【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直升机时间域电磁法(HTEM)地球物理探测领域,具体涉及一种HTEM系统吊舱多点姿态光斑成像测量方法及装置。
技术介绍
直升机时间域电磁法(HTEM)是一种以直升机作为吊舱装置挂载载体,在飞行中实现探测数据信息捕获的地球物理探测方法。由于直升机的机动性、快速性,且飞行过程中不受复杂地形地貌的影响,适用于大面积国土资源探测。其基本原理是在吊舱装置的发射线圈中供以数百安培电流,在周围环境空间中建立稳定磁场,在发射电流关断瞬间激发地质体产生涡流场,吊舱装置的接收线圈同步捕获涡流场感应电压数据,通过电磁场正反演理论解释接收数据,获取地质体构造。直升机飞行过程中,发射线圈与接收线圈姿态将受气流影响产生变化,导致穿过接收线圈磁通量发生变化,产生运动噪声,影响数据质量。针对吊舱的姿态测量有助于从源头上消除运动噪声,对提高数据信噪比具有重要意义。HTEM系统吊舱包括发射线圈、补偿环、接收线圈等多个近似环形装置,其中发射线圈直径达十多米,悬挂于直升机下方35m左右,通常情况下进行一次野外HTEM探测,需要飞行两个小时,飞行速度约为40节。由于飞行速度缓慢且基本保持恒定,HTEM系统吊舱姿态摆动幅度不大,与水平面夹角不会超过20°,摆动频率低于1Hz。姿态测量一般采用GPS、惯性传感器等,惯性传感器短期测姿精度高但是存在累积误差,GPS测姿方法利用载波相位观测信号,存在整周模糊度、整周跳变等问题,计算比较复杂。
技术实现思路
本专利技术为了解决传统惯性传感器测姿存在累积误差的问题,提供一种无累计误差的直升机时间域电磁探测系统吊舱多点姿态光斑成像测量方法及光斑成像测 ...
【技术保护点】
HTEM系统吊舱多点姿态光斑成像测量方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:步骤一,分别在吊舱航向发射线圈前端、后端、两侧选取四个姿态测量点,每个姿态测量点固定一个HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置,透光窗与地表水平面平行,即吊舱在地面静止时,透光窗与地表水平面夹角为0°;步骤二,在地表水平面上也放置一个HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置作为姿态测量参考点,用于测量不同时间段的太阳光倾角;步骤三,直升机飞行探测过程中,吊舱姿态变化导致透光窗与地表水平面夹角发生变化,太阳光斑随吊舱姿态变化而在CMOS图像传感器感光面上移动。在FPGA的控制下,每个HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置对太阳光斑进行成像,CMOS图像传感器输出的图像数据经过FPGA进行数据缓存,由FPGA实时计算光斑中心在CMOS图像传感器上的空间坐标位置;步骤四,将FPGA计算出的各个姿态测量点光斑中心位置空间坐标信息,由RS422接口数传至HTEM系统接收机中,存储光斑中心位置信息;步骤五,探测工作结束后,根据HTEM系统接收机中存储的光斑中心位置情况,由空间几何坐标关系计算出不同时间段太阳光与吊舱的姿态角,通过与地 ...
【技术特征摘要】
1.HTEM系统吊舱多点姿态光斑成像测量方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:步骤一,分别在吊舱航向发射线圈前端、后端、两侧选取四个姿态测量点,每个姿态测量点固定一个HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置,透光窗与地表水平面平行,即吊舱在地面静止时,透光窗与地表水平面夹角为0°;步骤二,在地表水平面上也放置一个HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置作为姿态测量参考点,用于测量不同时间段的太阳光倾角;步骤三,直升机飞行探测过程中,吊舱姿态变化导致透光窗与地表水平面夹角发生变化,太阳光斑随吊舱姿态变化而在CMOS图像传感器感光面上移动。在FPGA的控制下,每个HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置对太阳光斑进行成像,CMOS图像传感器输出的图像数据经过FPGA进行数据缓存,由FPGA实时计算光斑中心在CMOS图像传感器上的空间坐标位置;步骤四,将FPGA计算出的各个姿态测量点光斑中心位置空间坐标信息,由RS422接口数传至HTEM系统接收机中,存储光斑中心位置信息;步骤五,探测工作结束后,根据HTEM系统接收机中存储的光斑中心位置情况,由空间几何坐标关系计算出不同时间段太阳光与吊舱的姿态角,通过与地表水平面上放置的HTEM系统吊舱光斑成像姿态测量装置所测得的不同时间段的太阳光倾角进行几何运算,获取吊舱姿态角变化量,将每个姿态测量点的姿态角变化量与HTEM探测数据关联起来,分析不同姿态测量点姿态信息与HTEM探测数据中运动噪声的关系。2.根据权利要求1所述的HTEM系统吊舱多点姿态光斑成像测量方法,其特征在于,在以CMOS图像传感器感光面为X轴、Y轴所在平面建立的空间几何坐标中,步骤二所述的太阳光倾角、步骤五所述的太阳光与吊舱的姿态角计算公式均为 | A S → | = f cosθ 3 a = - | A S → | cosθ 1 b = - | A S → |...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴勇,金光,徐伟,曲宏松,陶淑苹,郑亮亮,张贵祥,
申请(专利权)人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,
类型:发明
国别省市:吉林;22
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