高精度航空磁法测量系统
在全球范围内,有成千上万种不同的矿藏,它们可以分为两大类:一类是金属矿藏,另一类是非金属矿藏。资源矿产与非资源矿产。而磁法勘查则是利用岩石之间的磁力差别,从而确定成矿的地质结构与矿藏的空间展布。
而利用低空航磁探测技术,能够对复杂地貌区域进行迅速的测绘,保证工作人员的安全,并能迅速的确定寻找靶区,从而为后续的勘查提供依据,降低勘查费用。北京探创公司已成功研制出一套由无人飞行器收集硬件组成的磁场测量系统,以及与之相适应的对地测量的软件补偿系统。
1低空航磁测量系统
当前,低空航磁测量飞行系统的种类有三种,分别是:动力三角翼滑翔机载低空航磁系统、无人飞艇载超低空航磁测量系统、无人机超低空航磁测量系统。最近几年,无人机的发展速度很快,因为它更加的安全,更加的高效,所以它的市场份额也越来越大。
多旋翼无人飞行器磁场测量,这种装置可以根据不同的环境进行低空移动,便于进行大尺度的磁力测量,但由于其使用的时间较少,因此其工作效率还不如固定机翼。固定翼式无人机磁场测量系统。
这种方法具有高效、快速、可以根据不同的环境进行自由移动,但对地面的条件有一定的限制,需要起降跑道,而且降落地点很难控制。
近年来新兴的具有多个螺翼飞行器的垂直起降型固定翼飞行器,因其兼具了多个螺翼飞行器与多个固定翼飞行器的优点,且具有更高的安全性与高效性而成为业界新的研究热点。
2无人机航磁系统组成
现已研制成功的无人机,采用西安华舜磁通门式传感器,用于飞机的动力垂直起飞和降落。无人机航磁系统的结构具体包含了以下内容:垂直起降固定翼无人机飞行器、地面飞行控制站、导航系统、磁通门磁力仪、数据采集模块。
这个系统将无人机作为旋翼和固定翼的结合体,旋翼可以进行定点起降,这样既可以保证它的安全性,又可以对场地有较低的要求,在飞行路线的时候,可以将它转换为固定翼,这样可以大大节约电能。
翼展2.2米,磁悬浮装置1.45米,但起降质量只有10公斤,可以让飞机的飞行距离达到2小时。其可在海拔四千米以上的地方进行通讯,通讯范围20公里,能在高山地区进行高效的工作。
最主要的是,它的机体使用了全复合型材料,并且使用了一根碳纤维棒来将无人机和磁强仪进行固定,这种固定螺钉使用的是一种没有磁性的铝制,只有无人机的电机会对航空磁强仪产生干扰,但是我们采取了前置电池和后置碳纤维棒来进行硬连接的方式,从而降低了无人机对磁强仪的干扰。
此外,无人机系统容易进行匹配和均衡,经过综合评估,可以得出干扰小、不受环境限制、安全系数高的结论。再加上我们自己开发的一种与之相匹配的柔性补偿系统,可以极大地提升数据质量,实现高效的探测。
3无人机航磁系统处理软件编制
(1)对储存在记忆卡中的二进制文件进行译码,并在各数据分组中读取时间,姿态,位置,电流,以及三轴线上的电压文件;(2)根据所选择的坐标系统,利用运算,将所述定位文件的经纬度作为所述直角坐标进行投影;(3)阅读测区边缘文件,删除除了测区以外的其他部分的数据点以及不在轨道上的数据点。
(4)把所获得的3个所述磁通闸门传感器的所述三个所述电压的所述信号转化成所述磁场的所述信号的所述磁场的所述信号;(5)读出磁通闸门传感器的位姿标定参数,标定3种磁感应强度的标定,并求出总的域;(6)分析姿态文件和坐标文件,求出实际的飞行航线,求出X,Y,Z轴上的真实磁场数值,求出各测量点的磁倾角和磁偏角,为以后进行可变倾角极化法做准备。
(7)阅读航空器的磁力扰动档案,并对收集到的磁力强度资料作相应的补偿;(8)读取由UAV磁强计获得的太阳边缘资料,并修正由UAV磁测量系统获得的资料;(9)把经过该过程的有用的数据存储到磁盘上。
4系统使用性验证
本项目拟以山东金矿区为例,以100米*20米的地磁场观测网络和100米间隔的航空磁场观测网络为研究对象,以地面磁场观测数据和航空磁场观测数据为基础,开展航空磁场观测和地面磁场观测的比较实验。
从飞行中得到的测量数据,先经过磁场测量补偿和各种校正等。在此基础上,我们将地磁资料延拓180米,通过与地磁资料比较,发现地磁和航磁资料在空间、范围、方向和形态与异常中心处具有较好的一致性,表明我们研制的无人侦察机磁场测量系统能够应用于现场的航磁探测。
结语
通过实地勘察实验,证明了无人机航测技术在磁铁矿勘查中的实用性,能够替代传统的地基磁测技术和人工空中磁测技术进行大范围地质勘查,特别适用于具有较小工程建设难度的山地、多植物的山地等,能够迅速确定靶区,减少勘查费用。
参考文献:
张津伟,武力聪,杨春,等.几种低空高精度航空磁测系统及找矿应用分析.矿产与地质





