国粹ZK航空磁力仪航磁测量系统

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。 6 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： 图 1 补偿飞行示意图 ⚫ 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）。 7 ⚫ 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。 ⚫ 每个方向动作完成后，顺时针（向右）平稳转弯 90°。 ⚫ 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。 8 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。 9 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，获得终数据。整个平台包含硬件仪器设备如下： 设备名称 数量 无人机 1 光泵磁力仪 1 三分量磁力仪 1 航磁补偿系统 1 GPS 1 地磁日变站 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。 10 图 2 小鹰 1060 航磁无人机 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多达4个 2 磁场测量范围 15,000–105,000 nT 3 前端 (FE) 分辨率: 0.286pT 采样率: 2，10，20，50，100，200， 500Hz 500Hz 采样率下，分辨率为1.5pT 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 11 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 矢量磁力仪 三轴磁通门 9 数据输出和记录 采样率: 2，10，20，50，100，200， 500Hz，外部触发 串行端口:115.2 kbps，ASCII/Binary 网口：TCP/IP 包，ASCII/Binary 记录介质: 内置128GB 固态硬盘，可 外接移动硬盘，USB 闪存 显示器（外接 HDMI）

10 事件输入/GPS 同步 GPS PPS 同步采集输入 11 原始数据记录 64GB 固态硬盘记录分区 12 显示 可外接显示设备，选配小型化触控显 示屏 13 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） 4个 USB2.0接口 4路 RS232接口 1路千兆以太网接口（RJ45） 12 WIFI 接口 HDMI 接口 14 GPS 接收器 内置 GPS 型号-NEO-M8 15 补偿模式 实时补偿，后补偿 16 电源 +28VDC±6VDC，1A(不含传感器) 选配电池（25.6V，5A） 17 环境要求 工作温度:0到+50℃ 存储温度:–20到+70℃ 相对湿度:0到99%， 高度:0–6000米 18 产品规格 尺寸： 196 x 185 x 77 mm 重量：1.6KG 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 15000～105000 nt 梯度差 40000 nT/m 适用区域 15°~75° and 105°~165° 灵敏度 0.3pT𝐻𝑧1/2@1𝐻𝑧 噪音水平 典型峰-峰值0.002nT、带宽0.1Hz 初始误差 0.25nT （ 光 轴 磁 场 角 的 范 围 为 15°~75° and 105°~165°） 13 带宽 仅受磁力仪所采用的处理器限制 工作温度 -40C～+50C 湿度 可达90％，防溅水 电压 24～35V DC 电流 在20C 时，启动约1A，启动后降至0.5A 启动时间 20℃少于5分钟； -30℃少于15分钟 三、三分量磁力仪 测量范围 ±70μT～±250μT 灵敏度 7～25μT/V 带宽 DC～1KHz（＜0.5dB） 线性度 ≤0.01% FS 正交度 ≤±0.2° 频域噪声 ≤6pT/rms√Hz@1Hz 工作电压 ±12V～±17VDC,带电源指示 功耗 ≤0.45W 重量 <190g 产品尺寸 30mm×30mm×126mm 接口形式 航空九针插孔（连接线长配备 20 米，一段连接 传感器，一端接头可按客户要求定制。） 14 四、无人机平台 翼展 4.5m 全机长 3.5m 大起飞重量 55Kg（海平面） 起降方式 垂直起降 动力系统 锂电池、汽油发动机 巡航时速 120～150Km 大时速 160Km 大升限 5000m 大续航时间 海平面：6h（空机状态）4.5h（满载状态） 动力装置 海拔 4000m：3h 大载荷（油+载 荷） 15kg 2.5 实际测试案例 案例 1：新疆克拉玛依地区托里测区 根据谷歌地图显示，地势平坦，局部丘陵，其高差大处有 100 米 （400 米的跨度）。经过现场实地考察，测区内为无人区，在一个废旧的 矿山附近。 测线设计根据地址矿藏行业标准《DZT0142-2010 航空磁测技术规范》 并结合当地地质特征进行设计。为了分析地址坡面，因而要求飞机垂直 于地质构造坡面进行飞行，因而测线角度为 158°，测线间距 100 米。 15 本次采用自主研发的AMRC1000四通道航磁补偿器并搭载铯光泵 磁力仪，采集记录数据并可进行实时补偿，通过与无人机飞控的通 信，还可以将补偿器数据实时传输到地面站，供地面人员验证飞行数 据是否正常，若发现问题可及时的召回飞机。 图 3 实飞测线 本次飞行试验目的即为验证航磁飞行实际效果，因此与该区域已有地 面测量数据的 150 米延拓数据进行对比。 16 图 4 航磁数据 150 米等值线图 图 5 地面测量数据 150 米延拓图 通过对比航磁数据成图和地面延拓数据，可以看出两者吻合度很高。 17 地面数据是当地勘探队伍于 2015 年测得数据，由此验证航磁方案测得 数据的有效性。 3、报价 标配部分： 大年科技 MAG-小鹰 1060 固定翼无人机航磁测量系统 包含——固定翼飞机平台及培训、铯光泵、实时磁补偿系统、高精度大 量程雷达高度计、预处理软件、保险费、税费。