一種電場儀極低頻數據時域頻域綜合校正方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電場儀校正方法，特別是涉及一種電場儀極低頻數據時域頻域綜 合校正方法。
【背景技術】
[0002] 電場儀可以直接測量地面、空中或電離層的電場強度，對地球電磁場環境實施有 效的監測。電場強度是地球空間物理和空間環境的一個重要的參數，對空間電場的長期監 測，可以制作全球電磁圖，對通信、導航、空間天氣預警、地球物理勘探等具有重要作用，具 有極大的應用價值和廣闊的應用前景。
[0003] 電場儀極低頻（3-30HZ)段響應中包含電場隨時間慢變化的電場趨勢信息和電場 隨時間快變化的電場細節信息兩部分。為提高極低頻段電場分辨率，電場儀的采樣時間較 長，因此長時間積累的電場趨勢變化非常明顯，數據處理中不能被忽略。電場儀數據中電場 趨勢信息和電場細節信息相互疊加，高精度的電場探測需要對電場細節信息進行校正，因 此需要將電場儀響應中電場趨勢變化和電場細節信息兩部分分離，對電場細節信息進行校 正后與電場趨勢信息相加，完成電場儀的校正。
[0004] 參見圖1為電場儀數據，電場儀數據為圖中*線表示的曲線，電場趨勢信息為實線 表示的曲線。電場儀校正處理是電場儀數據處理的核心處理環節，直接決定了電場儀的數 據精度，因此必須對電場儀進行嚴格的校正。現有方法電場趨勢信息與電場細節信息分離 不徹底，分離后的電場趨勢信息中包含部分電場細節信息，因此現有方法校正精度較低。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種電場儀極低頻（3-30HZ)段校 正的技術問題的方法，有效地分離了電場儀數據中電場趨勢信息和電場細節信息，并將電 場細節信息在頻域、時域進行綜合處理，取得了良好的校正效果，校正精度高。
[0006] 本發明目的通過如下技術方案予以實現：一種電場儀極低頻數據時域頻域綜合校 正方法，其特征在于包括如下步驟：
[0007] 1)在時域根據電場儀數據基于最小二乘法獲得電場趨勢信息F(n)，從電場儀數 據中分離電場趨勢信息F (η)，得到電場細節信息X (η);
[0008] 2)對電場細節信息X (η)進行Fourier變換，得到電場細節信息X (η)的頻域信息 X(k);
[0009] 3)將電場細節信息X(k)在頻域進行校正；得到校正后的電場細節頻域信息 X1GO ;
[0010] 4)對校正后的電場細節頻域信息X1 (k)進行Fourier逆變換，得到新的時域電場 細節信息；
[0011] 5)電場細節信息X1 (η)的實部R(n)與電場趨勢信息F(n)累加，得到校正后的電 場儀數據。
[0012] 其中，步驟1)具體包括如下步驟：
[0013] I. 1對電場儀數據進行最小二乘擬合，得到電場趨勢信息F(n);
[0014] F (n) = P (I) *nm+P (2) *nm Y · · +P (m) *n+P (m+1)
[0015] 其中m為擬合多項式階數；
[0016] P(1)，P(2)…P(m)，P(m+l)擬合多項式系數；
[0017] η為電場儀數據的離散點序號；
[0018] 1. 2計算電場細節信息X (η);
[0019] X (n) =E (n) -F (η)
[0020] 其中η為離散點序號；
[0021] E (η)為電場儀數據；
[0022] F (η)為電場趨勢信息。
[0023] 其中，步驟2)中Fourier變換采用如下公式計算：
[0024] 其中η為電場儀數據的離散點序號，0 < η < N-I ;
[0025] k為頻率；
[0026] X (k)為電場細節頻譜信息；
[0027] N為參與Fourier變換的數據點個數。
[0028] 其中步驟3)具體包括：
[0029] 3. 1相位校正
[0030] 3. L 1求X(k)相位信息
[0031] Phase (k) = angle (X (k));
[0032] 其中k為頻率；
[0033] angle為求相位函數；
[0034] Phase (k)為電場細節信息的相位值；
[0035] 3. 1. 2計算相位差值
[0036] PhaseL (k) = Phase(k)-PhaseC(k)
[0037] 其中phaseC(k)為試驗測定的相位校正系數；
[0038] PhaseL (k)為校正后的相位；
[0039] 3. 2模校正
[0040] 3. 2. 1 求 X (k)的模
[0041 ] Gain (k) = abs (X (k))
[0042] 其中k為頻率；
[0043] abs為求模函數；
[0044] Gain (k)為電場細節信息的模值；
[0045] (2)計算模比值
[0046] GainL (k) = Gain (k)/GainC (k)
[0047] 其中GainC (k)為試驗測定的模校正系數；
[0048] GainL (k)為校正后的模；
[0049] (3)求校正后的電場細節頻域信息X1 (k)
[0050] X1 (k) = GainL (k)樸卿咖⑷。
[0051] 其中PhaseC(k)、GainC(k)采用如下方式獲取：
[0052] (1)對已知電場進行測量，所述已知電場已知其電場強度E和相位信息phase ;
[0053] (2)通過電場儀對已知電場強度進行測量，測量結果為電場強度E1，相位信息 phasel ；
[0054] (3)則相位校正系數 phaseC(k) = phasel-phase ;模校正系數 GainC(k) = E1/E。
[0055] 其中步驟4)中得到的新的時域電場細節信息X1 (η)的具體步驟如下：
[0056] 對校正后的電場細節信息X1 (k)進行Fourier逆變換，得到校正后的時域電場細 節信息X1OO ;
[0058] 其中步驟5)電場細節信息X1 (η)的實部R(n)與電場趨勢信息F(n)累加，采用如 下公式：
[0059] EL (n) = R (n) +F (η)
[0060] 其中：EL (η)為電場儀校正結果數據。
[0061] 本發明與現有技術相比具有如下優點：
[0062] 本發明從電場儀極低頻段數據特點出發，對電場儀極低頻段數據進行時域頻域綜 合校正處理，有效地分離了電場儀數據中電場趨勢信息和電場細節信息，并將電場細節信 息在頻域、時域進行綜合處理，取得了良好的校正效果，校正精度高。本方法與現有處理方 法相比較，結果穩定、處理高效，并且處理精度顯著提高，很好的滿足了電場儀校正的運算 效率和精度需求。
【附圖說明】
[0063] 圖1為本發明電場儀數據圖示；
[0064] 圖2為本發明校正方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0065] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述：
[0066] 1)在時域基于最小二乘法將電場儀數據中電場趨勢信息和電場細節信息分離；
[0067] I. 1最小二乘擬合電場趨勢信息
[0068] 對電場儀數據進行最小二乘擬合，得到電場趨勢信息
[0069] F (n) = P (I) *nm+P (2) *nm Y · · +P (m) *n+P (m+1)
[0070] 其中m為擬合多項式階數；
[0071] P(1)，P(2)…P(m)，P(m+l)擬合多項式系數；
[0072] η為離散點序號；
[0073] F (η)為離散的電場趨勢信息。
[0074] 1. 2計算電場細節信息
[0075] X (n) =E (n) -F (η)
[0076] 其中η為離散點序號；
[0077] E (η)為電場儀數據；
[0078] F (η)為電場趨勢信息；
[0079] X (η)為電場細節信息。
[0080] 2)對電場細節信息進行離散Fourier變換，得到電場細節信息的頻域信息；
[0082] 其