观测数据。本论著系统论述多卫星观测数据分析方法，详细论述了如何由星座多点观测分析场量的空间梯度特性、场线的几何结构、空间边界层曲面的几何结构、等离子体结构的运动速度、空间电流分布以及电场和净电荷分布特性，从而揭示空间等离子体的基本动力学运动规律。
样章试读
目录
- 目录
前言 1
第一章 星座探测计划 1
第一节 Cluster计划 2
第二节 地球空间双星探测计划 5
第三节 MMS星座计划 11
第四节 THEMIS星座探测计划 13
第五节 Swarm计划 14
第六节 RBSP星座探测计划 16
第七节 AMPERE星座探测计划 18
第八节 总结 20
第二章 物理场线性梯度分析方法 21
第一节 星座的空间结构特性 21
第二节 确定物理场线性梯度的最小二乘方法 24
第三节 物理场梯度的线性外推方法 27
第四节 积分定理方法 33
第五节 四维时空中场量一次梯度的联合算法 38
第六节 总结 40
第三章 任意形态星座线性梯度分析方法 41
第一节 体积矩阵分解方法 41
第二节 线性外推方法 50
第三节 体积矩阵分解方法与线性外推方法的关联性 50
第四节 积分定理方法 51
第五节 算法应用 52
第六节 基于两点探测确定无力位形结构的磁场梯度 59
第七节 总结 67
第四章 场量二次梯度的星座探测分析 69
第一节 确定场量二次梯度的最小二乘法-ALQG 69
第二节 7-9星梯度算法 75
第三节 非线性磁梯度算法-NMG方法 83
第四节 多项式重构方法 92
第五节 高阶梯度的确定以及星座位形的约束条件 93
第六节 总结 94
第五章 物理场线几何结构分析 96
第一节 曲线几何的基本知识 96
第二节 磁力线几何结构的数学分析 99
第三节 磁力线几何结构多卫星星座观测分析方法 101
第四节 磁场三维几何结构的磁旋转分析方法 105
第五节 磁零点分析 110
第六节 地球磁层磁场几何结构的星座探测分析 114
第六章 空间边界层曲面几何结构分析 126
第一节 边界层法向矢量的分析方法 127
第二节 空间边界层几何结构的法向场分析方法（NFA） 130
第三节 磁层顶边界层几何结构的磁力线分析方法 141
第四节 总结 147
第七章 等离子体结构运动速度 148
第一节 等离子体整体速度的直接测量方法 148
第二节 等离子体漂移速度 149
第三节 de Hoffmann-Teller方法 149
第四节 时序法 150
第五节 磁场结构的表观速度和加速度的确定方法 153
第六节 磁零点运动速度的确定 155
第七节 波的相速度与波矢 156
第八节 总结 161
第八章 空间电流密度分析 162
第一节 电流密度的粒子探测分析方法 162
第二节 单卫星磁场时间系列观测——一维边界层中电流密度分析 163
第三节 双星星座探测——一维边界层中电流密度分析 165
第四节 平面星座探测——二维空间等离子体结构电流密度分析 166
第五节 电流密度的立体星座探测分析方法 168
第六节 平面星座的电流密度测量分析——存在物理约束情形 171
第七节 电流密度的参照系变换 174
第八节 空间等离子体中的漂移电流、抗磁电流和极化电流 174
第九节 总结 177
第九章 空间电场和电荷密度分析方法 178
第一节 电场的四探头测量分析方法 178
第二节 旋转卫星平台电场的六探头测量分析 180
第三节 单旋转平台电场测量仪数据处理和分析 181
第四节 双旋转平台三维电场测量仪数据处理和分析 182
第五节 空间电荷密度的多卫星探测分析 185
第六节 利用星座电场测量确定空间电荷密度的论证 188
第七节 空间电荷密度测量仪 190
第八节 总结 200
参考文献 201
附录A 常用物理常数 214
附录B 常用数学公式 216
附录C 曲面的基本数学理论 218
附录D NFA方法的论证 223
附录E 空间曲线坐标系及微分算子 225
附录F 不同参照系中物理观测量之间的变换关系 227
附录G 伽利略变换下电磁场之间的变换关系 231
第一节 时空的伽利略变换 231
第二节 时空梯度的变换 231
第三节 电磁场的伽利略变换 232
第四节 波动频率和波矢的变换 233
第五节 电磁场时空梯度之间的变换关系 234
第六节 低速运动磁流体力学方程与伽利略变换的相容性 235
附录H 几种典型磁场结构的磁力线几何特征 237
第一节 一维电流片磁力线的几何结构 237
第二节 偶极磁场的几何结构 240
第三节 圆柱螺旋磁力线的几何结构 242
附录I 相差法与时序方法的等效性 246
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