一种轻型垂起固定翼无人机航磁总场及水平梯度测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种轻型垂起固定翼无人机航磁总场及水平梯度测量系统，包括轻型垂起固定翼无人机和机头任务仓，所述轻型垂起固定翼无人机的一侧设有机头任务仓，所述轻型垂起固定翼无人机的内部设有无人机电源，本实用新型专利技术的有益效果是：采用微型化，轻量化设计，无人机平台磁干扰小，所有设备起飞总重量小于7KG，以电池为动力，搭载能力高、具有GPS定位与导航能力，与地面实时无线数据传输能力，在5

【技术实现步骤摘要】
一种轻型垂起固定翼无人机航磁总场及水平梯度测量系统


[0001]本技术涉及航测采集
，具体为一种轻型垂起固定翼无人机航磁总场及水平梯度测量系统。

技术介绍

[0002]航空磁力探测(简称航磁探测)最早用于海军针对潜艇引起的磁异常进行探测，后用于民用的航空物理勘探工作。伴随着应用技术的成熟，无人机在航磁探测中的应用显著增加，无人机搭载航磁探测设备能够快速部署，高效、高精度的采集数据，开展大比例尺航磁作业不仅能够消除地面地表等干扰物和起伏地形产生的影响，充分节省成本，而且也能够在地质环境和安全标准禁止有人驾驶飞机磁测系统的环境中，承担探测任务甚至能获得比载人飞行器航磁系统更好质量的探测数据，不仅可以获取观测点的地球磁总场强度，还可以获得两个探头之间地磁场的差值，即实现航空水平磁力梯度测量，提高磁异常分辨率和解释效果。
[0003]目前市场上主要商用的磁力仪有三轴磁通门磁力仪，质子磁力仪，Overhauser磁力仪，光泵磁力仪和超导量子干涉磁力仪。质子/overhauser，光泵磁力仪。质子磁力仪和Overhauser磁力仪由于工作方式，梯度容差，采样速率等限制，比较少用于航空磁测。而航空磁测，受制于探测原理、探头物质、体积、重量、采样速率、价格等多方面因素制约，目前商用航空磁测以光泵磁力仪为主，三轴磁通门磁力仪作为补偿或者三分量测量为辅。
[0004]由于对磁性部件特别敏感的特性，航磁系统对于无人机的平台选择有比较特殊的要求，无人机的低磁性，飞行特性和续航时间，是实际航磁作业的关键因素之一。目前市场上，无人机种类大致可分为单旋翼，多旋翼和固定翼无人机。单旋翼无人机结构复杂,零部件繁多多,研发成本非常高,周期非常长,维修不便,对操作手的要求很高。多旋翼无人机容易操控和生产，但最大的问题是续航能力比较差，飞行距离和范围也受到了很大的限制。普通固定翼无人机虽然续航能力强速度也更快，但起飞和降落都是需要平坦的地形或者专用的跑道，对于需要野外作业的矿藏勘查等物探业务显然不是合适的选择。目前市场上和
出现了垂起固定翼无人机形式，以常规固定翼飞行器为基础，增加多轴动力单元，在起降及低速状态下按照多轴模式飞行或盘旋，而在平飞状态下，按照固定翼模式飞行，通过气动升力克服重力，大大提高了飞行时间和速度。但由于需要增加多个磁性器件如马达，电调等设备。垂起固定翼无人机搭载航磁需要一定的布局设计、选择及改装来满足要求，目前市场上也并无专门针对航磁系统设计的垂起固定翼无人机。
[0005]以往的航磁系统中需要包含GPS，光泵磁力仪，三轴磁通门磁力仪，采集器等装置，其体积较大，总重量一般在5kg以上。因此对于无人机平台的载重能力要求较高，市场上采用的多是昂贵的千万/百万级别大型固定翼无人机平台，或无人直升机平台来搭载。
[0006]其次很多商用光泵磁力仪和航磁补偿设备均依赖进口，价格非常昂贵，同时市场上主流的高精度光泵磁力仪属于敏感设备，进口受制于人。
[0007]再者根据目前国家相关法律法规，空机重量大于4kg，起飞重量(包含电池)大于
7kg的无人机属于II类以上的无人机，无论是否在视距内飞行，都需要事先申请空域。而低于此重量要求的内，在适飞空域内，视距内飞行，不需要预先申请空域，只需实时上报到监管平台。上述条件大大限制了光泵磁力仪航磁测量系统的推广和应用，目前主要研究和技术都集中在高校和国家级科研院所等国家项目中，真正市场化的产品还未出现。

技术实现思路

[0008]本技术提供了一种轻型垂起固定翼无人机航磁总场及水平梯度测量系统，解决了以上所述的技术问题。
[0009]本技术解决上述技术问题的方案如下：一种轻型垂起固定翼无人机航磁总场及水平梯度测量系统，包括轻型垂起固定翼无人机和机头任务仓，所述轻型垂起固定翼无人机的一侧设有机头任务仓，所述轻型垂起固定翼无人机的内部设有无人机电源，所述机头任务仓的内部设有轻型无人机航磁采集控制器，所述轻型无人机航磁采集控制器的上方在机头任务仓的顶部固定安装有数传天线，所述机头任务仓的顶部位于数传天线的一侧固定安装有GPS天线，所述轻型垂起固定翼无人机的两侧对称固定连接有三轴磁通门磁力仪，所述三轴磁通门磁力仪的一侧固定连接有碳纤杆，所述碳纤杆的一端固定安装有原子光泵磁力仪。
[0010]本技术的有益效果是：可以获取观测点的地球磁总场强度，还可以获得两个探头之间地磁场的差值，即实现航空水平磁力梯度测量，提高磁异常分辨率和解释效果。
[0011]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
[0012]进一步，所述机头任务仓的内部设有激光高度计。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果是：激光高度计可获得测量磁场数据的高程数据。
[0014]进一步，还包括数据存储U盘，所述原子光泵磁力仪、三轴磁通门磁力仪和数据存储U盘均与轻型无人机航磁采集控制器电性连接。
[0015]进一步，所述碳纤杆的壁厚为1mm。
[0016]进一步，所述轻型无人机航磁采集控制器和计算机地面站系统连接。
[0017]进一步，所述机头任务仓与碳纤杆均为3D打印材料制成。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：采用微型化，轻量化设计，减小机身重量。
[0019]本技术所能达到的效果是：
[0020]采用微型化，轻量化设计，无人机平台磁干扰小，所有设备起飞总重量小于7KG，以电池为动力，搭载能力高、具有GPS定位与导航能力，与地面实时无线数据传输能力，在5
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6级风速下作业能力，航磁补偿机动自动执行能力。航磁补偿系统具有实时补偿功能和飞行后补偿功能。本航磁系统不仅可以获取观测点的地球磁总场强度，还可以获得两个探头之间地磁场的差值，即实现航空水平磁力梯度测量，提高磁异常分辨率和解释效果。
[0021]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0022]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1为本技术一实施例提供的一种轻型垂起固定翼无人机航磁总场及水平梯度测量系统的立体结构示意图；
[0024]图2为本技术一实施例提供的一种轻型垂起固定翼无人机航磁总场及水平梯度测量系统的俯瞰结构示意图。
[0025]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0026]1、原子光泵磁力仪；2、三轴磁通门磁力仪；3、碳纤杆；4、机头任务仓；5、GPS天线；6、数传天线；7、轻型无人机航磁采集控制器；8、无人机电源；9、轻型垂起固定翼无人机。
具体实施方式
[0027]以下结合附图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻型垂起固定翼无人机航磁总场及水平梯度测量系统，包括轻型垂起固定翼无人机(9)和机头任务仓(4)，其特征在于，所述轻型垂起固定翼无人机(9)的一侧设有机头任务仓(4)，所述轻型垂起固定翼无人机(9)的内部设有无人机电源(8)，所述机头任务仓(4)的内部设有轻型无人机航磁采集控制器(7)，所述轻型无人机航磁采集控制器(7)的上方在机头任务仓(4)的顶部固定安装有数传天线(6)，所述机头任务仓(4)的顶部位于数传天线(6)的一侧固定安装有GPS天线(5)，所述轻型垂起固定翼无人机(9)的两侧对称固定连接有三轴磁通门磁力仪(2)，所述三轴磁通门磁力仪(2)的一侧固定连接有碳纤杆(3)，所述碳纤杆(3)的一端固定安装有原子光泵磁力仪(1)。2.根据权利要求1所述的一种轻型垂起固定翼无人机航磁总场及水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文杰，郭刚，杨生，杨申勇，李建旭，
申请(专利权)人：有色金属矿产地质调查中心，
类型：新型
国别省市：