一種電場(chǎng)儀極低頻數(shù)據(jù)時(shí)域頻域綜合校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電場(chǎng)儀校正方法，特別是涉及一種電場(chǎng)儀極低頻數(shù)據(jù)時(shí)域頻域綜 合校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電場(chǎng)儀可以直接測(cè)量地面、空中或電離層的電場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)地球電磁場(chǎng)環(huán)境實(shí)施有 效的監(jiān)測(cè)。電場(chǎng)強(qiáng)度是地球空間物理和空間環(huán)境的一個(gè)重要的參數(shù)，對(duì)空間電場(chǎng)的長(zhǎng)期監(jiān) 測(cè)，可以制作全球電磁圖，對(duì)通信、導(dǎo)航、空間天氣預(yù)警、地球物理勘探等具有重要作用，具 有極大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 電場(chǎng)儀極低頻（3-30HZ)段響應(yīng)中包含電場(chǎng)隨時(shí)間慢變化的電場(chǎng)趨勢(shì)信息和電場(chǎng) 隨時(shí)間快變化的電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息兩部分。為提高極低頻段電場(chǎng)分辨率，電場(chǎng)儀的采樣時(shí)間較 長(zhǎng)，因此長(zhǎng)時(shí)間積累的電場(chǎng)趨勢(shì)變化非常明顯，數(shù)據(jù)處理中不能被忽略。電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)中電場(chǎng) 趨勢(shì)信息和電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息相互疊加，高精度的電場(chǎng)探測(cè)需要對(duì)電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息進(jìn)行校正，因 此需要將電場(chǎng)儀響應(yīng)中電場(chǎng)趨勢(shì)變化和電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息兩部分分離，對(duì)電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息進(jìn)行校 正后與電場(chǎng)趨勢(shì)信息相加，完成電場(chǎng)儀的校正。
[0004] 參見圖1為電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)，電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)為圖中*線表示的曲線，電場(chǎng)趨勢(shì)信息為實(shí)線 表示的曲線。電場(chǎng)儀校正處理是電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)處理的核心處理環(huán)節(jié)，直接決定了電場(chǎng)儀的數(shù) 據(jù)精度，因此必須對(duì)電場(chǎng)儀進(jìn)行嚴(yán)格的校正?，F(xiàn)有方法電場(chǎng)趨勢(shì)信息與電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息分離 不徹底，分離后的電場(chǎng)趨勢(shì)信息中包含部分電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息，因此現(xiàn)有方法校正精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電場(chǎng)儀極低頻（3-30HZ)段校 正的技術(shù)問題的方法，有效地分離了電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)中電場(chǎng)趨勢(shì)信息和電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息，并將電 場(chǎng)細(xì)節(jié)信息在頻域、時(shí)域進(jìn)行綜合處理，取得了良好的校正效果，校正精度高。
[0006] 本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種電場(chǎng)儀極低頻數(shù)據(jù)時(shí)域頻域綜合校 正方法，其特征在于包括如下步驟：
[0007] 1)在時(shí)域根據(jù)電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)基于最小二乘法獲得電場(chǎng)趨勢(shì)信息F(n)，從電場(chǎng)儀數(shù) 據(jù)中分離電場(chǎng)趨勢(shì)信息F (η)，得到電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息X (η);
[0008] 2)對(duì)電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息X (η)進(jìn)行Fourier變換，得到電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息X (η)的頻域信息 X(k);
[0009] 3)將電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息X(k)在頻域進(jìn)行校正；得到校正后的電場(chǎng)細(xì)節(jié)頻域信息 X1GO ;
[0010] 4)對(duì)校正后的電場(chǎng)細(xì)節(jié)頻域信息X1 (k)進(jìn)行Fourier逆變換，得到新的時(shí)域電場(chǎng) 細(xì)節(jié)信息；
[0011] 5)電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息X1 (η)的實(shí)部R(n)與電場(chǎng)趨勢(shì)信息F(n)累加，得到校正后的電 場(chǎng)儀數(shù)據(jù)。
[0012] 其中，步驟1)具體包括如下步驟：
[0013] I. 1對(duì)電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合，得到電場(chǎng)趨勢(shì)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(xiàng)式階數(shù)；
[0016] P(1)，P(2)…P(m)，P(m+l)擬合多項(xiàng)式系數(shù)；
[0017] η為電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)的離散點(diǎn)序號(hào)；
[0018] 1. 2計(jì)算電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息X (η);
[0019] X (n) =E (n) -F (η)
[0020] 其中η為離散點(diǎn)序號(hào)；
[0021] E (η)為電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)；
[0022] F (η)為電場(chǎng)趨勢(shì)信息。
[0023] 其中，步驟2)中Fourier變換采用如下公式計(jì)算：
[0024] 其中η為電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)的離散點(diǎn)序號(hào)，0 < η < N-I ;
[0025] k為頻率；
[0026] X (k)為電場(chǎng)細(xì)節(jié)頻譜信息；
[0027] N為參與Fourier變換的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)。
[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(shù)；
[0034] Phase (k)為電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息的相位值；
[0035] 3. 1. 2計(jì)算相位差值
[0036] PhaseL (k) = Phase(k)-PhaseC(k)
[0037] 其中phaseC(k)為試驗(yàn)測(cè)定的相位校正系數(shù)；
[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(shù)；
[0044] Gain (k)為電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息的模值；
[0045] (2)計(jì)算模比值
[0046] GainL (k) = Gain (k)/GainC (k)
[0047] 其中GainC (k)為試驗(yàn)測(cè)定的模校正系數(shù)；
[0048] GainL (k)為校正后的模；
[0049] (3)求校正后的電場(chǎng)細(xì)節(jié)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(duì)已知電場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，所述已知電場(chǎng)已知其電場(chǎng)強(qiáng)度E和相位信息phase ;
[0053] (2)通過電場(chǎng)儀對(duì)已知電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果為電場(chǎng)強(qiáng)度E1，相位信息 phasel ；
[0054] (3)則相位校正系數(shù) phaseC(k) = phasel-phase ;模校正系數(shù) GainC(k) = E1/E。
[0055] 其中步驟4)中得到的新的時(shí)域電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息X1 (η)的具體步驟如下：
[0056] 對(duì)校正后的電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息X1 (k)進(jìn)行Fourier逆變換，得到校正后的時(shí)域電場(chǎng)細(xì) 節(jié)信息X1OO ;
[0058] 其中步驟5)電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息X1 (η)的實(shí)部R(n)與電場(chǎng)趨勢(shì)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(chǎng)儀校正結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0061] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0062] 本發(fā)明從電場(chǎng)儀極低頻段數(shù)據(jù)特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)電場(chǎng)儀極低頻段數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域頻域綜 合校正處理，有效地分離了電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)中電場(chǎng)趨勢(shì)信息和電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息，并將電場(chǎng)細(xì)節(jié)信 息在頻域、時(shí)域進(jìn)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(xiàn)有處理方 法相比較，結(jié)果穩(wěn)定、處理高效，并且處理精度顯著提高，很好的滿足了電場(chǎng)儀校正的運(yùn)算 效率和精度需求。
【附圖說明】
[0063] 圖1為本發(fā)明電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)圖示；
[0064] 圖2為本發(fā)明校正方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：
[0066] 1)在時(shí)域基于最小二乘法將電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)中電場(chǎng)趨勢(shì)信息和電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息分離；
[0067] I. 1最小二乘擬合電場(chǎng)趨勢(shì)信息
[0068] 對(duì)電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合，得到電場(chǎng)趨勢(shì)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(xiàng)式階數(shù)；
[0071] P(1)，P(2)…P(m)，P(m+l)擬合多項(xiàng)式系數(shù)；
[0072] η為離散點(diǎn)序號(hào)；
[0073] F (η)為離散的電場(chǎng)趨勢(shì)信息。
[0074] 1. 2計(jì)算電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息
[0075] X (n) =E (n) -F (η)
[0076] 其中η為離散點(diǎn)序號(hào)；
[0077] E (η)為電場(chǎng)儀數(shù)據(jù)；
[0078] F (η)為電場(chǎng)趨勢(shì)信息；
[0079] X (η)為電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息。
[0080] 2)對(duì)電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息進(jìn)行離散Fourier變換，得到電場(chǎng)細(xì)節(jié)信息的頻域信息；
[0082] 其