[发明专利]一种基于固定翼无人机的航磁测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁法测量领域，特别是涉及一种采用固定翼无人机搭载高精度磁法测量仪器的航磁测量装置及测量方法。

背景技术

磁法测量作为地球物理勘探领域中的一项重要分支，广泛应用于地质矿产普查或勘查中，工作方法主要是开展面积性的地磁场测量，目前主要存在两种模式，航空磁法测量和地面磁法测量。从测量仪器看，航空磁力仪主要以光泵磁力仪为主，如加拿大的钾光泵磁力仪、铯光泵磁力仪和中国生产的氦光泵磁力仪，虽然光泵磁力仪的灵敏度高，但光泵磁力仪存在死区、进向误差（进向误差是指磁场方向相对于磁力仪传感器的改变而引起的磁力仪输出的改变），且存在价格昂贵、重量较重、功耗大，仪器故障率高等缺陷，适用于有人机航空磁法测量工作。地面磁力仪除了上述光泵磁力仪外，还有质子磁力仪，特别是以overhouse为代表质子磁力仪，观测精度也达到了相当的高度，步行观测模式采样率达到5Hz，由于质子磁力仪有较高的精度、性能可靠、体积小巧、功耗低、价格适中，适于地面磁法测量工作。从观测方法看，地面磁法测量通常采用人工背负的步行测量模式，在地质矿产勘查工作中发挥了重要作用，存在主要问题是，勘探面积小、效率低、劳动强度大，并且由于受地面人文和工业环境的干扰，观测数据常常发生畸变；航空磁法测量通常采用固定翼有人机或旋翼式有人直升机搭载测量人员和设备进行航磁测量，具有长航时、载重量大、测量面积大、快速高效等优点，适用于开展中型比例尺的航空磁法测量，在地质或磁性矿体普查中发挥着重要作用，但对于有人机而言，人员风险大，工作成本高，必须配备专业的飞行驾驶员，因此，开展航空磁法测量的门槛较高，截止目前我国也只有少数几家具备开展有人机航磁测量的专业队伍。此外，就固定翼和旋翼有人机而言，固定翼飞机飞行速度块，工作效率高，抗风能力、抗涡流能力强，但需要具备专用的机场和跑到等设施；旋翼直升机，飞行速度较慢、工作效率较低、抗风能力、抗涡流能力低，但一般不需要具备专用的机场和跑到等，起飞降落条件较为灵活，基于有人机航磁测量的上述飞行特点及成本因素，有人机便于开展大面积的1:50000以上或小面积的1:10000以上的航磁测量工作，对于小于1:10000比例尺的面积性磁法测量工作，目前主要以地面磁法测量为主，在一些通行条件较差的地区、地形条件差的山区或地面磁干扰大的地区，工作难度大、工作效率低、测量面积小，常常限制了磁法测量工作的开展。因此，无论从地质普查或矿区勘察的角度，迫切需要一套高效、机动灵活、低成本且适于开展大比例尺的航磁测量装备和技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于固定翼无人机的航磁测量装置及测量方法，用于解决有人机航磁测量工作成本高、人员风险大和地面磁法测量工作效率低、环境干扰大等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于固定翼无人机的航磁测量装置，包括固定翼无人机、质子磁力仪和飞行控制系统，且所述固定翼无人机上固定有一个用于安装质子磁力仪的测量云台；

所述质子磁力仪，其用于在固定翼无人机飞行过程中进行磁法测量，并将磁法测量数据传输给所述飞行控制系统；

所述飞行控制系统，其用于采集固定翼无人机的飞行数据及接收质子磁力仪传输的磁法测量数据，并将飞行数据和磁法测量数据实时发送回地面，实现在地面根据接收的飞行数据对固定翼无人机进行飞行监控。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述质子磁力仪包括通过电缆连接的数据采集器和磁探头传感器，且所述数据采集器安装在所述测量云台外部，可以是无人机机体内部，而所述磁探头传感器安装在所述测量云台内部。

进一步，所述测量云台内部包括安装在测量云台中心的十字轴，且所述磁探头传感器安装在十字轴上。

进一步，所述测量云台固定在所述固定翼无人机的腹部或背部。

进一步，所述测量云台上安装有与所述固定翼无人机连接的固定面板，所述固定面板通过螺栓将所述测量云台固定在所述固定翼无人机的腹部或背部，且所述固定面板上加装有减震模块，所述减震模块位于固定翼无人机与测量云台之间，用于过滤掉固定翼无人机飞行过程中产生的抖动。

进一步，所述测量云台外部安装有整流罩，所述整流罩通过螺栓与所述固定面板连接，用于避免固定翼无人机高速飞行时，气流对磁探头传感器稳定性的干扰。

进一步，所述飞行控制系统包括相互通信的机载控制系统和地面控制系统；