劉建宏 文謙 王兆魁（清華大學航天航空學院）

地球磁場與地球上的生命體息息相關，不僅保護了地球免受太陽風侵蝕，而且在現代工程應用中扮演著至關重要的角色。人們對地磁場進行探索已有漫長的歷史，自20 世紀以來發(fā)展的地磁測量衛(wèi)星（簡稱磁測衛(wèi)星），成為當今探測地磁場的主要工具，具備全球覆蓋、全天候、實時性的磁測優(yōu)勢。磁測衛(wèi)星從最初的單星單點低軌磁場標量測繪，演變至多點同源小尺度三維特征的精密探測，為相關學科和實際工程應用的發(fā)展作出了巨大的貢獻。

1 引言

地磁場可粗略描述為與地球自轉軸呈11°夾角的磁偶極子，其場源包括主磁場、地殼磁場、感應磁場、電離層磁場和磁層磁場，在太陽風的壓縮下，地磁線往背向太陽一面的空間延伸形成磁尾。探測地磁活動可協(xié)助地球物理學的建設，其磁測數據同時可支持氣象觀測、災害預警、礦產勘探、導航控制等實際工程應用。人們對于地磁場的認識和應用可以追溯到古希臘時期及中國古代的羅盤，而18 世紀初所開展的精確測繪任務可以視為近代地磁學發(fā)展的開端。

磁測工作的開展包括地面磁測、井中磁測、海洋磁測和航空磁測等。早期人們利用前兩種技術，針對性地探測某個區(qū)域內的磁場數據，但受限于復雜地形的限制，因此發(fā)展了更高效率的海洋磁測及航空磁測技術。雖然解決了地磁探測的效率問題，但是這四種磁測技術仍具有較大的時空局限性。因此，學界又發(fā)展出衛(wèi)星磁測技術，能夠提供探測和繪制幾百千米以上量級的大尺度磁測特征所需的同源數據集，同時具備全球性、全天候、實時性的磁場探測優(yōu)勢，從根源上解決了時空局限性的問題。

磁測衛(wèi)星的關鍵技術在于利用高精度的星載磁強計和精密定軌、定姿技術，以獲得衛(wèi)星運行軌道處的空間地磁矢量、強度等信息，并經過位置標定、噪聲濾除及數據處理，最終得出具有價值的數據。磁測衛(wèi)星所獲取的在軌探測數據一般與地面觀測數據相結合，用以建立或更新主磁場及巖石圈磁場模型，同時為地核動力學、地幔電導率、地震前的異常情況等研究提供了可靠的數據，近年來，還促進了空間等離子體物理學（如：研究空間天氣、磁重聯(lián)現象，以及電離層和磁層電流特點等）的發(fā)展。

2 磁測衛(wèi)星發(fā)展概述

磁測衛(wèi)星任務從單顆單點探測模式發(fā)展至多顆協(xié)同全局探測模式，從側重于主磁場探測的目標轉移至磁層-磁尾區(qū)域的地球空間物理環(huán)境。早期磁測衛(wèi)星的發(fā)展非常迅速，從第一顆磁測衛(wèi)星升空伊始，短短十年內磁測精度已可達到約10nT 的量級。但受限于當時的軌道定位誤差、絕對時間誤差、數字化誤差等影響，地磁場測量數據的輸出精度相對于儀器測量精度依然存在著巨大的差距。隨著技術的發(fā)展，后續(xù)的磁測衛(wèi)星已具備了高精度的磁測能力，還搭載了其他儀器來對磁場以外的重力場、電離層等進行綜合探測，推動了地球物理學的發(fā)展。

國際發(fā)展概況

（1）早期磁測衛(wèi)星

早期磁測衛(wèi)星的發(fā)射任務主要由蘇美兩國主導。1958 年，蘇聯(lián)發(fā)射了全球首顆磁測衛(wèi)星—人造地球衛(wèi)星-3（Sputnik-3），然而受該衛(wèi)星磁帶故障影響無法進行數據記錄，僅能實時回傳磁測數據。8 年后，蘇聯(lián)再次發(fā)射兩顆相似的宇宙-26，49（Kosmos-26，49）衛(wèi)星，并成功記錄下磁測數據，證實了利用地磁場數據確定航天器方位的可能性。美國則從1965 年至1969 年陸續(xù)發(fā)射了“極地軌道地球物理臺”（POGO）系列，由軌道地球物理臺-2，4，6（OGO-2，4，6）這3 顆衛(wèi)星組成。雖然這3 顆衛(wèi)星僅能測量磁場的標量強度，但依然是當時最為準確和連續(xù)的，為國際地磁參考場1965（IGRF1965）的建立、全球磁異常圖的構建、磁場外源電離層的研究等提供了極具價值的數據。1979 年“地磁衛(wèi)星”（Magsat）發(fā)射，首次提供了矢量的磁測數據，其更低的軌道為磁場的研究提供了更高的信號分辨率，并提供了方向特征的信息，但其數據僅限于當地黎明和黃昏時刻。

此時，磁測衛(wèi)星已具備較為成熟的技術，歐洲各國也逐漸加入發(fā)射行列，較具代表的包括丹麥于1999 年發(fā)射“奧斯特”（Orsted）及2000 年由德國發(fā)射的“挑戰(zhàn)性小衛(wèi)星有效載荷”（CHAMP）。前者通過將矢量磁強計與星敏感器結合，達到了對磁場三分量約5nT 的測量精度。其探測數據為IGRF2000模型提供了參考基準，并與Magsat 衛(wèi)星數據組合成高精度地磁數據庫，為地球內部電流的動態(tài)特性、內核與地幔之間的耦合、與磁場變化有關的日長變化等研究提供支持。后者則同時搭載了“全球定位系統(tǒng)”（GPS）、三軸加速度計、激光回復反射器、數字離子漂移計等設備，使其具備探測多物理場的能力。因此，為重力場反演、磁力位勢測繪、大氣層和電離層剖面測繪提供數據支持。

（2）現代磁測衛(wèi)星集群

為了滿足更高精度、更小尺度的磁測需求，隨后21 世紀的磁測任務從單顆磁測模式逐步發(fā)展至協(xié)同探測模式，其中包括：

1）歐洲航天局（ESA）的星簇-Ⅱ（Cluster-Ⅱ）及“蜂群”（Swarm）計劃。Cluster-Ⅱ計劃由4 顆衛(wèi)星組成，主要用于研究地球磁層，如：弓激波、磁鞘、磁尾、極光帶等區(qū)域內的三維小尺度結構和宏觀的湍流現象。截至2023 年12 月，在設計壽命為2 年的基礎上，該計劃仍持續(xù)在軌服務。Swarm 計劃由3顆衛(wèi)星組成，預計在軌服務至2025 年，其攜帶的載荷如圖1 所示。其主要科學目標是：①研究地核動力學、地球發(fā)電機過程和地核與地幔的相互作用；②繪制巖石圈磁化圖；③確定地幔的三維導電率；④調查磁層和電離層中的電流。

圖1 Swarm 衛(wèi)星的載荷布局方案（來源：ESA 網站）

2）美國的“西彌斯”（THEMIS）及“多任務模塊化航天器”（MMS）計劃。THEMIS 計劃的第一個階段（“黎明”階段），5 顆THEMIS 衛(wèi)星在地球磁尾收集數據，并證實了磁重聯(lián)現象是磁層亞暴的觸發(fā)因素。一年后，兩顆衛(wèi)星離開編隊進入月球軌道，對月球與太陽相互作用的加速、再連接、湍流和電動力學開展研究，獲稱“阿爾特彌斯-西彌斯”（ARTEMIS-THEMIS）計劃。MMS 計劃具有獨特的四面體飛行編隊，為研究電子擴散區(qū)域發(fā)生的動力學過程提供了手段，可用于解釋有關地磁層在等離子體無碰撞的情況下發(fā)現磁重聯(lián)現象的原因。該計劃也將拓展到地磁場以外的范圍，提供人們了解在行星際空間和日冕中的磁重聯(lián)現象（如：太陽耀斑和日冕拋射物質的途徑）。

國內發(fā)展概況

“地球空間雙星探測計劃”（簡稱雙星計劃），由兩顆軌道面相互垂直的衛(wèi)星構成。該計劃作為我國空間科學衛(wèi)星的先河，推動了國內行星際空間環(huán)境的研究，并提升了與歐洲航天局的合作層次、擴大了合作范圍。其與Cluster-Ⅱ計劃相配合，對地球空間進行“六點”探測，為研究地磁層整體變化規(guī)律、磁層空間暴機理、磁流體力學、等離子體物理學等問題提供寶貴的數據。

2018 年，中國第一顆近地軌道電場磁場監(jiān)測試驗衛(wèi)星——張衡一號在酒泉成功發(fā)射，工作在高度為507km、傾角為97.4°、回歸周期為5 天的太陽同步軌道，在一個回歸周期內可以達到約500km 全球空間分辨率。張衡一號搭載了各類科學儀器（見圖2），旨在實時監(jiān)測空間電磁環(huán)境變化并獲取相關數據，為地震預測、地球物理學及空間科學提供研究基礎。

圖2 張衡一號衛(wèi)星載荷布局方案[1]

澳門科學一號衛(wèi)星是國家航天局和澳門特別行政區(qū)政府共同聯(lián)合組織研究的空間科學衛(wèi)星，于2023 年5 月21 日在酒泉發(fā)射升空。A 星裝載了高精度磁強計，具備監(jiān)測赤道附近南大西洋磁場異常區(qū)和巖石圈磁場的能力，旨在為研究地球發(fā)電機、磁極倒轉、空間天氣預報、航天器空間運行安全等領域提供手段。B 星采用對日定向工作模式，搭載了太陽X 射線探測器、能量電子譜儀等設備，旨在檢測太陽耀斑爆發(fā)，以研究第25 個太陽周期的太陽活動，并評估其對日-地空間環(huán)境的影響，以及地球磁層和電離層的響應。澳門科學一號A、B 星如圖3 所示。

圖3 澳門科學一號A 星（左）及B 星（右）（來源：澳門空間技術與應用研究院）

“太陽風磁層電離層鏈接探測器”（SMILE）是歐洲航天局和中國科學院合作的一項科學任務，預計將于2025 年由歐洲研制的火箭發(fā)射。SMILE 衛(wèi)星選取高度為500km×121000km、傾角不小于63°的高橢圓率和高傾角工作軌道。其有效載荷包括軟X射線成像儀、紫外極光成像儀、低能離子分析儀和高精度數字磁強計。主要目標在于測量太陽風對地磁的影響，創(chuàng)新性地通過磁層頂和磁層尖的軟X 射線成像，與北部極光的同步紫外線成像結合，來了解日側磁層邊界的形態(tài)、耦合效應和動態(tài)響應，從而實現有史以來第一次對驅動空間天氣事件鏈進行觀測。

3 磁測衛(wèi)星載荷與相關技術

磁測技術屬于工程問題，需要針對任務目標需求對衛(wèi)星的總體設計、軌道選擇等方面進行相應的優(yōu)化。基于磁場衛(wèi)星的典型技術難點，本文集中于磁強計設計指標、靜態(tài)磁場噪聲的在軌標定技術和動態(tài)磁場建模與噪聲消除技術三個方面進行討論。

具備應用前景的高精度磁強計

在地磁探測任務中，可供選擇的星載磁強計種類繁多，其中因磁通門磁強計具有結構緊湊、穩(wěn)定性好、動態(tài)范圍大、靈敏度高等綜合性優(yōu)點，被廣泛應用于各類任務[2]。但是，它仍存在著若干缺點，如：零偏特性、儀器噪聲和溫度依賴性等。為了減弱這些缺點的影響，在磁測任務中經常對磁通門磁強計的性能進行有針對性的取舍優(yōu)化，或采用混合型磁強計方案，以獲得更好的綜合探測性能。

近年來，學者們主要從新型磁芯材料、集成電路技術等方面著手，瞄準小體積、高精度、大帶寬、低噪聲等目標，對磁強計技術進行研究。本文著重介紹3 類具有前瞻性和潛在發(fā)展前景的磁強計技術，探討其應用場景及未來發(fā)展方向。

（1）正交基模磁通門磁強計（FM-OFG）

FM-OFG 屬于正交式磁通門磁強計的一類，通過引入偏置激勵，有效地抑制了磁芯的主要噪聲源巴克豪森噪聲（Barkhausen），并提供更大的測量帶寬。這些優(yōu)勢提供給FM-OFG 能夠適應不同頻率范圍的地磁場變化能力，為捕捉地球磁場中的快速變化和微弱信號創(chuàng)造了更為廣泛的應用場景。目前，學者們主要通過研究磁芯材料的選型、優(yōu)化磁芯的幾何布局、標定適當的激勵電流等，來深度剖析噪聲來源的機理，為FM-OFG 的噪聲優(yōu)化提供理論支持。但是，FM-OFG 仍停留在單獨部件的理論研究階段，缺乏對其集成化技術的探索，產品的工藝技術相對不成熟。因此，如何對其封裝形成設計閉環(huán)，并裝載到衛(wèi)星上開展實際工程應用，是有待解決的關鍵難點。

（2）各向異性磁電阻效應（AMR）磁強計

AMR 磁強計以其芯片大小的體積、卓越的熱穩(wěn)定性和高度靈敏的特性，在磁測衛(wèi)星中的應用呈現出引人注目的發(fā)展勢頭。微小衛(wèi)星平臺的興起使得AMR 磁強計成為研究者們探索更靈活、經濟高效的地磁測量方案的首選。相較于傳統(tǒng)的磁通門磁強計，AMR 磁強計在微小衛(wèi)星平臺上的部署有助于解決高成本、大功耗和體積大等問題。目前，AMR 磁強計在磁測衛(wèi)星中常與其他磁強計協(xié)同工作，例如：與磁通門磁強計搭配，以輔助探測行星際磁場或地外天體磁場[3]，這為科學家提供了探索宇宙中不同區(qū)域磁場特性的有力工具。為了攻克AMR 磁強計在亞-nT量級內的較弱探測能力，學界的研究集中在提高其磁場分辨率和頻率響應上，主要通過磁阻薄膜材料的選擇和結構參數的優(yōu)化來實現。這些不懈的努力為未來磁測衛(wèi)星的設計和研發(fā)奠定了堅實的基礎，預示著AMR 磁強計在衛(wèi)星應用領域將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

（3）超導量子干涉器件（SQUID）磁強計

SQUID 磁強計具備fT/Hz1/2級的超高探測靈敏度、從直流至GHz 的超寬頻響特性和低至nm 級的大范圍空間分辨率?；赟QUID 磁強計出色的性能，近年來被廣泛應用到航空及地面磁測領域中，如：礦產資源探測、磁場梯度張量測量和地質結構測繪等[4]。然而，將SQUID 磁強計應用于衛(wèi)星系統(tǒng)面臨一系列挑戰(zhàn)，包括極低的溫度環(huán)境、精密的磁屏蔽裝置等，這對于衛(wèi)星系統(tǒng)而言是一項巨大的工程挑戰(zhàn)，增加了衛(wèi)星整體的復雜性和成本。盡管如此，SQUID 磁強計在衛(wèi)星磁測領域的應用仍具有潛在的重大優(yōu)勢，其超高靈敏度和寬頻響特性，使其對極低強度或高頻變化的磁場有著迅速的響應。未來，需要對SQUID 技術進一步優(yōu)化，滿足衛(wèi)星功率要求，并尋找更有效的制冷方法，從而推動其更廣泛的衛(wèi)星應用。

基于環(huán)境磁場特征的磁強計在軌標定技術

磁測衛(wèi)星的靜態(tài)磁場和磁強計的零偏一同被視為衛(wèi)星的靜態(tài)磁場噪聲，需要進行定期的在軌標定（或稱磁補償）。較為成熟且廣泛應用的方法是：通過磁強計自身測量坐標系在已知環(huán)境磁場中的轉動來獲取誤差信息，并通過算法進行標定。顯然，此方法要求衛(wèi)星具備三軸穩(wěn)定自旋的能力，且標定精度也依賴于所選擇的地磁模型，在抗噪能力及穩(wěn)定性方面均有待提升。

基于環(huán)境磁場特征的在軌標定技術，利用測量坐標系不動而觀測環(huán)境磁場變化的逆向思維，為上述問題提供了解決手段，常用的磁場特征包括Alfven波和磁鏡結構。在已有的標定技術中，基于Alfven波特性的David-Smith 方法被認為是最優(yōu)的手段。然而在實際應用中，這些標定技術依賴于衛(wèi)星所處環(huán)境的磁場特征，取決于選定的磁場波動事件當中對應特征的強度和“純度”，給標定的周期和精度引入了一定的限制。另外，如何選取數據集來進行標定在目前也沒有給出統(tǒng)一的標準判據，嚴重依賴于經驗參數的取值，進一步使得標定技術具有強烈的主觀性。

隨著Wang-Pan 系列標定方法的提出，學界拋棄了利用磁場特征物理假設的傳統(tǒng)概念，由此各類新技術也被不斷開發(fā)，且在國內尤為活躍。Wang-Pan系列方法創(chuàng)新性地引入幾何方法，通過補償立方的概念計算磁通門磁強計的磁補償值，在提升標定精度的同時簡化了計算量，且能夠兼容不同的磁場特征[5-6]。另外，也有學者借鑒了隨機信號處理的概念，利用環(huán)境磁場的數字特征作為判定依據，協(xié)助磁強計的在軌標定。這些新技術因具備對不同特征的兼容性和非主觀性的數據集選取，體現出明顯的優(yōu)勢。但是，這些新的標定方法也需要進一步優(yōu)化，如Wang-Pan 系列方法的標定精度受磁場長期變化和壓縮特征影響，且對于磁鏡結構的適應性較差。

總的來說，基于環(huán)境磁場特征在軌標定技術的發(fā)展趨勢在于需要更大程度利用磁場的不同特性，在保證兼容性和標定精度的前提下提升標定方法自適應性，并降低其對判定事件集選取的主觀依賴性，以適應現有磁測衛(wèi)星處于多變性工作環(huán)境的應用需求。

具備自適應性的盲源噪聲消除技術

衛(wèi)星上搭載的電子元器件（如：飛輪、太陽翼等）產生的動態(tài)感應磁場會對磁測衛(wèi)星的探測數據引入噪聲。在數據處理階段，需要識別并消除這些噪聲，來獲得更為精確的磁測數據。利用雙探頭測量磁場梯度或多點測量磁場梯度張量，再配合算法來消除動態(tài)磁噪聲，是目前發(fā)展較為成熟的技術，具備較短伸桿要求和測量數據備份的益處[7]。但是這些技術要求衛(wèi)星平臺雜散磁場可以利用多磁偶極子模型來描述，否則將無法有效剔除噪聲數據。為了解決這些問題，也有學者提出從頻域的角度出發(fā)，或利用多變量奇異譜分析，基于信號處理的手段來辨別并消除噪聲，且有效地提高磁強計數據的保真度，但存在著不能濾除與被測環(huán)境磁場同頻的機載噪聲的缺點。

在未知的條件下，對衛(wèi)星平臺的雜散磁場噪聲分離是一個亟須攻克的難題?，F代信號處理技術中的盲源分離（BSS）手段，可以在不事先知道雜散磁場大小的情況下對其進行去除。同時，它們不依賴于伸桿機構的優(yōu)點，也適配現在衛(wèi)星平臺微小化的發(fā)展趨勢，成為了目前磁噪聲消除的研究熱點。為了解決BSS 原理不能分離比磁強計數量多的雜散噪聲源的缺點，有學者由此引入了欠定盲源分離法（UBSS），但受其假設環(huán)境磁場均勻分布于所有磁強計的前置條件，UBSS 對雜散磁場的分離能力有待在后續(xù)工作中加以改進。其次，這些分離技術對信噪比的要求較高，且在計算復雜度和方法普適性方面有待改進，其理論研究及發(fā)展還尚未成熟。

具備自適應性的盲源噪聲分離技術是未來的發(fā)展趨勢，需要充分挖掘并應用磁測信號的時/頻域特性、統(tǒng)計特性等數學特征，來開展相關技術的理論研究。隨著機器學習在各個領域的成功應用，在動態(tài)磁場干擾消除領域中也出現了相關模型或深度學習網絡的建立，如：基于深度學習的磁偶極子建模神經網絡（MDMnet）[8]及用以進行奇異譜分析的卷積神經網絡（SSA-CNN)[9]。機器學習的高速發(fā)展為盲源分離技術提供了一個途徑，可以作為協(xié)助訓練各類算法進行整合，并使其具備更強的環(huán)境自適應性的工具。但是，現有的模型都具有很大的局限性，對噪聲的考慮相對簡單，有待進一步拓展。

4 磁測衛(wèi)星的展望

1）低噪聲、高精度的混合寬帶磁強計。雖然磁強計種類繁多，然而都具有鮮明的優(yōu)缺點，應用場景相對單調，無法同時兼顧多個性能指標。為此，需要研制一套混合寬帶磁強計，基于多傳感器信息融合、互補濾波數據融合等技術，對兩種或以上的磁強計的優(yōu)勢進行互補，以達到寬頻帶、低噪聲、高精度的測量目標。其中，對不同磁強計進行數據融合需要考慮輸出信號的相位差、慣性環(huán)節(jié)的輸出延遲、頻帶混疊引入的噪聲等問題。對傳感器電路設計進行優(yōu)化，并引入對應的濾波手段，同時使融合算法具有較強的自適應性能也是需要進一步細化和探討的方向。

2）多指標融合、多星交叉在軌標定技術。對磁強計進行在軌標定，應從磁測衛(wèi)星的姿態(tài)、磁強計輸出信息、所處軌道環(huán)境等多維度出發(fā)，基于星上資源及算力，研究能夠有機融合各個磁場波動特性，且具備快速響應、低誤差的線性算法。其中，基于磁補償立方體求出最優(yōu)零位補償值的Wang-Pan 方法是目前穩(wěn)定性最強、精度最高、基于多磁場波動指標的標定方法。為了進一步優(yōu)化Wang-Pan 方法，可以引入多星數據交叉對比，以識別并去除磁場的壓縮特性和長期變化趨勢。同時，還應對事件窗口的篩選判據給出參考基準，使標定過程自動化、標準化。

3）衛(wèi)星動態(tài)磁干擾的多偶極子建模、識別與分離。對整星磁偶極子進行標定建模，應當研究非線性、多指標迭代的反演算法，避免陷入局部最優(yōu)或奇異點收斂的情況，以尋求多磁偶極子的最優(yōu)解。還應構建高分辨率、高磁屏蔽、高穩(wěn)定性的磁線圈設施，通過磁特征近場標定、衛(wèi)星部件磁性指標分解與分配、磁污染的補償控制，考慮太陽翼、飛輪、線束布局等交流磁干擾建模，對衛(wèi)星的磁設計方案進行優(yōu)化。此外，需訓練魯棒性更強的非線性濾波模型，解決磁測信號與星載噪聲的模態(tài)混疊現象，構建更精確的誤差補償方法，使其具備識別盲源的多源噪聲的自適應性，提高不同任務中多源雜散噪聲分離的通用性。

4）基于低軌星座構型的聯(lián)合磁測衛(wèi)星系統(tǒng)。多星協(xié)同式磁測模式（如：Swarm 計劃）可以進行多維度、小尺度的地磁探測，建立更高精度的磁場模型。通過合理地設計軌道，可以獲得磁場的東西或南北指向梯度，為了解地殼磁場異常、巖石圈磁性、地幔流體和電離層等場源提供手段。當前，多星協(xié)同式探測模式一般不超過5 顆衛(wèi)星，雖然提供了高質量的同源同步多點磁測數據，但仍需要綜合數個磁測任務的數據進行聯(lián)合反演。日益發(fā)展的低軌衛(wèi)星星座為多點連續(xù)磁測模式提供可能性，可以提供更全面、分辨率更高、時間同步的全空間覆蓋信息。這也要求磁測衛(wèi)星在保證高精度探測的前提下實現無伸桿化和低成本設計，以滿足微小衛(wèi)星平臺的發(fā)展趨勢。

5 結束語

地磁探測為導航控制、地震預測、礦產勘測等重要的實際應用領域提供了寶貴的數據，推動了地球物理學、空間物理學等理論學科的發(fā)展。其中，磁測衛(wèi)星為地磁探測領域作出了杰出的貢獻，磁強計的探測精度與頻帶、數據處理過程中的噪聲濾除與衛(wèi)星的總體設計方案是決定磁測任務質量的關鍵。針對這些關鍵技術，本文對磁強計的設計指標、靜態(tài)磁場噪聲在軌標定技術，以及動態(tài)磁場建模與噪聲消除技術三個方面的研究進展進行了系統(tǒng)性分析。FM-OFG、AMR 及SQUID 三種類型磁強計，相對磁通門磁強計展現出更出色的探測性能，具有潛在的應用前景，也可搭配磁通門磁強計來獲取更高的磁測精度和帶寬。其次，衛(wèi)星平臺引起的靜態(tài)和動態(tài)噪聲也需要進行相應的處理。靜態(tài)磁場噪聲標定技術的發(fā)展趨勢，隨著Wang-Pan 方法的建立，逐步轉向更具兼容性和客觀性的多源特征標定手段。BSS 技術為雜散噪聲的濾除提供了思路，但發(fā)展相對不成熟，亟須從算法的層面繼續(xù)深入研究，也可引入機器學習手段來訓練算法的自適應性。

未來，磁強計應當具備寬頻帶、高精度、低噪聲的性能，通過設計混合寬帶磁強計可達到上述目標。另外，磁場數據的處理算法應具備自適應性、盲源識別能力、強魯棒性等特征，輔以低誤差、快速響應、高穩(wěn)定性的自動化磁強計在軌標定技術，以觀察更小尺度的磁場波動特性。最后，日益發(fā)展的低軌星座提供了多點同源同步的全空間覆蓋磁測手段，走向低成本化、無伸桿化的緊湊型微小衛(wèi)星平臺是實現上述發(fā)展的必由之路。