[發明專利]一種飛艇長航時隨機測點三分量航空廣域勘測系統

在審

• 申請號: 202011101729.X
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112180966A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 任禹橋;凌帆;王澤深
• 申請（專利權）人: 深圳市廣域鵬翔研究開發有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種飛艇長航時隨機測點三分量航空廣域勘測系統，包括任務指揮模塊、飛行模塊、載荷設備模塊；本發明能夠實現航空廣域法勘測作業，解決地面作業的諸多難題，如人員安全，作業效率，甚至人員不可達等。本發明具備大載重，可搭載多任務設備，能過攜帶三分量傳感器，獲得三分量磁場向量，及傳感器姿態，從而解決了飛行器吊籃低頻姿態變化帶來的影響。本發明特別適用于高原及大范圍勘測工程作業，可以單次起降長航時作業，從而獲得了總體工程效率。此外，本發明在任務指揮模塊的監控下，保障采集數據的有效性與完備性，為后期地質分析提供可靠的數據基礎。

技術領域

本發明涉及一種飛艇長航時隨機測點三分量航空廣域勘測系統，屬于航空物探技術領域。

背景技術

廣域電磁法已經應用于物探工程實踐，是行業內較為常見的地質勘測有效手段之一。在多年的應用中，以電法為主，采用地面安插金屬電極的方式，收集大地電場信息。這種方式要求工程施工人員徒步遍歷所有測點，收放電極和電纜。如此，需要攜帶大量金屬電極，線纜，及設備。對于苛刻作業環境，尤其高原深谷密林，安全，效率，和成本甚至工程的可行性都受到制約。

采用航空器攜帶廣域電磁采集設備，空中采集磁場信息，利用電磁場相關的原理，可以獲得地面電法的等效數據，并且一改過去地面作業為空中作業，從而克服如上的問題。

航空廣域法目前處于科研探索階段。雖然航空物探方法已有多年應用，尤其在歐美國家。但航空廣域法尚無成熟的工業應用。目前常見的航空電磁物探方法多采用固定翼飛機（或直升機，多旋翼無人機等）高速移動拖吊線圈傳感器，線圈采集磁場標量。線圈的姿態穩定性對結果影響較小。這類方法適用于低分辨率，淺層勘測。而航空廣域法采集磁場向量，對傳感器的姿態，數據的穩定性要求較高，這是該法能夠獲得大深度準確地質推演的前提。因此很多場景下，航空廣域法必須突破諸多難題。

旋翼類無人機是理想的運載平臺之一，但在高海拔大深度工程勘測中遇到了很大挑戰。

1. 低速運行。為獲得大深度（如2000m）地質數據，廣域法要求傳感器低速平直運動（1-2m/s），以定點捕獲低頻信號（如1Hz）。雖然旋翼類無人機可以實現低速運行，但持續低速運行造成飛行器持續處于大功率輸出狀態，其航時，航程均受到大幅影響。

2. 航時限制。單次起降的航時及航程決定了作業的效率。在大范圍（如30km *30km目標區）工程作業中，測線較長，考慮到航速限制，一般電動無人機（低海拔無載荷航時1-1.5小時）必須頻繁起降，斷續作業。在很多苛刻的環境中，如高原（無載荷航時40-50min），起降點距離測線距離可達2-3km，這使得每次起降有效作業區間僅為飛行總行程的10-15%。即時采用油動或油電混合無人機，對此情況的改善也相對有限，尤其在高原缺氧空氣密度底的環境下，燃油發動機的效率驟減。

3. 載重及空間。航空廣域法需要載重能力5kg以上的無人機。但這只能滿足掛載單一傳感器。高原運行，無人機性能大打折扣。若掛載三分量傳感器，或為獲得更大航程及航時也可以采用大型油動無人機（商載30-50 kg), 而此類無人機多為載貨或植保應用，高原場景的商業應用極少，因此民用產品并不易得，不適于工程推廣。

采用無人飛艇作為航空載體，可以同時滿足低航速，長航時，多任務設備（大空間），大載重等需求。且飛艇的工程及科研應用具有悠久歷史，技術成熟穩定。其慢速（0-20km/h)，長航時(10小時），大載重（50-1000kg），大空間等特性使其能夠成為上述應用場景的合理選項。

發明內容

本發明的目的在于提供一種飛艇長航時隨機測點三分量航空廣域勘測系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的本發明采用以下技術方案：一種飛艇長航時隨機測點三分量航空廣域勘測系統，包括任務指揮模塊、飛行模塊、載荷設備模塊；