高分辨率星载磁力计观测到的特殊信号及相关电离层过程研究

The LEO Satellites CHAMP and Swarm carry the high-precision vector magnetometer with a 50Hz sample rate and scalar magnetometer, which provide continuous measurements of Earth's magnetic field. The vector magnetometer data cover the frequency signal from zero-frequency to 25Hz components including various natural and artificial signals. This project aim to identify the un-fully understood or ignored signal and describe their characteristics. In addition, try to find out the physical mechanism behind the signals. The result will help us to fully use the spaceborne magnetometer data and fully understand the physical processes in ionosphere and its coupling.

在地球低轨道运行的CHAMP卫星和Swarm卫星组都载有高精度的矢量磁力计和标量磁力计。其中矢量磁力计以50Hz的采样频率实时的对近地空间的地球磁场进行测量。50Hz的磁力计采样数据涵盖了从直流到25Hz的广泛频带，这其中包含了各种人工和自然的信号。其中大部分信号已被人充分研究和理解，但仍有部分信号不被人所知。本项目利用CHAMP卫星2000-2010年以及Swarm卫星最新的50Hz高精度矢量磁力计测量数据，通过对磁力计测量数据的连续动态谱分析，发现甄别特定信号；归纳其特征；结合空间环境参数与卫星本体运行参数，解释这些信号背后的物理问题，揭示电离层耦合的新现象或新特征。该项研究有助于扩展星载磁力计探测数据的研究范围；有助于加强对低轨卫星磁力计高精度高可靠性测量的认识；有助于对特定电离层物理过程以及电离层与其它地球物理圈耦合现象的理解。

1利用CHAMP卫星连续10年以及Swarm星座最新的高精度高分辨率50Hz磁力计数据，结合其他星载设备数据以及地球空间环境数据，寻找磁力计数据中包含的特殊信号，提取这些信号的特征，并揭示这些信号背后的物理机制。本项目的研究形成了一套成熟的处理高精度卫星磁场数据的方法，用于提取、辨别，分析数据中的各种异常信号。针对德国CHAMP卫星和欧洲Swarm卫星上的高精度磁场数据，通过这套方法，提取、分析了四种异常信号。分析的结果已经发表SCI文章以及正在撰写新的科研论文。这些结果非常有助于今后处理我国类似的卫星数据产品，如张衡一号卫星的高精度磁力计数据，提升我国卫星载荷数据应用水平。