鑒于無人機(jī)航磁測量系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)、高效、安全的優(yōu)勢，其在小區(qū)域大比例尺航空物探應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊前景。近年來無人機(jī)航磁測量系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用日益受到世界航空地球物理勘查公司的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)在國外已發(fā)展了多套技術(shù)成熟的無人機(jī)航磁測量系統(tǒng)，并且得到了實(shí)際應(yīng)用。典型的無人機(jī)航磁系統(tǒng)包括Fugro公司的Georanger系統(tǒng)、Magsurvey公司的PrionUAV系統(tǒng)等。中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所在航空物探領(lǐng)域有較深的理論研究和應(yīng)用實(shí)踐，在2012年聯(lián)合中國航天空氣動(dòng)力研究院開展彩虹系列無人機(jī)航空物探系統(tǒng)的研究工作，包括飛行平臺(tái)的選型和改裝、航磁和航放測量設(shè)備的適用化改型、系統(tǒng)集成以及搭載試驗(yàn)。其中涉及彩虹三無人機(jī)和AARC510航磁實(shí)時(shí)補(bǔ)償收錄系統(tǒng)的集成，主要工作任務(wù)包括遙測遙控通信接口設(shè)計(jì)以及通信協(xié)議轉(zhuǎn)換、位置姿態(tài)數(shù)據(jù)的解析及D/A變換、相關(guān)系統(tǒng)的電氣隔離和電平轉(zhuǎn)換等。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
彩虹三無人機(jī)航磁測量系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，主要由彩虹三無人機(jī)、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器、AARC510航磁儀三部分組成。
彩虹三無人機(jī)通信接口采用RS422通信協(xié)議，而航磁儀的數(shù)據(jù)和命令接口采用RS232通信協(xié)議，數(shù)據(jù)格式有較大的差異，波特率、同步碼和校驗(yàn)方式均不相同，因此需要在這兩種接口之間設(shè)計(jì)專用的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換電路和程序。航磁儀需要在實(shí)時(shí)補(bǔ)償過程中記錄飛行高度數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)，而無人機(jī)鑒于安全的考慮，無法提供飛行高度的模擬信號(hào)，也需要設(shè)計(jì)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；在實(shí)際工作過程中，航磁儀GPS接收機(jī)會(huì)出現(xiàn)精度不足、容易丟星的情況，無人機(jī)可以提供差分高精度DGPS數(shù)據(jù)，因此對(duì)位姿數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)GPS格式的變換也是必須的。此外無人機(jī)的電源地、信號(hào)地和外殼是相互分離的，即三地隔離。為了使無人機(jī)三地關(guān)系不發(fā)生變化，明確無人機(jī)的整個(gè)接地關(guān)系，消除飛行安全隱患，轉(zhuǎn)換器必需做到電源隔離、信號(hào)隔離、外殼隔離。為了達(dá)到以上的規(guī)范要求，設(shè)計(jì)了專門用于彩虹三無人機(jī)航磁測量系統(tǒng)的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
