鑒于無人機航磁測量系統(tǒng)具有經(jīng)濟、高效、安全的優(yōu)勢，其在小區(qū)域大比例尺航空物探應用領域具有廣闊前景。近年來無人機航磁測量系統(tǒng)的研發(fā)與應用日益受到世界航空地球物理勘查公司的廣泛關注?，F(xiàn)在國外已發(fā)展了多套技術成熟的無人機航磁測量系統(tǒng)，并且得到了實際應用。典型的無人機航磁系統(tǒng)包括Fugro公司的Georanger系統(tǒng)、Magsurvey公司的PrionUAV系統(tǒng)等。中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所在航空物探領域有較深的理論研究和應用實踐，在2012年聯(lián)合中國航天空氣動力研究院開展彩虹系列無人機航空物探系統(tǒng)的研究工作，包括飛行平臺的選型和改裝、航磁和航放測量設備的適用化改型、系統(tǒng)集成以及搭載試驗。其中涉及彩虹三無人機和AARC510航磁實時補償收錄系統(tǒng)的集成，主要工作任務包括遙測遙控通信接口設計以及通信協(xié)議轉換、位置姿態(tài)數(shù)據(jù)的解析及D/A變換、相關系統(tǒng)的電氣隔離和電平轉換等。
1 系統(tǒng)總體設計
彩虹三無人機航磁測量系統(tǒng)總體設計框圖如圖1所示，主要由彩虹三無人機、通信協(xié)議轉換器、AARC510航磁儀三部分組成。
彩虹三無人機通信接口采用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、同步碼和校驗方式均不相同，因此需要在這兩種接口之間設計專用的通信協(xié)議轉換電路和程序。航磁儀需要在實時補償過程中記錄飛行高度數(shù)據(jù)的模擬信號，而無人機鑒于安全的考慮，無法提供飛行高度的模擬信號，也需要設計數(shù)模轉換電路；在實際工作過程中，航磁儀GPS接收機會出現(xiàn)精度不足、容易丟星的情況，無人機可以提供差分高精度DGPS數(shù)據(jù)，因此對位姿數(shù)據(jù)進行標準GPS格式的變換也是必須的。此外無人機的電源地、信號地和外殼是相互分離的，即三地隔離。為了使無人機三地關系不發(fā)生變化，明確無人機的整個接地關系，消除飛行安全隱患，轉換器必需做到電源隔離、信號隔離、外殼隔離。為了達到以上的規(guī)范要求，設計了專門用于彩虹三無人機航磁測量系統(tǒng)的通信協(xié)議轉換器。
