專利名稱：適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型航空磁法勘察技術(shù)領(lǐng)域，主要是一種適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀。
背景技術(shù)：
在礦產(chǎn)和石油勘探領(lǐng)域中，廣泛地使用光泵磁力儀來(lái)進(jìn)行航空磁法勘察?，F(xiàn)有技術(shù)中在進(jìn)行航空磁法勘察時(shí)，都是采用Y — 12等較大型的固定翼飛機(jī)進(jìn)行航空測(cè)量，Y -12飛機(jī)嚴(yán)格受民用航空、軍事管制，飛行需申請(qǐng)批準(zhǔn)，手續(xù)繁瑣嚴(yán)格，且飛行員需專門(mén)航空駕校多年培養(yǎng)，使用此類飛機(jī)進(jìn)行航磁勘察的成本也較高。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，作為航空飛行器系列中的無(wú)人飛行平臺(tái)以其在安全性、高機(jī)動(dòng)性和低成本等優(yōu)勢(shì)，在軍事偵察、航空攝影、遙感監(jiān)測(cè)和公共安全等領(lǐng)域有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。使用無(wú)人機(jī)等小型飛行器作為航磁測(cè)量的平臺(tái)相比Y — 12等較大型固定翼飛機(jī)將有很大的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)有的大型固定翼飛機(jī)所使用的航磁測(cè)量系統(tǒng)一般由光泵磁力儀梯度儀、磁補(bǔ)償儀、航空綜合數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)及高度計(jì)等配套儀器組成，整套系統(tǒng)體積不小于500mm 長(zhǎng)X 500mm寬X 300mm高、重量不小于30kg、功耗不小于200W均較大，而且需要人工操作， 無(wú)法滿足無(wú)人機(jī)平臺(tái)的安裝要求，人們迫切需要一款適合無(wú)人機(jī)等小型飛行器安裝的體積小、重量輕、功耗低、無(wú)人值守的高精度磁法勘察系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的正是要克服上述技術(shù)的不足，而提供一種適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案這種適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀，它包括主機(jī)、氦光泵探頭A、氦光泵探頭B，所述的主機(jī)內(nèi)設(shè)置有一塊主板、氦光泵磁力儀電路、GPS板和開(kāi)關(guān)電源模塊，主板分別與氦光泵磁力儀電路、GPS板、串行口 A、串行口 B和串行口 C相連接，GPS板通過(guò)GPS天線接口與GPS天線相連接，氦光泵磁力儀電路通過(guò)氦光泵探頭A接口與氦光泵探頭A相連接，氦光泵磁力儀電路通過(guò)氦光泵探頭B接口與氦光泵探頭B相連接；開(kāi)關(guān)電源模塊的輸入端通過(guò)電源開(kāi)關(guān)與電源輸入接口相連接，電源輸入接口與鋰聚合物電池組相連接，開(kāi)關(guān)電源模塊的輸出端分別與主板、GPS板和氦光泵磁力儀電路相連接。作為優(yōu)選，設(shè)置有顯控裝置，主板通過(guò)VGA接口、USB接口 A、PS/2鍵盤(pán)接口與顯控裝置相連接，通過(guò)USB接口 B與存儲(chǔ)器相連接。所述的主板通過(guò)串行口 A與三分量磁通門(mén)磁力儀相連接，通過(guò)串行口 B與高度計(jì)相連接，通過(guò)串行口 C與數(shù)傳電臺(tái)相連接；高度計(jì)與雷達(dá)高度計(jì)天線相連接，數(shù)傳電臺(tái)與數(shù)傳電臺(tái)天線相連接。主機(jī)可根據(jù)需要安裝一個(gè)氦光泵探頭地磁總場(chǎng)測(cè)量方式或兩個(gè)氦光泵探頭地磁總場(chǎng)梯度測(cè)量方式，可通過(guò)串行口連接三分量磁通門(mén)磁力儀、高度計(jì)，在有人飛行器平臺(tái)使用時(shí)可通過(guò)連接顯控裝置顯示所需信息并對(duì)主機(jī)進(jìn)行控制，在無(wú)人飛行器平臺(tái)使用時(shí)系統(tǒng)可自動(dòng)工作或通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接口對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。本實(shí)用新型的主機(jī)內(nèi)置有高效開(kāi)關(guān)電源模塊，可以適應(yīng)鉛酸蓄電池組、鋰聚合物電池組、機(jī)載發(fā)電機(jī)等多種直流電源輸入，在使用單個(gè)氦光泵探頭時(shí)整機(jī)功耗不超過(guò)25W， 而現(xiàn)有的航磁測(cè)量系統(tǒng)一般功耗在100W以上。本實(shí)用新型的主機(jī)內(nèi)置了飛行器磁干擾補(bǔ)償軟件，可通過(guò)外接的三分量磁通門(mén)磁力儀測(cè)量飛行器姿態(tài)，對(duì)氦光泵磁力儀測(cè)量中因飛行器姿態(tài)引起的磁干擾進(jìn)行補(bǔ)償，從而保證數(shù)據(jù)精度。本實(shí)用新型的主機(jī)內(nèi)置了磁法勘察軟件，可根據(jù)需要設(shè)置計(jì)劃測(cè)線，引導(dǎo)飛行器沿計(jì)劃測(cè)線飛行，實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)地磁總場(chǎng)數(shù)據(jù)、地磁三分量數(shù)據(jù)、飛行高度數(shù)據(jù)、GPS定位數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)，并提供數(shù)傳電臺(tái)接口，可有選擇地將數(shù)據(jù)打包通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)發(fā)送至地面站。本實(shí)用新型的主機(jī)將氦光泵磁力儀、GPS和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)高度集成，全部硬件安裝在一個(gè)密封的鋁合金防水盒中，所有連接器采用水密連接器以保證在海洋低空的潮濕鹽霧環(huán)境中可靠使用，主機(jī)體積不大于300mm長(zhǎng)X 300mm寬X 200mm高，主機(jī)重量約^ig,每個(gè)氦光泵探頭重量約0. m^g，完全能夠適應(yīng)無(wú)人機(jī)等小型飛行器的載荷能力。在固定翼無(wú)人機(jī)中，主機(jī)、高度計(jì)、數(shù)傳電臺(tái)、鋰聚合物電池組被安裝在機(jī)腹內(nèi)部遠(yuǎn)離飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的部位，氦光泵探頭A和氦光泵探頭B分別安裝在兩個(gè)翼尖，三分量磁通門(mén)磁力儀安裝在飛機(jī)前端，雷達(dá)高度計(jì)天線安裝在機(jī)腹，數(shù)傳電臺(tái)天線安裝在機(jī)頭上方，GPS 天線安裝在機(jī)身頂部。在旋翼無(wú)人機(jī)中，主機(jī)、高度計(jì)、數(shù)傳電臺(tái)、鋰聚合物電池組被安裝在機(jī)腹下方的掛架內(nèi)，機(jī)腹下方水平橫向伸出兩根碳纖維桿，氦光泵探頭A和氦光泵探頭B分別安裝在碳纖維桿的頂端，三分量磁通門(mén)磁力儀安裝在飛機(jī)尾桿中部下方，GPS天線安裝在飛機(jī)尾桿中部上方，雷達(dá)高度計(jì)天線安裝在機(jī)腹的掛架下方，數(shù)傳電臺(tái)天線安裝在尾桿尾部下方。在動(dòng)力三角翼中，主機(jī)、高度計(jì)、數(shù)傳電臺(tái)、鋰聚合物電池組被安裝在一個(gè)儀器箱內(nèi)，儀器箱安裝在機(jī)上乘客座位上，顯控裝置安裝在機(jī)內(nèi)儀表板下方，機(jī)頭向前水平伸出一根碳纖維管，氦光泵探頭A安裝在碳纖維管頂端，三分量磁通門(mén)磁力儀安裝在碳纖維管的內(nèi)部距機(jī)頭1米處，GPS天線安裝在碳纖維管內(nèi)部距機(jī)頭0. 5米處，雷達(dá)高度計(jì)天線和數(shù)傳電臺(tái)天線安裝在機(jī)腹下方。本實(shí)用新型有益的效果是本實(shí)用新型提供適用于無(wú)人機(jī)等小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀，它體積小、重量輕、功耗低、可無(wú)人值守自動(dòng)采集多種數(shù)據(jù)，能夠取代現(xiàn)有航磁測(cè)量系統(tǒng)中的光泵磁力儀、磁補(bǔ)償儀和航空綜合數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)。

[0017]圖1迷你氦光泵磁力儀原理框圖；[0018]圖2主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖3典型應(yīng)用的系統(tǒng)框圖；[0020]圖4固定翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)應(yīng)用安裝示意圖[0021]圖5旋翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)應(yīng)用安裝示意圖；[0022]圖6動(dòng)力三角翼平臺(tái)應(yīng)用安裝示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明鋁合金外殼1、主板2、氦光泵磁力儀電路3、GPS板4、開(kāi)關(guān)電源模塊5、電源開(kāi)關(guān)6、串行口 A-7、串行口 B-8、串行口 C-9、VGA接口 10、USB接口 A_11、USB接口 B-12、PS/2鍵盤(pán)接口 -13、電源輸入接口 -14、氦光泵探頭A-15，氦光泵探頭B_16，GPS天線接口 17、三分量磁通門(mén)磁力儀18、高度計(jì)19、數(shù)傳電臺(tái)20，主機(jī)21，GPS天線22，鋰聚合物電池組23，碳纖維桿M，碳纖維管25，雷達(dá)高度計(jì)天線沈，數(shù)傳電臺(tái)天線27，顯控裝置28， 氦光泵探頭A接口-29、氦光泵探頭B接口-30，儀器箱31。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明如圖所示，這種適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀，它包括主機(jī)21、氦光泵探頭A15、氦光泵探頭B16，所述的主機(jī)21內(nèi)設(shè)置有一塊主板2、顯控裝置觀、氦光泵磁力儀電路3、GPS板4和開(kāi)關(guān)電源模塊5，主板2分別與氦光泵磁力儀電路3、GPS板4、串行口 A7、 串行口 B8和串行口 C9相連接，主板2通過(guò)VGA接口 10、USB接口 All、PS/2鍵盤(pán)接口 13與顯控裝置觀相連接，通過(guò)USB接口 B12與存儲(chǔ)器相連接。GPS板4通過(guò)GPS天線接口 17與 GPS天線22相連接，氦光泵磁力儀電路3通過(guò)氦光泵探頭A接口四與氦光泵探頭A15相連接，氦光泵磁力儀電路3通過(guò)氦光泵探頭B接口 30與氦光泵探頭B16相連接；開(kāi)關(guān)電源模塊5的輸入端通過(guò)電源開(kāi)關(guān)6與電源輸入接口 14相連接，電源輸入接口 14與鋰聚合物電池組23相連接，開(kāi)關(guān)電源模塊5的輸出端分別與主板2、GPS板4和氦光泵磁力儀電路3 相連接。所述的主板2通過(guò)串行口 A7與三分量磁通門(mén)磁力儀18相連接，通過(guò)串行口 B8與高度計(jì)19相連接，通過(guò)串行口 C9與數(shù)傳電臺(tái)20相連接；高度計(jì)19與雷達(dá)高度計(jì)天線沈相連接，數(shù)傳電臺(tái)20與數(shù)傳電臺(tái)天線27相連接。本實(shí)用新型中的主機(jī)21由帶有減震支架的鋁合金外殼1、主板2、氦光泵磁力儀電路3、GPS板4、開(kāi)關(guān)電源模塊5、電源開(kāi)關(guān)6、串行口 A7、串行口 B8、串行口 C9、VGA接口 10、 USB接口 All、USB接口 B12、PS/2鍵盤(pán)接口 13、電源輸入接口 14、氦光泵探頭A接口 29、氦光泵探頭B接口 30、GPS天線接口 17組成。通過(guò)電源輸入接口 14輸入的18 36V范圍的直流電源被開(kāi)關(guān)電源模塊5變換為主板2和氦光泵磁力儀電路3所需的5V、士 15V及24V 電源，通過(guò)氦光泵探頭A接口四和氦光泵探頭B接口 30使氦光泵探頭A15、氦光泵探頭B16 與氦光泵磁力儀電路3相連接，氦光泵磁力儀電路3測(cè)量所得的數(shù)據(jù)經(jīng)由PC104總線送至 PC104主板2，PC104主板2同時(shí)通過(guò)內(nèi)部串行口采集GPS板4數(shù)據(jù)，通過(guò)串行口 A7采集三分量磁通門(mén)磁力儀18數(shù)據(jù)，通過(guò)串行口 B8采集高度計(jì)19數(shù)據(jù)，通過(guò)串行口 C9與數(shù)傳電臺(tái) 20連接后與地面站進(jìn)行通訊，根據(jù)需要可以通過(guò)VGA接口 10、USB接口 All和PS/2鍵盤(pán)接口 13連接顯控裝置觀，根據(jù)需要可以在USB接口 B12插入U(xiǎn)SB接口的存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)交互，外部的GPS天線22通過(guò)GPS天線接口 17與GPS板4連接。本實(shí)用新型中的PC104主板2優(yōu)選研祥科技的EC3 — 1641型PC104工業(yè)計(jì)算機(jī)主板，GPS板4優(yōu)選Novatel公司的0EM4-G2L，也可使用其他任何平面精度優(yōu)于2m，數(shù)據(jù)輸出頻次大于5Hz的GPS板，GPS天線22優(yōu)選Novatel公司的S67-1575-39。三分量磁通門(mén)磁力儀18優(yōu)選Bil 1 ingsley公司的DFM28G型三分量磁通門(mén)磁力儀，也可選用其他帶有串行口輸出且測(cè)磁靈敏度優(yōu)于0.5nT，三軸正交度優(yōu)于0.5°的小型三分量磁通門(mén)磁力儀。高度計(jì)19可使用帶有串行口輸出且測(cè)高量程大于500m，分辨率優(yōu)于0. an的小型雷達(dá)高度計(jì)。 數(shù)傳電臺(tái)20優(yōu)選日精ND250A無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)，也可選用其他地面?zhèn)鬏斠暰啻笥?km的小型無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)。如圖4所示，在固定翼無(wú)人機(jī)中，主機(jī)21、高度計(jì)19、數(shù)傳電臺(tái)20、鋰聚合物電池組 23被安裝在機(jī)腹內(nèi)部遠(yuǎn)離飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的部位，氦光泵探頭A15和氦光泵探頭B16分別安裝在兩個(gè)翼尖，三分量磁通門(mén)磁力儀18安裝在飛機(jī)前端，雷達(dá)高度計(jì)天線沈安裝在機(jī)腹，數(shù)傳電臺(tái)天線27安裝在機(jī)頭上方，GPS天線22安裝在機(jī)身頂部。如圖5所示，在旋翼無(wú)人機(jī)中，主機(jī)21、高度計(jì)19、數(shù)傳電臺(tái)20、鋰聚合物電池組 23被安裝在機(jī)腹下方的掛架內(nèi)，機(jī)腹下方水平橫向伸出兩根: 長(zhǎng)的碳纖維桿M，氦光泵探頭A15和氦光泵探頭B16分別安裝在碳纖維桿M的頂端，三分量磁通門(mén)磁力儀18安裝在飛機(jī)尾桿中部下方，GPS天線22安裝在飛機(jī)尾桿中部上方，雷達(dá)高度計(jì)天線沈安裝在機(jī)腹的掛架下方，數(shù)傳電臺(tái)天線27安裝在尾桿尾部下方。 如圖6所示，在動(dòng)力三角翼中，主機(jī)21、高度計(jì)19、數(shù)傳電臺(tái)20、鋰聚合物電池組 23被安裝在一個(gè)儀器箱31內(nèi)，儀器箱安裝在機(jī)上乘客座位上，顯控裝置觀安裝在機(jī)內(nèi)儀表板下方，機(jī)頭向前水平伸出一根2. 5m長(zhǎng)度的碳纖維管25，氦光泵探頭A 15安裝在碳纖維管 25頂端，三分量磁通門(mén)磁力儀18安裝在碳纖維管25的內(nèi)部距機(jī)頭1米處，GPS天線22安裝在碳纖維管25內(nèi)部距機(jī)頭0. 5米處，雷達(dá)高度計(jì)天線沈和數(shù)傳電臺(tái)天線27安裝在機(jī)腹下方。 除上述實(shí)施例外，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀，它包括主機(jī)(21)、氦光泵探頭A(15)、 氦光泵探頭B (16)，其特征是所述的主機(jī)(21)內(nèi)設(shè)置有一塊主板(2)、氦光泵磁力儀電路 (3)、GPS板(4)和開(kāi)關(guān)電源模塊(5)，主板(2)分別與氦光泵磁力儀電路(3)、GPS板(4)、串行口 A (7)、串行口 B (8)和串行口 C (9)相連接，GPS板(4)通過(guò)GPS天線接口(17)與 GPS天線(22)相連接，氦光泵磁力儀電路(3)通過(guò)氦光泵探頭A接口(29)與氦光泵探頭A(15)相連接，氦光泵磁力儀電路(3)通過(guò)氦光泵探頭B接口(30)與氦光泵探頭B(16)相連接；開(kāi)關(guān)電源模塊(5 )的輸入端通過(guò)電源開(kāi)關(guān)(6 )與電源輸入接口(14 )相連接，電源輸入接口(14)與鋰聚合物電池組(23)相連接，開(kāi)關(guān)電源模塊(5)的輸出端分別與主板(2)、GPS 板(4 )和氦光泵磁力儀電路(3 )相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀，其特征是設(shè)置有顯控裝置( )，主板(2)通過(guò)VGA接口(10)、USB接口 A (11 )、PS/2鍵盤(pán)接口( 13)與顯控裝置08)相連接，通過(guò)USB接口 B (12)與存儲(chǔ)器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀，其特征是所述的主板(2)通過(guò)串行口 A (7)與三分量磁通門(mén)磁力儀(18)相連接，通過(guò)串行口 B (8)與高度計(jì)(19 )相連接，通過(guò)串行口 C (9 )與數(shù)傳電臺(tái)(20 )相連接；高度計(jì)(19 )與雷達(dá)高度計(jì)天線 (26)相連接，數(shù)傳電臺(tái)(20)與數(shù)傳電臺(tái)天線(27)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀，其特征是在固定翼無(wú)人機(jī)中，主機(jī)(21)、高度計(jì)(19)、數(shù)傳電臺(tái)(20)、鋰聚合物電池組(23)被安裝在機(jī)腹內(nèi)部遠(yuǎn)離飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的部位，氦光泵探頭A (15)和氦光泵探頭B (16)分別安裝在兩個(gè)翼尖， 三分量磁通門(mén)磁力儀(18)安裝在飛機(jī)前端，雷達(dá)高度計(jì)天線(26)安裝在機(jī)腹，數(shù)傳電臺(tái)天線(27)安裝在機(jī)頭上方，GPS天線(22)安裝在機(jī)身頂部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀，其特征是在旋翼無(wú)人機(jī)中，主機(jī)(21)、高度計(jì)(19)、數(shù)傳電臺(tái)(20)、鋰聚合物電池組(23)被安裝在機(jī)腹下方的掛架內(nèi)，機(jī)腹下方水平橫向伸出兩根碳纖維桿(24)，氦光泵探頭A (15)和氦光泵探頭B(16)分別安裝在碳纖維桿(24)的頂端，三分量磁通門(mén)磁力儀(18)安裝在飛機(jī)尾桿中部下方，GPS天線(22)安裝在飛機(jī)尾桿中部上方，雷達(dá)高度計(jì)天線(26)安裝在機(jī)腹的掛架下方， 數(shù)傳電臺(tái)天線(27 )安裝在尾桿尾部下方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀，其特征是在動(dòng)力三角翼中，主機(jī)(21)、高度計(jì)(19)、數(shù)傳電臺(tái)(20)、鋰聚合物電池組(23)被安裝在一個(gè)儀器箱(31)內(nèi)，儀器箱(31)安裝在機(jī)上乘客座位上，顯控裝置(28)安裝在機(jī)內(nèi)儀表板下方，機(jī)頭向前水平伸出一根碳纖維管(25)，氦光泵探頭A (15)安裝在碳纖維管(25)頂端，三分量磁通門(mén)磁力儀(18)安裝在碳纖維管(25)的內(nèi)部距機(jī)頭1米處，GPS天線(22)安裝在碳纖維管(25 )內(nèi)部距機(jī)頭0. 5米處，雷達(dá)高度計(jì)天線(26 )和數(shù)傳電臺(tái)天線(27 )安裝在機(jī)腹下方。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀，包括主機(jī)、氦光泵探頭A、氦光泵探頭B，主機(jī)內(nèi)設(shè)置有一塊主板、氦光泵磁力儀電路、GPS板和開(kāi)關(guān)電源模塊，主板分別與氦光泵磁力儀電路、GPS板、串行口A、串行口B和串行口C相連接，氦光泵磁力儀電路通過(guò)氦光泵探頭A接口與氦光泵探頭A相連接，通過(guò)氦光泵探頭B接口與氦光泵探頭B相連接；開(kāi)關(guān)電源模塊的輸入端通過(guò)電源開(kāi)關(guān)與電源輸入接口相連接，開(kāi)關(guān)電源模塊的輸出端分別與主板、GPS板和氦光泵磁力儀電路相連接。本實(shí)用新型有益的效果是體積小、重量輕、功耗低、可無(wú)人值守自動(dòng)采集多種數(shù)據(jù)，能夠取代現(xiàn)有航磁測(cè)量系統(tǒng)中的光泵磁力儀、磁補(bǔ)償儀和航空綜合數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01V3/08GK202003038SQ20112007864
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者余愷, 鄒鵬毅, 鄭軍, 顧建松, 黃成功 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所, 杭州瑞聲海洋儀器有限公司