本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種基于無(wú)人機(jī)的航空磁力探測(cè)裝置，包括航空磁力儀系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)、機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、機(jī)載GPS定位系統(tǒng)；所述航空磁力儀系統(tǒng)，包括用于測(cè)量地球磁場(chǎng)的總場(chǎng)磁力儀和用于測(cè)量無(wú)人機(jī)姿態(tài)三分量磁力儀；所述機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括主控模塊、總場(chǎng)磁力儀采集模塊、三分量磁力儀采集模塊、GPS模塊、A/D采集卡、狀態(tài)顯示模塊及存儲(chǔ)模塊。本實(shí)用新型專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需要大型有人飛機(jī)，降低了航空磁測(cè)成本，適合應(yīng)用于車(chē)船不能到達(dá)的陸地和灘淺海交界地區(qū)磁力探測(cè)，具有成本低和安全性高等優(yōu)勢(shì)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種基于無(wú)人機(jī)的航空磁力探測(cè)裝置，屬于地球物理勘探
技術(shù)介紹
航空磁力探測(cè)是通過(guò)安裝在飛機(jī)上的磁力儀對(duì)地磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)，獲取地磁場(chǎng)的磁性參數(shù)，通過(guò)對(duì)所獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、成圖來(lái)分析判斷地質(zhì)情況或判斷找礦靶區(qū)的一種方法。傳統(tǒng)的航空磁力探測(cè)裝置需要在有人駕駛的專用飛機(jī)上使用，作業(yè)成本高，且需要專業(yè)的飛行員進(jìn)行操作，受天氣、地形、機(jī)械等條件的限制，人員的安全受到威脅。此外，作業(yè)時(shí)間受到黑夜限制，難以進(jìn)行全天候作業(yè)；作業(yè)地域限制較大，難以隨著調(diào)查船進(jìn)行海洋和島嶼磁力探測(cè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種基于無(wú)人機(jī)的航空磁力探測(cè)裝置，無(wú)需大型有人飛機(jī)，降低航空磁測(cè)成本。本技術(shù)包括航空磁力儀系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)、機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、機(jī)載GPS定位系統(tǒng)。所述航空磁力儀系統(tǒng)，包括總場(chǎng)磁力儀和三分量磁力儀，所述總場(chǎng)磁力儀用于測(cè)量地球磁場(chǎng)，三分量磁力儀用于測(cè)量無(wú)人機(jī)姿態(tài)。所述總場(chǎng)磁力儀測(cè)量地球磁力總場(chǎng)。由于受無(wú)人機(jī)本身磁場(chǎng)的影響，總場(chǎng)磁力儀測(cè)得的地球磁力總場(chǎng)包含無(wú)人機(jī)磁場(chǎng)干擾。無(wú)人機(jī)磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量地球磁力總場(chǎng)的干擾與無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)密切相關(guān)。所述三分量磁力儀測(cè)量無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)，將這些數(shù)據(jù)送到機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所述機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括主控模塊、總場(chǎng)磁力儀采集模塊、三分量磁力儀采集模塊、GPS模塊、A/D采集卡、狀態(tài)顯示模塊及存儲(chǔ)模塊；總場(chǎng)磁力儀采集模塊為總場(chǎng)磁力儀提供電源、將主控模塊的命令發(fā)送給總場(chǎng)磁力儀、將總場(chǎng)磁力儀的數(shù)據(jù)傳輸給主控模塊；三分量磁力儀采集模塊為三分量磁力儀提供電源、將主控模塊的命令發(fā)送給三分量磁力儀、將三分量磁力儀的數(shù)據(jù)傳輸給主控模塊；GPS模塊將GPS的數(shù)據(jù)傳輸給主控模塊;A/D采集卡對(duì)四路模擬量輸入進(jìn)行數(shù)字化并傳輸給主控模塊；主控模塊對(duì)總場(chǎng)磁力儀和三分量磁力儀進(jìn)行控制，接收總場(chǎng)磁力儀、三分量磁力儀、GPS、四路模擬量輸入數(shù)據(jù)并記錄于存儲(chǔ)模塊；主控模塊包含自動(dòng)磁補(bǔ)償模塊，主控模塊同時(shí)接收總場(chǎng)磁力儀測(cè)得的包含無(wú)人機(jī)磁場(chǎng)干擾的地球磁力總場(chǎng)數(shù)據(jù)和三分量磁力儀測(cè)得的無(wú)人機(jī)飛行方向與姿態(tài)數(shù)據(jù)；主控模塊所含自動(dòng)磁補(bǔ)償模塊根據(jù)三分量磁力儀測(cè)得的無(wú)人機(jī)飛行方向與姿態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解算，去除總場(chǎng)磁力儀測(cè)得的地球磁力總場(chǎng)數(shù)據(jù)中所包含的包含無(wú)人機(jī)磁場(chǎng)干擾，將去除干擾后的數(shù)據(jù)記錄于硬盤(pán)并實(shí)時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)輸出端口輸出；狀態(tài)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示各種設(shè)備狀態(tài)信息。優(yōu)選地，航空磁力儀系統(tǒng)中的總場(chǎng)磁力儀為SCINTREX公司生產(chǎn)的CS-3高靈敏度銫光泵磁力儀。優(yōu)選地，航空磁力儀系統(tǒng)中的三分量磁力儀為Bartington公司生產(chǎn)的Mag629磁通門(mén)磁力儀。所述無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)，是旋翼無(wú)人直升機(jī)或固定翼無(wú)人機(jī)。優(yōu)選地，無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)為山東濰坊天翔航空公司V750無(wú)人直升機(jī)，無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間不低于4小時(shí)。優(yōu)選地，機(jī)載GPS定位系統(tǒng)為Novetal OEMVlo本技術(shù)使用時(shí)采用如下磁力探測(cè)步驟:(I)將補(bǔ)償飛行測(cè)線與磁力探測(cè)測(cè)線坐標(biāo)錄入無(wú)人機(jī)機(jī)載系統(tǒng)；(2)設(shè)置航空磁力儀系統(tǒng)的采樣率等工作參數(shù)，開(kāi)機(jī)工作；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開(kāi)機(jī)工作；(3)無(wú)人機(jī)起飛并到達(dá)既定高度后，首先進(jìn)行磁力補(bǔ)償飛行；補(bǔ)償飛行測(cè)線一般為一個(gè)正方形閉合框，在飛行期間完成側(cè)滾、搖擺和俯仰三種規(guī)定動(dòng)作，機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)解算無(wú)人機(jī)磁場(chǎng)干擾參數(shù)；(4)無(wú)人機(jī)完成后磁力補(bǔ)償飛行后，開(kāi)始按磁力探測(cè)測(cè)線巡航，在續(xù)航能力時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)不間斷地球磁場(chǎng)探測(cè)；磁力探測(cè)期間，機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收并記錄總場(chǎng)磁力儀采集的包含無(wú)人機(jī)干擾的地球磁力總場(chǎng)數(shù)據(jù)和三分量磁力儀采集的無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)磁力補(bǔ)償飛行期間解算獲得的無(wú)人機(jī)磁場(chǎng)干擾參數(shù)，對(duì)總場(chǎng)磁力采集的地球總場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行磁力補(bǔ)償，去除無(wú)人機(jī)磁干擾，獲得無(wú)干擾的地球磁力總場(chǎng)數(shù)據(jù)；(5)無(wú)人機(jī)在完成既定探測(cè)任務(wù)后返航、降落；在執(zhí)行任務(wù)期間，地面站可以根據(jù)需要能夠隨時(shí)命令無(wú)人機(jī)返回、降落；(6)完成既定任務(wù)，關(guān)機(jī)；尚未完成既定任務(wù)，無(wú)人機(jī)加注燃油后進(jìn)行下一航段磁力探測(cè)。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需要大型有人飛機(jī)，降低了航空磁測(cè)成本，適合應(yīng)用于車(chē)船不能到達(dá)的陸地和灘淺海交界地區(qū)磁力探測(cè)，具有成本低和安全性高等優(yōu)勢(shì)。【附圖說(shuō)明】圖1是本技術(shù)的系統(tǒng)布局示意圖。圖2是機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成框圖。【具體實(shí)施方式】為了使本技術(shù)的技術(shù)方案更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本技術(shù)做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本技術(shù)保護(hù)的范圍。以無(wú)人機(jī)作為航空磁力儀和任務(wù)系統(tǒng)的飛行運(yùn)動(dòng)載體，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遙控或自主走行航空磁力探測(cè)。作為搭載無(wú)人機(jī)航空磁力探測(cè)系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)按其升力動(dòng)力裝置可分為固定翼無(wú)人機(jī)和旋轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)(無(wú)人直升機(jī))二類。下面以旋轉(zhuǎn)翼無(wú)人機(jī)為具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明(如圖1所示):(I)選用無(wú)人機(jī)平臺(tái)為山東濰坊天翔航空公司V750無(wú)人直升機(jī)，無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間不低于4小時(shí)；(2)將機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與機(jī)載GPS定位系統(tǒng)安裝在機(jī)腹內(nèi)。機(jī)載GPS定位系統(tǒng)為 Novetal OEMVl0(3)航空磁力儀系統(tǒng)中，總場(chǎng)磁力儀為SCINTREX公司生產(chǎn)的CS_3高靈敏度銫光泵磁力儀，三軸矢量磁力儀為Bartington公司生產(chǎn)的Mag629磁通門(mén)磁力儀。總場(chǎng)磁力儀與三軸矢量磁力儀以無(wú)人直升機(jī)中心軸對(duì)稱方式水平安裝在無(wú)人直升機(jī)中心兩側(cè)，空中任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)布局示意如圖2所示；(4)為減弱無(wú)人機(jī)的磁背景干擾，光泵磁力儀與無(wú)人機(jī)之間、三軸矢量磁力儀與無(wú)人機(jī)之間均以磁探桿連接；磁探桿具有一定的長(zhǎng)度和強(qiáng)度，磁探桿的尺寸設(shè)計(jì)需要避開(kāi)無(wú)人機(jī)的共振頻率；(5)選擇渤海萊州灣海灘作為測(cè)區(qū)；(6)將補(bǔ)償飛行測(cè)線與磁力探測(cè)測(cè)線坐標(biāo)錄入無(wú)人機(jī)機(jī)載系統(tǒng)；(7)補(bǔ)償飛行測(cè)線設(shè)計(jì)為一個(gè)正方形閉合框；磁力探測(cè)測(cè)線28條，測(cè)線總長(zhǎng)度500km ；(8)設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)的飛行高度300m，飛行速度90km/h ;(9)無(wú)人機(jī)起飛并到達(dá)既定高度后，首先進(jìn)行磁力補(bǔ)償飛行。在飛行期間完成側(cè)滾、搖擺和俯仰三種規(guī)定動(dòng)作，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄磁力與定位數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算無(wú)人機(jī)磁場(chǎng)干擾參數(shù)；；(10)無(wú)人機(jī)完成后磁力補(bǔ)償飛行后，開(kāi)始按磁力探測(cè)測(cè)線巡航，在續(xù)航能力時(shí)間可以完成300km的測(cè)線任務(wù)；磁力探測(cè)期間，機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收并記錄總場(chǎng)磁力儀采集的包含無(wú)人機(jī)干擾的地球磁力總場(chǎng)數(shù)據(jù)和三分量磁力儀采集的無(wú)人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)磁力補(bǔ)償飛行期間解算獲得的無(wú)人機(jī)磁場(chǎng)干擾參數(shù)，對(duì)總場(chǎng)磁力采集的地球總場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行磁力補(bǔ)償，去除無(wú)人機(jī)磁干擾，獲得無(wú)干擾的地球磁力總場(chǎng)數(shù)據(jù)。(11)無(wú)人機(jī)完成300km的測(cè)線任務(wù)后，返航、降落；(12)給無(wú)人機(jī)補(bǔ)充燃油；(13)無(wú)人機(jī)起飛，完成剩余200km測(cè)線任務(wù)后返航、降落；(14)無(wú)人機(jī)航空磁測(cè)完成后，將磁測(cè)數(shù)據(jù)下載至計(jì)算機(jī)，使用專業(yè)軟件處理。本技術(shù)僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置、及其連接都是可以有所變化的，在本技術(shù)技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本技術(shù)原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本技術(shù)的保護(hù)范圍之外。【主權(quán)項(xiàng)】1.一種基于無(wú)人機(jī)的航空磁力探測(cè)裝置，其特征在于包括本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于無(wú)人機(jī)的航空磁力探測(cè)裝置，其特征在于包括航空磁力儀系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)、機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、機(jī)載GPS定位系統(tǒng)；所述航空磁力儀系統(tǒng)，包括用于測(cè)量地球磁場(chǎng)的總場(chǎng)磁力儀和用于測(cè)量無(wú)人機(jī)姿態(tài)三分量磁力儀；所述機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括主控模塊、總場(chǎng)磁力儀采集模塊、三分量磁力儀采集模塊、GPS模塊、A/D采集卡、狀態(tài)顯示模塊及存儲(chǔ)模塊；總場(chǎng)磁力儀采集模塊為總場(chǎng)磁力儀提供電源、將主控模塊的命令發(fā)送給總場(chǎng)磁力儀、將總場(chǎng)磁力儀的數(shù)據(jù)傳輸給主控模塊；三分量磁力儀采集模塊為三分量磁力儀提供電源、將主控模塊的命令發(fā)送給三分量磁力儀、將三分量磁力儀的數(shù)據(jù)傳輸給主控模塊；GPS模塊將GPS的數(shù)據(jù)傳輸給主控模塊；A/D采集卡對(duì)四路模擬量輸入進(jìn)行數(shù)字化并傳輸給主控模塊；主控模塊對(duì)總場(chǎng)磁力儀和三分量磁力儀進(jìn)行控制，接收總場(chǎng)磁力儀、三分量磁力儀、GPS、四路模擬量輸入數(shù)據(jù)并記錄于存儲(chǔ)模塊；主控模塊包含自動(dòng)磁補(bǔ)償模塊，主控模塊同時(shí)接收總場(chǎng)磁力儀測(cè)得的包含無(wú)人機(jī)磁場(chǎng)干擾的地球磁力總場(chǎng)數(shù)據(jù)和三分量磁力儀測(cè)得的無(wú)人機(jī)飛行方向與姿態(tài)數(shù)據(jù)；主控模塊所含自動(dòng)磁補(bǔ)償模塊根據(jù)三分量磁力儀測(cè)得的無(wú)人機(jī)飛行方向與姿態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解算，去除總場(chǎng)磁力儀測(cè)得的地球磁力總場(chǎng)數(shù)據(jù)中所包含的包含無(wú)人機(jī)磁場(chǎng)干擾，將去除干擾后的數(shù)據(jù)記錄于硬盤(pán)并實(shí)時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)輸出端口輸出；狀態(tài)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示各種設(shè)備狀態(tài)信息。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：裴彥良，劉晨光，劉保華，華清峰，李先鋒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)家海洋局第一海洋研究所，國(guó)家深海基地管理中心，
類型：新型
國(guó)別省市：山東;37
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