[發明專利]航磁探測方法

有效

• 申請號: 201810890781.4
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN108919362B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 韓琦;李瓊;于京華;陳方舟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

本發明提供了一種航磁探測系統和方法，航磁探測系統包括固定翼無人機主體、總場磁力儀、磁補償器、觸發單元和航姿儀；航姿儀適于實時獲取固定翼無人機主體的飛機姿態數據；觸發單元適于當檢測到外部觸發脈沖后，觸發總場磁力儀進行頻率計數，并同時觸發磁補償器讀取來自航姿儀的當前飛機姿態數據；總場磁力儀適于將通過頻率計數獲得的頻率值轉換為磁場值，作為當前磁總場數據發送給磁補償器；磁補償器適于對讀取到的當前飛機姿態數據進行滑動均值濾波，以利用當前磁總場數據和經過滑動均值濾波后的當前飛機姿態數據進行航磁補償。本發明的航磁探測系統和方法不需安裝三分量磁力儀即可完成航磁探測，克服了現有技術的不足。

技術領域

本發明涉及航磁技術，尤其涉及一種航磁探測方法。

背景技術

在航磁探測過程中，需要獲取飛機的姿態信息以及飛機當前姿態所引入的磁場干擾大小。一般而言，通過三分量磁力儀測量磁場矢量值可以獲取飛機的姿態信息，通過總場磁力儀測量磁場的標量值獲取此姿態的干擾大小。為了測量過程中數據精度盡可能高，三分量磁力儀和總場磁力儀的探頭都需要放置在飛機機頭前方，或者機尾后方，或者翼尖部位。

對于有人機而言，飛機空間大，改造容易，但是對于無人機航磁，無人機自身載重不如有人機，并且改造難度大。

發明內容

在下文中給出了關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。

鑒于此，本發明提供了一種航磁探測系統和方法，以至少解決由于無人機自身載重小難以安裝三分量磁力儀等設備的問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種航磁探測系統，航磁探測系統包括固定翼無人機主體、總場磁力儀、磁補償器、觸發單元和航姿儀，總場磁力儀、磁補償器以及航姿儀分別設置在固定翼無人機主體上；航姿儀適于實時獲取固定翼無人機主體的飛機姿態數據；觸發單元適于當檢測到外部觸發脈沖后，觸發總場磁力儀進行頻率計數，并同時觸發磁補償器讀取來自航姿儀的當前飛機姿態數據；總場磁力儀適于將通過頻率計數獲得的頻率值轉換為磁場值，作為當前磁總場數據發送給磁補償器；磁補償器適于對讀取到的當前飛機姿態數據進行滑動均值濾波，以利用當前磁總場數據和經過滑動均值濾波后的當前飛機姿態數據進行航磁補償。

進一步地，總場磁力儀安裝在固定翼無人機主體的機尾后部，而磁補償器設置于固定翼無人機主體的機身腹部。

進一步地，波特率設置為115200。

進一步地，磁補償器適于按照如下過程進行航磁補償：設任意時刻地磁場H_earth與固定翼無人機主體的機體的三軸x、y和z之間的角度分別為α、β和γ，用c_x、c_y和c_z分別表示α、β和γ各自的方向余弦，使得且設飛機干擾場為H_d，將H_d劃分為恒定場H_con、感應場H_induce和渦流場H_vortex；設恒定場系數為p_i(i＝1，2，3)，則得：設感應場系數a_ij(i＝1,2,3；j＝1,2,3)，則得設渦流場系數為b_ij(i＝1,2,3；j＝1,2,3)，則得設磁力儀測得的總場為H_total，則

飛機在校準過程中是出在海拔3–4Km處的高空中，假設地磁場H_earth保持不變，則則：