监测检测
文I 国家无线电监测中心成都监测站单亮亮张学玲房之军
摘毋：磁偏rtl /tW ••航及尤线电记位领域广泛使W ， 在实丨丨丨屮获取准确的磁《角数椐至关里要。
笑键i »1：磁偏炻地磁投咽
在地磁场起源假说中，最具有代表性的是自激发电机 假说。地球液体外核的铁镍成分导电性较高，该假说认为， 相对缓慢运动的导电流体切割磁感线，产生的感应电流激 发出地球主磁场。
1.1地磁场矢量
地磁场矢量B 正交分解为X (北向分量）、y (东 向分量）和Z (垂直分量，向下为正），倾角I 是水平面 与场矢量之间的夹角，向下为正；磁偏角D 是真北与地 磁场矢量之间的水平夹角，向东为正，如图1所示。磁 场强度（严格来说是磁通密度）的国际单位制（S I ), 最常用于地磁的是特斯拉（T )。在地球表面，总强度从 22000n
T
到67000 n
T
。其计算公式为：
Y
D - arctan 一
(1 )X
, Z I = arctan —
H (2)
F - -jH
1 +
Z J
平面涡卷弹簧
(3)
其中，《 =
f
代表总强度，//代表水平强度，i ■代表倾角，D 代
表磁偏角。
图I 地磁场矢量投影图
山于地磁场/I ：时丨空I ’H j 维度丨：的+断变化，__________________/
1.2地磁场观察站
地磁场每年都在发生不可预测的非线性变化，必须每 五年更新一次模型系数，一般使用基于卫星和地面观测站 采集的磁场数据更新模型。 英国地质调査局（B
G S
)管理的9个地磁场观测站如
图2所示，其中三个在英国本土、六个在海外。地磁场观 测站为全球磁场建模提供数据源。
图2 B G S 地磁场观测站列表及分布地图
2全球地磁模型
地球磁场的形状和强度会随着时间不断变化，描述形 式复杂。B
G S
提供了世界电磁模型（W
M M
)和国际地
磁参考场（I
G R F手套加工
)两个模型，使用磁场数学模型可以预
测未来几年磁场的变化情况。
2.1世界电磁模型（WMM )
W
M
M
2020版本模型于2019年12月发布，有效期
为2020年至2025年。该模型由B G S
与美国国家海洋和
大气管理局（N
O A A
)共同完成，通过该模型可以查询
地球上任何位置的磁偏角。同时，W
M
M
模型提供了地
面以下l
k m
至地面以上850k
m
范围内完整的磁场几何
C H IN A R A
D IO
2021.5
利用I
G R F
模型的W
e b
服务获取中国部分地区从
2000年至2020年磁偏角的历史数据，统计趋势变化如 图4所示。
4 ..
近20年中国部分地区磁偏角变化趋势
S
图5磁偏角
地磁模型在导航中广泛应用于船舶、飞机和潜艇等。 在矿物勘探领域，给定向钻井指示准确的钻头方向•，在无 线电测向定位系统中，测向设备给出的示向度是基于测向 天线阵安装位置的磁北方向，如果使用分布式测向设备的 示向度在地理信息系统上进行交叉定位，需要利用该位置 的磁偏角将示向度进行修正，以获得真北示向度。
-V ：
厶南
一
1：海描
建
广州
黑龙n ._»_陕西
新疆
四川
图4中国部分地区磁偏角变化曲线
4地磁模型用途
全球定位系统中G
P S
接收器必须收集几组纬度和经
度对才能获得行进方向，此外，由于空中障碍物的遮挡，5结束语
在基于A
O A
的无线电发射源交叉定位系统中，如果
测向接收机安装的位置在空间地域上跨度比较大，同时安 装的时间不同，在将上述接收机的测向数据通过地理信息 系统显示交叉定位结果时，利用磁偏角数据对示向度进行 修正，可以提高测向精度。但需要注意的是，查询磁偏角
数据时，查询日期不选取最近的曰期，应选取测向系统的 安装日期。因为测向系统安装时天线阵的0号阵子正对
当时的磁北，
一
旦测向系统安装完毕，在天线阵没有变化
的情况下，测向系统给出的示向度是参照〇号阵子的。〇
监测检测
形状，主要用于导航领域。
2.2国际地磁参考场（IGRF )
在2019年10月发布了第13版国际地磁参考场 (I
G R F
)。I
G R F
宿主化是一个由包括中国在内的世界各地的 地磁学家合作开发的高质量参考模型，并得到了国际地磁 与航空学协会（I
A G A
)的认可，主要应用于地磁参考系统。
I G R F
每五年更新一次，目前有效期至2025年。
3地磁模型的使用
B G S 提供了 W
M M 和
I G R F 模型W
e b
服务查
询接口，如图3所示，通过输入经度、纬度、高度和查 询曰期査询关键字，W
e b
服务即可返回X
M L
格式数据，
d e c l i n a t i o n 字段内为磁偏角数据。
M M o d eli IM M o d e l geonuig.bgs.iK.uk/web u hltp://geomag. b gs.ac. u k/web_service/GI -<fM ma gn e t l c -l l «(d >m o 4«l -r e t u K »•m odel f*vW on’202〇-*w m m </m od«l^ <d M»2021-O X)l </da t»
<l a tt t ud e unl t>-'d «t {i K M V ))*>30.67«/U t i t u t f «> <i o iKi «i <K u n N>-'d <( |M «|'»10*_O J «/»B n f l t u •a Wt ud * unH»-'k m'.〇.00</«lt l «i d e>
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n/2020/T i alilude*30.67{lilong!(udea 104.07&S
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tdate*2021 -03-01&fonnal>xml
*-t 〇m -*m n s »v i | -a K l I n M l o n u n (
图3 I G R F 和W M M 模型W e b 服务查询结果
或是在水下和地下时，G P S
况下，指南针可作为G P S
的补充，以获取精确旦实时的
导航方向。折叠音箱
指南针在用于指示方向时，只是给出用户所在位置的 磁场北极方向（磁北），通常与地理北方向（真北）有一 定的偏差角度（磁偏角），如图5所示，通过模型提供的 磁偏角，结合指南针指示的磁北，可以实现精确识别真北 的方位。磁偏角随位置和时间而变化，所以需要使用地磁
模型对其进行校正。由于难以预测地磁场的变化，因此需 要及时更新模型（一般每五年一次）以获得相对准确的磁
偏角数据。
Magnetic North
(com p ass)
T ru e North (geographic)
-D
一一d
i
C H IN A R A
D IO
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监测检测
t i m e /s
图3 S I T O R -A R Q 教字信号消噪
从图3中可以看出带噪信号经过滤波器前的初始信噪 比为-3d
B
，经过滤波器消噪后信号信噪比为5.5d
B
，信
噪比提高了 8.5d B
，达到了消噪的目的。
除以上两个实验外，还分别对
C H N 4+4、 S T A N G A G
-
4285 和 M
I L
-188-110A 39T O N E
数字
信号进行了实验，但是效果并不理想。以上实验表明，
L M S
自适应滤波可以有效消减淹没在噪声中的模拟语音
信号和某些数字信号的噪声，凸显有用弱信号，即可对微 弱信号进行监测。但对于多路数字信号的消噪，还需要根
(上接56页）
再录制一段S
I T O R
-A
R Q
的数字信号，加入随机噪
声，经过自适应滤波前信噪比为-3d B
，通过滤波器进行
消噪，如图3所示。
满液式蒸发器_____________________o r i g i n a l ____________________
据信号特点进一步优化算法。
4结束语
本文提出将自适应滤波L
M S
算法应用于曰常监测
工作中的微弱信号监测，并将混有噪声的模拟语音和
S I T O R
-A
R Q
信号录音通过自适应滤波器，有效提高信
噪比，从而达到测量微弱信号的目的。自适应滤波L
M S
算法对多路数字信号的自适应滤波效果欠佳。下一步，研 究人员可以深入研究如何消减多路数字信号噪声，以进一 步提升信号收敛速度、增强稳定性，以满足信号处理的高 效性和实时性需求。K 0
参巧义献：
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◄
号阵子在天线阵安装完毕时已固定，虽然磁偏角随时间不 断变化，但天线阵的中心及0号阵子在地理信息系统上 是固定不变的。也就是说，测向接收机0度示向度与地 理上真北的夹角是固定不变的，根据天线阵安装竣工曰期 查询到的磁偏角就是该夹角。R 9
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C H IN A R A
D IO
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5
9
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站长QQ:729038198
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