ZK多旋翼航空光泵磁力仪

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规格/型号：暂无

品牌：暂无

应用领域：探矿设备

产地：北京 - 北京

厂家/供应商：北京中科地联科技发展有限责任公司

咨询电话:：18510525249（请说明信息源自“中冶有色技术网”）

更新时间：2023-09-01

级别：待认证

ZK多旋翼航空光泵磁力仪说明介绍

近年来，随着无人机技术的飞速发展和航磁设备的小型化，航磁探测技术与无人机结合逐渐成为可能，彩虹三无人机航磁系统的成功作业证实了无人机航磁技术的可行性。但彩虹三的造价成本和运营成本过高也成为其弊端。因此，轻量化、专业化的无人机航磁平台将会是未来的趋势。

1.2建设目标?建设专业的无人机航磁探测系统

?满足航空物探规范以及未来即将推出的无人机航空物探规范

?以实际航磁作业应用为目标

?提升整体航磁技术理论和实践水平

?良好的保障和维护，保证设备的长期稳定

2、解决方案2.1系统原理简述地球本身就是一个巨大的磁体，在地球表面会呈现缓慢梯度变化，同时，地球表面不同磁场特性的物质，如岩石、矿体、人造设备等也会导致地磁场的剧烈变化，通过对一个区域的磁异常变化检测和描述，可以有针对性的实现物质探测和目标寻找等目的。

2.2总体方案设计

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本系统采用航磁测量系统作为系统核心，对航磁探测所需各项数据进行采集和汇总，同时通过飞行中不断采集所得数据。测量系统包含以下模块：数据收录采集模块，三分量数据测量模块，GPS模块。

应用领域：浅部埋藏物，未爆弹药

不同高度矿山勘探/跟踪/监测

考古勘探，保护区（文化遗产、农田）

在无法到达的、被淹没的或雷区进行探测

性能：

地面静态噪声水平	≤1pT
空中动态噪声水平	≤20pT
数据采集器噪声水平	≤0.286pT
分辨率	0.0001nT
灵敏度	0.0003nT√Hz
探头方向差	±0.25nT
量程	15000～105000 nt
采样率	2-500Hz,可选
工作温度	0到+50℃
校准	不需要
最大梯度容量	40000nT/m
铯光泵整套系统重量	6KG
测线重复性	≤1nT
补偿方式	实时磁补偿
补偿精度	≤20pT
补偿性能	改正比（总场）：10-20 改正比（梯度）：20-100

2.2.1飞行作业流程2.2.2制定作业计划测量人员与飞行控制人员协商、沟通后，制定相应飞行作业计划、确定具体飞行测线。飞行控制人员要预先掌握起降点、航路、测区的天气状况，了解空域活动情况，制定飞行计划，预计起飞时间和着陆时间，并向有关航管部门申报飞行计划。

2.2.3补偿飞行在测线任务开始前，无人机需进行补偿飞行，以获取磁补偿所需补偿系数。具体要求如下：

1）选择地磁场相对平稳区域；

2）要求飞行高度：3000米；

3）要求飞行空域：边长为100秒飞行距离的矩形区域，梯度变化小于50nT/km，飞行空域应事先选择确定；

4）航磁校准/补偿飞行动作

到达要求高度和空域后，北航向平飞，按如下图所示四边形轨迹飞行，在每个航向上做3组机动动作：

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图1补偿飞行示意图

l机动动作：3次±5°的俯仰、3次±10°的摇摆、3次±5°的偏航（每次动作约10秒）。

l每种动作（3次）连续完成，每种动作开始前、结束后可短暂平飞2-3秒。

l每个方向动作完成后，顺时针（向右）平稳转弯90°。

l全部完成后，重新回到北航向。

2.2.4测线作业起飞前准备按照进场任务，飞行控制人员完成加注燃料等准备工作，将无人机牵引至预定起降位置，无人机系统开始供电，飞行控制人员对无人机执行快速程序检查，并完成航迹飞行参数检查。

首先确认地面磁日变站开始正常运行。然后测量人员打开航测测量系统，对仪器通电加温，检查各种仪器工作是否正常、开启航磁仪、锁定工作状态，检查收录系统工作状态，确认测量系统工作正常。

当无人机和航空测量系统经过检查测试一切正常后，启动无人机，在测控站内的指挥员下达起飞命令后，无人机操作员发送起飞指令，无人机依照程序调至起飞状态，飞机启动旋翼，实现自主起飞。起飞后在飞离机场区域后切入自动飞行控制模式。

2.2.5空中测量无人机从起降点起飞后，首先进行螺旋式爬升，然后爬升至预订飞行高度后飞往待测区域，按照任务计划自主测线，通过导航定位系统对准航线保证作业航偏在规定范围内。

飞机飞行测量过程中，测控人员实时对仪器工作状态进行监控和记录。

2.2.5返航与自主着陆完成本架次预设测线任务的测量后，无人机进行返航，缓慢螺旋式下降至安全高度，返回起降点。无人机将按照预先设定的降落点自主降落，飞行控制人员时刻关注下降过程，并保证随时可通过遥控器处理可能发生的突发意外情况。

2.2.6仪器设备检测维护无人机着陆停稳后，飞行控制人员对进行无人机检查、维护，涉及发动机、机体结构、电气、起落架等部分。按照固定流程要求完成无人机系统检查和维护，发现问题及时报告。

测量人员确认仪器工作状态，并拷贝本架次的原始数据。若当天任务完成，则关闭所有仪器设备。返回基地后，对仪器工作状态、数据质量和工作量等进行统计，并向有关负责人员汇报。

测区作业期间，飞行控制人员和航磁测量人员要相互配合，提前做好飞行准备工作，以保证测量飞行工作的顺利开展。

2.2.7数据处理结果处理方面主要利用已有数据对野外实测数据进行数据导出与编辑、坏点剔除、测线切割与合并、噪声压制、网格化、异常分离与增强等处理。

2.3硬件系统设计无人机磁探平台系统包括无人机平台和磁探平台两个子模块。其中无人机平台提供载荷，并达到磁探平台要求的动作指标；磁探平台通过数采系统和传感器获得磁场信号数据，再根据校准系数和补偿算法补掉干扰场，获得最终数据。整个平台包含硬件仪器设备如下：

设备名称	描述	数量
无人机	电动八旋翼无人机航磁改装版（含航磁稳定套件，安装套件）	1
铯光泵磁力仪	自振荡分叉光束铯光泵（无放射性的Cs-133）	1
三分量磁力仪	补偿	1
航磁补偿系统	数据采集及磁补偿	1
GPS	定位及参与磁补偿	1
预处理软件	实现坐标替换、日变匹配、数据补偿、数据滤波及数据改正等功能	1
IMU惯性导航	姿态补偿	1
数传电台	实时数据传输	1
高度计	高度补偿	1

其中数据补偿系统的主要硬件为频率计数卡、数据采集卡、及GPS。频率计数卡可以从光泵传感器读取数据完成快速而精确的频率测量。数据采集卡用于从三分量磁力仪传感器采集信号，并实现模拟数字转换，送入航磁系统进行分析处理。

一、航磁补偿器

序号	指标	参数
1	总场磁力仪采集路数	高灵敏度磁力仪探头通道1个
2	磁场测量范围	10,000–105,000 nT
3	前端（FE）	分辨率: 0.286pT 采样率: 1,2，5，10,20,50,100Hz
4	补偿性能	改正比（IR）（总场）:10–20；补偿精度:对于整个飞行测线σ≈20pT，0–1Hz
5	滤波器	1.6Hz带宽
6	测量电路热启动时间	5分钟
7	校准时间	6-8分钟
8	数据输出和记录	采样率:1,2，5，10,20,50,100Hz外部触发串行端口:115.2 kbps，ASCII/Binary 网口：TCP/IP包，ASCII/Binary 记录介质:内部存储卡
9	事件输入/GPS同步	GPS PPS同步采集输入
10	显示	可外接显示设备，选配小型化触控显示屏
11	远程控制	任何Windows7及以上版本操作系统的计算机，通过网口连接就可以登录到系统的操作界面（系统支持无线网络连接）
12	补偿模式	实时补偿，后补偿
13	电源	24VDC
14	环境要求	工作温度:-20°至50°
15	重量：	750g

补偿效果：

系统本身提供了多种补偿策略，在传统16项系数补偿效果基础上加入GPS和高度补偿，实现显示加入GPS和高度补偿的数据提升效果显著。

	标准差	改善比
补偿前	0.4518	------------
小鹰传统补偿	0.0825	5.48
小鹰GPS补偿	0.0259	17.5

小鹰补偿系统与航磁系统基于同一探头同时分路采集补偿进行了多次平行对比试验。试验结果显示传统16项系数补偿效果与510补后效果极为接近，加入GPS和高度补偿后，效果已远超ARC510：

二、总场磁力仪

工作原理	自振荡分叉光束铯光泵（无放射性的Cs-133）
工作范围	10,000nT～100,000nT
梯度差	40000nT/m
半球形开关	手动（内部开关）
灵敏度	0.0003nT/√Hz（rms）
噪音水平	典型峰-峰值0.002nT、带宽0.1Hz
输出	连续信号：连续信号：TTL,频率正比于磁场值，系数为3.49857Hz/nT
带宽	仅受磁力仪所采用的处理器限制
传感器	400g
探头电子器件	750g
总重	1150 g
工作温度	-30°C～+40°C
湿度	可达90％，防溅水
电压	24～35VDC
电流	在20°C时，启动约1A