近年来，随着无人机技术的飞速发展和航磁设备的小型化，航磁探测技术

与无人机结合逐渐成为可能，彩虹三无人机航磁系统的成功作业证实了无人机

航磁技术的可行性。但彩虹三的造价成本和运营成本过高也成为其弊端。因此，

轻量化、专业化的无人机航磁平台将会是未来的趋势。

1.2  建设目标

?  建设专业的无人机航磁探测系统

?  满足航空物探规范以及未来即将推出的无人机航空物探规范

?  以实际航磁作业应用为目标

?  提升整体航磁技术理论和实践水平

?  良好的保障和维护，***设备的长期稳定

2 、解决方案

2.1  系统原理简述

地球本身就是一个巨大的磁体，在地球表面会呈现缓慢梯度变化，同

时，地球表面不同磁场特性的物质，如岩石、矿体、人造设备等也会导致

地磁场的剧烈变化，通过对一个区域的磁异常变化检测和描述， 可以

有针对性的实现物质探测和目标寻找等目的。

2.2  总体方案设计

本系统采用航磁测量系统作为系统核心，对航磁探测所需各项数据进行采

集和汇总，同时通过飞行中不断采集所得数据。测量系统包含以下模块：

数据收录采集模块，三分量数据测量模块，GPS 模块。

应用领域：浅部埋藏物，未爆弹药

不同高度矿山勘探/跟踪/监测

考古勘探，保护区（文化遗产、农田）

在无法到达的、被淹没的或雷区进行探测

性能：

地面静态噪声水平 ≤2pT

空中动态噪声水平 ≤0.08nT

数据采集器噪声水平 ≤0.286pT

分辨率  0.0001nT

灵敏度  0.0003nT√Hz

探头方向差  ±0.25nT

量程  10000～105000 nt

采样率  1,2，5，10,20,50,100Hz 可选

工作温度  0 到+50℃

校准  不需要

梯度容量  40000nT/m

铯光泵整套系统重量 6KG

测线重复性  ≤1nT

补偿方式  实时磁补偿

补偿精度  ≤20pT

补偿性能  改正比（总场）：10-20 改正比（梯度）：20-100

2.2.1  飞行作业流程

2.2.2  制定作业计划

测量人员与飞行控制人员协商、沟通后，制定相应飞行作业计划、确定

具体飞行测线。飞行控制人员要预先掌握起降点、航路、测区的天气状况，

了解空域活动情况，制定飞行计划，预计起飞时间和着陆时间，并向有关

航管部门申报飞行计划。

2.2.3  补偿飞行

在测线任务开始前，无人机需进行补偿飞行，以获取磁补偿所需补偿系

数。具体要求如下：

1) 选择地磁场相对平稳区域；

2) 要求飞行高度：3000 米；

3) 要求飞行空域：边长为 100 秒飞行距离的矩形区域，梯度变化小于

50nT/km，飞行空域应事先选择确定；

4) 航磁校准/补偿飞行动作

到达要求高度和空域后，北航向平飞，按如下图所示四边形轨迹飞行，

在每个航向上做 3 组机动动作：

图 1 补偿飞行示意图

? 机动动作：3 次±5°的俯仰、3 次±10°的摇摆、3 次±5°的偏航（每次

动作约 10 秒）。

? 每种动作（3 次）连续完成，每种动作开始前、结束后可短暂平飞

2-3 秒。

? 每个方向动作完成后，顺时针（向右）平稳转弯 90°。

? 全部完成后，重新回到北航向。

2.2.4  测线作业 起飞前准备

按照进场任务，飞行控制人员完成加注燃料等准备工作，将无人机牵引

至预定起降位置，无人机系统开始供电，飞行控制人员对无人机执行快速

程序检查，并完成航迹飞行参数检查。

首先确认地面磁日变站开始正常运行。然后测量人员打开航测测量系

统，对仪器通电加温，检查各种仪器工作是否正常、开启航磁仪、锁定工

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Liul l

作状态，检查收录系统工作状态，确认测量系统工作正常。

当无人机和航空测量系统经过检查测试一切正常后，启动无人机，在测

控站内的指挥员下达起飞命令后，无人机操作员发送起飞指令，无人机依

照程序调至起飞状态，飞机启动旋翼，实现自主起飞。起飞后在飞离机场

区域后切入自动飞行控制模式。