CN113885560A - 适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法，包括：步骤1，布置回线发射框；步骤2，在发射框中供以双极性方波；步骤3，搭建无人机接收系统；步骤4，构建无人机集群；步骤5，设置无人机集群成员的飞行路线；步骤6，无人机集群成员开始测量；步骤7，无人机集群成员将含GPS位置的实测数据发送回地面接收总站；步骤8，地面接收总站保存无人机集群各成员传回的数据；步骤9，对回传的数据进行实时定位；步骤10，根据各测点的位置，实时三维成像；步骤11，将无人机集群扫过的面积形成三维立体的成果，清晰显示相应位置滑坡体的地电结构和范围。本发明能够快速可靠地探测滑坡体的范围及地电结构，为滑坡治理提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及滑坡监测技术领域，尤其涉及一种适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法。
背景技术
我国是受地质灾害比较严重的国家之一，其中滑坡灾害危害最为严重。快速获取滑坡体的结构特征是防治的关键，目前对于滑坡地质灾害地球物理探测方面的研究，主要是以地面地球物理方法为主。但是地形复杂山区通常是沟壑纵横、植被茂密，常规地面地球物理方法受限于复杂地形条件，在一些关键滑坡构造区存在施工困难，数据采集周期长的问题，不能满足快速可靠探测地下结构的实际需求。而在航空地球物理领域我国整体起步晚，装备落后，部分关键装备被西方封锁。受限于飞行平台装备水平，目前我国适合小范围区域内滑坡地质灾害调查的航空地球物理探测系统还很不完善。地空瞬变电磁法是在地面发射，空中利用无人机平台搭载接收机传感器接收信号，将接收信号反演解释后获得所探测区域的地质结构。但是目前基于单一无人机的地空瞬变电磁探测系统，在面临滑坡泥石流等地质灾害紧急调查任务时，很难满足灾害治理决策者对于探测结果快速和实时的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法，通过多架无人机集群编队飞行，最大化压缩测量时间，实时回传测量信号给地面接收站快速成像，快速获取滑坡体的范围形态，估算滑坡体的方量，为滑坡治理提供重要依据。由于多架无人机同时执行任务，互为参考，组成三维数据体，测量时间大大压缩，为滑坡治理决策者争取时间。
本发明提供了一种适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法，包括如下步骤：
步骤1，针对滑坡体在地面利用电缆布置回线发射框，将滑坡体圈在其中；
步骤2，在发射框中利用瞬变电磁发射系统供以双极性方波，发射参数包括发射基频、下降沿、发射电流；
步骤3，搭建无人机接收系统；所述无人机接收系统包括旋翼无人机飞行器、接收机、接收机安装平台、接收机电池组、瞬变电磁传感器、连接电缆、传感器悬挂装置、GPS、实时回传装置；
步骤4，构建无人机集群；所述无人机集群由多个与发射机实时同步的无人机接收系统组成，用于根据同步信号同时采集地面发射系统激发产生的二次场信号；
步骤5，根据现场地形实际情况统一设置无人机集群成员的飞行路线，选择相对平坦之处作为无人机起飞降落平台，同时将该平台位置设置为飞行测线的起始点和结束点；
步骤6，无人机集群成员在飞行时按照距离远近依次起飞，并按照各自飞行路线到测线端点处即可开始测量；
步骤7，无人机集群成员在各自测线上按照同一速度飞行测量，同时各自通过数据实时回传装置将含GPS位置的实测数据发送回地面接收总站；
步骤8，地面接收总站为连接多通道传输装置的电脑操作平台，自动将无人机集群各成员传回的数据按照集群成员的编号进行保存；
步骤9，对回传的数据按照GPS坐标数据进行实时定位，并在地面接收总站屏幕上实时显示；
步骤10，按照点位将实测的瞬变电磁数据进行视电阻率快速计算，根据各测点的位置，组成三维数据体，并实时三维成像；
步骤11，无人机集群飞行的同时，地面接收总站将无人机集群扫过的面积形成三维立体的成果，清晰显示相应位置滑坡体的地电结构和范围。
进一步地，步骤2中所述发射参数以高频信号为主，发射基频小于10ms、下降沿以陡发射沿为主，小于100μs。
进一步地，步骤3中所述接收机安装平台与所述旋翼无人机飞行器的支撑架连接，所述接收机安装于所述接收机安装平台上；所述实时回传装置安装于所述接收机上；所述GPS安装于所述旋翼无人机飞行器上，并通过GPS连接线与所述接收机电连接；所述瞬变电磁传感器通过传感器悬挂装置悬挂于所述接收机下方，并通过所述连接电缆与所述接收机电连接。
进一步地，步骤4中无人机集群的数量为测线数量的1/3-1/2。
借由上述方案，通过适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法，利用无人机集群开展地空瞬变电磁法数据采集，多架无人机按照统一规划的路线采集数据，同时利用数据回传装置实施将包含位置参数的实测数据实时传回至地面接收站，并对实测数据快速反演成像，实时给出无人机集群飞行区域的地电结构。能够快速可靠地探测滑坡体的范围及地电结构，为滑坡治理提供依据，具有快速施工，实时显示探测结果的特点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明滑坡体、发射系统、地面接收站及测线布置示意图；
图2是本发明发射波形示意图；
图3是本发明无人机接收系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1至图3所示，本实施例提供了一种适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法，包括如下步骤：
S1，针对滑坡体在地面利用电缆布置回线发射框L1，原则上将滑坡体圈在其中，发射框尺寸一般从200m×200m-1000m×1000m，见附图1。
S2，在发射框L1中利用瞬变电磁发射系统供以双极性方波，见附图2，发射参数主要包括发射基频(周期)、下降沿、发射电流；由于一般滑坡体的厚度在50米以浅，所以发射参数的选择以高频信号为主，发射基频一般小于10ms、下降沿应以陡发射沿为主一般小于100μs。
S3，搭建无人机接收系统R1；一套无人机接收系统包括旋翼无人机飞行器2、接收机3、接收机安装平台1、接收机电池组、瞬变电磁传感器7、连接电缆9、传感器悬挂装置8、GPS5、实时回传装置4，见附图3，接收机安装平台1与旋翼无人机飞行器2的支撑架连接，接收机3安装于接收机安装平台1上；实时回传装置4安装于接收机3上；GPS5安装于旋翼无人机飞行器2上，并通过GPS连接线6与接收机3电连接；瞬变电磁传感器7通过传感器悬挂装置8悬挂于接收机3下方，并通过连接电缆9与接收机3电连接。
S4，构建无人机集群R1-Rn(见附图1)；无人机集群由多个与发射机实时同步的无人机接收系统组成，设定路线是操作员统筹安排，设计覆盖整体探测范围的测线，线距一般为20m-50m，点距在3m-10m。集群成员根据同步信号同时采集地面发射系统T1激发产生的二次场信号；无人机集群的数量主要依据需要执行的任务来确定，一般为测线数量的1/3-1/2，例如当发射框为1000m×1000m，那么按照50m间距计算，共需规划测线20条，每条测线长度1000m，测点间距5米，无人机集群则需要10架无人机接收系统来构建，每架无人机需要执飞往返2条测线。
S5，根据现场地形实际情况统一设置无人机集群成员的飞行路线R1-Rn，选择相对平坦之处作为无人机起飞降落平台，如可能选择中间位置，同时将该平台位置设置为飞行测线的起始点和结束点。
S6，无人机集群成员R1-Rn在飞行时按照距离远近依次起飞，并按照各自飞行路线到测线端点处即可开始测量。
S7，无人机集群成员R1-Rn在各自测线上按照同一速度飞行测量，一般无人机飞行速度按照1m/S-5m/S飞行，同时各自通过数据实时回传装置将含GPS位置的实测数据发送回地面接收总站。
S8，地面接收总站为连接多通道传输装置的电脑操作平台，通过无线传输装置自动将无人机集群各成员传回的数据按照集群成员R1-Rn的编号进行保存。
S9，对回传的数据通过数据处理器按照GPS坐标数据进行实时定位，并在地面接收总站屏幕上实时显示。
S10，按照点位将实测的瞬变电磁数据进行视电阻率快速计算，根据各测点的位置，组成三维数据体，并实时三维成像。
S11，无人机集群飞行的同时，地面接收总站将无人机集群扫过的面积(1000m×1000m)形成三维立体的成果，清晰显示相应位置滑坡体的地电结构和范围。
该适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法通过在滑坡体上布置地面发射框，通以双极性方波，激发滑坡体地下结构，同时在空中利用无人机集群多点接收实时回传，获取工作区滑坡体的范围和地电结构，相比于当前地面地球物理探测滑坡的手段，本发明通过无人机集群来采集信号，同时采集，协调同步具有抗干扰的功能，数据更加可靠；相比于单架次无人机飞行采集数据，本发明中提出的无人机集群能够更加合理地规划路线，大大压缩采集时间；本发明中提出的实测数据实时回传，并快速反演三维成像，能够为灾害治理决策提供快速可靠的滑坡体的三维结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，针对滑坡体在地面利用电缆布置回线发射框，将滑坡体圈在其中；
步骤2，在发射框中利用瞬变电磁发射系统供以双极性方波，发射参数包括发射基频、下降沿、发射电流；
步骤3，搭建无人机接收系统；所述无人机接收系统包括旋翼无人机飞行器、接收机、接收机安装平台、接收机电池组、瞬变电磁传感器、连接电缆、传感器悬挂装置、GPS、实时回传装置；
步骤4，构建无人机集群；所述无人机集群由多个与发射机实时同步的无人机接收系统组成，用于根据同步信号同时采集地面发射系统激发产生的二次场信号；
步骤5，根据现场地形实际情况统一设置无人机集群成员的飞行路线，选择相对平坦之处作为无人机起飞降落平台，同时将该平台位置设置为飞行测线的起始点和结束点；
步骤6，无人机集群成员在飞行时按照距离远近依次起飞，并按照各自飞行路线到测线端点处即可开始测量；
步骤7，无人机集群成员在各自测线上按照同一速度飞行测量，同时各自通过数据实时回传装置将含GPS位置的实测数据发送回地面接收总站；
步骤8，地面接收总站为连接多通道传输装置的电脑操作平台，自动将无人机集群各成员传回的数据按照集群成员的编号进行保存；
步骤9，对回传的数据按照GPS坐标数据进行实时定位，并在地面接收总站屏幕上实时显示；
步骤10，按照点位将实测的瞬变电磁数据进行视电阻率快速计算，根据各测点的位置，组成三维数据体，并实时三维成像；
步骤11，无人机集群飞行的同时，地面接收总站将无人机集群扫过的面积形成三维立体的成果，清晰显示相应位置滑坡体的地电结构和范围。
2.根据权利要求1所述的适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法，其特征在于，步骤2中所述发射参数以高频信号为主，发射基频小于10ms、下降沿以陡发射沿为主，小于100μs。
3.根据权利要求1所述的适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法，其特征在于，步骤3中所述接收机安装平台与所述旋翼无人机飞行器的支撑架连接，所述接收机安装于所述接收机安装平台上；所述实时回传装置安装于所述接收机上；所述GPS安装于所述旋翼无人机飞行器上，并通过GPS连接线与所述接收机电连接；所述瞬变电磁传感器通过传感器悬挂装置悬挂于所述接收机下方，并通过所述连接电缆与所述接收机电连接。
4.根据权利要求1所述的适用于滑坡快速调查的无人机集群地空瞬变电磁测量方法，其特征在于，步骤4中无人机集群的数量为测线数量的1/3-1/2。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115167488A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-10-11 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 基于半航空瞬变电磁探测的无人机飞行轨迹规划方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104330832A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-02-04 | 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 | 一种瞬变电磁快速三维人机交互反演方法 |
| CN105444740A (zh) * | 2016-01-01 | 2016-03-30 | 三峡大学 | 一种基于小型无人机遥感辅助滑坡应急治理工程勘查设计方法 |
| CN105865427A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-17 | 三峡大学 | 一种基于小型无人机遥感的单体地质灾害应急调查方法 |
| CN111026150A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-17 | 国家电网有限公司 | 一种利用无人机进行输电线路地质灾害预警系统及方法 |
| US20200372814A1 (en) * | 2017-08-01 | 2020-11-26 | Airbus Defence And Space Sas | On-board command unit for a drone system, drone and drone system including the on-board command unit |
| CN112068212A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-12-11 | 成都理工大学 | 一种无人机半航空时间域电磁探测数据分析解释方法 |
| KR20210012414A (ko) * | 2019-07-25 | 2021-02-03 | 배재대학교 산학협력단 | 무인 비행체의 군집 비행 제어 시스템 및 방법 |
| CN112631334A (zh) * | 2020-12-27 | 2021-04-09 | 河南沃达航空科技有限公司 | 一种无人机集群控制系统 |
-
2021
- 2021-09-29 CN CN202111147963.0A patent/CN113885560B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104330832A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-02-04 | 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 | 一种瞬变电磁快速三维人机交互反演方法 |
| CN105444740A (zh) * | 2016-01-01 | 2016-03-30 | 三峡大学 | 一种基于小型无人机遥感辅助滑坡应急治理工程勘查设计方法 |
| CN105865427A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-17 | 三峡大学 | 一种基于小型无人机遥感的单体地质灾害应急调查方法 |
| US20200372814A1 (en) * | 2017-08-01 | 2020-11-26 | Airbus Defence And Space Sas | On-board command unit for a drone system, drone and drone system including the on-board command unit |
| KR20210012414A (ko) * | 2019-07-25 | 2021-02-03 | 배재대학교 산학협력단 | 무인 비행체의 군집 비행 제어 시스템 및 방법 |
| CN111026150A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-04-17 | 国家电网有限公司 | 一种利用无人机进行输电线路地质灾害预警系统及方法 |
| CN112068212A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-12-11 | 成都理工大学 | 一种无人机半航空时间域电磁探测数据分析解释方法 |
| CN112631334A (zh) * | 2020-12-27 | 2021-04-09 | 河南沃达航空科技有限公司 | 一种无人机集群控制系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 周航;刘乐军;王东亮;李萍;高伟;周庆杰;杨庆乐;: "滑坡监测系统在北长山岛山后村山体滑坡监测中的应用", 海洋学报, no. 01 * |
| 王勇: "应用于地质灾害勘查的无人机载瞬变电磁处理技术研究", 中国博士学位论文全文数据库 基础科学辑, no. 08 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115167488A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-10-11 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 基于半航空瞬变电磁探测的无人机飞行轨迹规划方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113885560B (zh) | 2023-06-06 |
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