一種基于無人機(jī)的航空磁力探測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于無人機(jī)的航空磁力探測(cè)裝置，屬于地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]航空磁力探測(cè)是通過安裝在飛機(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)，通過對(duì)所獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、成圖來分析判斷地質(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)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種基于無人機(jī)的航空磁力探測(cè)裝置，無需大型有人飛機(jī)，降低航空磁測(cè)成本。
[0004]本實(shí)用新型包括航空磁力儀系統(tǒng)、無人機(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)。
[0005]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)量無人機(jī)姿態(tài)。
[0006]所述總場(chǎng)磁力儀測(cè)量地球磁力總場(chǎng)。由于受無人機(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)包含無人機(jī)磁場(chǎng)干擾。無人機(jī)磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量地球磁力總場(chǎng)的干擾與無人機(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)。
[0007]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)中所包含的包含無人機(jī)磁場(chǎng)干擾，將去除干擾后的數(shù)據(jù)記錄于硬盤并實(shí)時(shí)通過數(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。
[0008]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。
[0009]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磁通門磁力儀。
[0010]所述無人機(jī)飛行平臺(tái)，是旋翼無人直升機(jī)或固定翼無人機(jī)。
[0011]優(yōu)選地，無人機(jī)飛行平臺(tái)為山東濰坊天翔航空公司V750無人直升機(jī)，無人機(jī)續(xù)航時(shí)間不低于4小時(shí)。
[0012]優(yōu)選地，機(jī)載GPS定位系統(tǒng)為Novetal OEMVlo
[0013]本實(shí)用新型使用時(shí)采用如下磁力探測(cè)步驟:
[0014](I)將補(bǔ)償飛行測(cè)線與磁力探測(cè)測(cè)線坐標(biāo)錄入無人機(jī)機(jī)載系統(tǒng)；
[0015](2)設(shè)置航空磁力儀系統(tǒng)的采樣率等工作參數(shù)，開機(jī)工作；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開機(jī)工作；
[0016](3)無人機(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)解算無人機(jī)磁場(chǎng)干擾參數(shù)；
[0017](4)無人機(jī)完成后磁力補(bǔ)償飛行后，開始按磁力探測(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，去除無人機(jī)磁干擾，獲得無干擾的地球磁力總場(chǎng)數(shù)據(jù)；
[0018](5)無人機(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)命令無人機(jī)返回、降落；
[0019](6)完成既定任務(wù)，關(guān)機(jī)；尚未完成既定任務(wù)，無人機(jī)加注燃油后進(jìn)行下一航段磁力探測(cè)。
[0020]本實(shí)用新型的優(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)。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)布局示意圖。
[0022]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】
[0023]為了使本實(shí)用新型的技術(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)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0024]以無人機(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)。作為搭載無人機(jī)航空磁力探測(cè)系統(tǒng)的無人機(jī)飛行平臺(tái)按其升力動(dòng)力裝置可分為固定翼無人機(jī)和旋轉(zhuǎn)翼無人機(jī)(無人直升機(jī))二類。
[0025]下面以旋轉(zhuǎn)翼無人機(jī)為具體實(shí)施例來進(jìn)行詳細(xì)說明(如圖1所示):
[0026](I)選用無人機(jī)平臺(tái)為山東濰坊天翔航空公司V750無人直升機(jī)，無人機(jī)續(xù)航時(shí)間不低于4小時(shí)；
[0027](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
[0028](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磁通門磁力儀?？倛?chǎng)磁力儀與三軸矢量磁力儀以無人直升機(jī)中心軸對(duì)稱方式水平安裝在無人直升機(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；
[0029](4)為減弱無人機(jī)的磁背景干擾，光泵磁力儀與無人機(jī)之間、三軸矢量磁力儀與無人機(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)需要避開無人機(jī)的共振頻率；
[0030](5)選擇渤海萊州灣海灘作為測(cè)區(qū)；
[0031](6)將補(bǔ)償飛行測(cè)線與磁力探測(cè)測(cè)線坐標(biāo)錄入無人機(jī)機(jī)載系統(tǒng)；
[0032](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 ；
[0033](8)設(shè)計(jì)無人機(jī)的飛行高度300m，飛行速度90km/h ;
[0034](9)無人機(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)解算無人機(jī)磁場(chǎng)干擾參數(shù)；；
[0035](10)無人機(jī)完成后磁力補(bǔ)償飛行后，開始按磁力探測(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，去除無人機(jī)磁干擾，獲得無干擾的地球磁力總場(chǎng)數(shù)據(jù)。
[0036](11)無人機(jī)完成300km的測(cè)線任務(wù)后，返航、降落；
[0037](12)給無人機(jī)補(bǔ)充燃油；
[0038](13)無人機(jī)起飛，完成剩余200km測(cè)線任務(wù)后返航、降落；
[0039](14)無人機(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。
[0040]本實(shí)用新型僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置、及其連接都是可以有所變化的，在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實(shí)用新型原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無人機(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)中所包含的包含無人機(jī)磁場(chǎng)干擾，將去除干擾后的數(shù)據(jù)記錄于硬盤并實(shí)時(shí)通過數(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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空磁力探測(cè)裝置，其特征在于所述總場(chǎng)磁力儀為SCINTREX公司生產(chǎn)的CS-3高靈敏度銫光泵磁力儀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空磁力探測(cè)裝置，其特征在于所述三分量磁力儀為Bartington公司生產(chǎn)的Mag629磁通門磁力儀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空磁力探測(cè)裝置，其特征在于所述無人機(jī)飛行平臺(tái)，是旋翼無人直升機(jī)或固定翼無人機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的航空磁力探測(cè)裝置，其特征在于所述無人機(jī)飛行平臺(tái)為山東濰坊天翔航空公司V750無人直升機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空磁力探測(cè)裝置，其特征在于所述機(jī)載GPS定位系統(tǒng)為Novetal OEMVl0
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于無人機(jī)的航空磁力探測(cè)裝置，包括航空磁力儀系統(tǒng)、無人機(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)。
【IPC分類】G01V3/40
【公開號(hào)】CN204719241
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520274871
【發(fā)明人】裴彥良, 劉晨光, 劉保華, 華清峰, 李先鋒
【申請(qǐng)人】國(guó)家海洋局第一海洋研究所, 國(guó)家深?；毓芾碇行?br>【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年5月3日