轻型无人机航磁调查系统在矿产勘查中的应用前景与优势分析

东莞中堂律师获悉

轻型无人机航空磁调查系统及其在矿物勘探中的应用前景

张温吉，杨尚，郭帮，吉，杨·奈旺

非有产金属矿产地质调查中心

第一作者：Zhang ，硕士，工程师，从事航空地球物理勘探数据和技术研究的解释。

介绍：

地面磁性测量是矿物勘探中的重要方法之一。但是，在我国家西部的中部和高山区，南部和低山区的南部和低山区，南部有郁郁葱葱的植被，以及水网络开发区，沟渠茂密，尤其是在郊区的连接处，到处都是电话杆密集，地面磁性测量不仅在工作效率下，而且在工作场所也是如此。它通常受到近表面电磁干扰的影响，导致无法满足要求的地磁测量质量。

为了克服这些区域中难度，长时间的难度，长时间的准确性和分辨率等不利因素，沿着起伏的地形飞行的轻型无人机的空中磁性测量方法显示出明显的优势。

根据无人机航空电子系统的国内和国际研究状况，本文提出了一种轻型无人机在沿着地形飞行时快速获得高空高分辨率航空电子数据的方法。它回顾了多旋转和垂直起飞和着陆固定。两个轻型无人机空中磁系统及其在矿物勘探实践中的应用案例。

研究表明，新的无人机空中磁系统具有更强的地面成像能力，更高的分辨率准确性和较低的成本，并且可以在复杂的地形区域实现快速的空中磁调查，并直接提供地质矿物勘探。 ，具有广泛的应用前景和促销价值。

基金项目：本文由中国地质调查局的“矿物质调查和矿物质区域的深刻勘探预测”（No. :)资助。

注意：原始文本应占上风，并且该推文尚未详细标记。

------内容大纲-------------------

0简介

无人机航空磁系统的当前状态

1.1国外情况

1.2国内地位

2轻型无人机航空和磁系统

2.1多旋转无人机航空和磁系统

2.2交替的固定翼无人机航空电子系统

3条轻型无人机的航空磁应用前景

3.1申请案例

3.2申请前景

4结论

------------------------------

0简介

中山和复杂地区的矿产探索很困难，工作水平较低。但是，这也是我国金属矿物质的重要探索后继领域。为了研究一种快速有效的矿物勘探方法，非有产金属矿物质的地质调查已经发展了自己的传统力量。基于三角形机翼航空电子系统，轻型无人机航空电子调查系统已被进一步开发并与多转机和垂直固定翼无人机作为飞行平台进行了集成。该系统主要针对复杂地区，例如中山和地形丛林开发，那里的人力极为难以执行工作。它使用一种模仿地形地面飞行测量的方法，以获得高分辨率和高质量的航空磁数据，以实现高精确的低空气航空航空航空航空航空磁学，具有较大的规模和高精度的低空空气效果。事实是避免由超低空飞行事故造成的伤亡。本文在Gejiu，和Henan 的典型高山和地貌发展特征的地区进行了轻型无人驾驶飞机测量实践，并获得了丰富的高精度空气磁性数据信息，以预测深层和外围的矿山勘探。提供可靠的证据。

无人机航空磁系统的当前状态

1.1国外情况

（1）固定翼无人机航空和磁系统

无人机航空电子系统的开发主要受无人机和航空电脑仪的开发进步。目前，世界上主流的固定翼无人机航空电子技术主要是Fugro，荷兰和英国的无人机航空电子系统。该公司的无人机和加拿大通用机翼地球物理学无人机。以上所有都是弹射媒体和大型固定翼无人机，配备了大型光泵磁力计。优点是单槽完全自主的飞行时间长（距离为1到20小时），并且光泵磁力计具有很高的精度和质量。缺点是因为设备的可操作性相对较差，飞机起飞和着陆环境的高需求，地形沿线的飞行能力差，高空高度和高成本。

（2）多旋翼无人机航空和磁系统

与固定翼无人机相比，多旋转无人机可以将其悬停，悬停在地形上，并具有完整的超低高度飞行测量能力。目前，它主要是德国无人机航空电子系统，配备了三轴通量闸门进行飞行测量，并且主要用于浅埋入的物体，例如未爆炸的炸弹检测和管道跟踪。通量门受到态度变化的极大影响。当无人机波动和苍蝇较高时，仪器记录数据误差很大，不能完全补偿和纠正，因此不适合复杂高山区域的高速飞行测量。

1.2国内地位

尽管国内无人机空中地球物理研究开始迟到，但它取得了迅速的进展。中国第715研究院造船工业公司，中国科学院遥感研究所，自然资源部航空偏远中心，地质学学院的物理和化学探索研究所，其他部门的物理和化学探索研究所已连续运输基于固定机翼或直升机的无人机航空磁性测量技术的研究。

2008年，中国造船业公司715首次使用配备了配备氦光泵磁力计（GB-10）的V750无人直升机（GB-10）的V750无人直升机，基于大量无人机平台的航空航天磁系统进行研究。随后，中国科学院的遥感研究所采用了自开发的航空模型固定翼无人机配备了氦气光泵磁力计，用于内蒙古的系统应用测试。 2011年，自然资源航空远程中心使用配备氦光光泵磁力计的ASN-216多用途无人机来进行航空磁测量系统。航空磁系统是高空无人机航空磁检测系统。 2011年，固定翼无人机空中磁勘探系统（-09-03）成功地开发了一种用于深度检测技术和实验研究的特殊子项目。 2013年，地质与科学学院的物理和化学探索研究所在采矿区实施了无人机集成的无人机，该无人机基于国内彩虹3个长期固定翼无人机平台，配备了CS-VL Pump磁力计和航空伽马能能光谱仪。测量应用测试。由于固定翼无人机的飞行性能特征，航空电子操作无法进行地形沿线的超低海拔飞行测量，并且仅适用于大面积和平坦区域的航空电子调查；转子无人机可以沿着地形飞行东莞中堂律师，但是高负载无人机的可靠性和稳定性以及磁干扰补偿仍然需要改善。

依靠自动滑翔机航空电子系统的基本优势，非有产金属矿产地质调查中心已于2016年开始对无人机航空电子系统的研究，开发和应用测试，努力避免载人飞机伤亡的危险实现沿着地形的超低海拔。高分辨率航空测量系统，具有起伏，有效且方便。在中国地质调查局的发展研究中心的大力支持下，多旋翼无人机空中磁性的成功研究和测试将应用于矿物质地质调查项目，并将实现结果。有关系统，请参见图1。

图1多连杆航空磁（A）和垂直固定航空磁（B）系统

2轻型无人机航空和磁系统

2.1多旋转无人机航空和磁系统

2.1.1系统组成

多连杆空中磁系统的多旋翼航空磁系统由DJI六轴多转 - 空中无人机和钾光泵磁力计组成。

六轴多旋转无人机的最大起飞重量为15.5kg，最大载荷为5.5kg。它可以在没有跑道或特殊地点的情况下垂直起飞并降落。飞行速度通常为0?50km/h。它具有强大的飞行灵活性，可用于地形。更复杂的中山和高山地区沿着地形飞行。如果地形数据是准确的，并且没有受到人工设施的干扰，则多转机无人机航空电子产品可以在5至30m的高度沿着地形进行高分辨率的航空电子测量，甚至可以替换高精度的高精度地面。磁性测量。

该系统配备了高精度光泵磁力计，分辨率为0，采样率为1至10/s，地面静态噪声水平约为0.01nt。整个平台系统以6至10m/s的速度飞行，范围约为15至20分钟。

2.1.2系统磁干扰测试

磁力计和无人机通过硬连接探针杆进行了整合，并且探针安装位置远离无人机，以避免人体的磁干扰。为此，进行了无人机干扰异常测量测试。选择一个10m×10m的区域，无需在磁性测量周围干扰，然后以0.5m的间隔网格。首先测量没有无人机的背景磁场强度，然后将无人机放置在中心位置，并将测量探针保持在飞机上。飞机的平面干扰异常在同一高度测量。校正了一天变化后，无人机网格异常和背景场之间的差异是无人机的干扰平面异常，如图2所示。

图2 DJI无人机的干扰磁异常计划

多连杆体的干扰主要分布在半径1m的范围内，干扰幅度约为60至70nt。它距离无人机中心约3m，这基本上避免了无人机的磁干扰。 光泵探头安装在距中心4m范围内。该位置解决了干扰源的问题；此外，当无人机往返飞行测量值时，多连杆探针棒始终保持一个方向，这解决了多旋翼空气磁性的测量方向差的问题。

电动机在飞行过程中以高速旋转。为了在飞行条件下分析电动机对探针的磁干扰，在静态起始飞行上进行了测量实验（图3）。

图3光多连杆无人机的静态和动态磁干扰曲线

a - 磁性测量曲线，用于多转机无人机电动机的开始和起飞； b-磁性测量曲线的停止曲线的磁性测量曲线，用于启动磁性测量曲线的启动曲线

从图3可以看出，飞机从固定到启动之前的数据是稳定的。在开始的那一刻，由于飞机运动的变化，探测态度的变化会导致近2nt的异常干扰。飞机平衡和稳定后，磁场数据将返回稳定。随着飞机起飞，飞机将是稳定的。飞行后的数据曲线平稳变化，动态噪声约为0.05nt。该状态下磁力计的工作质量符合规范的第一级质量要求。

2.1.3系统测试和比较效果

从2018年开始，经过一系列的性能测试和飞行测试，2019年初，项目团队在Power Deck机翼空中磁性演示区中进行了多旋翼无人机空中磁系统测试 - 借用的矿山群，该群集通过并进行了比较滑翔机的空气测量结果以评估系统性能。实验结果如图4所示。

图4借用借用的殖民地采矿区中多旋转无人机的比较测试（磁异常地质图的范围是一致的）

a - 测试区域的摄影； B-测试区域的地理学； c-备受推崇的航空电子学； d -uav航空电子学； E-狂热对比曲线

测试区域的面积为5公里，地形的最大高度差为300m，线距离为100m。多连杆无人机空中磁系统的测量结果与先前的空中磁结果的异常模式完全相同，并且磁异常与第二长的花岗岩质量的已知分布位置一致。但是，由于以前的航空电子飞行在地面上方约140m，而无人机高于地面上约80m，并且沿着地形起伏，因此无人机的航空电子结果具有较高的分辨率，并且异常的描述更加清晰，并且更清楚弱的异常能力和异常振幅的反射更强。典型比较部分的p15线的磁性测量曲线清楚地反映出，无人机的空气磁性的细节比滑翔机的磁性更好。由于飞行高度较低，滑翔机的一个缓慢异常分解为两个磁异常，幅度更强。

在此比较测试中配备的钾光泵磁力计的整个系统设备的重量最终减小到4公斤，并且在15至20分钟内控制了多旋翼无人机的飞行耐力。在地形下，单槽控制线往返为4公里。测量测量。效率是平均水平；另一方面，与传统的氦光学泵和铯光泵相比，高精度钾光泵航空电磁计具有更高的测量精度，而且价格更高。如果无人机掉落，它将造成数十万甚至更多。数百万的风险损失是巨大的。因此，项目团队寻求一个磁力计，其质量较小，总成本较低。经过一系列的实验测试，三轴通量门的测量数据无法满足航空磁性规格的技术要求。最后，在实验测试之后，选择了具有较小体积和质量的微光泵磁力计。地面静态噪声水平约为0.01nt，空气动态噪声水平小于0.08nt中堂律师，分辨率为0。航空航天磁性设备不包括连接线。总系统设备总设备不得超过1.5公斤。

因为空中磁性飞行在地面上方约140m，而无人机的飞行在地面上方约70m，沿着地形起伏，因此多旋转无人机的空中磁异常分辨率更高，局部异常的刻画是更清晰。它反映了弱的异常能力和幅度更强。过去，航空磁振幅为-80?200NT，无人机的航空磁振幅为-160?340NT，如图5所示（图中的磁异常A和B是相同的颜色水平）。

图5轻型多旋转无人机空中磁系统在亨南的测试比较

a - 自称的航空异常； b-无人的航天异常； c-地面的纯净航空轴向图； d-无人机地面飞行的无人使用的航空轴向地图； b-无人机地面飞行的无人航空轴向地图；

2.2交替的固定翼无人机航空电子系统

固定翼无人机主要适合在更安全，更高效的区域的快速航空测量中。由于多旋转器的飞行时间和飞行速度，多旋转的空气磁力主要适用于高山复合区小区域中的大规模和高分辨率细磁磁性调查；为了避免人事安全风险的十进制空气磁性，它针对大区域。在中等和高山区域的比例中，无人机的空气磁性已与垂直固定机翼进行了整合。使用与多转机相同的测量方法获得了悬浮固定翼无人机（ 007）的磁干扰场。从图6可以看出，悬浮无人机的磁干扰主要集中在后推桨中。发动机和机翼伺服部件的磁干扰为-300?300NT。

图6轻型固定翼无人机的磁干扰计划

将探头尽可能远离身体，并将其安装在1.2m的鼻子支架上，但仍有大约2nt的磁干扰。另一方面，固定翼无人机无法避免使用诸如多旋翼之类的航空转向差异，因此它们使用三轴磁通量。门软补偿方法用于补偿光泵磁力计。无人机的机动行动补偿是固定翼航空磁系统开发的关键困难。项目团队和相关单位合作根据固定翼的特征将机动补偿纳入无人机的飞行控制计划。在稳定磁场区域上方800m的高度上，根据四个侧面的音高，滚动和偏航作用计算磁补偿参数。补偿后的标准偏差为±0.05nt。

为了对该系统进行申请测试和评估，在内蒙古内尔北部北部矿山收集区的先前空中磁性测量区域进行了飞行比较实验。测量区为24公里，线距离为100m，山谷在测试区域发展，高度差高达200m；无人机的平均飞行高度约为1.1亿，先前的平均航空电子设备为1.45亿，如图7所示。

图7内蒙古内蒙古的轻型固定翼无人机空中磁系统的比较测试

a-养育的航空异常平面； b-无人机的狂热异常； C-从地面上磁性飞行的磁性航空高度分布图； d-从地面飞行的固定翅膀的固定翅膀的自动高度分布图；

最终的无人机航空电子基本上与以前的航空电子结果一致。由于无人机设计的路线沿着地形起伏，并且先前的航空电子飞行不平衡且分散在高度的分散状态下，因此无人机航空电子产品的细节更加丰富，更高的分辨率。

为了分析固定翼无人机飞行状态下磁探针上电动机和其他机身的磁干扰，研究了固定启动飞行的测量实验。从图8可以看出，飞机启动之前的数据起飞并以最大速度运行。垂直电动机和后推动机仅叠加在仅40nt的环境磁干扰上，然后在垂直抬起后进入平坦的飞行状态。目前，航空航天磁性数据曲线平稳而圆，动态噪声在0.06NT之内。这组悬挂式固定翼无人机基本上可以测量沿低山区域的地形飞行，并且飞行高度在约100m处受到控制。

图8光安装固定翼无人机的静态动态磁干扰曲线

a - 无人机静止的高度曲线图表； b-无人机固定到飞行测量的空中磁异常曲线

3轻型无人机航空和磁性应用前景

3.1申请案例

3.1.1工作区概述

“云南Gejiu Tin矿山煤炭地区的矿产地质调查局”是地质调查局发展研究中心的一个项目，目的是探索隐藏的岩体。工作区具有陡峭的地形，深度切割，植被开发，最大高度差为600m，并且很难进行地面人力和地球物理勘探工作。传统的空中磁方法无法完成测量区域沿着地形的低空飞行测量。该地区的大多数岩浆岩石都隐藏在地下，表面主要是弱磁性岩层，例如石灰石，淀粉岩，白云岩和岩石。该地区的强磁岩性（矿物质）主要是Xika岩石和一些花岗岩，玄武岩和黄铁矿。

3.1.2测量方法技术

该工作区域具有复杂的地形和大型切割，并使用多旋翼无人机空中磁系统来测量沿着地形的飞行。根据卫星地形数据的高度准确性10m错误，仿制飞行路线和现场工作地点的设计如图9所示。线路距离为100m，无人机的飞行速度为8m/s，采样率为5Hz，平均点距离小于2m，平均点距离为100m，平均飞行高度为1.15m，重复线总均方根误差的总航空磁准确性为3.2nt。每条筏子可以飞行6公里的有效测量线，即两公里的测量线圆形。为了节省电池寿命，已将车辆的无人机转移到了测量线的终点。每个移动起飞和起飞站最多可控制8杆，即48公里。测量长度。

图9多旋转无人机（A）和实地飞行工作照片（B）的路线规划

3.1.3异常解释和主要结果

图10a是测量区域一部分的空气磁化极异常。图10b是相应的地质图。测量区域中间的第四个系统后来转化为尾矿池，该池对应于空气磁异常M7。 M6异常量表约为3公里，表面不在开放地层的岩性中，是石灰石和灰色 - 含量的白云石，这两种都是非磁性和弱磁性物质。根据磁化率部分（图10C），结构和重力特性，M6异常是由隐藏变质玄武岩的原因推断出来的。该区域中的铜锡聚合金属矿石与变质玄武岩密切相关，因此M6异常揭示的隐藏的变质玄武岩质量是矿石勘探和预测的好兆头，也是该无人机空中磁性的重要成就测量。

图10在云南GEJIU地区多旋转无人机空气磁性的测量应用

a-无人机的驱散和磁异常； b-相应??的地质图； C-磁化率曲线的固定性

问 - 官方； n -; T2F1 - 法郎形成的较低部分，碳质，氩气，含有泥浆页岩的石灰岩； T2G - 盖旧地层，灰色，浅灰色，深灰色白云岩，白云岩石灰石和石灰石融合在一起，厚度不同，下部有白云岩，上部有石灰岩； T2G21-GEJIU形成的Marag截面，底部有较厚的分层白云岩和浓汤。 T2G22 - 旧组马拉格第2部分，白云岩和含白云母的石灰石中间层； T2G13-第三层， 和 ； T2G14-第四节，石灰石和灰色白云岩中间层； T2G15-5楼地理室室部分，石灰石与灰色白云岩相交； T2G16-6-6楼地理室室部分，石灰石和灰色白云岩中间层； Mβ-玄武岩； γ粒度花岗岩

3.2申请前景

地面地雷，浅层矿山和易于识别的矿山正在逐渐减少，我所在国家的铁矿石，多金属矿区和关键的矿化目标区域主要是具有复杂地形的中等和高山区域。地面建设很困难，研究了采矿区和外围地区的地质和地球物理研究。不是很高。我国的航空地球物理探索是在1970年代左右进行的固定翼航空磁性测量。它的定位精度较低，测量量表主要是1：200,000，而少数是1：50,000。它的飞行高度很大，很可能会错过许多。具有矿物质搜索意义的异常。因此，有必要进行高精度无人机空中地球物理测量。轻型无人机空中磁调查系统的主要应用轮廓如下：

（1）在中高山的特殊景观区域和具有较大起伏的地形的特殊景观区域：地磁工作非常困难。使用超轻型光泵空中磁性设备充分利用多旋转无人机的飞行特性，并使用沿着地形沿线的超低海拔模仿地面飞行测量值来获得高分辨率的航空电子数据。

（2）对多金属钥匙采矿区的大规模快速探索：通常在采矿区以外找到一系列的中和大型金属沉积物，例如借用的 Lead-Zinc矿物和借用的碳矿和右铜矿江西。基于已知采矿区的航天异常，迅速进行了采矿区外围和有利区域的延伸区的航空测量值，以评估采矿区的潜在矿产资源。

（3）表面干扰强的区域：在村庄，城市和电线等文化干扰的地区，地面仪器由于强烈的干扰而无法正常工作。进行低空气的空中磁测量以消除表面干扰异常，这有利于提取深层或盲矿体。相关的异常信息。

（4）设备轻便携带，这有利于将设备和海关入口和海关出口的进出口，并且有助于促进国家战略的矿产资源的调查和评估”皮带和道路”。

在本文中主要研究的轻型无人机的航空电子调查，包括多旋翼无人机航空电子系统和悬挂式固定翼无人机航空电子系统。悬浮的固定翼主要针对大区域和大尺度的快速有效的航空电子产品。磁性测量，然后对主要目标区域或高山区域的异常进行磁性测量和高分辨率的多连杆空气磁性测量。两种空气磁系统的组合可以在轻型无人机的空气磁化调查中取得快速突破。 。

4结论

作为一种经济，高效且安全的（无伤亡）空气移动平台，在航空地球物理勘探技术领域，无人机变得越来越成熟，航空地球物理勘探设备也在微型化。朝着智力的方向发展。本文主要回顾了从研发到系统测试的轻型几何中心对轻型无人机的航空磁性调查的实用过程，并在项目探索中实现了良好的应用结果。主要摘要如下：

（1）本文中使用的多旋转无人机空中磁性设备是高精度的光泵磁力计，它符合航空磁性测量技术规格的质量要求，与配备其他多型的通量栅极仪不同 - 球空磁铁；

（2）多旋转无人机配备了超轻色的光泵航空电子系统，可以在地形沿线使用严格的起伏飞行，真正实现了超低海拔，高精度和高分辨率航空电子学调查；

（3）垂直固定机翼磁系统改善了飞行控制操作系统，实现自动机动态度飞行补偿，还可以在缓慢的地形中测量飞行；

（4）系统设备比以前的航空设备要轻得多，该设备的现场条件低，成本低，风险较低和高效率，并且在现场进行工作非常容易；

（5）垂直固定机翼可以完成大区域快速航空调查，并且多旋翼进行超低海拔高度高分辨率异常检查或在关键区域进行精细测量。这两个系统合作完成航空调查，这可以在矿物勘探中取得快速突破。

（6）我国家的中层和高海拔地区，主要采矿区和外围矿产资源具有巨大的潜力。大规模，高分辨率和高精度的空中和磁性调查工作与起伏的地形可以为矿物勘探提供可靠的基础。 Light UAV and It has broad and value.

公司简介

Co., Ltd. () was in 2008. The is in , has in New York, USA, and has in and . Under the of Dr. Lu Guo, has from a team with only 6 at the to now a team with more than 50 full-time , 1,024 part-time and 68 core for 15年。 。

is China's in and a brand of for and in China. , he is a of the China , a of the China , and a of the Board of of the of the China . is to for the and of , and , and the of from three : , and .

The core of has from the " = " - the brand of China's and to " = China ", , , and 。 , , the "Belt and Road" of , media and other .

High- : , full-time , new media ,

For needs, call the below

Dr. Lu Guo

主席

电话：

中堂 镇律师?敬请于评论区发表高见，并对本文予以点赞及转发，以助广大读者把握法律与正义的界限。