Mitigating Spherical Harmonic Singularities in IGRF Calculations

[seki-hiro]

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Close #737

Description

既存のigrf.cは、国際標準地球磁場ＩＧＲＦとその計算ソフトウェア（３）がベースとなっている。しかし、球面調和関数を計算する際、極域に特異性があるため、磁場の計算が発散するという問題がある。

国際標準地球磁場ＩＧＲＦとその計算ソフトウェア（５）では、緯度が85度以上の領域で起きるこの特異性への対処が行われているため、これをベースにS2Eに反映した。

Test results

iniファイル変更点

// Simulation duration [sec]
simulation_duration_s = 8000

[ATTITUDE]
// Attitude propagation mode
// RK4 : Attitude Propagation with RK4 including disturbances and control torque
// CANTILEVER_VIBRATION : Attitude Propagation with the consideration of the cantilever vibration (flexible structure) including disturbances and control torque.
// CONTROLLED : Attitude Calculation with Controlled Attitude mode. All disturbances and control torque are ignored.
propagate_mode = CONTROLLED

// Orbit initialize mode for RK4, KEPLER, and ENCKE
// DEFAULT             : Use default initialize method (RK4 and ENCKE use pos/vel, KEPLER uses init_mode_kepler)
// POSITION_VELOCITY_I : Initialize with position and velocity in the inertial frame
// ORBITAL_ELEMENTS    : Initialize with orbital elements
initialize_mode = ORBITAL_ELEMENTS

inclination_rad = 1.57079632679

修正前

拡大して表示しているが、実際には北極と南極付近にて1e27オーダーの値が出ている。

修正後

極域での磁場の発散が解消されている。他の領域における磁場の概形は修正前から変化していない。

Impact

極域の磁場計算が改善する

Supplementary information

hotfixとして、Mainマージするために、 #741 を閉じて、PRを再作成した。

[200km]

ありがとうございます。