[发明专利]一种固定翼无人机时间域航空电磁勘查系统

说明书

一种固定翼无人机时间域航空电磁勘查系统，在无人机飞行平台上增加发射系统、接收系统和收录监控系统。发射系统包含发射机和发射线圈，发射机安装在载荷舱内，用于将直流转换为双极性组合波脉冲电流；发射线圈以封闭形状安装在无人机机头、无人机机翼和无人机腹鳍结构上，用于产生航空电磁系统测量用的一次电磁场；接收系统包括接收机吊舱和电动绞车，接收机吊舱通过接收机吊舱挂架、自动投放装置安装在无人机机腹下方且位置处于载荷舱的正下方，用于接收来自地下导体中感应涡流产生的二次电磁场；电动绞车通过自动投放装置安装在无人机机腹下方且位置处于接收机吊舱的正前方，用于接收机吊舱内部三分量接收线圈的同步收放及过载剪断；收录监控系统安装在载荷舱内，用于记录存储接收系统所采集的数据。

技术领域

本发明涉及一种航空电磁测量，尤其涉及固定翼无人机时间域航空电磁勘查系统，可用于航空电磁测量领域。

背景技术

航空电磁测量技术包括时间域航空电磁测量技术和频率域电磁测量技术，时域航空电磁测量技术比频率域电磁测量技术有着先天的优势，其探测深度更大、数据信息量更丰富，时域航空电磁法逐渐成为航空电磁法中最具应用潜力和最重要的方法技术。

时间域航空电磁测量技术又称为航空瞬变电磁法，是利用机载线圈发射脉冲电磁波，通过接收线圈测量二次感应电磁场的航空物探方法。该方法具有速度快、成本低、探测范围广等优势，能够在地面人员和设备难以进入的地区开展工作，适于大面积普查；可广泛应用于地质填图、矿产勘查、水文地质和环境监测等领域。

目前，时间域航空电磁测量以有人机为主要载体，国外各阶段典型的固定翼时间域系统代表产品有1959年INPUT、1962年MARK I、1967年MARK II、1971年MARK IV SKYVAN、1973年TRISLANDER、1983年CASA、1988年QUESTEM、1989年SPECTREM、1992年SALTMAP、1996年GEOTEMDEEP、1988年MEGATEM、2000年TEMPEST、2001年MEGATEMII、2002年GEOTEM1000等系统。我国于2012年研制了第一套吊舱式时间域直升机航空电磁勘查系统，通过多通道数字收录、多频发射技术等，探测深度可达300-500m。但是基于有人机的时间域航空电磁勘查系统主要面临着危险性大、成本高、灵活性差以及作业效率低等问题。

(一)危险性大，为了取得好的测量效果，时间域航空电磁测量要求飞行高度很低，但超低空飞行危险性极高。同时，飞机平台加装发射线圈、接收机吊舱以及电动绞车等航空电磁测量设备，也极大增加了系统的电磁复杂性，对飞机飞行性能影响极大。近年来，随着时间域航空电磁测量作业量的增加，航空电磁测量飞机出现事故的概率也在增加。

(二)成本极高，航空电磁测量项目总经费超过65％用于租赁飞机，尤其是小面积、大比例尺以及紧急测量任务，常常因为费用门槛而无法开展。有人机高昂的费用严重制约了航空电磁测量技术发展。与有人机相比，无人机在建设成本和运维成本上，都具有明显优势，为航空电磁测量的大规模推广提供了支撑。

(三)灵活性差，有人机对起降条件、地勤支持等要求很高，受环境天气和起降场地制约严重，野外作业能力差；无人机灵活性高，起降条件要求低，准备时间短，可以保持低速巡航状态，更有利于航空电磁测量数据的采集，并且具有更强的高原作业能力。

(四)作业效率低，有人机无法夜间飞机开展航空电磁测量作业，而无人机能够实现夜间飞机，且夜间的空域申请更加容易，能够极大的提高飞行作业效率。此外，2017年4月，民航局空管办下发《民用航空低空空域监视技术应用指导意见》，助推通用航空发展，对于无人机开发和应用更是极大的促进。

综上所述，无人机是解决上述问题的有效途径。固定翼无人机时间域航空电磁勘查具有风险小、成本低、效率高、不受地形条件及人为因素影响等优点。可满足各种地形和气象条件下的测量需求，大幅提升我国航空电磁测量技术的水平。但是在时间域航空电磁测量领域，无人机应用刚刚起步，国内尚未见到利用固定翼无人机开展时间域航空电磁勘查测量的报道。