基于无人机的频率域多频电磁探测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无人机的频率域多频电磁探测系统及方法，系统包括一架无人机、两块基板、两个发射模块、两个接收模块、一个补偿模块、一个中控模块和一个辅助测量模块。发射模块用于产生并发射脉冲式一次电磁场，使测量区域产生二次电磁场；接收模块用于接收该二次电磁场；补偿模块用于过滤一次电磁场和系统本身产生的干扰电磁场；中控模块用于设置各发射模块、接收模块的采样频率以及各一次电磁场的发射频率，接收存储二次电磁场的数据，设置补偿模块的用于过滤一次电磁场和干扰电磁场的反向电磁场的过滤频率；辅助测量模块用于测量二次电磁场被接收时的位置信息和时间信息。具有简单、成本低、飞行受限区域少、可同时多频率测量的优点。率测量的优点。率测量的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机的频率域多频电磁探测系统及方法


[0001]本专利技术涉及航空电磁勘查
，具体涉及一种基于无人机的频率域多频电磁探测系统及方法。

技术介绍

[0002]在地球物理勘查技术中，电磁法勘查是一种常用的地球物理勘查方法，主要用于UXO探测、地下水调查、地下固体废物与污染物探测、考古、土壤评价及城市管线探测等。目前主要应用的是时间域航空电磁测量系统，包括固定翼航空电磁测量系统和直升机航空电磁测量系统。商业用的固定翼时间域数字航空电磁系统主要有GEOTEMR、GEOTEMDEEPTM、TEMPEST、MEGATEM、QUESTEMR450和SPECTREM等系统。商业用的直升机时间域数字航空电磁系统主要有AeroTEM、VTEM、THEM、ExplorHEM、HoisTEM、NEWTEM、HeliGEOTEM、SkyTEM和ORAGS
‑
TEM等系统。时间域航空电磁测量系统体系庞大，结构复杂，多基于有人机开发，人力物力成本高昂，且飞行作业空域受限。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术提供一种基于无人机的频率域多频电磁探测系统及方法，以解决现有时间域航空电磁测量系统依赖有人机、体系庞大、结构复杂、人力物力成本高昂以及飞行作业空域受限的技术问题，还可以实现多个频率同步测量。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种基于无人机的频率域多频电磁探测系统，包括：
[0006]多个发射模块，用于产生并向测量区域发射脉冲式一次电磁场，以使测量区域内的导体基于一次电磁场产生涡流而产生二次电磁场；
[0007]补偿模块，通过补偿线圈产生反向电磁场实时过滤掉一次电磁场及系统自身产生的干扰电磁场；
[0008]和发射模块等数量的接收模块，与发射模块一一对应，用于接收所述二次电磁场；
[0009]中控模块，用于设置各发射模块、接收模块的采样频率以及各一次电磁场的发射频率，使不同的发射模块发射的一次电磁场的频率不同，并使不同的发射模块交替发射一次电磁场，接收存储接收模块接收的二次电磁场的数据，设置补偿模块的反向电磁场的过滤频率；
[0010]无人机，所述发射模块、接收模块以及中控模块与所述无人机可拆卸连接。
[0011]进一步地，还包括和发射模块等数量的条形基板，多块所述基板的中段叠置，多块所述基板相对叠置点呈等分角分布，所述基板固定在所述无人机的底部或下方，每块所述基板的一端固定一个所述发射模块，另一端固定与发射模块相对应的接收模块，所述中控模块设置于某块所述基板上，所述补偿模块设置于所述基板的叠置点。
[0012]进一步地，所述基板设有两块，两块所述基板呈十字交叉设置。
[0013]进一步地，同一基板上的发射模块与接收模块之间的间距为1.5
‑
2m。
[0014]进一步地，无人机为低磁旋翼无人机，所述发射模块、接收模块以及中控模块与所述无人机通过插拔式或锁扣方式快速拆装连接。
[0015]进一步地，所述发射模块具有发射线圈，所述接收模块具有接收线圈，所述发射线圈、接收线圈以及补偿线圈为共面线圈。
[0016]进一步地，还包括具有定位单元和授时单元的辅助测量模块，用于采集每个二次电磁场被接收时的位置信息和时间信息，所述辅助测量模块与所述中控模块固定于同一块基板，所述中控模块将位置信息、时间信息与二次电磁场数据同步存储。
[0017]进一步地，各一次电磁场的发射频率在30Hz
‑
95kHz之间。
[0018]本专利技术的第二方面提供了一种基于无人机的频率域多频电磁探测方法，采用本专利技术第一方面所述的基于无人机的频率域多频电磁探测系统，包括如下步骤：
[0019]根据目标任务将测量区域划分为多块相连接的矩形区域，确定飞行模式、飞行高度、飞行速度及测线间距，规划无人机飞行路径；
[0020]通过中央模块设置各发射模块和接收模块的采样频率，设置一次电磁场的发射频率，设置补偿模块的用于过滤一次电磁场以及系统本身产生的干扰电磁场的反向电磁场的过滤频率；
[0021]无人机按规划飞行路径稳步飞行，同时各发射模块按既定设置发射脉冲式一次电磁场；
[0022]补偿模块基于过滤频率，产生一次电磁场和干扰电磁场的反向电磁场，实时过滤一次电磁场以及干扰电磁场；
[0023]与发射模块相对应的接收模块接收测量区域内的地下介质基于一次电磁场激发的二次电磁场；
[0024]辅助测量模块同步采集二次电磁场被接收时的位置信息和时间信息；
[0025]中央模块同步存储二次电磁场数据以及与接收该二次电磁场时的位置信息和时间信息；
[0026]飞行结束，完成测量。
[0027]本专利技术具有如下优点：
[0028]基于无人机，不再依赖有人机，可降低人力成本，还减少了飞行作业受限区域；整套系统主要由无人机、发射模块、接收模块、中控模块、基板、补偿模块和辅助测量模块组成，结构简单，成本低；由于采用多个发射模块(一个发射模块对应一个接收模块)，并可通过中控模块设定不同发射模块的一次电磁场频率，并控制不同发射模块交替发射一次电磁场，因此可以实现一次飞行多频率测量的目的；二次电磁场的数据是有用数据，通过补偿模块去除一次电磁场以及系统自身引起的电磁干扰，如此在中控模块就可以仅保存二次电磁场数据；测量的位置和时间对数据分析有很大的影响，通过辅助测量模块可以获得测量时的实时位置信息和时间信息，与二次电磁场数据共同保存，便于提高后期数据分析(无人机落地后，通过另一套系统进行数据分析)时的准确性。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅
仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
[0030]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。
[0031]图1为本专利技术具体实施方式提供的一种基于无人机的频率域多频电磁探测系统的示意图(仰视图)；
[0032]图2为本专利技术具体实施方式提供的一种基于无人机的频率域多频电磁探测系统的电路原理图；
[0033]图3为本专利技术具体实施方式提供的一种基于无人机的频率域多频电磁探测方法的流程图。
[0034]图中：1
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无人机，2
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基板，3
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发射模块，4
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接收模块，5
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中控模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的频率域多频电磁探测系统，其特征在于，包括：多个发射模块，用于产生并向测量区域发射脉冲式一次电磁场，以使测量区域内的导体基于一次电磁场产生涡流而产生二次电磁场；补偿模块，通过补偿线圈产生反向电磁场实时过滤掉一次电磁场及系统自身产生的干扰电磁场；和发射模块等数量的接收模块，与发射模块一一对应，用于接收所述二次电磁场；中控模块，用于设置各发射模块、接收模块的采样频率以及各一次电磁场的发射频率，使不同的发射模块发射的一次电磁场的频率不同，并使不同的发射模块交替发射一次电磁场，接收存储接收模块接收的二次电磁场的数据，设置补偿模块的反向电磁场的过滤频率；无人机，所述发射模块、接收模块以及中控模块与所述无人机可拆卸连接。2.根据权利要求1所述的基于无人机的频率域多频电磁探测系统，其特征在于，还包括和发射模块等数量的条形基板，多块所述基板的中段叠置，多块所述基板相对叠置点呈等分角分布，所述基板固定在所述无人机的底部或下方，每块所述基板的一端固定一个所述发射模块，另一端固定与发射模块相对应的接收模块，所述中控模块设置于某块所述基板上，所述补偿模块设置于所述基板的叠置点。3.根据权利要求2所述的基于无人机的频率域多频电磁探测系统，其特征在于，所述基板设有两块，两块所述基板呈十字交叉设置。4.根据权利要求3所述的基于无人机的频率域多频电磁探测系统，其特征在于，同一基板上的发射模块与接收模块之间的间距为1.5
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2m。5.根据权利要求2所述的基于无人机的频率域多频电磁探测系统，其特征在于，无人机为低磁旋翼无人机，所述发射模块、接收模块以及中控模块与所述无人机通过插拔式或锁扣方式快速拆装连接。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：任堃，杨煜坤，宋炯，范俊杰，王斌，陈孝强，张映雷，李鹏，徐昊，
申请(专利权)人：中国地质调查局地球物理调查中心，
类型：发明
国别省市：