[發明專利]未爆彈空中磁法探測系統及方法

在審

• 申請號: 202110697298.6
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113625349A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 楊勇;王佳強;朱煒煒;李俊峰;韓一君;馮粟莉
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

一種未爆彈空中磁法探測系統及方法，包括無人機平臺、磁探測載荷和地面數據處理終端。磁探測載荷吊裝在無人機平臺下，結構采用快拆剛性高腳架，無人機平臺搭載磁探測載荷按照規劃航跡進行自主探測，采用總場磁圖法和梯度張量法進行未爆彈的識別和反演定位，獲得未爆彈的有無、位置及深度等信息。通過高腳架剛性結構和補償算法降低無人機平臺的干擾，采取遠程無人作業方式，實現未爆彈的安全高效探測。

技術領域

本發明屬于未爆彈探測技術領域，具體涉及未爆彈空中磁法探測系統及方法。

背景技術

未爆彈的及時探測定位是保障靶場安全的重要環節之一。目前磁法探測對于鐵磁性未爆彈的探測是最經濟、最有效的方法。人工探測、車載探測等傳統手段存在探測效率低、探測能力差、自動化程度低以及安全性和準確性不高等問題，如何快速、準確定位未爆彈，是一個亟待解決的難題。

發明內容

本發明的目的在于：針對未爆彈的搜索、識別和定位需求，提出一種未爆彈空中磁法探測系統及方法，通過無人機平臺搭載磁探測載荷，采取遠程無人作業方式從根本上解決探測效率和人員安全問題，實現未爆彈的安全高效探測，提高靶場未爆彈探測效率。

本發明包括如下技術方案：

第一方面，一種未爆彈空中磁法探測系統，包括：無人機平臺、磁探測載荷和地面數據處理終端；

磁探測載荷吊裝在無人機平臺下，地面數據處理終端具備無人機航跡規劃功能和數據處理功能；

無人機平臺用于獲得飛行的高度數據，差分RTK定位數據和姿態數據并傳輸至地面數據處理終端；

磁探測載荷用于獲得多通道磁探測數據并傳輸至地面數據處理終端；

地面數據處理終端接收所述高度數據，差分RTK定位數據、姿態數據和多通道磁探測數據，用于獲得總場磁圖和梯度張量圖，根據總場磁圖判斷未爆彈的有無，根據梯度張量圖輸出未爆彈的位置及深度信息；同時，地面數據處理終端用于規劃無人機航跡并將航跡上傳至無人機平臺。

可選地，無人機平臺為低磁特性多旋翼無人機，機身采用無磁結構，具備高頻磁干擾的屏蔽結構。

可選地，無人機平臺、磁探測載荷之間的垂直距離不大于無人機平臺的最大軸距、且不小于無人機平臺最大軸距的1/2。

可選地，無人機平臺包括：飛行控制系統、姿態控制單元、對地測距雷達和差分RTK模塊；

對地測距雷達用于獲得飛行的高度數據；

差分RTK模塊用于獲得差分RTK定位數據；

姿態控制單元用于獲得飛行的姿態數據。

飛行控制系統根據對地測距雷達獲得的高度數據和差分RTK模塊獲得的差分RTK定位數據進行高度控制，實現增穩模式。

可選地，增穩模式下，無人機平臺飛行高度誤差不大于飛行高度的10％。

可選地，磁探測載荷為由多個三軸矢量磁傳感器組成的陣列，三軸矢量磁傳感器的三個測量軸兩兩正交，實現對磁場三分量的測量，三軸矢量磁傳感器安裝在無磁材料的結構件上構成陣列；

磁探測載荷獲取的磁探測數據包括磁場總場信息和梯度矢量磁信息。

可選地，磁探測載荷三軸矢量磁傳感器的單傳感器正交度誤差小于0.1°；磁探測載荷不同三軸矢量磁傳感器的三個測量軸方向的一致性誤差小于0.1°。

可選地，地面數據處理終端包括：無人機航跡規劃軟件、磁干擾補償軟件、磁信號分析與識別軟件；

無人機航跡規劃軟件規劃無人機航跡，生成“弓”字形往復直線航跡，航跡編歷目標區域范圍；