RU2805015C1 - Method of conducting geological exploration using unmanned aerial vehicles - Google Patents
Method of conducting geological exploration using unmanned aerial vehicles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805015C1 RU2805015C1 RU2022129241A RU2022129241A RU2805015C1 RU 2805015 C1 RU2805015 C1 RU 2805015C1 RU 2022129241 A RU2022129241 A RU 2022129241A RU 2022129241 A RU2022129241 A RU 2022129241A RU 2805015 C1 RU2805015 C1 RU 2805015C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- telescopic cable
- uav
- routes
- meters
- measuring system
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области разведки месторождений полезных ископаемых, а также мониторинга территорий, и может быть использовано при проведении геологоразведочных работ, в частности, для проведения аэроэлектроразведки. Также изобретение может быть использовано при изучении глубинного геологического строения и структурно-геологического картирования.The invention relates to the field of exploration of mineral deposits, as well as monitoring of territories, and can be used during geological exploration, in particular, for aerial electrical prospecting. The invention can also be used in the study of deep geological structure and structural geological mapping.
Известен способ аэроэлектроразведки с применением легкого беспилотного летательного аппарата по патенту РФ №2736956 (дата публикации: 23.11.2020, МПК: G01V 5/02, G01S 13/88), заключающийся в установке электроразведочного измерителя на воздушном судне, а электроразведочного генератора на земле, включающий регистрацию магнитных и электрических компонент поля с помощью незаземленных рамок и антенн, при этом в качестве воздушного судна используется легкий беспилотный летательный аппарат (БПЛА), съемка производится при движении БПЛА на автопилоте по предварительно подготовленному и соответствующему постоянной высоте БПЛА над рельефом (от 3метров) полетному заданию, скорость движения БПЛА может изменяться от 0 до 20 м/с, измерения и запись кривых изменения вторичной электродвижущей силы или вертикальных и горизонтальных компонент электромагнитного поля производятся в автоматическом режиме, а пространственная привязка точек измерений осуществляется средствами спутниковой навигационной системы.There is a known method for aerial electrical survey using a light unmanned aerial vehicle according to RF patent No. 2736956 (publication date: November 23, 2020, IPC: G01V 5/02, G01S 13/88), which consists in installing an electrical survey meter on the aircraft, and an electrical survey generator on the ground, including registration of magnetic and electric field components using ungrounded frames and antennas, while a light unmanned aerial vehicle (UAV) is used as an aircraft; the survey is performed while the UAV is moving on autopilot along a previously prepared and corresponding constant height of the UAV above the terrain (from 3 meters) flight task, the speed of the UAV can vary from 0 to 20 m/s, measurements and recording of curves of changes in the secondary electromotive force or vertical and horizontal components of the electromagnetic field are carried out automatically, and the spatial reference of measurement points is carried out by means of a satellite navigation system.
Общими признаками известного и заявленного изобретений являются использование БПЛА при электроразведке, проведение съемки при движении БПЛА по заданному маршруту.The common features of the known and claimed inventions are the use of UAVs for electrical prospecting and surveying while the UAV is moving along a given route.
Однако в известном техническом решении электроразведочный генератор устанавливается на земле (или может быть использована радиостанция с диапазоном длин волн от 1 до 300 кГц), поэтому производительность технического решения сильно ограничена, кроме того, при низком качестве сигнала от радиостанций снижается точность съемки. Также данный способ невозможно использовать в условиях сложной проходимости рельефа или ландшафта, при отсутствии радиостанции с диапазоном длин волн от 1 до 300 кГц.However, in the known technical solution, the electrical survey generator is installed on the ground (or a radio station with a wavelength range from 1 to 300 kHz can be used), so the performance of the technical solution is greatly limited, in addition, with low quality signals from radio stations, the survey accuracy is reduced. Also, this method cannot be used in conditions of difficult terrain or landscape, in the absence of a radio station with a wavelength range from 1 to 300 kHz.
Известна вертолетная система электромагнитной разведки по патенту РФ №2358294 (дата публикации: 10.06.2009, МПК: G01V 3/165), которая содержит устройство генераторной петли, которое соединено с вертолетом и буксируется им. Устройство генераторной петли снабжено передатчиком для генерации первичного электромагнитного поля. С устройством генераторной петли соединена гондола с высоким аэродинамическим сопротивлением, приспособленная для буксировки. Гондола снабжена приемником, предназначенным для приема первичного электромагнитного поля и вторичного результирующего электромагнитного поля, которое возникает в результате взаимодействия первичного поля с подземными проводящими объектами, над которыми перемещается вертолет. Гондола с высоким аэродинамическим сопротивлением связана с вертолетом и приспособлена для буксировки этим вертолетом так, чтобы положение приемника по отношению к передатчику оставалось практически постоянным.A helicopter electromagnetic reconnaissance system is known according to RF patent No. 2358294 (publication date: 06/10/2009, IPC: G01V 3/165), which contains a generator loop device that is connected to the helicopter and towed by it. The generator loop device is equipped with a transmitter for generating the primary electromagnetic field. A high aerodynamic drag nacelle, adapted for towing, is connected to the generator loop device. The gondola is equipped with a receiver designed to receive the primary electromagnetic field and the secondary resulting electromagnetic field, which arises as a result of the interaction of the primary field with underground conductive objects over which the helicopter moves. The high-drag nacelle is connected to the helicopter and adapted to be towed by the helicopter so that the position of the receiver relative to the transmitter remains substantially constant.
Общими признаками известного и заявленного изобретений являются использование генераторной петли и приемника (измерителей) при проведении электроразведки с использованием одного летательного аппарата.Common features of the known and claimed inventions are the use of a generator loop and a receiver (meters) when conducting electrical prospecting using one aircraft.
Однако в известном изобретении используют пилотируемый вертолет за счет чего увеличиваются затраты на мобилизацию летательного аппарата, сложность или невозможность полетов на низкой высоте и с обтеканием рельефа, высокая скорость полетов, что влияет на детальность и точность съемки, а также отсутствует стабилизирующее устройство, которое выполнено с возможностью компенсирования отклонения троса в вертикальной плоскости при движении летательного аппарата.However, in the known invention, a manned helicopter is used, due to which the costs of mobilizing the aircraft increase, the complexity or impossibility of flights at low altitude and around the terrain, high flight speeds, which affects the detail and accuracy of the survey, and there is no stabilizing device, which is made with the ability to compensate for cable deflection in the vertical plane when the aircraft moves.
Известен способ аэроэлектроразведки и устройство для его осуществления по патенту РФ №2652655 (дата публикации: 28.04.2018, МПК: G01V 3/15), согласно которому регистрацию сигналов от вторично индуцированных в геологической среде вихревых токов осуществляют группой приемных антенн, установленных с разносами относительно друг друга по высоте или по высоте и латерали. После чего для каждой точки измерений осуществляют совместную обработку всех зарегистрированных сигналов с разделением на индукционную составляющую, вызванную поляризацию и/или супермагнитизм составляющие. Устройство для аэроэлектроразведки согласно изобретению характеризуется тем, что оно содержит буксируемую с помощью летательного аппарата электромагнитную систему, включающую генераторный контур и группу приемных антенн. Приемные антенны в указанной группе установлены с разносами относительно друг друга по высоте или по высоте и по латерали.There is a known method of aerial electrical prospecting and a device for its implementation according to RF patent No. 2652655 (publication date: 04/28/2018, IPC: G01V 3/15), according to which the registration of signals from eddy currents secondary induced in the geological environment is carried out by a group of receiving antennas installed with separations relative to each other in height or in height and laterals. Then, for each measurement point, all recorded signals are processed together, separated into the induction component, induced polarization and/or supermagnetism components. A device for aerial electrical reconnaissance according to the invention is characterized in that it contains an electromagnetic system towed by an aircraft, including a generator circuit and a group of receiving antennas. The receiving antennas in the specified group are installed with spacing relative to each other in height or in height and laterally.
Общими признаками заявленного и известного изобретений являются использование генераторного контура, приемных антенн (измерителей) с использованием одного летательного аппарата.The common features of the claimed and known inventions are the use of a generator circuit, receiving antennas (meters) using one aircraft.
Однако в известном техническом решении присутствуют дополнительные помехи, вызванные воздействием крена летательного аппарата на измерительную систему, что влияет на точность интерпретации геологической информации. И отсутствует стабилизирующее устройство, которое позволяет компенсировать отклонение троса в вертикальной плоскости при движении летательного аппарата.However, the known technical solution contains additional interference caused by the effect of the aircraft roll on the measuring system, which affects the accuracy of the interpretation of geological information. And there is no stabilizing device that allows you to compensate for the deflection of the cable in the vertical plane when the aircraft moves.
Технической проблемой заявляемого технического решения является повышение эффективности проведения геологоразведочных работ, в частности, аэроэлектроразведки, совершенствование способа и устройства для проведения геологоразведочных работ.The technical problem of the proposed technical solution is to increase the efficiency of geological exploration, in particular, aerial electrical exploration, and improve the method and device for conducting geological exploration.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности и качества получаемой геологической информации об объекте исследования (участке), а также обеспечение возможности проведения работ в условиях сложного рельефа, снижение времени проведения геологоразведочных работ за счет компенсирования отклонения телескопического троса с измерителем и генераторной петлей при движении беспилотного воздушного средства.The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy and quality of the obtained geological information about the research object (site), as well as to ensure the possibility of carrying out work in difficult terrain conditions, reducing the time of geological exploration by compensating for the deviation of the telescopic cable with a meter and a generator loop when moving an unmanned aerial vehicle facilities.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для проведения геологоразведочных работ включающееThe technical result is achieved due to the fact that the device for carrying out geological exploration works includes
беспилотное воздушное средство (БВС) иunmanned aerial vehicle (UAV) and
измерительную систему, включающую:measuring system, including:
- стабилизирующее устройство, установленное на БВС,- stabilizing device installed on the UAV,
- телескопический трос, соединённый со стабилизирующим устройством,- telescopic cable connected to a stabilizing device,
- измерители и генераторную петлю, закреплённые на телескопическом тросе,- meters and generator loop mounted on a telescopic cable,
- генератор, установленный на БВС и выполненный с возможностью питания генераторной петли,- a generator installed on the UAV and configured to power the generator loop,
при этом стабилизирующее устройство выполнено с возможностью компенсирования отклонения телескопического троса в вертикальной плоскости по направлению движения БВС.in this case, the stabilizing device is configured to compensate for the deviation of the telescopic cable in the vertical plane in the direction of movement of the UAV.
Таким образом, стабилизирующее устройство позволяет компенсировать отклонение телескопического троса в вертикальной плоскости по направлению движения БВС, то есть исключить дополнительные помехи, вызванные воздействием отклонения (крена) БВС на измерительную систему, что приводит к повышению точности и качества получаемой геологической информации. Исключение данных помех также позволяет проводить более качественную интерпретацию геологической информации. Кроме того, за счет использования БВС достигается минимальная высота полета, что также влияет на точность (достоверность) и качество получаемой геологической информации. Чем ниже высота полета, тем точнее качество получаемой информации, соответственно, чем выше высота, тем хуже качество получаемой информации за счет того, что полезный сигнал становится слабее по увеличению высоты, то есть чем слабее полезный сигнал, тем больше шумов. За счет использования телескопического троса исключается искажение сигнала, так как обеспечивается постоянное расстояние между генераторной петлей и измерителями, соответственно, обеспечивается равномерное качество покрытия сигнала по всей площади исследования. Применение БВС также позволяет осуществлять полет на минимальной скорости, что позволяет получить более детальную информацию об исследуемом участке. То есть, чем выше скорость полета, тем больше расстояние между точками наблюдения, тем менее детальность получаемого результата об участке исследования, а чем ниже скорость полета БВС, тем меньше расстояние между точками наблюдения, и соответственно, выше детальность получаемого информации об участке/объекте исследования.Thus, the stabilizing device makes it possible to compensate for the deflection of the telescopic cable in the vertical plane in the direction of movement of the UAV, that is, to eliminate additional interference caused by the impact of the deflection (roll) of the UAV on the measuring system, which leads to increased accuracy and quality of the obtained geological information. Eliminating these noises also allows for better interpretation of geological information. In addition, through the use of UAVs, a minimum flight altitude is achieved, which also affects the accuracy (reliability) and quality of the obtained geological information. The lower the flight altitude, the more accurate the quality of the information received; accordingly, the higher the altitude, the worse the quality of the information received due to the fact that the useful signal becomes weaker as the altitude increases, that is, the weaker the useful signal, the more noise. By using a telescopic cable, signal distortion is eliminated, since a constant distance is ensured between the generator loop and the meters, and accordingly, uniform quality of signal coverage is ensured over the entire study area. The use of UAVs also makes it possible to fly at a minimum speed, which allows you to obtain more detailed information about the area under study. That is, the higher the flight speed, the greater the distance between observation points, the less detailed the result obtained about the research area, and the lower the flight speed of the UAV, the smaller the distance between observation points, and accordingly, the higher the detail of the obtained information about the research area/object .
Также технический результат достигается за счет того, что измерительная система для проведения геологоразведочных работ включает:Also, the technical result is achieved due to the fact that the measuring system for geological exploration includes:
- стабилизирующее устройство, выполненное с возможностью установки на беспилотном воздушном средстве (БВС),- a stabilizing device designed to be installed on an unmanned aerial vehicle (UAV),
- телескопический трос, соединённый со стабилизирующим устройством,- telescopic cable connected to a stabilizing device,
- измерители и генераторную петлю, закреплённые на телескопическом тросе,- meters and generator loop mounted on a telescopic cable,
- генератор, выполненный с возможностью установки на БВС и питания генераторной петли,- a generator designed to be installed on a UAV and power the generator loop,
при этом стабилизирующее устройство выполнено с возможностью компенсирования отклонения телескопического троса в вертикальной плоскости по направлению движения БВС.in this case, the stabilizing device is configured to compensate for the deviation of the telescopic cable in the vertical plane in the direction of movement of the UAV.
Измерительная система может использоваться для проведения электроразведки.The measuring system can be used for electrical prospecting.
При реализации устройства и измерительной системы стабилизирующее устройство дополнительно может включать блок управления и стабилизирующую платформу, которые соединены друг с другом, при этом блок управления выполнен с возможностью подачи сигнала на стабилизирующую платформу для компенсирования отклонения телескопического троса. При этом, стабилизирующая платформа дополнительно может включать электрический двигатель, прикрепленный к основанию стабилизирующей платформы, который компенсирует телескопический трос.When implementing the device and the measuring system, the stabilizing device may further include a control unit and a stabilizing platform that are connected to each other, wherein the control unit is configured to provide a signal to the stabilizing platform to compensate for the deflection of the telescopic cable. In this case, the stabilizing platform may additionally include an electric motor attached to the base of the stabilizing platform, which compensates for the telescopic cable.
При реализации устройства и измерительной системы измерители могут закреплять на противоположном конце телескопического троса от его соединения со стабилизирующей платформой.When implementing the device and measuring system, the meters can be secured at the opposite end of the telescopic cable from its connection with the stabilizing platform.
При реализации устройства и измерительной системы расстояние между измерителями и генераторной петлей может составлять от 3 до 7 метров. Расстояние могут выбрать на основе проведенных экспериментов, где соотношения сигнал/шум >3. На расстоянии (между измерителями и генераторной петлей) меньше 3 метров высокий уровень шума, что влияет на качество получаемой информации. На расстоянии больше 7 метров полеты считаются небезопасными, так как измерительная система получается массивной, что может привести к нестабильности полета за счет раскачивания системы.When implementing a device and measuring system, the distance between the meters and the generator loop can be from 3 to 7 meters. The distance can be chosen based on experiments performed, where the signal-to-noise ratio is >3. At a distance (between the meters and the generator loop) of less than 3 meters, there is a high noise level, which affects the quality of the information received. At a distance of more than 7 meters, flights are considered unsafe, since the measuring system turns out to be massive, which can lead to flight instability due to swinging of the system.
При реализации изобретения, расстояние между БВС и измерителями/генераторной петлей определяют перед выполнением полевых работ, и зависит от типа выбранного БВС, при этом уровень полезного сигнала должен быть выше уровня шумов в 3-4 раза (могут проводить тестовую запись при поочередном удалении измерителей от БВС).When implementing the invention, the distance between the UAV and the meters/generator loop is determined before performing field work, and depends on the type of the selected UAV, while the level of the useful signal must be 3-4 times higher than the noise level (a test recording can be carried out when the meters are alternately removed from BVS).
При реализации устройства и измерительной системы дополнительно на противоположном конце телескопического троса от его соединения со стабилизирующей платформой могут закрепить систему акселерометров, которая связана каналом связи со стабилизирующим устройством Канал связи может представлять собой беспроводной канал связи. В качестве беспроводного канала связи могут использовать радиосети.When implementing the device and measuring system, additionally at the opposite end of the telescopic cable from its connection with the stabilizing platform, a system of accelerometers can be attached, which is connected by a communication channel with the stabilizing device. The communication channel can be a wireless communication channel. Radio networks can be used as a wireless communication channel.
При реализации устройства и измерительной системы система акселерометров может включать акселерометр, который представляет собой прибор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения (разности между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением) по направлениям X,Y,Z, при этом показания акселерометра по направлению X,Z будут равны 0 (за счет использования телескопического троса).When implementing a device and measuring system, an accelerometer system may include an accelerometer, which is a device that measures the projection of apparent acceleration (the difference between the true acceleration of an object and gravitational acceleration) in the X,Y,Z directions, and the accelerometer readings in the X,Z direction will be equal 0 (due to the use of a telescopic cable).
При реализации устройства и измерительной системы размер генераторной петли могут определить с учетом глубины исследования и могут рассчитать по формуле Lгп= k * H, где k составляет 0.8-1.2, в зависимости от характеристики геологического разреза, H - глубина исследования. Такой размер генераторной петли позволит получить информацию именно о предполагаемом объекте исследования и не исследовать участки глубже, чем необходимая глубина исследования.When implementing a device and measuring system, the size of the generator loop can be determined taking into account the depth of exploration and can be calculated using the formula Lgp = k * H, where k is 0.8-1.2, depending on the characteristics of the geological section, H is the depth of exploration. This size of the generator loop will allow you to obtain information specifically about the intended research object and not explore areas deeper than the required research depth.
При реализации устройства и измерительной системы размер (длина) телескопического троса может составлять от 3 до 15 метров. Такой диапазон размера телескопического троса является безопасным для проведения геологоразведочных работ. При размерах меньше 3 метров присутствует высокий уровень шума (между измерителем, генераторной петлей и вертолетом), что влияет на качество получаемой информации. При размерах телескопического троса больше 15 метров полеты считаются небезопасными, так как измерительная система получается массивной, что может привести к нестабильности полета за счет раскачивания системы.When implementing a device and measuring system, the size (length) of the telescopic cable can be from 3 to 15 meters. This telescopic cable size range is safe for geological exploration. At sizes less than 3 meters, there is a high level of noise (between the meter, the generator loop and the helicopter), which affects the quality of the information received. When the telescopic cable is larger than 15 meters, flights are considered unsafe, since the measuring system turns out to be massive, which can lead to flight instability due to swinging of the system.
Питание генераторной петли генератором может осуществляться с использованием электрического кабеля или провода.The generator loop can be powered by a generator using an electrical cable or wire.
Технический результат достигается также за счет того, что способ проведения геологоразведочных работ, включающий проведение малоглубинной электроразведки, которая включает осуществление съемки участка исследования с помощью устройства для проведения геологоразведочных работ, при этом при осуществлении съемки выполняют следующие этапы:The technical result is also achieved due to the fact that the method of carrying out geological exploration works, including carrying out shallow electrical prospecting, which includes surveying the study area using a device for geological prospecting work, while the following steps are performed during the survey:
- движение БВС над участком исследования,- UAV movement over the study area,
- замер отклонения телескопического троса от вертикальной плоскости по направлению движения БВС,- measuring the deviation of the telescopic cable from the vertical plane in the direction of movement of the UAV,
- компенсирование отклонения телескопического троса в исходное вертикальное положение.- compensation for the deviation of the telescopic cable to its original vertical position.
Таким образом, при проведении малоглубинной электроразведки с использованием БВС, достигается минимальная высота полета, что напрямую влияет на точность (достоверность) и качество получаемой геологической информации. Чем ниже высота полета, тем точнее качество получаемой информации, то есть за счет того, что полезный сигнал не слабеет (он ослабевает с увеличением высоты) и чем сильнее полезный сигнал (чем ниже высота, тем сигнал сильнее), тем меньше шумов. За счет использования измерительной системы, а именно телескопического троса, входящего в ее состав, исключается искажение сигнала обеспечивается равномерное качество покрытия сигнала по всей площади исследования, что позволяет исключить искажение сигнала, так как обеспечивается постоянное расстояние между генераторной петлей и измерителями, соответственно, обеспечивается равномерное качество покрытия сигнала по всей площади исследования. Постоянное расстояние между генераторной петлей и измерителями обеспечивается тем, что телескопический трос не отклоняется во время полета в сторону, противоположную полету, так как телескопический трос имеет жесткую конструкцию и соединен со стабилизирующем устройством. Расположение генераторной петли и измерителей на БВС с использованием стабилизирующей платформы и на телескопическим тросе позволяет снизить помехи, вызываемые креном БВС для решения поставленных задач и получить наилучшее соотношение полезного сигнала к шумовой составляющей. Использование БВС с подобной измерительной системой позволяет кратно повысить производительность работ - снижение времени на проведение геологоразведочных работ, а также обеспечение возможности проведения работ в условиях сложного рельефа. Также применение БВС позволяет осуществлять полет на минимальной скорости, что позволяет получить более детальную информацию об исследуемом участке. То есть, чем выше скорость полета, тем больше расстояние между точками наблюдения, тем менее детальность получаемого результата об участке исследования, а чем ниже скорость полета БВС, тем меньше расстояние между точками наблюдения, и соответственно, выше детальность получаемого информации об участке/объекте исследования.Thus, when conducting shallow electrical exploration using UAVs, a minimum flight altitude is achieved, which directly affects the accuracy (reliability) and quality of the obtained geological information. The lower the flight altitude, the more accurate the quality of the information received, that is, due to the fact that the useful signal does not weaken (it weakens with increasing altitude) and the stronger the useful signal (the lower the altitude, the stronger the signal), the less noise. Due to the use of the measuring system, namely the telescopic cable included in its composition, signal distortion is eliminated, uniform quality of signal coverage is ensured over the entire study area, which eliminates signal distortion, since a constant distance is ensured between the generator loop and the meters, and accordingly, uniform quality of signal coverage over the entire study area. The constant distance between the generator loop and the meters is ensured by the fact that the telescopic cable does not deviate during flight in the direction opposite to the flight, since the telescopic cable has a rigid structure and is connected to a stabilizing device. The location of the generator loop and meters on the UAV using a stabilizing platform and on a telescopic cable makes it possible to reduce the interference caused by the UAV roll to solve the assigned problems and obtain the best ratio of the useful signal to the noise component. The use of UAVs with such a measuring system allows for a manifold increase in work productivity - reducing the time for geological exploration work, as well as providing the ability to carry out work in difficult terrain conditions. Also, the use of UAVs allows you to fly at a minimum speed, which allows you to obtain more detailed information about the area under study. That is, the higher the flight speed, the greater the distance between observation points, the less detailed the result obtained about the research area, and the lower the flight speed of the UAV, the smaller the distance between observation points, and accordingly, the higher the detail of the obtained information about the research area/object .
При реализации способа могут предварительно перед осуществлением съемки выполнять вертикальный взлет БВС на высоту движения (полета) Нп. Высоту полета Нп могут определить по формуле: Hп=Hб+l, где Hб- безопасная высота полета от рельефа, l - длина телескопического троса.When implementing the method, they can first perform a vertical take-off of the UAV to the movement (flight) altitude Hp before taking the survey. The flight altitude Hp can be determined by the formula: Hp = Hb + l, where Hb is the safe flight altitude from the terrain, l is the length of the telescopic cable.
При реализации способа могут предварительно перед осуществлением съемки приводить телескопический трос в вертикальное положение. Приведение телескопического троса в вертикальное положение могут осуществлять на расстоянии более 50 метров от начала осуществления съемки, а именно от начала рядовых маршрутов. При меньшем расстоянии от маршрута, а именно от рядовых маршрутов, могут быть зафиксированы помехи, что повлияет на качество проведения съемки. Под приведением телескопического троса в вертикальное положение понимают его раскрытие на всю длину l телескопического троса.When implementing the method, the telescopic cable can first be brought to a vertical position before shooting. The telescopic cable can be brought into a vertical position at a distance of more than 50 meters from the start of the survey, namely from the beginning of ordinary routes. At a smaller distance from the route, namely from ordinary routes, interference may be recorded, which will affect the quality of the survey. By bringing the telescopic cable into a vertical position we mean its opening to the entire length l of the telescopic cable.
При реализации способа съемку могут осуществлять по заранее заданному маршруту по участку исследования.When implementing the method, surveying can be carried out along a predetermined route around the study area.
При реализации способа заранее заданный маршрут может включать рядовые маршруты, которые перпендикулярны направлению простирания целевого поискового объекта. Параметры рядовых маршрутов могут определить исходя из поставленных задач, так, длина рядового маршрута соответствует размеру стороны участка исследования, перпендикулярной к поисковому объекту (Lr). Количество рядовых маршрутов могут определить исходя из масштаба съемки и размера стороны площади участка исследований, параллельной к поисковому объекту (Kr). Расстояние между рядовыми маршрутами (dX) при масштабе съемки от 1:1 000 до 1:25 000 может соответствовать значениям в диапазоне от 10 метров до 250 метров. То есть, соответствующему масштабу соответствует свой шаг (расстояние) между рядовыми маршрутами съемки, т.е.:When implementing the method, a predetermined route may include regular routes that are perpendicular to the direction of strike of the target search object. The parameters of ordinary routes can be determined based on the assigned tasks, so the length of an ordinary route corresponds to the size of the side of the research area perpendicular to the search object (Lr). The number of regular routes can be determined based on the survey scale and the size of the side of the research area parallel to the search object (Kr). The distance between row lines (dX) at a survey scale from 1:1,000 to 1:25,000 can correspond to values in the range from 10 meters to 250 meters. That is, the corresponding scale corresponds to its own step (distance) between ordinary survey routes, i.e.:
при масштабе съемки 1:1000, dX соответствует 10 метрам,at a shooting scale of 1:1000, dX corresponds to 10 meters,
при масштабе съемки 1:5000, dX соответствует 50 метрам,at a shooting scale of 1:5000, dX corresponds to 50 meters,
при масштабе съемки 1:10000, dX соответствует 100 метрам,at a shooting scale of 1:10000, dX corresponds to 100 meters,
при масштабе съемки 1:15000, dX соответствует 150 метрам,at a shooting scale of 1:15000, dX corresponds to 150 meters,
при масштабе съемки 1:20000, dX соответствует 200 метрам,at a shooting scale of 1:20000, dX corresponds to 200 meters,
при масштабе съемки 1:25000, dX соответствует 250 метрамat a shooting scale of 1:25000, dX corresponds to 250 meters
При реализации способа заранее заданный маршрут может включать опорные маршруты, которые параллельны простиранию целевого поискового объекта (перпендикулярны рядовым маршрутам). Расстояние между опорными маршрутами (dY) могут определить в 5 раз больше, чем расстояние между рядовыми маршрутами (dX), то есть dY=5*dX. Опорные маршруты перпендикулярны рядовым маршрутам. Длину опорных маршрутов (Lo) могут определить равной размеру стороны площади участка исследований в перпендикулярном направлении к рядовым маршрутам (Kr). Расстояние между опорными профилями (dY) при потребности плотного покрытия территории могут определить в 2 раза больше, чем расстояние между рядовыми маршрутами (dX): dY=2*dX.When implementing the method, a predetermined route may include reference routes that are parallel to the extension of the target search object (perpendicular to the regular routes). The distance between reference routes (dY) can be determined to be 5 times greater than the distance between ordinary routes (dX), that is, dY=5*dX. Support routes are perpendicular to ordinary routes. The length of the reference routes (Lo) can be determined equal to the size of the side of the study area in the perpendicular direction to the row routes (Kr). If dense coverage of the territory is required, the distance between support profiles (dY) can be determined to be 2 times greater than the distance between ordinary routes (dX): dY=2*dX.
При реализации способа заранее заданный маршрут может включать контрольные маршруты, которые определяют вдоль (по направлению и в обратном направлении) относительно генерального азимута на одном из рядовых маршрутов Длина контрольного маршрута (Lk) может быть равна десяти расстояниям между рядовыми маршрутами (dX): Lk=10*dX.When implementing the method, a predetermined route may include control routes that are determined along (in the direction and in the opposite direction) relative to the general azimuth on one of the ordinary routes. The length of the control route (Lk) can be equal to ten distances between ordinary routes (dX): Lk= 10*dX.
Съемку по контрольным маршрутам могут осуществлять до выполнения съемок по рядовым и опорным маршрутам, а также после проведения съемок по рядовым и опорным маршрутам.Surveying along control routes can be carried out before surveying along ordinary and reference routes, as well as after surveying along ordinary and reference routes.
Количество контрольных маршрутов могут определить не менее 5% от общего числа погонных километров съемки (Vk): Vk=0.05*Lr*Nr, где Lr - сторона, являющейся перпендикулярной к поисковому объекту, Nr - количество рядовых маршрутов.The number of control routes can be determined by at least 5% of the total number of linear kilometers of survey (Vk): Vk=0.05*Lr*Nr, where Lr is the side that is perpendicular to the search object, Nr is the number of regular routes.
При реализации способа могут предварительно перед осуществлением съемки получить цифровую модель рельефа, на основе которой уточняют высоту движения БВС. Цифровую модель рельефа могут получать путем проведения аэрофотосъёмки. Цифровую модель рельефа могут получать путем проведения воздушно-лазерного сканирования. То есть, цифровая модель может быть получена путем проведения аэрофотосъёмки и/или воздушно-лазерного сканирования. При этом, воздушно-лазерное сканирование и аэрофотосъёмка могут осуществляться также с использованием БВС.When implementing the method, before carrying out the survey, they can first obtain a digital terrain model, on the basis of which the height of movement of the UAV can be specified. A digital elevation model can be obtained by conducting aerial photography. A digital terrain model can be obtained by airborne laser scanning. That is, a digital model can be obtained by conducting aerial photography and/or airborne laser scanning. At the same time, airborne laser scanning and aerial photography can also be carried out using UAVs.
При реализации способа могут предварительно перед осуществлением съемки получать карты магнитного и/или гравитационного полей, на основе которых уточняют участок исследования (ее площадь).When implementing the method, maps of magnetic and/or gravitational fields can be obtained before the survey, on the basis of which the study area (its area) is specified.
При реализации способа замер отклонения телескопического троса от вертикальной плоскости по направлению движения БВС могут осуществлять с помощью системы акселерометров. При этом, замер отклонения телескопического троса от вертикальной плоскости по направлению движения БВС может передаваться в блок управления.When implementing the method, the deviation of the telescopic cable from the vertical plane in the direction of movement of the UAV can be measured using a system of accelerometers. In this case, the measurement of the deviation of the telescopic cable from the vertical plane in the direction of movement of the UAV can be transmitted to the control unit.
При реализации способа компенсирование отклонения телескопического троса в исходное вертикальное положение может осуществляться с помощью двигателя стабилизирующей платформы измерительной системы. При этом, компенсирование отклонения телескопического троса в исходное вертикальное положение дополнительно осуществляется с помощью передачи сигнала от блока управления на двигатель стабилизирующей платформы. В блоке управления перед передачей сигнала от блока управления на двигатель стабилизирующей платформы могут определить угол отклонения телескопического троса.When implementing the method, compensation for the deviation of the telescopic cable to its original vertical position can be carried out using the motor of the stabilizing platform of the measuring system. At the same time, compensation for the deviation of the telescopic cable to the initial vertical position is additionally carried out by transmitting a signal from the control unit to the engine of the stabilizing platform. In the control unit, before transmitting a signal from the control unit to the engine of the stabilizing platform, the angle of deflection of the telescopic cable can be determined.
При реализации способа скорость движения БВС может составлять от 0 (режим зависания) до 32 м/с. Использование больших скоростей, по результатам выполненных экспериментов, влечет за собой увеличение шумовой составляющей, что негативно сказывается на качестве данных. Выбор скорости выполнения полетов влияет на итоговое качество полевой обработки данных, чем меньше скорость выполнения полетов, тем выше качество получаемой геологической информации. Итоговый выбор скорости должен исходить из требуемой производительности работ и масштаба съемки, но не более 32 м/с.When implementing the method, the speed of movement of the UAV can be from 0 (hovering mode) to 32 m/s. The use of high speeds, according to the results of the experiments performed, entails an increase in the noise component, which negatively affects the quality of the data. The choice of flight speed affects the final quality of field data processing; the lower the flight speed, the higher the quality of the obtained geological information. The final choice of speed should be based on the required work productivity and survey scale, but not more than 32 m/s.
Изобретение поясняется следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.
Фиг. 1 - схема устройства для проведения геологоразведочных работ без стабилизирующего устройства.Fig. 1 - diagram of a device for carrying out geological exploration without a stabilizing device.
Фиг. 2 - схема устройства для проведения геологоразведочных работ с использованием стабилизирующего устройства.Fig. 2 - diagram of a device for carrying out geological exploration using a stabilizing device.
Фиг. 3 - цифровая модель рельефа.Fig. 3 - digital terrain model.
Фиг. 4 - определение параметров съемки.Fig. 4 - determination of shooting parameters.
На фигурах приняты следующие обозначения:The following notations are used in the figures:
1 - БВС,1 - BVS,
2 - измерители,2 - meters,
3 - генераторная петля,3 - generator loop,
4 - телескопические трос,4 - telescopic cable,
5 - поверхность (рельеф) участка исследования,5 - surface (relief) of the study area,
6 - стабилизирующее устройство,6 - stabilizing device,
7 - измерительная система,7 - measuring system,
Х - направление полета БВС, горизонтальная ось,X - direction of flight of the UAV, horizontal axis,
Y -направление, перпендикулярное поверхности участка исследования в вертикальной области,Y - direction perpendicular to the surface of the study area in the vertical area,
Z - ось БВС,Z - UAV axis,
β - угол крена борта БВС,β is the roll angle of the UAV side,
α - угол отклонения измерительной системы от направления Y,α is the angle of deviation of the measuring system from the Y direction,
t - ось телескопического троса без использования стабилизирующего устройства,t - axis of the telescopic cable without using a stabilizing device,
l - длина телескопического троса,l is the length of the telescopic cable,
l1 - расстояние между измерителями и генераторной петлей,l 1 - distance between meters and generator loop,
Нп - высота движения (полета) БВС,Np - altitude of movement (flight) of the UAV,
Hб - безопасная высота полета от рельефа.Hb - safe flight altitude from the terrain.
Изобретение реализуют следующим образом.The invention is implemented as follows.
Устройство (фиг. 2) для проведения геологоразведочных работ включает БВС (1) и измерительную систему (7). Измерительная система (7) включает: стабилизирующее устройство (6), установленное на БВС (1); телескопический трос (4), соединенный со стабилизирующий устройством (6); измерители (2) и генераторную петлю (3), закреплённые на телескопическом тросе (4), генератор (на фиг. не показан), установленный на БВС (1); выполненный с возможностью питания генераторной петли (3). При этом, стабилизирующее устройство (6) выполнено с возможностью компенсирования отклонения телескопического троса (4) в вертикальной плоскости по направлению движения (Х) БВС (1).The device (Fig. 2) for geological exploration includes a UAV (1) and a measuring system (7). The measuring system (7) includes: a stabilizing device (6) installed on the UAV (1); telescopic cable (4) connected to a stabilizing device (6); meters (2) and a generator loop (3), attached to a telescopic cable (4), a generator (not shown in the figure) installed on the UAV (1); configured to power the generator loop (3). In this case, the stabilizing device (6) is designed to compensate for the deviation of the telescopic cable (4) in the vertical plane in the direction of movement (X) of the UAV (1).
Стабилизирующее устройство (6) может дополнительно включать блок управления и стабилизирующую платформу (на фиг. не показаны), которые соединены друг с другом, при этом блок управления подает сигнал на стабилизирующую платформу для компенсирования телескопического троса. Стабилизирующая платформа может дополнительно включать электрический двигатель (на фиг. не показан), прикрепленный к основанию стабилизирующей платформы, который позволяет компенсировать отклонения телескопического троса. В качестве стабилизирующего устройства может использоваться любое стабилизирующее устройство (гиростабилизированная платформа), которая содержит, например, гироскопы и обеспечивает компенсирование устройства и прикрепленного к ней телескопического троса в исходное положение. То есть, стабилизирующее устройство (6), а именно стабилизирующая платформа с телескопическим тросом ориентирована и стабилизирована в пространстве (исходное положение устройства задается относительно стартовой системы координат - перед движением БВС над участком исследования). Во время движения БВС возможно отклонение телескопического троса. Компенсирование телескопического троса (4) с помощью стабилизирующей платформы производится по сигналам от системы акселерометров. Сигналы от системы акселерометров попадают в блок управления стабилизирующего устройства (6), который определяет необходимость компенсирования телескопического троса (4) в исходное положение через гироскопы, а непосредственно через электрический двигатель.The stabilizing device (6) may further include a control unit and a stabilizing platform (not shown in FIG.) that are connected to each other, wherein the control unit supplies a signal to the stabilizing platform to compensate for the telescopic cable. The stabilizing platform may further include an electric motor (not shown in FIG.) attached to the base of the stabilizing platform, which allows for compensation of deflections of the telescopic cable. Any stabilizing device (gyro-stabilized platform) can be used as a stabilizing device, which contains, for example, gyroscopes and ensures compensation of the device and the telescopic cable attached to it to its original position. That is, the stabilizing device (6), namely the stabilizing platform with a telescopic cable, is oriented and stabilized in space (the initial position of the device is set relative to the starting coordinate system - before the UAV moves over the study area). While the UAV is moving, the telescopic cable may be deflected. The telescopic cable (4) is compensated using the stabilizing platform according to signals from the accelerometer system. Signals from the accelerometer system enter the control unit of the stabilizing device (6), which determines the need to compensate the telescopic cable (4) to its original position through gyroscopes, and directly through the electric motor.
Измерители (2) могут закрепить на телескопическом тросе (4) на противоположном конце телескопического троса от его соединения со стабилизирующим устройством. Расстояние l1 между измерителями (2) и генераторной петлей (3) могут определить равным от 3 до 7 метров. То есть, сначала на телескопическом тросе (4) закрепляют генераторную петлю (3), затем на конце телескопического троса закрепляют измерители (2) (фиг. 2).The meters (2) can be attached to a telescopic cable (4) at the opposite end of the telescopic cable from its connection with the stabilizing device. The distance l 1 between the meters (2) and the generator loop (3) can be determined to be from 3 to 7 meters. That is, first a generator loop (3) is attached to the telescopic cable (4), then meters (2) are attached to the end of the telescopic cable (Fig. 2).
Дополнительно на противоположном конце телескопического троса (4) от его соединения со стабилизирующим устройством закрепляют систему акселерометров (на фиг. не показана), которая связана каналом связи (на фиг. не показан) со стабилизирующим устройством (6). Система акселерометров может быть закреплена вместе с измерителями. При этом, канал связи может быть беспроводным, например, радиосети. Система акселерометров включает акселерометр, который представляет собой прибор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения (разности между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением). по направлениям X. Y, Z, при этом показания акселерометра по направлению X,Z будут равны 0 (за счет использования телескопического троса (4)).Additionally, at the opposite end of the telescopic cable (4) from its connection with the stabilizing device, a system of accelerometers (not shown in the figure) is attached, which is connected by a communication channel (not shown in the figure) to the stabilizing device (6). The accelerometer system can be attached together with the meters. In this case, the communication channel can be wireless, for example, a radio network. An accelerometer system includes an accelerometer, which is a device that measures the projection of apparent acceleration (the difference between the true acceleration of an object and the gravitational acceleration). in the X. Y, Z directions, while the accelerometer readings in the X, Z direction will be equal to 0 (due to the use of a telescopic cable (4)).
Размер (длина) генераторной петли могут определить с учетом глубины исследования и могут рассчитать по формуле Lгп= k * H, где k составляет 0.8-1.2, в зависимости от характеристики геологического разреза , H -глубина исследования.The size (length) of the generator loop can be determined taking into account the depth of exploration and can be calculated using the formula Lgp = k * H, where k is 0.8-1.2, depending on the characteristics of the geological section, H is the depth of exploration.
При реализации способа проведения геологоразведочных работ, включающего проведение малоглубинной электроразведки, которая включает осуществление съемки участка исследования с помощью устройства для проведения геологоразведочных работы, при этом выполняют следующие этапы:When implementing a method for conducting geological exploration, including conducting shallow electrical exploration, which includes surveying the study area using a device for conducting geological exploration, the following steps are performed:
- движение БВС над участком исследования,- UAV movement over the study area,
- замер отклонения (угол α на фиг. 1) телескопического троса (4) от вертикальной плоскости (Y) по направлению движения БВС (1),- measuring the deviation (angle α in Fig. 1) of the telescopic cable (4) from the vertical plane (Y) in the direction of movement of the UAV (1),
- компенсирование отклонения телескопического троса (4) от вертикальной плоскости по направлению движения БВС (1).- compensation for the deviation of the telescopic cable (4) from the vertical plane in the direction of movement of the UAV (1).
Ниже описан более подробный пример возможной реализации изобретения.A more detailed example of a possible implementation of the invention is described below.
Пример для выполнения геологоразведочных работ на участке исследования для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых площадью 2000 км2 с использованием беспилотных воздушных средств. Масштаб съемки выбран 1:25 000. Предполагаемая глубина залегания H объекта 20 метров, установленная по априорным данным (геологическая карта).An example for carrying out geological exploration work on a study area for the search and exploration of mineral deposits with an area of 2000 km 2 using unmanned aerial vehicles. The shooting scale was chosen to be 1:25,000. The estimated depth H of the object is 20 meters, established according to a priori data (geological map).
Дополнительно могут предварительно определить высоту и маршрут осуществления съемки (полета). Ниже описан вариант получения длины и высоты полета. Для поиска месторождений полезных ископаемых и оконтуривания детального участка для подсчета объёмов используются такие методы, такие как: аэрофотосъемка (АФС), воздушно-лазерное сканирование (ВЛС) для получения детальной цифровой модели рельефа (местности, ЦМР). ВЛС могут и не проводить, в зависимости от сложности рельефа, в простых условиях достаточно проведение АФС. Предварительно получили цифровую модель рельефа участка (фиг.3), выявлен перепад высот на участке исследования, который составляет от 50 до 150 м, минимальная высота съемки от рельефа составляет 5 м., то есть дальнейшие работы могут осуществлять на высоте от 55 до 155 метрах. То есть, Нб варьируется от 55 до 155 метров в зависимости от рельефа исследуемого участка. Следующим этапом проводят работы по магниторазведке и/или гравиразведке (получают карты магнитного и/или гравитационного полей), используя ЦМР для обеспечения качества получаемых данных и безопасности полетов. Магниторазведка осуществляется с использованием БВС любыми известными из уровня техники способами (например, магниторазведку осуществляют по способу, описанному в патенте РФ № 2739970 от 30.12.2020 г.) Для гравиразведки с использованием БВС выполняется съемка по рядовым, опорным профилям, на минимально возможной безопасной высоте относительно рельефа. Скорость выполнения съемки зависит от масштаба исследований. Гравиразведка осуществляется также с использованием БВС любыми известными из уровня техники способами. Результаты интерпретации данных магниторазведки и гравиразведки позволяют сузить область поиска, для примера, с 2000 км2 до 30 км2 - 5х6 км. (Lr=6 км=6000 м., Kr=5 км=5000 м.), длинная сторона участка (Lr) располагается перпендикулярно простиранию целевого поискового объекта.Additionally, they can pre-determine the height and route of the survey (flight). An option for obtaining flight length and altitude is described below. To search for mineral deposits and delineate a detailed area to calculate volumes, methods such as aerial photography (AFS), airborne laser scanning (ALS) are used to obtain a detailed digital relief model (terrain, DEM). VLS may not be carried out, depending on the complexity of the terrain; in simple conditions, carrying out AFS is sufficient. We previously obtained a digital model of the relief of the site (Fig. 3), a height difference in the study area was identified, which ranges from 50 to 150 m, the minimum shooting height from the relief is 5 m, that is, further work can be carried out at a height of 55 to 155 meters . That is, Hb varies from 55 to 155 meters depending on the topography of the study area. The next stage is magnetic survey and/or gravity survey (obtaining maps of magnetic and/or gravitational fields), using DEM to ensure the quality of the data obtained and flight safety. Magnetic prospecting is carried out using UAVs using any methods known from the state of the art (for example, magnetic prospecting is carried out according to the method described in RF patent No. 2739970 dated December 30, 2020). For gravity surveys using UAVs, surveying is carried out along ordinary, reference profiles, at the minimum possible safe height relative to the relief. The speed of surveying depends on the scale of the research. Gravity survey is also carried out using UAVs using any methods known from the state of the art. The results of interpretation of magnetic and gravity survey data make it possible to narrow the search area, for example, from 2000 km 2 to 30 km 2 - 5x6 km. (Lr=6 km=6000 m, Kr=5 km=5000 m), the long side of the site (Lr) is located perpendicular to the strike of the target search object.
Таким образом, на основе полученных карт магнитного и/или гравитационного полей уточняют участок исследования для проведения дальнейшей съемки, размеры которого 5000х6000 метров. На основании ЦМР уточняют высоту движения (Hп), которая будет равняться сумме (Hб) и длины (l) телескопического троса (4). Безопасная высота полета(Hб) варьируется от 55 до 155 метров. Длина телескопического троса (l) составляет 10 м, которая состоит из расстояния между генераторной петлей и измерительной петлей, примем ее за 7 м, и расстоянием между БВС и генераторной петлей 3 м. Таким образом высота полета (Нп) будет равна от 65 до 155 м.Thus, based on the obtained maps of magnetic and/or gravitational fields, the study area for further survey is specified, the dimensions of which are 5000x6000 meters. Based on the DEM, the height of movement (Hp) is specified, which will be equal to the sum (Hb) and length (l) of the telescopic cable (4). Safe flight altitude (Hb) varies from 55 to 155 meters. The length of the telescopic cable (l) is 10 m, which consists of the distance between the generator loop and the measuring loop, let’s take it as 7 m, and the distance between the UAV and the generator loop as 3 m. Thus, the flight altitude (Hn) will be from 65 to 155 m.
Для повышения производительности работ и снижения времени работ, была выбрана максимальная скорость полета БВС - 32 м/с.To increase work productivity and reduce work time, the maximum flight speed of the UAV was chosen - 32 m/s.
Также предварительно сформировали маршрут осуществления съемки (фиг. 4). При выбранном масштабе съемки 1:25000 расстояние (dX) между рядовыми маршрутами соответствует 250 м. При этом рядовые маршруты определяются вдоль направления стороны участка (Lr), которое перпендикулярно направлению целевого поискового объекта и, соответственно, длина рядового маршрута равна длиной стороне участка исследования (Lr) (стороне, являющейся перпендикулярной к поисковому объекту), то есть равна 6000 м. Таким образом, количество рядовых маршрутов (Nr) можно определить с использованием размеров участка исследования и расстоянием между рядовыми маршрутами. То есть, количество рядовых маршрутов Nr = Kr/dX =5000/250=20. После определения рядовых маршрутов определяют опорные маршруты, которые расположены перпендикулярно рядовым маршрутам (то есть длина опорных маршрутов будет равна Kr=5000м.), а расстояние между ними определяют как dY=5*dX=5*250=1250 м. Количество опорных маршрутов (Mr) можно определить с использованием размеров участка исследования и расстоянием между опорными маршрутами. То есть, Mr=Lr/dY=6000/1250=4.8=5. Контрольный маршрут проводят на любом из рядовых маршрутов в прямом и обратном направлении. Длину контрольного маршрута определяют Lk=10*dX=10*250=2500 м, соответственно, округляется в большую сторону до 3000 м, для данного примера с длиной рядового маршрута 6000 м, необходимо выполнить съемку в прямом направлении по рядовому маршруту в одном направлении. Проверяем условие достаточности объёмов контрольных измерений, не менее 5% от общего числа погонных километров съемки (Vk), Vk=0.05*Lr*Nr=0,05*6000*20=6000м., соответственно, при невыполнении условия, добавляем контрольных маршрутов в недостающем объеме на соседних рядовых маршрутах. То есть, необходимо выполнить съемку еще на одном контрольном маршруте. Съемку по контрольным маршрутам осуществляют до выполнения съемок по рядовым и опорным маршрутам, а также после.The survey route was also pre-formed (Fig. 4). With a selected shooting scale of 1:25000, the distance (dX) between row routes corresponds to 250 m. In this case, row routes are determined along the direction of the side of the site (Lr), which is perpendicular to the direction of the target search object and, accordingly, the length of the row route is equal to the length of the side of the research area ( Lr) (the side that is perpendicular to the search object), that is, equal to 6000 m. Thus, the number of row routes (Nr) can be determined using the size of the study area and the distance between row routes. That is, the number of ordinary routes Nr = Kr/dX =5000/250=20. After determining the regular routes, the reference routes are determined, which are located perpendicular to the regular routes (that is, the length of the reference routes will be equal to Kr=5000m), and the distance between them is determined as dY=5*dX=5*250=1250 m. The number of reference routes ( Mr) can be determined using the dimensions of the study area and the distance between reference routes. That is, Mr=Lr/dY=6000/1250=4.8=5. The control route is carried out on any of the ordinary routes in the forward and reverse directions. The length of the control route is determined by Lk=10*dX=10*250=2500 m, accordingly, it is rounded up to 3000 m, for this example with a line route length of 6000 m, it is necessary to survey in the forward direction along the line route in one direction. We check the condition for the sufficiency of the volume of control measurements, at least 5% of the total number of linear kilometers of survey (Vk), Vk=0.05*Lr*Nr=0.05*6000*20=6000m, accordingly, if the condition is not met, we add control routes to missing volume on neighboring regular routes. That is, it is necessary to survey one more control route. Surveying along control routes is carried out before surveying along ordinary and reference routes, as well as after.
Таким образом, подготовлен маршрут осуществления съемки (см. фиг. 4).Thus, the survey route has been prepared (see Fig. 4).
Предварительно осуществляют вертикальный взлет БВС (1) с измерительной системой (7) на соответствующую высоту (Hб).The UAV (1) with the measuring system (7) is first carried out vertically to the appropriate height (Hb).
После вертикального взлета на высоту Нб, предварительно перед осуществлением съемки приводят телескопический трос в вертикальное положение. То есть, осуществляют приведение выдвижных секций телескопического троса (4) в рабочее вертикальное состояние с максимально возможной длиной (l) троса. Например, телескопический трос (4) состоит из секций, две из которых являются выдвижными. Таким образом, на высоте полета перед осуществлением съемки приводя телескопический трос (4) в раскрытое вертикальное рабочее положение, то есть трос удлиняются на длину двух выдвижных секций, и получается вертикальный телескопический трос длиной l. Приведение телескопического троса (4) в рабочее состояние осуществляют более, чем на 50-ти метров расстоянии от начала осуществления съемки, а именно от начала рядовых маршрутов.After a vertical take-off to a height of Hb, the telescopic cable is brought to a vertical position before taking photographs. That is, the retractable sections of the telescopic cable (4) are brought into a working vertical state with the maximum possible length (l) of the cable. For example, the telescopic cable (4) consists of sections, two of which are retractable. Thus, at the flight altitude, before shooting, bringing the telescopic cable (4) into the open vertical working position, that is, the cable is extended by the length of two retractable sections, and a vertical telescopic cable of length l is obtained. The telescopic cable (4) is brought into working condition at a distance of more than 50 meters from the start of the survey, namely from the beginning of ordinary routes.
Осуществляют съемку с использованием БВС (1) по исследуемому участку (5) с измерительной системой (7).A survey is carried out using a UAV (1) over the study area (5) with a measuring system (7).
Осуществляют замер отклонения телескопического троса (4) от вертикальной плоскости по направлению движения БВС (1). То есть, замеряют угол отклонения измерительной системы (телескопического троса) от вертикального направления. Замеры осуществляют непрерывно на протяжении всего полета. Замеры могут осуществить с использованием системы акселерометров (на фиг не показана), которая также закреплена на телескопический трос (4), а именно на конец телескопического троса вместе с измерителями (3).The deviation of the telescopic cable (4) from the vertical plane in the direction of movement of the UAV (1) is measured. That is, the angle of deviation of the measuring system (telescopic cable) from the vertical direction is measured. Measurements are carried out continuously throughout the flight. Measurements can be carried out using an accelerometer system (not shown in Fig), which is also attached to a telescopic cable (4), namely to the end of the telescopic cable together with the meters (3).
То есть, система акселерометров подает сигнал о замеренных отклонениях на стабилизирующее устройство (6), а именно в блок управления (на фиг. не показан). Сигнал был передан по беспроводному каналу связи. Блок управления получает сигнал, на основании которого рассчитывает угол отклонения.That is, the accelerometer system sends a signal about the measured deviations to the stabilizing device (6), namely to the control unit (not shown in the figure). The signal was transmitted via a wireless communication channel. The control unit receives a signal, based on which it calculates the deflection angle.
Например, были получены следующие замеры отклонения телескопического троса: угол α - 15°.For example, the following measurements of the deflection of the telescopic cable were obtained: angle α - 15°.
Таким образом, осуществили замеры отклонения телескопического троса (4).Thus, the deflection of the telescopic cable (4) was measured.
Далее компенсируют отклонение телескопического троса (4) в вертикальное положение. То есть, стабилизирующее устройство (6), а именно блок управления подает сигнал на стабилизирующую платформу с гироскопами, которая содержит электрический двигатель для компенсации телескопического троса (4) в исходное вертикальное положение. При этом, возможна погрешность в отклонении на 5%. Таким образом, телескопический трос (4), соответственно сама измерительная система (7) направлена по направлению Y.Next, the deviation of the telescopic cable (4) to a vertical position is compensated. That is, the stabilizing device (6), namely the control unit, sends a signal to the stabilizing platform with gyroscopes, which contains an electric motor to compensate the telescopic cable (4) to its original vertical position. At the same time, an error in deviation of 5% is possible. Thus, the telescopic cable (4), respectively, the measuring system itself (7) is directed in the Y direction.
И во время осуществления съемки непрерывно замеряют отклонения телескопического троса (4) и компенсируют, при его отклонении.And during the shooting, the deviations of the telescopic cable (4) are continuously measured and compensated for its deviation.
При реализации изобретения расстояние между измерителями (2) и генераторной петлей (3) было выбрано 7 метров, на основании тестовых замеров соотношения сигнал/шум. Генераторная петля была размещена на расстоянии 3 м. от БВС, что обеспечивает безопасность полетов и оптимальные показатели соотношения сигнал/шум.When implementing the invention, the distance between the meters (2) and the generator loop (3) was chosen to be 7 meters, based on test measurements of the signal-to-noise ratio. The generator loop was placed at a distance of 3 m from the UAV, which ensures flight safety and optimal signal-to-noise ratio.
В результате проведенных геологоразведочных работ на участке исследования найден карьер строительных материалов в минимальные сроки с минимальными затратами.As a result of geological exploration work in the study area, a quarry of construction materials was found in the shortest possible time with minimal costs.
Таким образом, с помощью применения заявленного изобретения достигается повышение качества геологической информации об объекте исследования (участке) за счет достижения минимальной высоты полета, обеспечения равномерного качества покрытия сигнала по всей площади участка за счет использования телескопического троса, также за счет возможности невысокой скорости полета. Минимальная скорость полета и возможность проведения работ в условиях сложно рельефа достигается за счет использования БВС. Компенсирование отклонения телескопического троса в вертикальной плоскости по направлению движения БВС, то есть исключение дополнительных помех, вызванные воздействием отклонения (крена) БВС на измерительную систему, приводит также к повышения качества и достоверности геологической информации.Thus, using the application of the claimed invention, it is possible to improve the quality of geological information about the research object (site) by achieving a minimum flight altitude, ensuring uniform quality of signal coverage over the entire area of the site through the use of a telescopic cable, also due to the possibility of a low flight speed. The minimum flight speed and the ability to carry out work in difficult terrain conditions are achieved through the use of UAVs. Compensating for the deflection of the telescopic cable in the vertical plane in the direction of movement of the UAV, that is, eliminating additional interference caused by the impact of the deflection (roll) of the UAV on the measuring system, also leads to an increase in the quality and reliability of geological information.
Claims (28)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2805015C1 true RU2805015C1 (en) | 2023-10-10 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999032905A1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-01 | Anglo American Corporation Of South Africa Limited | Airborne electromagnetic system |
| RU2201603C1 (en) * | 2002-05-27 | 2003-03-27 | Государственное федеральное унитарное предприятие Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Facility for aerogeophysical survey ( variants ) |
| RU2497156C2 (en) * | 2011-03-14 | 2013-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ВНИИОкеангеология" | Method for offshore inductive aeroelectrosurvey based on geomagnetic field variations |
| RU2652655C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-04-28 | Закрытое акционерное общество "Аэрогеофизическая разведка" | Method of aerial electrical exploration and device for its implementation |
| US20190033441A1 (en) * | 2016-01-21 | 2019-01-31 | Universidad De Oviedo | Airborne systems and detection methods localisation and production of images of buried objects and characterisation of the composition of the subsurface |
| CN111634420A (en) * | 2020-07-06 | 2020-09-08 | 青海云天无人机科技有限公司 | High-precision aerial survey prospecting unmanned aerial vehicle system |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999032905A1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-01 | Anglo American Corporation Of South Africa Limited | Airborne electromagnetic system |
| RU2201603C1 (en) * | 2002-05-27 | 2003-03-27 | Государственное федеральное унитарное предприятие Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Facility for aerogeophysical survey ( variants ) |
| RU2497156C2 (en) * | 2011-03-14 | 2013-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ВНИИОкеангеология" | Method for offshore inductive aeroelectrosurvey based on geomagnetic field variations |
| US20190033441A1 (en) * | 2016-01-21 | 2019-01-31 | Universidad De Oviedo | Airborne systems and detection methods localisation and production of images of buried objects and characterisation of the composition of the subsurface |
| RU2652655C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-04-28 | Закрытое акционерное общество "Аэрогеофизическая разведка" | Method of aerial electrical exploration and device for its implementation |
| CN111634420A (en) * | 2020-07-06 | 2020-09-08 | 青海云天无人机科技有限公司 | High-precision aerial survey prospecting unmanned aerial vehicle system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109911188B (en) | Bridge detection unmanned aerial vehicle system in non-satellite navigation and positioning environment | |
| US9037314B2 (en) | UAV power line position and load parameter estimation | |
| Boniger et al. | On the potential of kinematic GPR surveying using a self-tracking total station: Evaluating system crosstalk and latency | |
| CN110108984B (en) | Spatial relationship synchronization method for multiple sensors of power line patrol laser radar system | |
| US20080125920A1 (en) | Unmanned Airborne Vehicle For Geophysical Surveying | |
| CN109032153B (en) | Unmanned aerial vehicle autonomous landing method and system based on photoelectric-inertial combined guidance | |
| US11531134B2 (en) | Multi-sensor system for airborne geophysical prospecting and method | |
| CN107085852A (en) | A kind of river course surface flow field method of testing based on unmanned plane | |
| WO2016168412A1 (en) | Synthetic aperture radar mineral prospector | |
| KR101993364B1 (en) | Electromagnetic exploration system based on airship with adjustable depth of investigation | |
| CN113933912B (en) | Multi-target high-precision positioning method and system based on unmanned aerial vehicle platform | |
| RU2805015C1 (en) | Method of conducting geological exploration using unmanned aerial vehicles | |
| RU2750092C2 (en) | Obtaining seismic data at ultra-large distances for full-wave inversion during ground-based seismic data collection | |
| RU2704393C1 (en) | Method for automated orientation of an onboard antenna of an unmanned complex for measuring antennae directivity parameters | |
| AU7455094A (en) | Air-borne gravity and differential gravity surveying system | |
| CN110672091B (en) | Flexible drag nacelle positioning system of time domain aircraft | |
| RU2736956C1 (en) | Aeroelectric prospecting method using lightweight unmanned aerial vehicle | |
| Brozena | Airborne gravimetry | |
| AU2020294298A1 (en) | Hybrid type unmanned electromagnetic exploration system | |
| KR102704969B1 (en) | A system and method for providing radio wave quality | |
| CN216083500U (en) | Airborne dynamic differential GPS auxiliary system of high prototype unmanned aerial vehicle | |
| CN221595300U (en) | Device for keeping sensor horizontal during cesium-light pump aeromagnetic ground-imitating flight | |
| RU2818996C1 (en) | Method and system of antenna measurements using an unmanned tethered balloon | |
| Babu et al. | Drone-borne magnetic measurements in India | |
| US20230349697A1 (en) | Method and system for referencing aircraft-related position data to an earth-related coordinate system |