[发明专利]面向四旋翼无人机平台的全张量磁场梯度测量装置和方法

权利要求书

1.面向四旋翼无人机平台的全张量磁场梯度测量装置，其特征在于：包括在无人机的脚底支撑架底部水平面分布的四个传感器，分别安装于无人机左右两侧的脚底支撑架端部，以及无人机下方吊坠的一个传感器，无人机下方吊坠的传感器中心位于无人机前侧或后侧的两个传感器中心连线中点位置；

上述无人机的脚底支撑架底部水平面分布的四个传感器与脚底支撑架间通过折叠式传感器挂载装置连接，由折叠式传感器挂载装置在脚底支撑架底部水平面上向内折叠或向外展开；

同时设计基线可调节，即同一坐标系下两传感器的距离可调节，分为x轴、y轴、z轴基线，具体方式为：折叠式传感器挂载装置为由水平折叠支撑杆与脚底支撑架连接头构成的铰链；其中，水平折叠支撑杆上安装传感器；脚底支撑架连接头的铰接端与水平折叠支撑杆连接形成转动副；脚底支撑架连接头的连接端与脚底支撑架端部间连接固定；且使铰链的转动副轴线垂直于脚底支撑架底部水平面；

进一步在折叠式传感器挂载装置上设计有滑道，通过螺栓穿过滑道连接传感器；在折叠式传感器挂载装置展开时，通过传感器沿滑道的滑动，实现传感器在无人机左右方向上的位置调节；折叠式传感器挂载装置通过可伸缩套筒连接脚底支撑架端部，在折叠式传感器挂载装置展开时，通过可伸缩套筒的伸缩实现传感器在无人机前后方向上的位置调节；

无人机下方吊坠的传感器安装于由驱动装置驱动转动的吊装支撑杆底端，由驱动装置带动吊装支撑杆；驱动装置包括支架、舵机驱动板、舵机与电源模块；支架两端分别固定套接于无人机左右两侧脚底支撑架同侧端部；支架上安装舵机驱动板、舵机与电源模块；同时支架中部一侧开有缺口作为吊装支撑杆连接槽位，缺口内设置吊装支撑杆顶部，且舵机的输出轴沿左右方向设置，并与吊装支撑杆顶部间固连；电源门模块用于为舵机驱动板与舵机供电，由舵机驱动板控制舵机运动，进而由舵机驱动吊装支撑杆绕舵机的输出轴转动；上述支架上安装有弹簧结构，包括弹簧与滚珠；弹簧与滚珠设置于缺口相对侧面对应位置开设的弹簧腔内，且滚珠部分受弹簧弹力作用位于弹簧腔端面开口外部；当吊装支撑杆折叠过程中，相对两侧分别接触滚珠，进一步挤压滚珠，弹簧收缩，直至滚珠嵌入吊装支撑杆相对两侧上设计的凹槽内；

上述吊装支撑杆通过可伸缩套筒连接驱动装置；在吊装支撑杆展开时，通过可伸缩套筒的伸缩实现传感器在无人机上下方向的位置调节。

2.针对权利要求1所述面向四旋翼无人机平台的全张量磁场梯度测量装置的测量方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤1：展开折叠式传感器挂载装置，依据磁性目标调整x轴、y轴、z轴基线长度；其中，y轴沿无人机左右方向；x轴沿无人机前后方向；z轴沿无人机上下方向；

步骤2：校准无人机航行角，记录；利用直线或直尺校准无人机同侧的两个传感器的中心点位于一条直线上；

步骤3：起飞，随后远程控制舵机驱动吊装支撑杆完全展开至沿z轴方向；

步骤4：通过五个传感器实时采集三轴磁场；

步骤5：计算全张量磁场梯度。

3.如权利要求2所述面向四旋翼无人机平台的全张量磁场梯度测量装置的测量方法，其特征在于：步骤5中，全张量磁场梯度计算方法：x轴的张量磁场梯度由同侧x轴方向上的两传感器三轴磁特征之和与其对侧两传感器三轴磁特征之和相减后除以两倍x轴基线长度；y轴的张量磁场梯度由同侧y轴方向上的两传感器三轴磁特征之和与其对侧两传感器三轴磁特征之和相减后除以两倍y轴基线长度；z轴的张量磁场梯度由同无人机下方吊坠的传感器同侧的两传感器三轴磁特征之和与无人机下方吊坠的传感器三轴磁特征的两倍相减后除以两倍z轴基线长度。