CN213069209U - 一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置，包括机载数据采集装置和地面数据收录装置；机载数据采集装置：包括ADC模块、FPGA主控制器、恒温晶振、存储器和第一无线数传电台，ADC模块、FPGA主控制器、恒温晶振、存储器和无线数传电台均设置于无人机的顶端，第一无线数传电台的顶端设有第一电台天线；地面数据收录装置：包括第二电台天线、第二无线数传电台和工控计算机，第二无线数传电台和工控计算机均设置于地面，该无人机航磁三分量数据采集及收录装置，可有效防止因为飞机高度变化引起的温度变化而使得FPGA基准频率发生偏移，实现了数据双备份功能，提高了数据存储的安全性，数据精准可靠。

Description

一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置

技术领域

本实用新型涉及航空磁测装置技术领域，具体为一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置。

背景技术

航空磁测是利用飞机等航空器搭载磁测仪器来测量磁性矿产资源引起的地磁场变化，借助于信息处理技术实现地下矿体的空间分布成像，从而评估磁性矿产资源及其分布概况，是进行资源普查和筛选找矿靶区的重要手段之一，尤其对于沙漠、戈壁、高山和森林植被覆盖等地面物探设备难以到达的区域，利用其进行勘查可以避免前期勘探的巨大投入，节约勘查时间，对促进资源探查和经济发展具有重要意义，航磁三分量测量能够获取地磁场在地理坐标系中的北、东、天三个方向的磁矢量值，由于可同时获取地磁场分量大小和方向信息，因此有效减少了反演中的多解性，有助于对磁性目标体的定量解释，提高地下矿体探测分辨率和定位精度，而传统的总磁场强度测量只能获取总磁场值大小，仅为一个标量数值，因此难以描述不同方向的磁异常，航磁三分量测量时，利用三轴磁传感器获取磁场数据，但由于航空平台工作时姿态时刻发生变化，因此实时测量的为航空平台坐标系下的磁场值，还需要利用高精度惯性导航系统同步测量航空平台的姿态信息，利用该姿态数据将磁测数据校正到地理坐标系中才能进行后续的反演解释，此外，无人机飞行测量过程中，为了监测磁测系统状态，初步评估磁测数据质量，还需要实现磁测数据的远程传输，方便地面人员实时查看，本发明提出一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置，实现三分量数据及惯导系统姿态数据的同步采集、存储和远程无线传输。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置，可有效防止因为飞机高度变化引起的温度变化而使得FPGA基准频率发生偏移，实现了数据双备份功能，提高了数据存储的安全性，数据精准可靠，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置，包括机载数据采集装置和地面数据收录装置；

机载数据采集装置：包括ADC模块、FPGA主控制器、恒温晶振、存储器和第一无线数传电台，所述ADC模块、FPGA主控制器、恒温晶振、存储器和无线数传电台均设置于无人机的顶端，第一无线数传电台的顶端设有第一电台天线；

地面数据收录装置：包括第二电台天线、第二无线数传电台和工控计算机，所述第二无线数传电台和工控计算机均设置于地面，第二无线数传电台的顶端设有第二电台天线；

其中：所述第一电台天线和第一无线数传电台电连接，所述ADC模块、恒温晶振、存储器和第一无线数传电台均与FPGA主控制器电连接，所述第二电台天线电连接第二无线数传电台，所述第二无线数传电台电连接工控计算机，可有效防止因为飞机高度变化引起的温度变化而使得FPGA基准频率发生偏移，实现了数据双备份功能，提高了数据存储的安全性，可有效避免飞行测量过程中磁测系统出现异常而白白浪费飞行成本问题，本实用新型所测得是地磁场各分量数据，进行运算处理后可以获得地磁全要素数据。

进一步的，还包括惯性导航系统和无人机下支架，所述无人机下支架固定连接于无人机的底端前侧，无人机下支架的上表面固定连接有惯性导航系统，惯性导航系统的上端设置有GPS天线，惯性导航系统与GPS天线电连接，惯性导航系统电连接FPGA主控制器。

进一步的，还包括三轴磁通门传感器和连通管，所述连通管固定连接于ADC模块的上端，连通管远离ADC模块的一端固定连接有三轴磁通门传感器，三轴磁通门传感器通过导线电连接ADC模块。

进一步的，所述连通管为碳纤维连通管，三轴磁通门传感器和ADC模块电连接的导线穿过连通管的内部，防止无人机上面的电子设备对三轴磁通门传感器造成磁干扰。

进一步的，所述无线数传电台和第二无线数传电台通过第一电台天线和第二电台天线无线电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本无人机航磁三分量数据采集及收录装置，具有以下好处：

1、本实用新型采用恒温晶振为FPGA提供高精度的基准频率，可有效防止因为飞机高度变化引起的温度变化而使得FPGA基准频率发生偏移，该高精度的基准频率结合惯性导航系统输出的1PPS脉冲作为同步信号，保证了姿态数据和三分量磁测数据采集的高精度同步，提高了后续三分量磁测数据姿态校正时的精度。

2、无人机航磁三分量数据采集及收录装置分为无人机载的磁测数据采集装置和地面收录装置两部分，机载数据采集部分一方面将采集的数据本地存储到存储器中，另一方面将数据通过无线数传电台实时传送到地面，实现了数据双备份功能，提高了数据存储的安全性。

3、在飞行过程中，地面工作人员也可以实时查看当前测量数据，分析磁测系统工作状况，初步评估磁测数据的质量，可有效避免飞行测量过程中磁测系统出现异常而白白浪费飞行成本问题。本实用新型所测得是地磁场各分量数据，进行运算处理后可以获得地磁全要素数据。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型机载数据采集装置结构示意图；

图3为本实用新型结构电连接示意图。

图中：1惯性导航系统、2 GPS天线、3三轴磁通门传感器、4ADC模块、5FPGA主控制器、6恒温晶振、7存储器、8第一无线数传电台、9第一电台天线、10第二电台天线、11第二无线数传电台、12工控计算机、13无人机、14机载数据采集装置、15地面数据收录装置、16连通管、17无人机下支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置，包括机载数据采集装置14和地面数据收录装置15；

机载数据采集装置14：包括ADC模块4、FPGA主控制器5、恒温晶振6、存储器7和第一无线数传电台8，ADC模块4、FPGA主控制器5、恒温晶振6、存储器7和无线数传电台8均设置于无人机13的顶端，第一无线数传电台8的顶端设有第一电台天线9，存储器7可以将存储的数据导出；

地面数据收录装置15：包括第二电台天线10、第二无线数传电台11和工控计算机12，第二无线数传电台11和工控计算机12均设置于地面，第二无线数传电台11的顶端设有第二电台天线10；

其中：还包括惯性导航系统1和无人机下支架17，无人机下支架17固定连接于无人机13的底端前侧，无人机下支架17的上表面固定连接有惯性导航系统1，惯性导航系统1的上端设置有GPS天线2，惯性导航系统1与GPS天线2电连接，惯性导航系统1电连接FPGA主控制器5，惯性导航系统1可以实时获取无人机13当前位置和姿态数据，并输出1PPS脉冲，1PPS脉冲信号和作为基准频率源的恒温晶振6保证了姿态数据和磁场数据的同步性。

其中：还包括三轴磁通门传感器3和连通管16，连通管16固定连接于ADC模块4的上端，连通管16远离ADC模块4的一端固定连接有三轴磁通门传感器3，三轴磁通门传感器3通过导线电连接ADC模块4，连通管16为碳纤维连通管，三轴磁通门传感器3和ADC模块4电连接的导线穿过连通管16的内部，防止无人机13上面的电子设备对三轴磁通门传感器3造成磁干扰。

其中：无线数传电台8和第二无线数传电台11通过第一电台天线9和第二电台天线10无线电连接。

其中：第一电台天线9和第一无线数传电台8电连接，ADC模块4、恒温晶振6、存储器7和第一无线数传电台8均与FPGA主控制器5电连接，第二电台天线10电连接第二无线数传电台11，第二无线数传电台11电连接工控计算机12。

在使用时：惯性导航系统1可以实时获取无人机13当前位置和姿态数据，并输出1PPS脉冲，位置和姿态数据传输至FPGA主控制器5，同时FPGA主控制器5通过判断1PPS脉冲的下降沿来控制ADC模块4对三轴磁通门传感器3输出的三路磁场信号进行采样，1PPS脉冲信号和作为基准频率源的恒温晶振6保证了姿态数据和磁场数据的同步性，FPGA主控制器5采集到的姿态和磁场数据一同存入到存储器7中，待无人机13测量完毕回到地面后可以将存储的数据导出，同时为了保证数据的安全性，以及方便地面工作人员实时查看当前仪器工作情况，所有测量的数据通过第一无线数传电台8传送至地面的第二无线数传电台11，进而在工控计算机12上显示和存储。

值得注意的是，本实施例中所公开的惯性导航系统1、GPS天线2、三轴磁通门传感器3、ADC模块4、FPGA主控制器5、恒温晶振6、存储器7、第一无线数传电台8、第一电台天线9、第二电台天线10、第二无线数传电台11和工控计算机12可根据实际应用场景自由配置，GPS天线2建议选用昆山市海宣电子有限公司出品的38*16mm GPS天线，三轴磁通门传感器可选用深圳市柯雷科技开发有限公司出品的F902低噪声三维磁通门传感器，FPGA主控制器5控制惯性导航系统1、GPS天线2、三轴磁通门传感器3、ADC模块4、恒温晶振6、存储器7、第一无线数传电台8、第一电台天线9工作以及工控计算机12控制第二电台天线10、第二无线数传电台11工作均采用现有技术中常用的方法。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置，其特征在于：包括机载数据采集装置(14)和地面数据收录装置(15)；

机载数据采集装置(14)：包括ADC模块(4)、FPGA主控制器(5)、恒温晶振(6)、存储器(7)和第一无线数传电台(8)，所述ADC模块(4)、FPGA主控制器(5)、恒温晶振(6)、存储器(7)和无线数传电台(8)均设置于无人机(13)的顶端，第一无线数传电台(8)的顶端设有第一电台天线(9)；

地面数据收录装置(15)：包括第二电台天线(10)、第二无线数传电台(11)和工控计算机(12)，所述第二无线数传电台(11)和工控计算机(12)均设置于地面，第二无线数传电台(11)的顶端设有第二电台天线(10)；

其中：所述第一电台天线(9)和第一无线数传电台(8)电连接，所述ADC模块(4)、恒温晶振(6)、存储器(7)和第一无线数传电台(8)均与FPGA主控制器(5)电连接，所述第二电台天线(10)电连接第二无线数传电台(11)，所述第二无线数传电台(11)电连接工控计算机(12)。

2.根据权利要求1所述的一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置，其特征在于：还包括惯性导航系统(1)和无人机下支架(17)，所述无人机下支架(17)固定连接于无人机(13)的底端前侧，无人机下支架(17)的上表面固定连接有惯性导航系统(1)，惯性导航系统(1)的上端设置有GPS天线(2)，惯性导航系统(1)与GPS天线(2)电连接，惯性导航系统(1)电连接FPGA主控制器(5)。

3.根据权利要求1所述的一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置，其特征在于：还包括三轴磁通门传感器(3)和连通管(16)，所述连通管(16)固定连接于ADC模块(4)的上端，连通管(16)远离ADC模块(4)的一端固定连接有三轴磁通门传感器(3)，三轴磁通门传感器(3)通过导线电连接ADC模块(4)。

4.根据权利要求3所述的一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置，其特征在于：所述连通管(16)为碳纤维连通管，三轴磁通门传感器(3)和ADC模块(4)电连接的导线穿过连通管(16)的内部。

5.根据权利要求1所述的一种无人机航磁三分量数据采集及收录装置，其特征在于：所述无线数传电台(8)和第二无线数传电台(11)通过第一电台天线(9)和第二电台天线(10)无线电连接。

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