Data processing and in-flight calibration of high-precision magnetic field measurement system based on a coherent population trapping atomic magnetometer

空间新技术试验卫星(SATech-01)搭载了我国自主研制的CPT(Coherent Population Trapping)原子磁力仪及其磁场精密测量系统, 这是国产CPT原子磁力仪在空间探测中的首次应用. 本文围绕该磁场测量系统的数据处理需求, 介绍了完整的数据处理与在轨定标流程. 首先, 针对磁力矩器工作时产生的复杂时变干扰, 设计并训练了轻量级的U-Net神经网络模型, 实现了对磁场测量数据中干扰区段的精准识别与剔除. 经过此预处理后, CPT原子磁力仪的数据与CHAOS模型预测值高度吻合, 偏差均值为-1.76 nT, 标准差为10.18 nT. 在此基础上, 以CPT原子磁力仪的标量测量数据为基准, 通过最小二乘拟合完成了矢量磁力仪的在轨标定. 结合微型磁阻式矢量磁力仪和微型星敏感器的地面联合定标结果, 并利用CHAOS模型估算和分离了卫星剩磁, 进一步验证了无磁伸展臂方案在抑制卫星平台磁干扰方面的有效性. 该处理流程不仅显著提升了系统的测量精度, 也为未来星载地磁场高精度观测任务提供了重要的技术参考.