一种阵列扫描与采集控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种阵列扫描与采集控制系统，包括被动式阵列磁感应天线装置和信号处理控制系统，所述的信号处理控制系统包括滤波调理电路、外部基准电路、高速模数转换器、阵列扫描与采集控制器和DIP开关。本发明专利技术通过被动式阵列磁感应天线装置作为输电线路的位置与距离的感知和检测装置，实时感知输电线的存在与否，同时通过感知飞行器相对输电线的距离信息和位置角度信息，为后续信号处理电路对无人机的飞行调整提供判别依据。而且能够灵活通过设定阵列扫描与采集控制系统根据需要控制被动式阵列磁感应天线装置进行不同模式的扫描，从而实现快速扫描驱动和信号采集，并将信息传输给后面的姿态与数据处理器。

An array scanning and acquisition control system

The invention discloses an array scanning and acquisition control system, including passive magnetic induction array antenna device and signal processing system, signal processing control system comprises a filter circuit, an external reference circuit, high-speed ADC, array scanning and collecting controller and DIP switch. The present invention by passive array magnetic induction antenna device as sensing and detecting device position and distance of transmission lines, real-time sensing transmission line with the existence of the information distance and position angle at the same time through the perception of vehicle relative transmission line information, discriminant basis for the subsequent signal processing circuit for UAV flight adjustment. But the flexibility by setting the array scanning and acquisition control system for different modes of scanning according to the need to control the passive magnetic induction antenna array device, so as to realize the fast scanning drive and signal acquisition, and transmit information to the attitude and behind the data processor.

【技术实现步骤摘要】
一种阵列扫描与采集控制系统
本专利技术涉及电力系统输配电行业飞行器巡线自动检测
，尤其涉及一种阵列扫描与采集控制系统。
技术介绍
目前，电力公司对输电线路的维护、检测和抢修等作业，基本上依然按照区段划分任务，依靠人工现场对线路巡情况进行检查。线路缺陷发现的及时和准确性，取决于巡线员业务能力、责任心和班组管理人员的监察巡视的落实，不能杜绝因巡视不到位引发的各种事故的发生。同时，有些输电线路架设在深林、湿地、高山地区，人员到达缓慢、困难、效率低，不可能做到定期巡视维护，冰雪、地震、洪涝灾害等恶劣自然条件下巡检难度更大。目前取代人工巡线的主要方法是采用无人机巡检作业，包括遥控巡检飞行和自主避障跟踪巡检飞行两种作业方式，两种作业方式都需要飞行器与输电线路保持合理的距离和相对位置，方便的线路跟踪、避障技术等，而且最重要的即为如何设置磁感应天线搭载无人机对输电电路进行探测。现有的技术无法满足此要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种阵列扫描与采集控制系统，实现对工频输电线路周围磁场强度大小进行采集、监测和分析，从而为无人飞行器的位置测量、避障和跟踪线路作业提供方便。本专利技术采用下述技术方案：一种阵列扫描与采集控制系统，包括设用于采集电磁感应的被动式阵列磁感应天线装置和用于对采集信号进行分析处理的信号处理控制系统，所述的信号处理控制系统包括滤波调理电路、外部基准电路、高速模数转换器、阵列扫描与采集控制器和DIP开关，所述被动式阵列磁感应天线装置的输出端连接滤波调理电路输入端，滤波调理电路的输出端通过高速模数转换器连接阵列扫描与采集控制器的输入端，DIP开关与外部基准电路的输出端也通过高速模数转换器连接阵列扫描与采集控制器的输入端，阵列扫描与采集控制器的输出端连接被动式阵列磁感应天线装置的输入端。所述的被动式阵列磁感应天线装置包括基板，基板上设置有驱动电路、稳压电路、谐振采样电路和多个磁感应子单元，所述多个电磁感应子单元阵列均匀设置，记为M*N列矩阵，则驱动电路包括行总驱动电路、M路行驱动电路、N路列驱动电路和M*N个与门电路，磁感应子单元与与门电路一一对应；所述的行总驱动电路、M路行驱动电路和N路驱动电路均为NPN三极管，每一行所在的电磁感应子单元对应一个行NPN三极管进行驱动，每一列所在的电磁感应子单元对应一个列NPN三极管进行驱动，行总驱动电路为一个行总驱动NPN三极管；所述的电磁感应子单元包括有一对电感线圈、第一低导通电阻开关管和第二低导通电阻开关管，所述的一对电感线圈由两个正交分布的电感串联组成，所述一对电感线圈的一端连接第二低导通电阻开关管的集电极，第一低导通电阻开关管发射极同时连接第二低导通电阻开关管的发射极；所述任意一个在同一行电磁感应子单元中第二低导通电阻开关管的发射极均与所在行对应行NPN三极管的集电极相连接；其中M-1个行NPN三极管的发射极均与行总驱动NPN三极管的集电极相连接，剩余一个行NPN三极管的发射极与行总驱动NPN三极管的发射极相连接，行总驱动NPN三极管的发射极接地连接，所述M个行NPN三极管和行总驱动NPN三极管的基极均为驱动电路输入端；所述任意一个在同一列电磁感应子单元中第一低导通电阻开关管的发射极均与所在列对应列NPN三极管的发射极相连接，同时由下到上，下方电磁感应子单元中一对电感线圈的另一端与与其相邻的上方电磁感应子单元中第二低导通电阻开关管的发射极相连，同一列最上方的电磁感应子单元中一对电感线圈的另一端与所在列对应列NPN三极管的发射极相连接；所述任意一个行NPN三极管的基极同时与所在行中任意一个电磁感应子单元中第一低导通电阻开关管的基极和所在行中任意一个与门电路的第一输入端相连接；所述任意一个列NPN三极管的基极分别与所在列中任意一个与门电路的第二输入端相连接，任意一个与门电路的输出端与与其对应的电磁感应子单元中第二低导通电阻开关管的基极相连接；所述N个列NPN三极管的集电极相互连接后分别与稳压电路的输出端和采样电路的输入端相连接。所述的谐振采样电路包括多个电容和低阻开关，其中第一电容一端与稳压电源输出端相连，另一端接地，其余电容一端也与稳压电源输出端相连，其余电容的另一端通过低阻开关接地。所述的低阻开关，采用双路低导通电阻模拟开关器件MAX4608。所述的谐振采样电路中电容为独石电容。所述的电感线圈采用螺旋管电感线圈。所述的滤波与调理电路包括运算放大器LM358D以及由第一、第二、第三电阻、第一、第二电容组成的外部基准电路组成。所述的高速模数转换器采用AD9223搭配外部基准电路组成高速采样电路。所述的阵列扫描与采集控制器采用STM32F104，运算速度远远高于高速模数转换器AD9223的采样速率。本专利技术通过被动式阵列磁感应天线装置作为输电线路的位置与距离的感知和检测装置，实时感知输电线的存在与否，同时通过感知飞行器相对输电线的距离信息和位置角度信息，为后续信号处理电路对无人机的飞行调整提供判别依据。而且能够灵活通过设定阵列扫描与采集控制系统根据需要控制被动式阵列磁感应天线装置进行不同模式的扫描，从而实现快速扫描驱动和信号采集，并将信息传输给后面的姿态与数据处理器。附图说明图1为本专利技术的电路原理框图；图2为本专利技术所述被动式阵列磁感应天线装置的电路原理图；图3为本专利技术所述单个电磁感应子单元的局部接线示意图。具体实施方式如图1、2和3所示，本专利技术包括包括设置在无人机机头用于采集电磁感应的被动式阵列磁感应天线装置和设置在无人机机身内部的用于对采集信号进行分析处理的信号处理控制系统，所述的信号处理控制系统包括滤波调理电路、外部基准电路、高速模数转换器、阵列扫描与采集控制器和DIP开关，所述被动式阵列磁感应天线装置的输出端连接滤波调理电路输入端，滤波调理电路的输出端通过高速模数转换器连接阵列扫描与采集控制器的输入端，DIP开关与外部基准电路的输出端也与高速模数转换器连接阵列扫描与采集控制器的输入端，阵列扫描与采集控制器的输出端连接被动式阵列磁感应天线装置的输入端。所述的被动式阵列磁感应天线装置包括基板，基板上设置有驱动电路、稳压电路、谐振采样电路和多个磁感应子单元，所述多个电磁感应子单元阵列均匀设置，记为M*N列矩阵，则驱动电路包括行总驱动电路、M路行驱动电路、N路列驱动电路和M*N个与门电路，磁感应子单元与与门电路一一对应；所述的行总驱动电路、M路行驱动电路和N路驱动电路均为NPN三极管，每一行所在的电磁感应子单元对应一个行NPN三极管进行驱动，每一列所在的电磁感应子单元对应一个列NPN三极管进行驱动，行总驱动电路为一个行总驱动NPN三极管；所述的电磁感应子单元包括有一对电感线圈、第一低导通电阻开关管和第二低导通电阻开关管，所述的一对电感线圈由两个正交分布的电感串联组成，所述一对电感线圈的一端连接第二低导通电阻开关管的集电极，第一低导通电阻开关管发射极同时连接第二低导通电阻开关管的发射极；所述任意一个在同一行电磁感应子单元中第二低导通电阻开关管的发射极均与所在行对应行NPN三极管的集电极相连接；其中M-1个行NPN三极管的发射极均与行总驱动NPN三极管的集电极相连接，剩余一个行NPN三极管的发射极与行总驱动NPN三极管的发射极相连接，行总驱动NPN三极管的发射极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列扫描与采集控制系统，其特征在于：包括设用于采集电磁感应的被动式阵列磁感应天线装置和用于对采集信号进行分析处理的信号处理控制系统，所述的信号处理控制系统包括滤波调理电路、外部基准电路、高速模数转换器、阵列扫描与采集控制器和DIP开关，所述被动式阵列磁感应天线装置的输出端连接滤波调理电路输入端，滤波调理电路的输出端通过高速模数转换器连接阵列扫描与采集控制器的输入端，DIP开关与外部基准电路的输出端也与高速模数转换器连接阵列扫描与采集控制器的输入端，阵列扫描与采集控制器的输出端连接被动式阵列磁感应天线装置的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种阵列扫描与采集控制系统，其特征在于：包括设用于采集电磁感应的被动式阵列磁感应天线装置和用于对采集信号进行分析处理的信号处理控制系统，所述的信号处理控制系统包括滤波调理电路、外部基准电路、高速模数转换器、阵列扫描与采集控制器和DIP开关，所述被动式阵列磁感应天线装置的输出端连接滤波调理电路输入端，滤波调理电路的输出端通过高速模数转换器连接阵列扫描与采集控制器的输入端，DIP开关与外部基准电路的输出端也与高速模数转换器连接阵列扫描与采集控制器的输入端，阵列扫描与采集控制器的输出端连接被动式阵列磁感应天线装置的输入端。2.根据权利要求1所述的阵列扫描与采集控制系统，其特征在于：所述的被动式阵列磁感应天线装置包括基板，基板上设置有驱动电路、稳压电路、谐振采样电路和多个磁感应子单元，所述多个电磁感应子单元阵列均匀设置，记为M*N列矩阵，则驱动电路包括行总驱动电路、M路行驱动电路、N路列驱动电路和M*N个与门电路，磁感应子单元与与门电路一一对应；所述的行总驱动电路、M路行驱动电路和N路驱动电路均为NPN三极管，每一行所在的电磁感应子单元对应一个行NPN三极管进行驱动，每一列所在的电磁感应子单元对应一个列NPN三极管进行驱动，行总驱动电路为一个行总驱动NPN三极管；所述的电磁感应子单元包括有一对电感线圈、第一低导通电阻开关管和第二低导通电阻开关管，所述的一对电感线圈由两个正交分布的电感串联组成，所述一对电感线圈的一端连接第二低导通电阻开关管的集电极，第一低导通电阻开关管发射极同时连接第二低导通电阻开关管的发射极；所述任意一个在同一行电磁感应子单元中第二低导通电阻开关管的发射极均与所在行对应行NPN三极管的集电极相连接；其中M-1个行NPN三极管的发射极均与行总驱动NPN三极管的集电极相连接，剩余一个行NPN三极管的发射极与行总驱动NPN三极管的发射极相连接，行总驱动NPN三极管的发射极接地连接，所述M个行NPN三极管和行总驱动NPN三极管的基极均为驱动电路输入端；所述任意一个在同...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建明，白磊，赵明明，郭香静，王成凤，崔羊威，马跃涛，芦杜阳，李秦月，候青青，李军，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41