CN114236437A - 一种无人机剩磁测试系统及方法 - Google Patents

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CN114236437A CN202111536931.XA CN202111536931A CN114236437A CN 114236437 A CN114236437 A CN 114236437A CN 202111536931 A CN202111536931 A CN 202111536931A CN 114236437 A CN114236437 A CN 114236437A
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曲亚楠
宋晓林
肖婷
史钰峰
任文冠
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Abstract

本发明涉及磁场测量技术领域，提供一种无人机剩磁测试系统及方法，其中，测试系统包括设置于地磁场中的无人机、日变监测机构；用于搭载无人机并带动无人机旋转的旋转装置；用于测试无人机剩磁值的光泵磁力仪A；与光泵磁力仪A通讯连接的数据处理设备A。本发明通过设置旋转装置搭载无人机，使无人机的运动轨迹为圆周，光泵磁力仪A固定设置于所述圆周的圆心位置，使旋转装置转动过程中，选取若干测量点，通过上述设置可消除地磁场梯度的影响，在同一地磁场中增加地磁日变监测站测量地磁干扰，可以消除地磁日变的影响，使测量结果更准确。

Description

一种无人机剩磁测试系统及方法
技术领域
本发明涉及磁场测量技术领域，具体为一种无人机剩磁测试系统及方法。
背景技术
无人机成本低，无人员伤亡风险，机动性能好，使用方便。无人机行业正在迅速崛起，越来越多的工作都采用无人机来实现。在航空磁探测领域，无人机的剩磁过大，会直接影响磁探测的精度。
为了掌握无人机的剩磁大小，需要对无人机的剩磁进行准确测量。剩磁测试就是必不可少的工作，具有重要的意义。剩磁测试能够对无人机航磁测量的精度进行评估，为提升航磁测量精度提供了支持。
现有的无人机剩磁测试方法中，没有考虑无人机的姿态、地磁场梯度对无人机剩磁测量的影响，导致测量结果具有较大偏差。
因此亟需一种剩磁测试系统和方法，能够消除地磁场梯度的影响，实现对无人机剩磁的准确测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机剩磁测试系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种无人机剩磁测试系统，其包括：
设置于地磁场中的无人机、日变监测机构；
用于搭载无人机并带动无人机旋转的旋转装置；
用于测试无人机剩磁值的光泵磁力仪A；
与光泵磁力仪A通讯连接的数据处理设备A；
搭载有无人机的旋转装置其运动轨迹为圆周，光泵磁力仪A固定设置于所述圆周的圆心位置，使旋转装置转动过程中，无人机机头与光泵磁力仪A的距离保持一致。
进一步，本系统还包括无磁支架，所述光泵磁力仪A搭载于所述无磁支架上保持位置固定。
优选地，所述无磁支架为无磁铝合金材料。
优选地，所述光泵磁力仪A频率响应≥20Hz，线性度＜0.001％，灵敏度＜10pT/Hz1/2。
优选地，所述数据处理设备A的采样频率为20Hz。
优选地，所述日变监测机构包括光泵磁力仪B、数据处理设备B，用于测量日变干扰值。
优选地，所述日变监测机构设置于距离无人机不超过200m的位置处。
一种无人机剩磁测试方法，其采用权利要求1所述的无人机剩磁测试系统，按如下的步骤进行：
S1：将无人机搭载于旋转机构上，并放置于地磁场中；
S2：将无磁支架放置于旋转机构旋转轨迹的圆心位置，将光泵磁力仪A安装固定于无磁支架上，保证光泵磁力仪位置固定不动；
S3：将数据处理设备A与光泵磁力仪A进行通信连接并供电；
S4：启动旋转装置，使无人机绕光泵磁力仪A旋转；
S5：在无人机旋转过程中，选取若干测量点i，(i＝1，2，，……N)，在每个测量点，调整无人机的俯仰角，通过光泵磁力仪A测量无人机处于不同俯仰角时的剩磁数据；
S6：数据处理设备A对光泵磁力仪A测量数据进行解析输出，在测量点i,无人机在不同俯仰角下的最大剩磁值Bi；
S7：在同一地磁场中，设置光泵磁力仪B以及与光泵磁力仪B通信连接的数据处理设备B，对应无人机的测量点i,测量地磁日变值Hi日变；其中，光泵磁力仪B设置于距离无人机200m以内的范围内；
S8：按公式Bi校正：＝Bi测-Hi日变计算第i个测量点的无人机的剩磁校正值Bi校正；
S9：根据Bi校正(i＝1，2，，……N)最大值MaxBi校正与最小值MinBi校正计算无人机的最大剩磁B0,B0＝MaxBi校正-MinBi校正。
优选地，步骤S5中，选取的测量点包括无人机的机头方向为东向、东北向、北向、西北向、西向、西南向、南向、东南向，即无人机的机头方向每变化45°选取一个测量点。
优选地，步骤S5中，无人机俯仰角度变化范围为±10°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
第一、通过设置旋转装置搭载无人机，使无人机的运动轨迹为圆周，光泵磁力仪A固定设置于所述圆周的圆心位置，使旋转装置转动过程中，保持光泵磁力仪A的位置固定不变，可使无人机机头与光泵磁力仪A的距离保持一致，通过上述设置可消除地磁场梯度的影响；
第二、同时，由于磁场为矢量，地磁场和无人机剩磁之间角度不明确，如果无人机单一方向测试，则会导致测试结果不是无人机剩磁最大值，所以通过调整无人机姿态，选取若干测量点，优选在无人机机头方向的东向、东北向、北向、西北向、西向、西南向、南向、东南向选取测量点，即每隔45°测试一次；并对飞机处于不同俯仰角时进行测试记录，俯仰角为±10°，这样可以找到无人机的最大剩磁；
第三、通过在同一地磁场中增加地磁日变监测站测量地磁干扰，可以消除地磁日变的影响，使测量结果更准确。
附图说明
图1为一种无人机剩磁测试系统架构示意图；
图2为实施例1中选取的测量点无人机姿态示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种无人机剩磁测试系统一种无人机剩磁测试系统，其包括：设置于地磁场中的无人机以及用于搭载无人机并带动无人机旋转的旋转装置；用于测试无人机剩磁值的光泵磁力仪A；光泵磁力仪A搭载于所述无磁支架上保持位置固定。所述无磁支架为无磁铝合金材料。与光泵磁力仪A通讯连接有数据处理设备A；所述光泵磁力仪A频率响应≥20Hz，线性度＜0.001％，灵敏度＜10pT/Hz1/2。所述数据处理设备A的采样频率为20Hz。
搭载有无人机的旋转装置其运动轨迹为圆周，光泵磁力仪A固定设置于所述圆周的圆心位置，使旋转装置转动过程中，无人机机头与光泵磁力仪A的距离保持一致。
本系统中还设置有日变监测机构，所述日变监测机构包括光泵磁力仪B、数据处理设备B，用于测量日变干扰值，所述日变监测机构优选设置于距离无人机不超过200m的位置处。
一种无人机剩磁测试方法，其采用权利要求1所述的无人机剩磁测试系统，按如下的步骤进行：
S1：将无人机搭载于旋转机构上，并放置于地磁场中；
S2：将无磁支架放置于旋转机构旋转轨迹的圆心位置，将光泵磁力仪A安装固定于无磁支架上，保证光泵磁力仪位置固定不动；
S3：将数据处理设备A与光泵磁力仪A进行通信连接并供电；
S4：启动旋转装置，使无人机绕光泵磁力仪A旋转；
S5：在无人机旋转过程中，选取若干测量点i，(i＝1，2，，……N)，在每个测量点，调整无人机的俯仰角，通过光泵磁力仪A测量无人机处于不同俯仰角时的剩磁数据；
S6：数据处理设备A对光泵磁力仪A测量数据进行解析输出，在测量点i,无人机在不同俯仰角下的最大剩磁值Bi；
S7：在同一地磁场中，设置光泵磁力仪B以及与光泵磁力仪B通信连接的数据处理设备B，对应无人机的测量点i,测量地磁日变值Hi日变；其中，光泵磁力仪B设置于距离无人机200m以内的范围内；
S8：按公式Bi校正：＝Bi测-Hi日变计算第i个测量点的无人机的剩磁校正值Bi校正；
S9：根据Bi校正(i＝1，2，，……N)最大值MaxBi校正与最小值MinBi校正计算无人机的最大剩磁B0,B0＝MaxBi校正-MinBi校正。
实施例1：
步骤S5中，选取的测量点包括无人机的机头方向为东向、东北向、北向、西北向、西向、西南向、南向、东南向，即无人机的机头方向每变化45°选取一个测量点。且本实施例中，无人机俯仰角度变化范围为±10°。
实施例2：
本实施例中，选用无人机为垂直起落型，长度≤3m，翼展≤5m；所述光泵磁力仪频率响应≥20Hz，线性度＜0.001％，灵敏度＜10pT/Hz1/2；所述数据处理设备采样率等于20Hz。
本实施例中优选实施例中的无磁支架材质为无磁铝合金，并选用钛或者铜制作紧固件对光泵磁力仪A进行锁紧固定，确保支架不能对整个测试系统引进干扰。测量过程中，无人机机头最前端到光泵磁力仪A的距离保持为1.5m，测试过程中保持光泵磁力仪A不动，保持无人机机头最前端到光泵磁力仪A的距离不变，光泵磁力仪B全程测试日变值，测试结果如表1所示：
Figure BDA0003412858060000051
表1无人机剩磁测试结果
无人机剩磁测试值与日变站磁场的差值即为当前方向下无人机的剩磁值；由于地磁场为矢量，为消除地磁场的影响，通过MaxBi校正-MinBi校正计算无人机的最大剩磁B0，本实施例中，所有方向的测量点中，用最大值减去最小值为0.8-(-0.6)＝1.4，即为无人机本体最大的剩磁值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无人机剩磁测试系统，其特征在于，其包括：
设置于地磁场中的无人机、日变监测机构；
用于搭载无人机并带动无人机旋转的旋转装置；
用于测试无人机剩磁值的光泵磁力仪A；
与光泵磁力仪A通讯连接的数据处理设备A；
搭载有无人机的旋转装置其运动轨迹为圆周，光泵磁力仪A固定设置于所述圆周的圆心位置，使旋转装置转动过程中，无人机机头与光泵磁力仪A的距离保持一致。
2.根据权利要求1所述的一种无人机剩磁测试系统，其特征在于：还包括无磁支架，所述光泵磁力仪A搭载于所述无磁支架上保持位置固定。
3.根据权利要求2所述的一种无人机剩磁测试系统，其特征在于：所述无磁支架为无磁铝合金材料。
4.根据权利要求1所述的一种无人机剩磁测试系统，其特征在于：所述光泵磁力仪A频率响应≥20Hz，线性度＜0.001％，灵敏度＜10pT/Hz1/2。
5.根据权利要求4所述的一种无人机剩磁测试系统，其特征在于：所述数据处理设备A的采样频率为20Hz。
6.根据权利要求1所述的一种无人机剩磁测试系统，其特征在于：所述日变监测机构包括光泵磁力仪B、数据处理设备B，用于测量日变干扰值。
7.根据权利要求1所述的一种无人机剩磁测试系统，其特征在于：所述日变监测机构设置于距离无人机不超过200m的位置处。
8.一种无人机剩磁测试方法，其特征在于：其采用权利要求1所述的无人机剩磁测试系统，按如下的步骤进行：
S1：将无人机搭载于旋转机构上，并放置于地磁场中；
S2：将无磁支架放置于旋转机构旋转轨迹的圆心位置，将光泵磁力仪A安装固定于无磁支架上，保证光泵磁力仪位置固定不动；
S3：将数据处理设备A与光泵磁力仪A进行通信连接并供电；
S4：启动旋转装置，使无人机绕光泵磁力仪A旋转；
S5：在无人机旋转过程中，选取若干测量点i，(i＝1，2，，……N)，在每个测量点，调整无人机的俯仰角，通过光泵磁力仪A测量无人机处于不同俯仰角时的剩磁数据；
S6：数据处理设备A对光泵磁力仪A测量数据进行解析输出，在测量点i,无人机在不同俯仰角下的最大剩磁值Bi；
S7：在同一地磁场中，设置光泵磁力仪B以及与光泵磁力仪B通信连接的数据处理设备B，对应无人机的测量点i,测量地磁日变值Hi日变；其中，光泵磁力仪B设置于距离无人机200m以内的范围内。
S8：按公式Bi校正：＝Bi测-Hi日变计算第i个测量点的无人机的剩磁校正值Bi校正；
S9：根据Bi校正(i＝1，2，，……N)最大值MaxBi校正与最小值MinBi校正计算无人机的最大剩磁B0,B0＝MaxBi校正-MinBi校正。
9.根据权利要求8所述的一种无人机剩磁测试方法，其特征在于：步骤S5中，选取的测量点包括无人机的机头方向为东向、东北向、北向、西北向、西向、西南向、南向、东南向，即无人机的机头方向每变化45°选取一个测量点。
10.根据权利要求8所述的一种无人机剩磁测试方法，其特征在于：步骤S5中，无人机俯仰角度变化范围为±10°。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112858959A (zh) * 2021-02-28 2021-05-28 哈尔滨工业大学 一种机载电子设备引起的磁干扰补偿方法及装置

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