【摘要】：無人機(jī)飛行高度低、體積小、動(dòng)作靈活,更適合小范圍高精度的航空磁異常探測(cè),而磁梯度探測(cè)相比于傳統(tǒng)的地磁總場(chǎng)探測(cè)可以更好的抑制外界干擾,凸顯磁異常信息。利用無人機(jī)進(jìn)行磁梯度探測(cè)可以進(jìn)行小區(qū)域高精度的航磁探測(cè),對(duì)于載人飛機(jī)的航磁探測(cè)是一種補(bǔ)充,可以更好的反映區(qū)域磁場(chǎng)特征,對(duì)于磁異常探測(cè)、未爆物發(fā)掘、反潛預(yù)警等都有重要意義。本文對(duì)無人機(jī)航磁梯度測(cè)量的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,設(shè)計(jì)了適用于多旋翼無人機(jī)的光泵水平磁梯度測(cè)量系統(tǒng),由單片機(jī)與FPGA以及光泵、慣導(dǎo)等模塊組成的系統(tǒng)完成磁場(chǎng)、姿態(tài)與坐標(biāo)等信息的同步采集、顯示與存儲(chǔ)。根據(jù)光泵水平磁梯度測(cè)量系統(tǒng)的精度與一致性要求,對(duì)現(xiàn)有頻率測(cè)量方法進(jìn)行了改進(jìn),采用移相與插值結(jié)合的方法在保證系統(tǒng)一致性要求的前提下提高了系統(tǒng)采樣精度,單通道磁場(chǎng)測(cè)量精度達(dá)到0.0014n T。針對(duì)航空總場(chǎng)水平梯度測(cè)量過程中載體姿態(tài)引起的測(cè)量誤差,使用了磁偶極子異常模型進(jìn)行仿真分析,姿態(tài)變化引起的測(cè)量誤差在30%,給出了兩種不同的的校正方法,通過實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)合驗(yàn)證,兩種方法改善比分別可達(dá)到3.28和9.68。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)使用的六旋翼無人機(jī)的磁干擾特性進(jìn)行測(cè)試,將磁干擾分為永磁干擾、高頻干擾和偏置干擾,并提出相應(yīng)的濾波處理補(bǔ)償方法。通過比較補(bǔ)償處理結(jié)果與地磁基站數(shù)據(jù),補(bǔ)償后的測(cè)量結(jié)果誤差為2.27n T。將飛行過程中的梯度測(cè)量結(jié)果與地面梯度實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較,磁異常定位誤差1.33m,可用于磁異常探測(cè)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P318.63
【圖文】：

（a） （b）圖 1.1 固定翼飛機(jī)航磁測(cè)量隨著磁通門磁力儀和超導(dǎo)磁力儀的發(fā)展，航空磁測(cè)也從總場(chǎng)與總場(chǎng)梯度發(fā)展了三分量以及張量梯度測(cè)量。利用磁通門組成的張量磁力儀可以測(cè)量磁場(chǎng)全張信息，包含的磁異常信息更多，對(duì)于磁異常的反演定位更加準(zhǔn)確。圖 1.2 張量磁力儀

圖 1.2 張量磁力儀學(xué)研制的磁梯度全張量系統(tǒng)，使用滑翔翼飛機(jī)分量的功率譜密度值可到達(dá)到 0.25 nT mHz。器按照一定距離間隔放置，差分方式進(jìn)行磁場(chǎng)磁力儀是目前可應(yīng)用的靈敏度最高的磁力儀，由量磁梯度測(cè)量也是航空磁測(cè)領(lǐng)域的重要發(fā)展方航空超導(dǎo)全張量磁梯度儀[22]。

圖 1.3 航空超導(dǎo)磁力儀以看出，航空超導(dǎo)磁力儀采用的是直升機(jī)吊艙形式進(jìn)行傳感器與飛機(jī)之間的距離，將飛機(jī)產(chǎn)生的磁干擾降到最的難度。機(jī)搭載磁力儀進(jìn)行航磁探測(cè)，由于飛機(jī)上鐵磁物質(zhì)較多機(jī)等干擾較大，則磁力儀不可避免的要受到飛機(jī)干擾對(duì)準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)就要針對(duì)飛機(jī)的干擾磁場(chǎng)進(jìn)行濾波于飛機(jī)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化較大，特征復(fù)雜，一直沒有好的二次世界大戰(zhàn)中，美國海軍在偵察飛機(jī)上裝備磁力儀究時(shí)提出了飛機(jī)干擾磁場(chǎng)模型，并給出了相應(yīng)的補(bǔ)償方.TOLLES 和 Q.B.LAWSON 等人提出的，因此被稱為 T TL 模型，提出了一系列飛行動(dòng)作，根據(jù)特定飛行動(dòng)型的干擾參數(shù)。目前為止，航磁干擾補(bǔ)償模型都是以

【參考文獻(xiàn)】

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1 伍俊;邱隆清;孔祥燕;榮亮亮;謝曉明;;基于GPS同步的新型低溫超導(dǎo)磁力儀[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2015年09期

2 葛健;陸承達(dá);董浩斌;劉歡;袁志文;趙志卓;劉詠華;朱俊;張海洋;;基于Overhauser傳感器的近地表UXO磁梯度法探測(cè)技術(shù)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2015年05期

3 龍達(dá)峰;劉俊;張曉明;李杰;;地磁導(dǎo)航中磁測(cè)姿態(tài)解算誤差分析[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2015年06期

4 陶于金;李沛峰;;無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù)綜述[J];航空制造技術(shù);2014年20期

5 王景然;盧立波;劉浩;顧建松;;貝爾直升機(jī)航磁儀磁補(bǔ)償結(jié)果分析[J];海洋測(cè)繪;2013年06期

6 王光源;馬海洋;章堯卿;;航空磁探儀探潛目標(biāo)磁梯度定位方法[J];兵工自動(dòng)化;2011年01期

7 王仕成;王哲;張金生;喬玉坤;;總磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度模作為匹配特征量的基準(zhǔn)圖制備技術(shù)[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2009年04期

8 邊剛,劉雁春,翟國君,肖付民;海洋磁力測(cè)量拖魚位置概算[J];測(cè)繪通報(bào);2004年08期

9 王金根,龔沈光;基于運(yùn)動(dòng)標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)的磁性目標(biāo)定位問題研究[J];電子學(xué)報(bào);2002年07期

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1 梁瑩;INS/地磁匹配組合導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

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1 吳永鑫;物流無人機(jī)在中國農(nóng)村電商物流市場(chǎng)應(yīng)用研究[D];深圳大學(xué);2017年

2 呂信超;四旋翼飛行器姿態(tài)解算與控制的研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

3 郭海鵬;基于磁異常梯度信號(hào)檢測(cè)的目標(biāo)定位方法研究[D];電子科技大學(xué);2016年

4 白園園;激光偏振態(tài)調(diào)制的Bell-Bloom光泵磁力儀及其梯度儀的研究[D];浙江大學(xué);2015年

5 吳國超;基于磁異常的目標(biāo)體定位反演方法研究[D];吉林大學(xué);2015年

6 黃林峰;廣州地區(qū)地磁與電離層閃爍特征分析及地震期間TEC異常研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉哲;無刷直流電機(jī)對(duì)地磁測(cè)量的干擾分析及補(bǔ)償研究[D];華中科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2746368