用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人機(jī)，所述的無(wú)人機(jī)包括飛行動(dòng)力裝置、機(jī)身、機(jī)翼、光泵磁力儀以及飛行控制裝置，所述的光泵磁力儀包括光泵探頭傳感器、三分量磁通門(mén)傳感器、主機(jī)、GPS，所述的光泵探頭傳感器位于機(jī)翼上，三分量磁通門(mén)傳感器安裝在無(wú)人機(jī)的前方下部。本實(shí)用新型通過(guò)采用緊湊型、高集成度的ARM嵌入式中央控制單元和FPGA測(cè)頻單元組合，使得無(wú)人機(jī)的體積與功耗大大減?。徊捎没谇度胧娇刂破鞯逆i定環(huán)路輔助捕獲技術(shù)，無(wú)需額外的捕獲電路，充分利用了嵌入式處理器的片上資源，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，節(jié)約了成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于飛行器領(lǐng)域，具體而言涉及一種能夠進(jìn)行小面積地區(qū)的高精度磁場(chǎng)測(cè)量的無(wú)人機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年航空勘探的任務(wù)越來(lái)越多，但由于航空勘探一般采用軍用飛機(jī)作為載體，相對(duì)來(lái)說(shuō)測(cè)量成本較高，而且需要人工操作，安全性相對(duì)較差，如果采用無(wú)人駕駛飛機(jī)進(jìn)行航空勘探，不僅能能夠節(jié)省成本，提高勘探測(cè)量的安全性，而且也能夠進(jìn)行小面積地區(qū)的高精度磁場(chǎng)測(cè)量。
[0003]目前市場(chǎng)上主流的光泵磁力儀，存在電路設(shè)計(jì)繁瑣，處理器工作能力不足，體積龐大等缺陷，從而限制了其在無(wú)人機(jī)航空磁測(cè)等空間受限領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0004]跟蹤系統(tǒng)直接影響到磁測(cè)精度和跟蹤速度等關(guān)鍵性能指標(biāo)，傳統(tǒng)的跟蹤式光泵磁力儀是以模擬鎖定環(huán)路來(lái)維持吸收室中氦處于共振狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拉莫爾頻率(與外磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng))的連續(xù)跟蹤測(cè)量?？梢?jiàn)，由于模擬電路的固有缺陷，系統(tǒng)不可避免的存在電路復(fù)雜，易受干擾以及參數(shù)難以靈活控制等問(wèn)題。因此提高跟蹤的速度和跟蹤系統(tǒng)數(shù)字化是系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題。
[0005]為了滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)航空磁測(cè)對(duì)磁力儀小型化與智能化的需要，就必須引入現(xiàn)代高性能元器件和微處理器，設(shè)計(jì)參數(shù)更優(yōu)越，功能更強(qiáng)大的緊湊型電子測(cè)量系統(tǒng)，從而大大縮小磁力儀的體積，提高磁力儀的智能化與穩(wěn)定性等重要性能指標(biāo)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人機(jī)，該無(wú)人機(jī)可以應(yīng)用在基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源普查、石油勘探等領(lǐng)域。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案。
[0008]本實(shí)用新型一方面涉及一種用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人機(jī)，所述的無(wú)人機(jī)包括飛行動(dòng)力裝置、機(jī)身、機(jī)翼、光泵磁力儀以及飛行控制裝置，所述的光泵磁力儀包括光泵探頭傳感器、三分量磁通門(mén)傳感器、主機(jī)、GPS，所述的光泵探頭傳感器位于機(jī)翼上，三分量磁通門(mén)傳感器安裝在無(wú)人機(jī)的前方下部；所述的GPS通過(guò)線路與主機(jī)相連；所述的三分量磁通門(mén)傳感器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與主機(jī)相連；所述的光泵探頭傳感器通過(guò)跟蹤環(huán)路模塊與FPGA測(cè)頻單元相連，所述的FPGA測(cè)頻單元通過(guò)線路與主機(jī)上的ARM處理器相連；所述的主機(jī)包括ARM處理器、FPGA測(cè)頻單元、輸入和輸出裝置。
[0009]在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的主機(jī)內(nèi)設(shè)置數(shù)字板和模擬板，跟蹤環(huán)路模塊前端與光泵探頭傳感器相連，后端與壓控振蕩器相連，壓控振蕩器經(jīng)過(guò)隔離后輸出的拉莫爾頻率接到數(shù)字板的FPGA測(cè)頻單元；數(shù)字板包括ARM處理器和FPGA測(cè)頻單元。
[0010]在本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的ARM處理器是STM32F103VET6。
[0011]在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的輸入裝置是鍵盤(pán)、按鍵和/或鼠標(biāo)。[0012]在本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的輸出裝置是顯示器、USB接口和/或SD卡儲(chǔ)存口。
[0013]在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，嵌入式控制器的鎖定環(huán)路輔助捕獲技術(shù)，無(wú)需額外的捕獲電路，一旦環(huán)路失鎖，F(xiàn)PGA處理單元會(huì)快速重新鎖定跟蹤環(huán)路。
[0014]本實(shí)用新型通過(guò)采用具有高集成度的ARM嵌入式中央控制單元和FPGA測(cè)頻單元組合，減小系統(tǒng)的體積和功耗；采用基于嵌入式控制器的鎖定環(huán)路輔助捕獲技術(shù)，充分利用了嵌入式處理器的片上資源，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型光泵磁力儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型的無(wú)人機(jī)包括飛行動(dòng)力裝置、機(jī)身、機(jī)翼、光泵磁力儀以及飛行控制裝置，適用于無(wú)人機(jī)光泵磁力儀主要包括光泵探頭傳感器、三分量磁通門(mén)傳感器、主機(jī)、GPS，所述的光泵探頭傳感器、三分量磁通門(mén)傳感器、GPS通過(guò)線路與主機(jī)相連，所述的主機(jī)內(nèi)設(shè)置數(shù)字板和模擬板，模擬板上有2組電源模塊、跟蹤環(huán)路模塊、其中跟蹤環(huán)路模塊前端與光泵探頭相連，后端與壓控振蕩器相連，壓控振蕩器經(jīng)過(guò)隔離后輸出的拉莫爾頻率接到數(shù)字板的FPGA測(cè)頻單元；數(shù)字板包括主處理器STM32F103VET6、FPGA測(cè)頻單元、按鍵、LCD顯示器、USB接口、SD卡、A/D轉(zhuǎn)換器。FPGA測(cè)頻單元測(cè)出頻率值通過(guò)SPI接口與主處理器相連，主處理器將測(cè)量數(shù)據(jù)送USB接口或SD卡存儲(chǔ)，同時(shí)送IXD顯示器顯示數(shù)據(jù)。
[0018]三分量磁通門(mén)傳感器安裝在無(wú)人機(jī)的前方下部，通過(guò)接口與A/D轉(zhuǎn)換器相連，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送入主處理器。
[0019]電源分別為光泵探頭前置電路、燈絲提供+24V電源，為模擬板提供+12V和-12V電源，為數(shù)字板提供+5V電源，為FPGA測(cè)頻單元和主處理器提供+3.3V電源。
[0020]跟蹤系統(tǒng)模塊包括選頻放大器、壓控振蕩器、相敏檢波器、積分器以及輔助捕獲電路。
[0021]主處理器為基于ARM核的STM32F103VET6，完成的主要工作是對(duì)被測(cè)信號(hào)的處理及存儲(chǔ)，還包括液晶顯示器的控制，鍵盤(pán)的控制及通信的傳輸。按鍵包含手動(dòng)跟蹤、自動(dòng)跟蹤、采樣頻率的設(shè)置等。
[0022]頻率測(cè)量采用FPGA計(jì)數(shù)，被測(cè)量頻率為64?128MHz，定時(shí)器定時(shí)周期0.1秒，每
0.1秒讀取計(jì)數(shù)器數(shù)值，即頻率值的1/10，同時(shí)設(shè)置門(mén)控信號(hào)通知主處理器STM32頻率測(cè)量完畢，此時(shí)主處理器STM32通過(guò)SPI接口讀取測(cè)量的頻率值。
[0023]工作過(guò)程
[0024]首先對(duì)飛機(jī)進(jìn)行改裝，安裝光泵磁探頭、三分量磁通門(mén)(安裝位置磁干擾較小)、磁補(bǔ)償主機(jī)。然后進(jìn)行磁補(bǔ)償標(biāo)定飛行，按照不同的補(bǔ)償模型，對(duì)飛機(jī)進(jìn)行操作，一般分為俯仰、滾轉(zhuǎn)、側(cè)滑三種動(dòng)作。對(duì)飛機(jī)補(bǔ)償飛行后的參數(shù)進(jìn)行篩選，選擇合適的補(bǔ)償模型。最后應(yīng)用該補(bǔ)償模型進(jìn)行試驗(yàn)飛行，按照航磁測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，完成該架次的飛行工作。
[0025]當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型的具體實(shí)施例僅僅是出于示例性說(shuō)明的目的，其不以任何方式限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人機(jī)，所述的無(wú)人機(jī)包括飛行動(dòng)力裝置、機(jī)身、機(jī)翼、光泵磁力儀以及飛行控制裝置，所述的光泵磁力儀包括光泵探頭傳感器、三分量磁通門(mén)傳感器、主機(jī)、GPS，所述的光泵探頭傳感器位于機(jī)翼上，三分量磁通門(mén)傳感器安裝在無(wú)人機(jī)的前方下部；所述的GPS通過(guò)線路與主機(jī)相連；所述的三分量磁通門(mén)傳感器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與主機(jī)相連；所述的光泵探頭傳感器通過(guò)跟蹤環(huán)路模塊與FPGA測(cè)頻單元相連，所述的FPGA測(cè)頻單元通過(guò)線路與主機(jī)上的ARM處理器相連；所述的主機(jī)包括ARM處理器、FPGA測(cè)頻單元、輸入和輸出裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人機(jī)，所述的主機(jī)內(nèi)設(shè)置數(shù)字板和模擬板，跟蹤環(huán)路模塊前端與光泵探頭傳感器相連，后端與壓控振蕩器相連，壓控振蕩器經(jīng)過(guò)隔離后輸出的拉莫爾頻率接到數(shù)字板的FPGA測(cè)頻單元；數(shù)字板中設(shè)置有ARM處理器和FPGA測(cè)頻單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人機(jī)，所述的ARM處理器是STM32F103VET6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人機(jī)，所述的輸入裝置是鍵盤(pán)、按鍵和/或鼠標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人機(jī)，所述的輸出裝置是顯示器、USB接口和/或SD卡儲(chǔ)存口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁場(chǎng)檢測(cè)的無(wú)人機(jī)，所述的光泵磁力儀不包括額外的捕獲電路。
【文檔編號(hào)】G01R33/00GK203512042SQ201320287369
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月24日
【發(fā)明者】胡輝, 李文杰, 苑臣芝, 陳剛, 李國(guó)洪, 劉俊杰 申請(qǐng)人:胡輝