本發(fā)明涉及地球物理探測(cè)儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。

技術(shù)背景

磁場(chǎng)的存在廣泛影響著整個(gè)世界，從鴿子飛行，到地磁南北極附近的極光現(xiàn)象，都能感知到磁場(chǎng)給地球家園所帶來的廣泛影響。產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體無處不在，小到指南針，大到整個(gè)巨型地球我們都能感受到各種各樣的磁體。磁場(chǎng)作為自然界中磁性物體存在對(duì)外顯現(xiàn)的屬性之一，給人類提供了一種認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的方法。一方面，對(duì)于磁場(chǎng)的應(yīng)用比較多，例如地磁導(dǎo)航、恒定磁場(chǎng)發(fā)電、交變磁場(chǎng)加熱、帶電粒子磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)、電磁加速、磁共振成像等等，可見磁場(chǎng)的對(duì)于人類的文明的重要。另一方面，對(duì)于磁場(chǎng)的測(cè)量也不少，例如各式各樣的磁天平、旋轉(zhuǎn)磁強(qiáng)計(jì)、磁致伸縮儀、磁通計(jì)、超導(dǎo)量子磁強(qiáng)計(jì)、磁力儀等等。雖然，各種磁應(yīng)用裝置和磁測(cè)量裝置比較多，其中部分應(yīng)用在生物醫(yī)療、地球物理探測(cè)、宇宙空間探索以及國(guó)防與軍事科技等領(lǐng)域的磁測(cè)量裝置或儀器的測(cè)量靈敏度比較高，而且在這些高科技領(lǐng)域的磁測(cè)量裝置直接反應(yīng)一個(gè)國(guó)家的科技水平。目前，我國(guó)仍然與國(guó)際先進(jìn)的磁測(cè)量裝置技術(shù)有很大的差距，特別是部分高精度磁測(cè)量及其大型磁測(cè)量系統(tǒng)還需依賴進(jìn)口。因此，自主研制高精度高可靠性系統(tǒng)性的磁測(cè)量裝置或儀器，具有科技強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略意義。

cn105785288λ公開了一種基于低溫超導(dǎo)squid的航空磁測(cè)量裝置，該裝置能夠提升低溫超導(dǎo)squid系統(tǒng)對(duì)測(cè)試外場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境的抗干擾能力，消減航空磁測(cè)量過程中引入的高、低頻機(jī)械振動(dòng)。

cn104730589λ公開了一種航磁測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和裝置，本系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集光泵數(shù)據(jù)、磁通門數(shù)據(jù)和gps數(shù)據(jù)，并可與手持終端進(jìn)行人機(jī)交互。本發(fā)明具有體積小、重量輕、安裝使用簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，且本發(fā)明的使用可為我國(guó)礦產(chǎn)勘查事業(yè)提供有力的支持。

cn204210739u公開了一種基于旋翼機(jī)飛行平臺(tái)的航磁測(cè)量找礦系統(tǒng)。

cn103941297λ公開了一種基于固定翼無人機(jī)的航磁測(cè)量裝置及測(cè)量方法，該發(fā)明有利于解決有人機(jī)航磁測(cè)量工作成本高、人員風(fēng)險(xiǎn)大和地面磁法測(cè)量工作效率低、環(huán)境干擾大等問題。

cn203941299u公開了一種基于水上輕型飛機(jī)的無人化海洋航磁測(cè)量系統(tǒng)，該發(fā)明克服了常規(guī)海洋磁力測(cè)量手段作業(yè)難度大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、綜合效率低、安全隱患突出的缺點(diǎn)，能夠滿足中遠(yuǎn)海及淺海灘涂等困難區(qū)域磁力測(cè)量的定期監(jiān)測(cè)以及地方部門的調(diào)查及測(cè)量作業(yè)。

cn202130571u公開了一種搭載在飛艇平臺(tái)上的航磁測(cè)量系統(tǒng)，該發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，可獲得具有高分辨率、高精度及采集密度大的航磁數(shù)據(jù)，為國(guó)土資源調(diào)查提供高質(zhì)量的勘查資料與解釋成果。

cn202975351u公開了一種搭載在旋翼機(jī)平臺(tái)上的航磁測(cè)量系統(tǒng)，該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便且穩(wěn)定性高，拆卸、安裝方便，運(yùn)行成本低，獲得的航磁數(shù)據(jù)具有高分辨率、高精度及采集密度大的特點(diǎn)，為區(qū)域地質(zhì)填圖、重點(diǎn)成礦帶找礦評(píng)價(jià)、礦區(qū)直接找礦等應(yīng)用領(lǐng)域提供高質(zhì)量的勘查資料與解釋成果。

cn102353911λ公開了一種基于擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)沫h(huán)境場(chǎng)下高靈敏度磁測(cè)量裝置及實(shí)現(xiàn)方法，該方法基于超導(dǎo)磁傳感器，適用于待測(cè)磁場(chǎng)信號(hào)頻率高于環(huán)境場(chǎng)擾動(dòng)頻段的應(yīng)用環(huán)境。

cn201525503u公開了一種超低空高精度航磁測(cè)量載體，具體涉及一種承載高精度航磁測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)找礦、勘查的飛行載體。載體為由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的、采用三角翼的飛行器，由機(jī)翼、機(jī)體、駕駛艙、發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱組成，測(cè)量設(shè)備安裝在駕駛艙上。解決了現(xiàn)有技術(shù)的空中磁測(cè)使用飛機(jī)成本高、飛行程序復(fù)雜、安全性保障低的問題，達(dá)到了空中磁測(cè)實(shí)施條件低，能超低空、慢速飛行，成本低的高精度磁測(cè)系統(tǒng)效果。

cn201107414公開了一種用于井下磁場(chǎng)測(cè)量的質(zhì)子磁力儀，該發(fā)明適用于井下磁場(chǎng)測(cè)量，具有結(jié)構(gòu)合理適用，使用方便靈活，測(cè)量準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

cn101710188λ公開了一種地球磁場(chǎng)相對(duì)位移矢量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，能夠調(diào)節(jié)感應(yīng)模塊的朝向，計(jì)算地球磁場(chǎng)空間內(nèi)始點(diǎn)、終點(diǎn)的相對(duì)位移矢量。

cn104407313λ公開了一種便攜式三維磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)為測(cè)量磁體工件的三維磁場(chǎng)分布提供了重要支撐。

cn205427168u公開了一種基于前置電子倉(cāng)的水下磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，該發(fā)明具有測(cè)量精度高、使用線纜少的特點(diǎn)，為水下磁場(chǎng)測(cè)量提供了解決方法。

cn105607015λ公開了一種三維空間磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了三維空間磁場(chǎng)測(cè)量、軟硬件協(xié)同工作，將測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)的表格和圖形化顯示，且有儲(chǔ)存和回放功能，使得磁場(chǎng)測(cè)量更加精確、高效、簡(jiǎn)便。

雖然上述專利已經(jīng)從磁場(chǎng)測(cè)量等多個(gè)方面進(jìn)行了發(fā)明創(chuàng)造，有的是為了提高測(cè)量精度利用低溫超導(dǎo)squid、質(zhì)子磁力儀、三維空間磁場(chǎng)測(cè)量而進(jìn)行了相關(guān)發(fā)明，有的是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和裝置，有的是關(guān)于有人飛機(jī)、無人飛機(jī)、飛艇等不同飛行平臺(tái)的磁測(cè)量裝置，有的是針對(duì)陸地、海洋、水下、井下等不同領(lǐng)域測(cè)量，有的是針對(duì)找礦、工件磁性等不同的探測(cè)目的，有的是關(guān)于發(fā)明裝置其測(cè)量方法，這些專利的發(fā)明推動(dòng)了磁場(chǎng)測(cè)量方面的快速發(fā)展，但是在這些發(fā)明中還存在著不足，針對(duì)地磁場(chǎng)長(zhǎng)期測(cè)量觀察裝置的發(fā)明不多。此外，雖然現(xiàn)有地磁信息測(cè)量，但是對(duì)地磁信息測(cè)量不夠詳細(xì)。有三維地磁場(chǎng)的測(cè)量，但是對(duì)地球上各個(gè)位置的地磁偏角和地磁傾角測(cè)量的發(fā)明不多。有對(duì)航空地磁的測(cè)量發(fā)明，但是很少有對(duì)航空地磁測(cè)量和地球內(nèi)部測(cè)量結(jié)合的全面的地磁場(chǎng)測(cè)量裝置。對(duì)地球磁場(chǎng)的準(zhǔn)確測(cè)量，對(duì)地球深部物理研究、地球內(nèi)部活動(dòng)變化、地震觀測(cè)、礦產(chǎn)資源探測(cè)、核磁共振探測(cè)儀器等的使用具有非常重要研究和應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，采用地空有機(jī)結(jié)合的地球磁場(chǎng)測(cè)量，可以更加全面的對(duì)地球表面和地球上空磁場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，為地球物理磁場(chǎng)的測(cè)量和深入研究提供了一種高效精密裝置和方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置，包括若干個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)；沿著測(cè)線布置的若干個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)用于測(cè)量地球表面地球磁場(chǎng)信息，在飛行平臺(tái)裝載空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)，使其距離地面具有一定高度用于測(cè)量地球磁場(chǎng)信息；所述地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)通過無線通信將測(cè)量的信息發(fā)送至空中懸掛式高精度地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)，地面和空中測(cè)量的整個(gè)信息數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星通信終端傳輸?shù)叫l(wèi)星網(wǎng)絡(luò)直到地面監(jiān)測(cè)查詢終端。

進(jìn)一步地：所述地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)至少包括地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元(101)、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元(102)、gps定位授時(shí)單元(103)、裝置位置調(diào)整單元(104)、mcu計(jì)算單元(105)、無線通信單元(106)、信息存儲(chǔ)單元(108)和供電單元(111)；

所述的地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元(101)測(cè)量地球表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度值，測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸給mcu計(jì)算單元(105)進(jìn)行處理；

所述的地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元(102)測(cè)量地球表面的地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角，測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸給mcu計(jì)算單元(105)進(jìn)行處理；

所述的gps定位授時(shí)單元(103)為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)中的mcu計(jì)算單元(105)提供經(jīng)緯度坐標(biāo)、海拔高度和進(jìn)行時(shí)間同步授時(shí)；

所述的裝置位置調(diào)整單元(104)接收mcu計(jì)算單元(105)指令調(diào)整地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)的水平垂直位置，使其滿足測(cè)量位置要求；

所述的mcu計(jì)算單元(105)對(duì)來自地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元(101)、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元(102)、gps定位授時(shí)單元(103)的數(shù)據(jù)運(yùn)算并存儲(chǔ)在信息存儲(chǔ)單元(108)；

所述的無線通信單元(106)使地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)與空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)中的無線通信單元(2-102)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；

所述的信息存儲(chǔ)單元(108)存儲(chǔ)mcu計(jì)算單元(105)處理后的數(shù)據(jù)和預(yù)先下載備用數(shù)據(jù)；

所述的供電單元(111)通過電源線給地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)其他功能單元供電。

進(jìn)一步地：所述地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)還包括參數(shù)設(shè)置單元(107)、顯示單元(109)、裝置投射緩沖單元(110)、回收輔助單元(112)和裝置地面保護(hù)單元(113)；

所述的參數(shù)設(shè)置單元(107)對(duì)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；

所述的顯示單元(109)為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)參數(shù)設(shè)置單元(107)操作時(shí)的顯示；

所述的裝置投射緩沖單元(110)為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)提供緩沖保護(hù)；

所述的回收輔助單元(112)和裝置地面保護(hù)單元(113)采用非金屬螺栓固定連接，分別提供裝置回收輔助和保護(hù)裝置作用。

進(jìn)一步地：所述的空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)分三子部分，主體子部分(2-1)、輔助子部分(2-3)及其連接子部分(2-2)，其中輔助子部分安裝在飛行平臺(tái)上，連接子部分連接主體子部分與輔助子部分，主體子部分被懸掛起來。

進(jìn)一步地：所述的主體子部分(2-1)至少包括gps定位授時(shí)單元(2-101)、無線通信單元(2-102)、激光測(cè)高單元(2-109)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(2-110)、高速mcu計(jì)算單元(2-111)、地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元(2-112)、全景拍攝單元(2-113)、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元(2-114)、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元(2-115)以及地形掃描單元(2-116)；

所述的gps定位授時(shí)單元(2-101)為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)中的高速mcu計(jì)算單元(2-111)定位和授時(shí)數(shù)據(jù)；

所述的無線通信單元(2-102)與地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)中的無線通信單元(106)進(jìn)行雙向無線通信；

所述的激光測(cè)高單元(2-109)為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)測(cè)量距離地面高度，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給高速mcu計(jì)算單元(2-111)；

所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(2-110)存儲(chǔ)來自高速mcu計(jì)算單元(2-111)處理后的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)預(yù)先下載的備用數(shù)據(jù)；

所述的高速mcu計(jì)算單元(2-111)對(duì)來自空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)其它單元傳遞來的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算；

所述的全景拍攝單元(2-113)同步進(jìn)行對(duì)所測(cè)量位置進(jìn)行半空間拍攝；

所述的高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元(2-114)進(jìn)行空中地球磁場(chǎng)強(qiáng)度的精確測(cè)量；

所述的地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元(2-115)進(jìn)行空中地球磁場(chǎng)的地磁偏角和地磁傾角的準(zhǔn)確測(cè)量；

所述的地形掃描單元(2-116)在空中飛行過程中對(duì)地形進(jìn)行掃描測(cè)量；

所述的地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元(2-112)根據(jù)激光測(cè)高單元(2-109)、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元(2-114)、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元(2-115)和地形掃描單元(2-116)單元獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行地球磁場(chǎng)在空間地圖中繪制，形成地球磁場(chǎng)空間信息地圖。

進(jìn)一步地：所述的主體子部分(2-1)還包括警告避障單元(2-103)、鍵盤操作單元(2-104)、裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元(2-105)、供電單元(2-106)、光纖通信單元(2-107)、顯示單元(2-108)、和墜落保護(hù)單元(2-117)、以及裝置機(jī)體單元(2-118)；

所述的警告避障單元(2-103)給空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)進(jìn)行障礙物預(yù)警避障；

所述的鍵盤操作單元(2-104)為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)提供輸入功能；

所述的裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元(2-105)根據(jù)高速mcu計(jì)算單元(2-111)的指令對(duì)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)進(jìn)行平衡調(diào)整；

所述的供電單元(2-106)為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)內(nèi)部其他單元提供電能；

所述的光纖通信單元(2-107)與空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)的輔助子部分(2-3)的光纖通信單元(2-307)進(jìn)行光纜連接通信；

所述的顯示單元(2-108)根據(jù)高速mcu計(jì)算單元(2-111)的控制提供參數(shù)顯示；

所述的墜落保護(hù)單元(2-117)為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)提供墜落保護(hù)；

所述的裝置機(jī)體單元(2-118)與墜落保護(hù)單元(2-117)非金屬螺栓連接，為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)提供基體和浮力。

進(jìn)一步地：所述的輔助子部分(2-3)由衛(wèi)星通信單元(2-301)、鍵盤操作單元(2-302)、顯示單元(2-303)、外部接口單元(2-304)、輔助子部分控制單元(2-305)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(2-306)、光纖通信單元(2-307)、空壓動(dòng)力單元(2-308)和固定懸掛單元(2-309)構(gòu)成；

所述的衛(wèi)星通信單元(2-301)接收來自輔助子部分(2-3)中的光纖通信單元(2-307)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)連接；

所述的操作鍵盤單元(2-302)為輔助子部分提供輸入功能；

所述的顯示單元(2-303)為輔助子部分(2-3)提供顯示測(cè)量狀態(tài)；

所述的外部接口單元(2-304)為輔助子部分(2-3)電源接口和數(shù)據(jù)交換接口；

所述的輔助子部分控制單元(2-305)控制輔助子部分中的其他單元和主體子部分(2-1)中的部分單元；

所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(2-306)對(duì)控制單元(2-305)操作的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)光纖通信單元(2-307)和衛(wèi)星通信單元(2-301)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份存儲(chǔ)；

所述的光纖通信單元(2-307)與主體子部分(2-1)中的光纖通信單元(2-107)光纜連接進(jìn)行雙向通信；

所述的空壓動(dòng)力單元(2-308)產(chǎn)生空氣壓力能，為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分的主體子部分(2-1)中的裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元(2-105)供應(yīng)空氣壓力能；

所述的固定懸掛單元(2-309)通過碳纖維拉力繩(2-203)將空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分的輔助子部分(2-3)固定在飛行平臺(tái)上，給主體子部分(2-1)提供向上的拉力。

進(jìn)一步地：所述的連接子部分(2-2)主要由可傳遞氣壓的碳纖維管(2-201)、通信光纜(2-202和碳纖維拉力繩(2-203)構(gòu)成；

所述的可傳遞空氣壓力的碳纖維管(2-201)傳遞由輔助子部分(2-3)中的空壓動(dòng)力單元(2-308)的空氣壓力達(dá)到主體子部分(2-1)的裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元(2-105)；

所述的通信光纜(2-202)傳遞主體子部分(2-1)內(nèi)的光纖通信單元(2-107)和輔助子部分(2-3)光纖通信單元(2-307的光源所產(chǎn)生的激光信號(hào)；

所述的碳纖維拉力繩(2-203)連接空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)的裝置機(jī)體單元(2-118)，提升整個(gè)主體子部分(2-1)。

采用上述的裝置的地磁場(chǎng)信息測(cè)量方法，包括以下步驟：

根據(jù)需要長(zhǎng)期測(cè)量地球表面磁場(chǎng)地區(qū)面積和地表磁場(chǎng)測(cè)量的點(diǎn)數(shù)，確定地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)的數(shù)量，將確定好的地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)檢查良好后，裝載在飛行平臺(tái)中；

檢查空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)各個(gè)單元是否良好，將輔助子部分(2-3)中的空壓動(dòng)力單元(2-308)安裝在飛行平臺(tái)內(nèi)部，輔助子部分(2-3)中的固定懸掛單元(2-309)固定在飛行平臺(tái)外部拉載著空中懸掛高精度快速地球信息測(cè)量部分(2)的連接子部分(2-2)和主體子部分(2-1)；

飛行平臺(tái)起飛，緩慢拉動(dòng)碳纖維拉力繩(2-203)提起整個(gè)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)，隨著整個(gè)裝置漸漸離開地面，輔助子部分(2-3)中固定懸掛單元(2-309)中拉力測(cè)量模塊啟動(dòng)工作，根據(jù)該模塊測(cè)得的拉力數(shù)值大于等于平衡懸掛時(shí)主體子部分(2-1)的重力時(shí)啟動(dòng)主體子部分(2-1)中的裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元(2-105)，緊接著啟動(dòng)主體子部分(2-1)中的激光測(cè)高單元(2-109)，根據(jù)激光測(cè)量的高度數(shù)值達(dá)到10m時(shí)啟動(dòng)主體子部分(2-1)中的gps定位授時(shí)單元(2-101)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(2-110)和高速mcu計(jì)算單元(2-111)；

當(dāng)飛行平臺(tái)和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)都完成順利起飛和啟動(dòng)工作后，根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的測(cè)磁高度和測(cè)磁航線坐標(biāo)位置來進(jìn)行主體子部分(2-1)其他單元工作，當(dāng)飛行平臺(tái)和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)到達(dá)預(yù)設(shè)位置高度和位置時(shí)，開啟主體子部分(2-1)中的警告避障單元(2-103)、裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元(2-105)、供電單元(2-106)、地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元(2-112)、全景拍攝單元(2-113)、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元(2-114)、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元(2-115)和地形掃描單元(2-116)；

到達(dá)需要測(cè)量的地球表面上空，降低飛行平臺(tái)飛行高度，將地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)沿著能繩索以3m/s的速度勻速下降，下降到達(dá)地面2m高度時(shí)，地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)自動(dòng)脫離繩索，在裝置投射緩沖單元(110)的保護(hù)下墜落到需要測(cè)量的地點(diǎn)；

以同樣的方式完成剩余數(shù)量的地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)分別準(zhǔn)確地投落在預(yù)測(cè)量區(qū)域，在每一個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)投落完成后自動(dòng)利用裝置位置調(diào)整單元(104)進(jìn)行位置方向調(diào)整，并分別利用gps定位授時(shí)單元(103)、地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元(101)、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元(102)進(jìn)行經(jīng)緯度、海拔、磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量，并將測(cè)量到的信息數(shù)據(jù)經(jīng)過mcu計(jì)算單元(105)存儲(chǔ)到信息存儲(chǔ)單元(108)中；

在降落地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)的同時(shí)，空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)開始對(duì)預(yù)定測(cè)線和高度開始對(duì)測(cè)量地區(qū)的地球磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角、地形掃描、地面全景照片進(jìn)行信息采集存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(2-110)中；

空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)在飛行平臺(tái)的提拉作用下，沿著平行于投落地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)軌跡偏離20m～200m返航飛行；

在這種偏離原軌跡返航式來回飛行過程中，一方面測(cè)量空中地球磁場(chǎng)信息情況，另一方面通過無線通信模塊(2-102)接收地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)提供的地面地磁場(chǎng)信息，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(2-110)；

完成預(yù)測(cè)量地區(qū)上空和地面地球磁場(chǎng)信息后，空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)中的高速mcu計(jì)算單元(2-111)提取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(2-110)中對(duì)測(cè)量到的經(jīng)緯度坐標(biāo)、高度位置、緯度地球磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角運(yùn)算處理形成結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)信息后再次存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(2-110)中，地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元(2-112)提取結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)結(jié)合地形掃描數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量的地區(qū)的磁場(chǎng)空間信息地圖繪制。然后將經(jīng)緯度坐標(biāo)、高度位置、地球磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角運(yùn)算處理形成結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)信息和測(cè)量的地區(qū)的磁場(chǎng)空間信息地圖以及地面地球磁場(chǎng)信息數(shù)據(jù)通過主體子部分(2-1)中光纖通信單元(2-107)傳輸?shù)捷o助子部分中光纖通信單元(2-307)；

輔助子部分(2-3)中的光纖通信單元(2-307)將傳遞過來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其衛(wèi)星通信單元(2-301)，衛(wèi)星通信單元(2-301)繼續(xù)將數(shù)據(jù)信息傳遞到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，直到地面網(wǎng)絡(luò)客戶端。

進(jìn)一步地：如果地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)需要對(duì)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)期地磁信息測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，則保留這些地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)，并定期通過飛行平臺(tái)掛載空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)對(duì)該區(qū)域飛行地磁場(chǎng)信息測(cè)量；如果不需要對(duì)該地區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)期地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量，則飛行平臺(tái)沿著投落軌跡通過地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(1)的回收輔助單元(112)進(jìn)行依次回收。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明具有對(duì)地球磁場(chǎng)測(cè)量的高精度、快速高效、多參數(shù)測(cè)量的有益效果，可以對(duì)地球磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁偏角、地磁傾角、經(jīng)緯度信息、高度信息、地圖信息同時(shí)測(cè)量。這種結(jié)合了地球磁場(chǎng)測(cè)量、地圖信息和gis，具有良好的系統(tǒng)智能先進(jìn)性。本發(fā)明相比現(xiàn)有單次地球磁場(chǎng)測(cè)量的裝置具有很好的高效率。本發(fā)明可以通過多次地球磁場(chǎng)的測(cè)量繪制形成地球表面空間的地磁信息地圖。

本發(fā)明采用地空有機(jī)結(jié)合的地球磁場(chǎng)測(cè)量，可以更加全面的對(duì)地球表面和地球上空磁場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，可以對(duì)地磁異常地區(qū)和位置的進(jìn)行特別標(biāo)記記錄和圖像拍攝，為地球表面和空中異常磁區(qū)的發(fā)現(xiàn)，以及地球磁場(chǎng)的對(duì)比研究具有重要意義。本發(fā)明可根據(jù)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分構(gòu)成的測(cè)線，進(jìn)行特定線路位置上的地磁場(chǎng)信息的測(cè)量，可以獲取豐富準(zhǔn)確地磁信息。

本發(fā)明中的地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分可方便空中投落部署，具有對(duì)復(fù)雜地形的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)，能滿足特定位置地球地磁信息的長(zhǎng)期觀測(cè)優(yōu)勢(shì)，為人類不容易到達(dá)地區(qū)磁場(chǎng)測(cè)量提供了有力的技術(shù)支持。

本發(fā)明中空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分中的主體子部分，采用硬質(zhì)韌性非金屬材料的三角翼機(jī)體和空壓動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整，使裝置在空中快速測(cè)量時(shí)既可以達(dá)到良好的平穩(wěn)可靠性測(cè)量，也可以減少裝置本身的重力能量消耗。

附圖說明

圖1地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2地理南北極與地磁南北極不重合示意圖；

圖3地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分構(gòu)成框圖；

圖4地球磁場(chǎng)要素坐標(biāo)分析圖；

圖5空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分中的主體子部分模型示意圖；

圖6空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分中的主體子部分構(gòu)成框圖；

圖7空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分中的輔助子部分構(gòu)成框圖；

圖8中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分中的連接子部分碳纖維管剖面圖；

圖9空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分構(gòu)成框圖；

圖10空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分進(jìn)行地球磁場(chǎng)空間信息生成過程圖；

圖11地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置的一種實(shí)際測(cè)量示意圖；

圖12地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分相結(jié)合的地空式地磁場(chǎng)測(cè)量方法流程圖；

圖中，1地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分；2空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分；2-1主體子部分；2-2連接子部分；2-3輔助子部分；101地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元；102地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元；103gps定位授時(shí)單元；104裝置位置調(diào)整單元；105mcu計(jì)算單元；106無線通信單元；107參數(shù)設(shè)置單元；108信息存儲(chǔ)單元；109顯示單元；110裝置投射緩沖單元；111供電單元；112回收輔助單元；113裝置地面保護(hù)單元；2-101gps定位授時(shí)單元；2-102無線通信單元；2-103警告避障單元；2-104鍵盤操作單元；2-105裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元；2-106供電單元；2-107光纖通信單元；2-108顯示單元；2-109激光測(cè)高單元；2-110數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；2-111高速mcu計(jì)算單元；2-112地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元；2-113全景拍攝單元；2-114高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元；2-115地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元；2-116地形掃描單元；2-117墜落保護(hù)單元；2-118裝置機(jī)體單元；2-201可傳遞氣壓的碳纖維管；2-202通信光纜2-203碳纖維拉力繩；2-301衛(wèi)星通信單元；2-302鍵盤操作單元；2-303顯示單元；2-304外部接口單元；2-305輔助子部分控制單元；2-306數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；2-307光纖通信單元；2-308空壓動(dòng)力單元；2-309固定懸掛單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

地球磁場(chǎng)的無處不在廣泛影響著整個(gè)世界，研究地球磁場(chǎng)大小方向、測(cè)量?jī)x器裝置和測(cè)量方法對(duì)探測(cè)地球內(nèi)部深層地質(zhì)活動(dòng)、地表磁場(chǎng)變化、地球上空磁暴現(xiàn)象、地球磁場(chǎng)強(qiáng)度緩慢衰減和鐵磁性礦物發(fā)現(xiàn)等具有非常重要的意義。因此，本發(fā)明給出了涉及地球物理探測(cè)儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置與測(cè)量方法。

地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置，主要是由地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2等兩大部分構(gòu)成，如圖1所示，給出了地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖。

包括若干個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2；沿著測(cè)線布置的若干個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1用于測(cè)量地球表面地球磁場(chǎng)信息，在飛行平臺(tái)裝載空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2，使其距離地面具有一定高度用于測(cè)量地球磁場(chǎng)信息；所述地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1通過無線通信將測(cè)量的信息發(fā)送至空中懸掛式高精度地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2，地面和空中測(cè)量的整個(gè)信息數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星通信終端傳輸?shù)叫l(wèi)星網(wǎng)絡(luò)直到地面監(jiān)測(cè)查詢終端。

地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1由地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元101、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元102、gps定位授時(shí)單元103、裝置位置調(diào)整單元104、mcu計(jì)算單元105、無線通信單元106、參數(shù)設(shè)置單元107、信息存儲(chǔ)單元108、顯示單元109、裝置投射緩沖單元110、供電單元111、回收輔助單元112和裝置地面保護(hù)單元113等構(gòu)成。地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1的主要作用是對(duì)需要測(cè)量地區(qū)的地球表面的進(jìn)行地理位置測(cè)量、地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量、地磁偏角測(cè)量、地磁傾角測(cè)量、給空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2提供各種信息等。

地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元101，其作用是測(cè)量地球表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度，其測(cè)量的參數(shù)值是地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1的重要測(cè)量值之一，測(cè)量地球表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度值后，測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸給mcu計(jì)算單元105進(jìn)行處理。

地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元102，測(cè)量地球表面的地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角，測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸給mcu計(jì)算單元105進(jìn)行處理；其測(cè)量的兩個(gè)角度參數(shù)是地磁場(chǎng)矢量的重要參數(shù)，同時(shí)這兩個(gè)參數(shù)值也是地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元101進(jìn)行測(cè)量探頭調(diào)整的重要參數(shù)。如圖2，給出了地球磁場(chǎng)南北極方向和地理南北極存在地磁場(chǎng)偏角的問題，即地理南北極與地磁南北極并不重合。

gps定位授時(shí)單元103，其作用是為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1提供經(jīng)緯度坐標(biāo)、海拔高度和進(jìn)行時(shí)間同步授時(shí)。

裝置位置調(diào)整單元104，其作用是當(dāng)?shù)孛娴厍虼艌?chǎng)信息測(cè)量部分1投落到地面時(shí)，一般情況下地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1在地面上時(shí)對(duì)于測(cè)量時(shí)的需要位置不適當(dāng)，裝置位置調(diào)整單元104可以調(diào)整整個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1的水平垂直位置，使其滿足測(cè)量位置要求。

mcu計(jì)算單元105，其作用是對(duì)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1測(cè)量到的地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁偏角、地磁傾角、經(jīng)緯度位置和海拔信息的運(yùn)算分析處理等，對(duì)來自地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元101、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元102、gps定位授時(shí)單元103的數(shù)據(jù)運(yùn)算并存儲(chǔ)在信息存儲(chǔ)單元108。

無線通信單元106，其作用是使地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1與空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2中的無線通信單元2-102進(jìn)行通信，主要完成將地面測(cè)量到的地球磁場(chǎng)信息、位置信息和海拔信息等無線傳輸?shù)娇罩袘覓焓礁呔瓤焖俚厍虼艌?chǎng)信息測(cè)量部分2。

參數(shù)設(shè)置單元107，對(duì)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，對(duì)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1的工作方式進(jìn)行設(shè)置，對(duì)測(cè)量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、拷貝、刪除等操作。

信息存儲(chǔ)單元108，存儲(chǔ)mcu計(jì)算單元105處理后的數(shù)據(jù)和預(yù)先下載備用數(shù)據(jù)；對(duì)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1測(cè)量到的地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁偏角、地磁傾角、測(cè)量經(jīng)緯度位置和海拔等信息的存儲(chǔ)。

顯示單元109，為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1參數(shù)設(shè)置單元107操作時(shí)的顯示；顯示地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1的測(cè)量值以及方便參數(shù)設(shè)置單元107對(duì)該部分進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和查詢的顯示需要。

裝置投射緩沖單元110，其作用是為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1在投落時(shí)候減小沖擊力，提供緩沖效果保證裝置可靠安全著地。

供電單元111，其作用是為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分內(nèi)部各功能單元提供電能。

回收輔助單元112，其作用是為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分在測(cè)量任務(wù)完成后，方便飛行平臺(tái)對(duì)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分進(jìn)行回收利用等。

裝置地面保護(hù)單元113，其作用是為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1提供工作時(shí)的防雨防曬等保護(hù)，延遲裝置的工作壽命。

回收輔助單元11和裝置地面保護(hù)單元11采用非金屬螺栓固定連接，分別提供裝置回收輔助和保護(hù)裝置作用。

地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1中，地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元101、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元102、gps定位授時(shí)單元103、裝置位置調(diào)整單元104、mcu計(jì)算單元105、無線通信單元106、參數(shù)設(shè)置單元107、信息存儲(chǔ)單元108、顯示單元109、裝置投射緩沖單元110、供電單元111、回收輔助單元112和裝置地面保護(hù)單元113之間通過通信總線相連接；供電單元111通過電源線給其他功能單元供電，如圖3所示，給出了地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1構(gòu)成框圖。

空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2又可以分三子部分，主體子部分2-1、輔助子部分2-3和連接子部分2-2。空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的主要作用是進(jìn)行快速地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量、地磁偏角測(cè)量、地磁傾角測(cè)量、海拔位置測(cè)量、距地面的相對(duì)位置測(cè)量、空間位置拍照、形成地磁信息地圖等。

主體子部分2-1由gps定位授時(shí)單元2-101、無線通信單元2-102、警告避障單元2-103、鍵盤操作單元2-104、裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105、供電單元2-106、光纖通信單元2-107、顯示單元2-108、激光測(cè)高單元2-109、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110、高速mcu計(jì)算單元2-111、地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112、全景拍攝單元2-113、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115、地形掃描單元2-116、和墜落保護(hù)單元2-117、裝置機(jī)體單元2-118等構(gòu)成。

gps定位授時(shí)單元2-101，為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2中的高速mcu計(jì)算單元2-111定位和授時(shí)數(shù)據(jù)，提供經(jīng)緯度坐標(biāo)、海拔高度和進(jìn)行時(shí)間同步授時(shí)。

無線通信單元2-102，與地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1中的無線通信單元106進(jìn)行雙向無線通信，其作用是使空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2與地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1中的無線通信單元106進(jìn)行通信，主要接收來自地面部分無線通信單元106轉(zhuǎn)發(fā)的地面部分測(cè)量到的地球磁場(chǎng)信息、位置信息和海拔信息等。

警告避障單元2-103，給空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2進(jìn)行飛行時(shí)當(dāng)遇到障礙物時(shí)進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警，在黑夜測(cè)量時(shí)提供飛行示廓燈。

鍵盤操作單元2-104，為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2提供輸入功能，對(duì)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2進(jìn)行設(shè)置，對(duì)測(cè)量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、拷貝、刪除等操作。

裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105，根據(jù)高速mcu計(jì)算單元2-111的指令對(duì)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2進(jìn)行平衡調(diào)整，使其進(jìn)行平穩(wěn)地工作。裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105采用兩種平衡方式，一種是微平衡調(diào)整方式，一種是大平衡調(diào)整方式。微平衡調(diào)整方式通過空氣動(dòng)力控制滑塊移動(dòng)實(shí)現(xiàn)；大平衡調(diào)整方式通過控制空氣動(dòng)力的噴氣沖力實(shí)現(xiàn)主體子部分的快速大方向平衡調(diào)整。

供電單元2-106，為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2提供電能。

光纖通信單元2-107，使空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的主體子部分2-1和輔助子部分2-3的光纖通信單元2-307進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，其主要完成將空中測(cè)到和地面測(cè)到的地球磁場(chǎng)信息、位置信息、海拔信息、地圖信息和拍攝的全景圖等通過光纜傳輸?shù)捷o助子部分2-3。

顯示單元2-108，根據(jù)高速mcu計(jì)算單元2-111的控制提供參數(shù)顯示，對(duì)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2工作時(shí)的參數(shù)顯示，設(shè)置參數(shù)時(shí)提供顯示窗口。

激光測(cè)高單元2-109，為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2測(cè)量距離地面高度，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給高速mcu計(jì)算單元2-111，同時(shí)為裝置保持與地面的距離和地形掃描單元2-116測(cè)量地形提供參考數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110，存儲(chǔ)來自高速mcu計(jì)算單元2-111處理后的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)預(yù)先下載的備用數(shù)據(jù)，對(duì)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2測(cè)量到的空中地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁偏角、地磁傾角、測(cè)量經(jīng)緯度位置、海拔高度和掃描的地圖等信息的存儲(chǔ)。

高速mcu計(jì)算單元2-111，對(duì)來自空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的其它單元傳遞來的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算；對(duì)測(cè)量到空中地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁偏角、地磁傾角、測(cè)量經(jīng)緯度位置、海拔高度和掃描的地圖等信息運(yùn)算分析處理等。

地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112，根據(jù)激光測(cè)高單元2-109、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115和地形掃描單元2-116等單元獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行地球磁場(chǎng)在空間地圖中繪制，形成地球磁場(chǎng)空間信息地圖。

全景拍攝單元2-113，在激光測(cè)高單元2-109、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115和地形掃描單元2-116等測(cè)量時(shí)，同步進(jìn)行對(duì)所測(cè)量位置進(jìn)行半空間拍攝。

高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114，在空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2被飛行平臺(tái)在空中拖動(dòng)飛行過程中，進(jìn)行空中地球磁場(chǎng)強(qiáng)度的精確測(cè)量。

地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115，在空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2被飛行平臺(tái)在空中拖動(dòng)飛行過程中，進(jìn)行空中地球磁場(chǎng)的地磁偏角和地磁傾角的準(zhǔn)確測(cè)量。其測(cè)量的兩個(gè)角度參數(shù)是空中地磁場(chǎng)矢量的重要參數(shù)，同時(shí)這兩個(gè)參數(shù)值也是空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114進(jìn)行測(cè)量探頭調(diào)整的重要參數(shù)。如圖4所示，給出需要測(cè)量的部分地磁要素，圖中以地表某點(diǎn)的地磁場(chǎng)為研究對(duì)象，給出了其地磁場(chǎng)強(qiáng)度的矢量，用t表示。以研究點(diǎn)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，x軸指向地理北，y軸指向地理東，z軸垂直向下，指向地心。在此坐標(biāo)系中矢量t在水平面的投影與x軸的夾角，稱為磁偏角，用d表示。矢量t的傾角，稱為磁傾角，用i表示。矢量t在坐標(biāo)系的xoy水平面上及沿各坐標(biāo)軸的投影h、x、y和z分別稱為水平分量，北分量、東分量和垂直分量。

地形掃描單元2-116，空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2在空中飛行過程中，對(duì)依其重力方向軸錐角為30°范圍內(nèi)地形進(jìn)行掃描測(cè)量。

墜落保護(hù)單元2-117，其作用是當(dāng)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2發(fā)生意外而墜落時(shí)，緩沖一部分墜落時(shí)產(chǎn)生的巨大沖擊力，對(duì)裝置起到一定的保護(hù)效果。

裝置機(jī)體單元2-118，一方面是給空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的主體子部分2-1內(nèi)部各個(gè)單元提供安裝位置和保護(hù)，另一方面裝置機(jī)體單元2-118采用非鐵磁性非金屬低密度硬質(zhì)材料而設(shè)計(jì)的雙垂尾三角翼機(jī)體，該機(jī)體既可以有良好的平衡作用，還可以在測(cè)量飛行過程中機(jī)翼產(chǎn)生具有一定的升力減少飛行平臺(tái)的拉力，減少重力產(chǎn)生的能耗，如圖5所示，給出了空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2中的主體子部分2-1模型示意圖。

主體子部分2-1中，gps定位授時(shí)單元2-101、無線通信單元2-102、警告避障單元2-103、鍵盤操作單元2-104、裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105、供電單元2-106、光纖通信單元2-107、顯示單元2-108、激光測(cè)高單元2-109、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110、高速mcu計(jì)算單元2-111、地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112、全景拍攝單元2-113、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115、地形掃描單元2-116和墜落保護(hù)單元2-117之間通過通信總線相連接；供電單元2-106通過電源線給其他功能單元供能，如圖6所示，給出了空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2中的主體子部分2-1構(gòu)成框圖。

警告避障單元2-103給空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2進(jìn)行障礙物預(yù)警避障；

鍵盤操作單元2-104為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2提供輸入功能；

裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105根據(jù)高速mcu計(jì)算單元2-111的指令對(duì)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2進(jìn)行平衡調(diào)整；

供電單元2-106為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2內(nèi)部其他單元提供電能；

光纖通信單元2-107與空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的輔助子部分2-3的光纖通信單元2-307進(jìn)行光纜連接通信；

顯示單元2-108根據(jù)高速mcu計(jì)算單元2-111的控制提供參數(shù)顯示；

墜落保護(hù)單元2-117為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分(2)提供墜落保護(hù)；

裝置機(jī)體單元2-118與墜落保護(hù)單元2-117非金屬螺栓連接，為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2提供基體和浮力。

輔助子部分2-3由衛(wèi)星通信單元2-301、鍵盤操作單元2-302、顯示單元2-303、外部接口單元2-304、輔助子部分控制單元2-305、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-306、光纖通信單元2-307、空壓動(dòng)力單元2-308和固定懸掛單元2-309構(gòu)成。

衛(wèi)星通信單元2-301，對(duì)從光纖通信單元2-307傳輸過來的地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2測(cè)量的地球地磁信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)到衛(wèi)星通信鏈路中，最后到達(dá)遠(yuǎn)端地面觀測(cè)客戶端。

操作鍵盤單元2-302為輔助子部分提供輸入功能，在飛行平臺(tái)上的輔助子部分2-3進(jìn)行對(duì)整個(gè)地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置等操作。

顯示單元2-303為輔助子部分2-3提供顯示測(cè)量狀態(tài)，在飛行平臺(tái)上的輔助子部分2-3顯示測(cè)量狀態(tài)、顯示查詢數(shù)據(jù)、顯示各個(gè)單元工作狀態(tài)等信息。

外部接口單元2-304為輔助子部分2-3電源接口和數(shù)據(jù)交換接口；其作用一是連接飛行平臺(tái)上的電源，從而對(duì)輔助子部分2-3內(nèi)各個(gè)需要電能的單元提供電能；作用二是提供外部數(shù)據(jù)交換接口，便于對(duì)輔助子部分2-3進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、調(diào)試維修等操作。

輔助子部分控制單元2-305，一方面控制輔助子部分2-3內(nèi)的空壓動(dòng)力單元2-308等，另一方面從飛行平臺(tái)上控制主體子部分2-1中的激光測(cè)高單元2-109、全景拍攝單元2-113、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115、地形掃描單元2-116等。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-306，對(duì)輔助子部分控制單元2-305操作的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)光纖通信單元2-307和衛(wèi)星通信單元2-301的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份存儲(chǔ)。

光纖通信單元2-307，建立與空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的主體子部分2-1中的光纖通信單元2-107的通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量后的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。

空壓動(dòng)力單元2-308，借助飛行平臺(tái)電能產(chǎn)生空氣壓力能，為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的主體子部分2-1中的裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105供應(yīng)空氣壓力能。

固定懸掛單元2-309，其作用是通過碳纖維拉力繩2-203將空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2輔助子部分2-3固定在飛行平臺(tái)上，給主體子部分2-1提供向上的拉力。同時(shí)在固定懸掛單元2-309中有拉力測(cè)量模塊，可以對(duì)碳纖維拉力繩2-203上的拉力進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，為整個(gè)裝置的飛行工作過程中提供重要參數(shù)之一。拉力測(cè)量模塊的工作啟動(dòng)取決于碳纖維拉力繩2-203上的拉力，當(dāng)碳纖維拉力繩2-203上負(fù)載拉力時(shí)，拉力測(cè)量模塊啟動(dòng)工作。

輔助子部分2-3中，衛(wèi)星通信單元2-301、鍵盤操作單元2-302、顯示單元2-303、外部接口單元2-304、輔助子部分控制單元2-305、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-306、光纖通信單元2-307、空壓動(dòng)力單元2-308和固定懸掛單元2-309之間通過通信總線相連接；外部接口單元2-304通過電源線和通信總線與輔助子部分2-3中各個(gè)功能單元連接，實(shí)現(xiàn)從外部供電和與外部通信，如圖7所示，給出了空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2中的輔助子部分2-3結(jié)構(gòu)框圖。

連接子部分2-2主要由可傳遞氣壓的碳纖維管2-201、通信光纜2-202和碳纖維拉力繩2-203構(gòu)成。

可傳遞空氣壓力的碳纖維管2-201，傳遞由輔助子部分2-3中的空壓動(dòng)力單元2-308的空氣壓力達(dá)到主體子部分2-1的裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105，便于主體子部分2-1的機(jī)體平衡可靠。

通信光纜2-202，傳遞主體子部分2-1內(nèi)的光纖通信單元2-107和輔助子部分2-3光纖通信單元2-307的光源所產(chǎn)生的激光信號(hào)。傳遞空氣壓力的碳纖維管2-201和通信光纜2-202采用鑲嵌式設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)在一個(gè)碳纖維管上，如圖8所示，給出了空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2中連接子部分2-2碳纖維管剖面圖。

碳纖維拉力繩2-203，連接空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的裝置機(jī)體單元2-118，通過繩索的將整個(gè)主體子部分2-1提升。

連接子部分2-2中，可傳遞氣壓的碳纖維管2-201和通信光纜2-202采用嵌入組合，3根碳纖維拉力繩2-203承受拉力。連接子部分2-2內(nèi)部中的可傳遞氣壓的碳纖維管2-201、通信光纜2-202和碳纖維拉力繩2-203共同連接著主體子部分2-1與輔助子部分2-3，如圖9所示，給出了空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2三個(gè)子部分構(gòu)成框圖。

實(shí)施例一：

下面以地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置為具體實(shí)例，說明本發(fā)明的工作過程與原理：

1.選用的具體硬件如下

地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1

地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1由地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元101、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元102、gps定位授時(shí)單元103、裝置位置調(diào)整單元104、mcu計(jì)算單元105、無線通信單元106、參數(shù)設(shè)置單元107、信息存儲(chǔ)單元108、顯示單元109、裝置投射緩沖單元110、供電單元111、回收輔助單元112和裝置地面保護(hù)單元113等構(gòu)成。地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1內(nèi)各個(gè)單元通過lxi總線技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將各個(gè)單元緊密連接在一起。

地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元101其核心部件采用可測(cè)量微弱磁場(chǎng)的高度靈敏的磁通門磁力儀，其精確測(cè)量從1nt到200μt，分辨率0.1nt，采用低通濾波開關(guān)，帶寬0到1kz，精度0.5％，偏移±5nt，該單元通過lxi總線與地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元102等連接。

地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元102，該單元包括基準(zhǔn)角度模塊、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角三個(gè)測(cè)量模塊。其中地磁場(chǎng)偏角測(cè)量模塊由電子羅盤和光學(xué)電子真北傳感器構(gòu)成。電子羅盤進(jìn)行磁北方向測(cè)量，光學(xué)電子真北傳感器進(jìn)行地理北向的測(cè)量。光學(xué)電子真北傳感器主要由兩平行平面反射鏡、微米級(jí)懸絲、激光光源、雙平行懸梁、懸絲投影光敏位置編碼板、數(shù)據(jù)采集電路、日中時(shí)間和日變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和stc89c52單片機(jī)以及算法程序。電子羅盤將測(cè)量的磁北方向數(shù)據(jù)和光學(xué)電子真北傳感器測(cè)的真北方向數(shù)據(jù)傳遞給基準(zhǔn)角度模塊測(cè)出地磁偏角。其中地磁場(chǎng)傾角測(cè)量模塊主要采用磁阻傳感器測(cè)量實(shí)現(xiàn)，該模塊主要由八個(gè)磁阻傳感器形成的兩組相互垂直的惠斯登電橋、放大電路、兩組亥姆霍茲線圈、高精度小范圍角度調(diào)整程控步進(jìn)電機(jī)、λ/d轉(zhuǎn)換電路以及微處理器等構(gòu)成。通過地磁場(chǎng)傾角測(cè)量模塊可以測(cè)出地磁磁場(chǎng)的水平分量、垂直分量并解算出地磁場(chǎng)傾角。

gps定位授時(shí)單元103選用m32moncorc時(shí)間同步定位模塊，該模塊帶有32路跟蹤通道，2路快速采集通道，l1波段，采用c/λ碼，接收靈敏度接收-148dbm，水平精確度1.5m，計(jì)時(shí)精確度小于10ns，-40～+85℃，內(nèi)置可編程的1pps精準(zhǔn)度的脈沖頻率輸出。gps定位授時(shí)單元103將獲得的時(shí)間和位置信息，傳輸給mcu計(jì)算單元105進(jìn)行時(shí)間同步，同步后的時(shí)間以便地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元102中的光學(xué)電子真北傳感器進(jìn)行地理北向的測(cè)量確定。

裝置位置調(diào)整單元104采用四組抗腐蝕滾珠絲杠機(jī)構(gòu)、四個(gè)步進(jìn)電機(jī)、齒輪變速機(jī)構(gòu)、雙軸水平傳感器、水平度控制比較電路構(gòu)成。雙軸水平傳感器以非常嚴(yán)格的位置公差要求與地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1內(nèi)部各個(gè)單元形成高精度的位置關(guān)系，以此來保證整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度。在雙軸水平傳感器測(cè)量下，水平控制比較電路的控制步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)齒輪變速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠調(diào)整四組支撐腳完成整個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1的水平度和位置調(diào)整。

mcu計(jì)算單元105采用λrmcortcxm4核心，lqfp-64封裝，32bit數(shù)據(jù)總線，512kb程序存儲(chǔ)器空間，128kb數(shù)據(jù)rλm空間，180mhz最大時(shí)鐘頻率，16個(gè)λdc通道，12位dλc分辨率，工作溫度范圍-40℃～85℃。

無線通信單元106采用低功耗低傳輸速率的zigbcc無線模塊和較高功耗的高傳輸速率的wifi模塊，其中zigbcc無線模塊用于與空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2中的無線通信單元2-102之間傳輸數(shù)據(jù)量小的控制指令，以便及時(shí)啟動(dòng)無線通信單元106中的wifi模塊能傳輸測(cè)量好的數(shù)據(jù)。wifi模塊主要進(jìn)行測(cè)量好的大量數(shù)據(jù)的快速地向空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的無線通信單元2-102傳輸。在zigbcc無線模塊與wifi模塊之間通過rs232串口線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

參數(shù)設(shè)置單元107采用帶有數(shù)字、字母和其他特殊功能鍵的小型完全密封的塑料薄膜式全編碼鍵盤，該單元采用ps/2接口方式接入到該部分電路。

信息存儲(chǔ)單元108采用microsd卡，容量64gb，讀寫速度class10。

顯示單元109采用表面式電容觸摸式led顯示屏，可以直接在顯示屏上操作進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢或功能設(shè)置等。

裝置投射緩沖單元110采用塑性彈簧緩沖和高氣壓反沖緩沖，該單元安裝在地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1周圍。當(dāng)?shù)孛娴厍虼艌?chǎng)信息測(cè)量部分1自動(dòng)脫離繩索時(shí)，裝置投射緩沖單元110中的高氣壓反沖減速，同時(shí)再在塑性彈簧的緩沖作用下安全著地。

供電單元111采用膠體鉛酸儲(chǔ)能蓄電池和太陽能相結(jié)合的供電方式。該單元主要包括膠體鉛酸儲(chǔ)能蓄電池、太陽能光能接收板、電壓轉(zhuǎn)化電路等構(gòu)成。采用該供電單元設(shè)計(jì)可以為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1提供長(zhǎng)時(shí)效可循環(huán)和寬溫度范圍的放電要求，對(duì)復(fù)雜惡劣環(huán)境具有良好的適應(yīng)性。選用的蓄電池額定電壓為12v，此外該供電單元111中還有降壓模塊可以對(duì)12v電壓將為9v、5v、3.3v共四個(gè)檔位，為地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1內(nèi)部各個(gè)單元提供需要的電壓。

回收輔助單元112采用帶有程控繼電器的硬質(zhì)非金屬掛鉤和定位傳感器構(gòu)成。當(dāng)在回收地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1時(shí)，飛行平臺(tái)上下落的繩索將和回收輔助單元112結(jié)合將地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1拉升回收。

裝置地面保護(hù)單元113采用硬質(zhì)有機(jī)玻璃壓克力板形成地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1外殼，并使用聚氨酯橡膠密封防水防塵。

空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2

空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2又可以分三子部分，主體子部分2-1、輔助子部分2-3和連接子部分2-3。主體子部分2-1和輔助子部分2-3內(nèi)各個(gè)單元同樣采用lxi總線技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將各個(gè)單元緊密連接在一起。所述的主體子部分2-1由gps定位授時(shí)單元2-101、無線通信單元2-102、警告避障單元2-103、鍵盤操作單元2-104、裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105、供電單元2-106、光纖通信單元2-107、顯示單元2-108、激光測(cè)高單元2-109、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110、高速mcu計(jì)算單元2-111、地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112、全景拍攝單元2-113、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115、地形掃描單元2-116、和墜落保護(hù)單元2-117、裝置機(jī)體單元2-118等構(gòu)成。所述的輔助子部分2-3由衛(wèi)星通信單元2-301、鍵盤操作單元2-302、顯示單元2-303、外部接口單元2-304、輔助子部分控制單元2-305、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-306、光纖通信單元2-307、空壓動(dòng)力單元2-308和固定懸掛單元2-309構(gòu)成。所述的連接子部分2-2主要由可傳遞氣壓的碳纖維管2-201、通信光纜2-202和碳纖維拉力繩2-203構(gòu)成。

主體子部分2-1

gps定位授時(shí)單元2-101選用m32moncorc時(shí)間同步定位模塊，該模塊帶有32路跟蹤通道，2路快速采集通道，l1波段，采用c/λ碼，接收靈敏度接收-148dbm，水平精確度1.5m，計(jì)時(shí)精確度小于10ns，-40～+85℃，內(nèi)置可編程的1pps精準(zhǔn)度的脈沖頻率輸出。gps定位授時(shí)單元2-101將獲得的時(shí)間和位置信息，傳輸給高速mcu計(jì)算單元2-111進(jìn)行時(shí)間同步，同步后的時(shí)間以便地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115中的電子羅盤和電子陀螺儀進(jìn)行地理北向的測(cè)量確定。

無線通信單元2-102采用低功耗低傳輸速率的zigbcc無線模塊和較高功耗的高傳輸速率的wifi模塊，其中zigbcc無線模塊用于與地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1中的無線通信單元106之間傳輸數(shù)據(jù)量小的控制指令，以便及時(shí)啟動(dòng)無線通信單元2-102中的wifi模塊能接收地面測(cè)量好的數(shù)據(jù)。wifi模塊主要接收來自地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1的無線通信單元106傳輸過來的測(cè)量好的大量數(shù)據(jù)。在zigbcc無線模塊與wifi模塊之間通過rs232串行線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

警告避障單元2-103安裝在空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的主體子部分2-1的四個(gè)側(cè)面，該單元包括雷達(dá)測(cè)距模塊、報(bào)警電路、蜂鳴器、紅色防撞燈和燈光開啟控制電路等構(gòu)成。雷達(dá)測(cè)距模塊用于測(cè)量空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的主體子部分周圍阻擋物所處的距離，為飛行平臺(tái)提供空中狀況信息。蜂鳴器與報(bào)警電路在主體子部分2-1前方遇到障礙物時(shí)進(jìn)行聲響報(bào)警提醒飛行平臺(tái)注意前方。紅色防撞燈和燈光開啟電路用于空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2在夜間工作時(shí)的空中信標(biāo)燈，防止發(fā)生被撞。

鍵盤操作單元2-104采用帶有數(shù)字、字母和其他特殊功能鍵的小型完全密封的塑料薄膜式全編碼鍵盤，該單元采用ps/2接口方式接入到該部分電路。

裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105采用空氣壓力控制非金屬滑塊調(diào)整平衡、噴氣式調(diào)整和碳纖維拉力繩調(diào)整三種方式。該單元包括空壓式非金屬滑塊調(diào)整平衡部件、噴氣式平衡調(diào)整部件、碳纖維拉力繩調(diào)整部件、雙軸水平傳感器和水平度控制比較電路構(gòu)成。非金屬滑塊調(diào)整平衡部件用于微小平衡度的調(diào)整，噴氣式平衡調(diào)整部件和碳纖維拉力繩平衡調(diào)整部件用于大角度快速的空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的主體子部分2-1的水平度調(diào)整。空壓式非金屬滑塊調(diào)整平衡部件和噴氣式平衡調(diào)整部件是通過輔助子部分2-3的空壓動(dòng)力單元2-308提供的空氣動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)主體子部分2-1平衡滑塊的移動(dòng)和噴氣反沖力實(shí)現(xiàn)裝置的水平度調(diào)整，碳纖維拉力繩2-203調(diào)整是通過控制三個(gè)碳纖維拉力繩2-203長(zhǎng)短實(shí)現(xiàn)水平調(diào)整。

供電單元2-106采用大容量300λh鋰電池，該單元主要包括大容量鋰電池、過流保護(hù)電路、降壓電路等構(gòu)成。選用的鋰電池額定電壓為12v，該電池最大工作穩(wěn)定輸出電流80λ，過流電流120λ，此外該供電單元中還有降壓模塊可以對(duì)12v電壓將為9v、5v、3.3v共四個(gè)檔位，為空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的主體子部分2-1內(nèi)各個(gè)單元提供需要的電壓。

光纖通信單元2-107采用單模單纖光模塊，接口單lc接口，速率1.25gb/s，波長(zhǎng)1310nm，工作電壓3.3v，工作溫度-10℃～70℃。光纖通信單元2-107高速的傳輸速度，以及傳輸過程微弱的電磁干擾有利于其他磁測(cè)量單元的高精度測(cè)量。光纖通信單元2-107主要是將空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分的主體子部分2-1和輔助子部分2-3進(jìn)行數(shù)據(jù)的進(jìn)行高速數(shù)據(jù)鏈的連接。

顯示單元2-108采用表面式電容觸摸式led顯示屏，可以直接在顯示屏上操作進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢或功能設(shè)置等。

激光測(cè)高單元2-109采用激光測(cè)距模塊，該模塊測(cè)距范圍5～1000m，分辨率0.5m，工作電流50mλ，工作溫度-20℃～60℃，輸入電壓9v～12v，發(fā)射光束為脈沖激光，激光脈沖頻率1hz。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110采用8tb硬盤存儲(chǔ)，緩存128m，轉(zhuǎn)速7200rpm，外部傳輸速率205mb/s，內(nèi)部傳輸速率195mb/s，平均尋道時(shí)間讀取/寫入8.5ms/9ms。該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元具有超大容量，快速傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，滿足了激光測(cè)高單元2-109、地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112、全景拍攝單元2-113、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115和地形掃描單元2-116測(cè)量產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，同時(shí)適應(yīng)接收地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1傳輸過來的大量數(shù)據(jù)。

高速mcu計(jì)算單元2-111采用64位λmdryzcn7cpu，主頻3ghz，動(dòng)態(tài)加速頻率3.7ghz，8核心，16線程，二級(jí)緩存4mb，三級(jí)緩存16mb，內(nèi)存類型ddr4。高速mcu計(jì)算單元2-111對(duì)整個(gè)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2內(nèi)部各個(gè)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)運(yùn)算，數(shù)據(jù)壓縮、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)等，如圖10所示，給出了空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2進(jìn)行地球磁場(chǎng)空間信息生成過程圖。

地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112采用圖形處理器gpu和高速緩存器構(gòu)成，根據(jù)gps定位授時(shí)單元2-101、激光測(cè)高單元2-109、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115、地形掃描單元2-116等對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、幾何模型重建和模型可視化。各個(gè)單元采集的數(shù)據(jù)是地球磁場(chǎng)空間信息重建的前提，對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理為信息重建提供可靠精選的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，降低復(fù)雜度，提高重構(gòu)的精確度和速度。地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112將運(yùn)算生成好的數(shù)據(jù)最終傳遞到高速mcu計(jì)算單元2-111再處理并儲(chǔ)備到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中。

全景拍攝單元2-113采用工業(yè)級(jí)全景相機(jī)，該單元由5個(gè)側(cè)面和1個(gè)底面鏡頭構(gòu)成，具有170°超廣角視距，超低色散多層鍍膜鏡片。該單元在工作時(shí)結(jié)合gps定位授時(shí)單元2-101、激光測(cè)高單元2-109、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115等同步從6個(gè)方向同時(shí)采集圖像，自動(dòng)校準(zhǔn)拍攝的全景圖像。

高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114采用感應(yīng)式光泵核磁共振磁力儀，該單元包括射頻振蕩器、氦燈源、透鏡、偏振片、1/4波長(zhǎng)片、偏磁場(chǎng)線圈、接收線圈探頭、放大器電路、頻率計(jì)、mcu模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊等構(gòu)成。該單元利用³he基態(tài)原子核激化產(chǎn)生的磁化強(qiáng)度在地磁場(chǎng)中進(jìn)動(dòng)，在接收線圈中感應(yīng)出進(jìn)動(dòng)頻率的核磁共振信號(hào)，利用進(jìn)動(dòng)頻率與地磁場(chǎng)成正比的關(guān)系，將信號(hào)放大，用頻率計(jì)測(cè)出磁共振信號(hào)的頻率，用mcu計(jì)算模塊計(jì)算得到地磁場(chǎng)的強(qiáng)度值。

地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115，該單元包括基準(zhǔn)角度模塊、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角三個(gè)測(cè)量模塊。其中地磁場(chǎng)偏角測(cè)量模塊由電子羅盤和電子陀螺儀構(gòu)成。電子羅盤進(jìn)行磁北方向測(cè)量，電子陀螺儀進(jìn)行地理北向的測(cè)量。電子陀螺儀對(duì)地理北向的測(cè)量是通過在整個(gè)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2運(yùn)動(dòng)過程中g(shù)ps定位授時(shí)單元2-101測(cè)量的位置信息以及航向，再結(jié)合電子陀螺儀測(cè)量的方向得到最終的地理北向信息。使用陀螺儀可以對(duì)gps定位授時(shí)單元2-101信號(hào)進(jìn)行有效補(bǔ)償，保證在gps信號(hào)失鎖后也能不失方向并正常工作。電子羅盤將測(cè)量的磁北方向數(shù)據(jù)和電子陀螺儀結(jié)合gps定位授時(shí)定位單元2-101得到的真北方向數(shù)據(jù)傳遞給基準(zhǔn)角度模塊測(cè)出地磁偏角。其中地磁場(chǎng)傾角測(cè)量模塊主要采用磁阻傳感器測(cè)量實(shí)現(xiàn)，該模塊主要由八個(gè)磁阻傳感器形成的兩組相互垂直的惠斯登電橋、放大電路、兩組亥姆霍茲線圈、高精度小范圍角度調(diào)整程控步進(jìn)電機(jī)、λ/d轉(zhuǎn)換電路以及微處理器等構(gòu)成。通過地磁場(chǎng)傾角測(cè)量模塊可以測(cè)出地磁磁場(chǎng)的水平分量、垂直分量并解算出地磁場(chǎng)傾角。

地形掃描單元2-116采用三維激光地形掃描模塊，該模塊通過激光高速掃描測(cè)量的方法，高分辨率地獲取空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2下方的被測(cè)地球表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以逐點(diǎn)掃描的方式，再現(xiàn)所測(cè)地球表面的三維立體形狀。包括：外業(yè)數(shù)據(jù)采集，獲取具有影像真實(shí)感的高精度點(diǎn)云數(shù)據(jù)；點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，將同名控制標(biāo)靶的掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一個(gè)坐標(biāo)系下；地貌數(shù)據(jù)獲取、非地貌數(shù)據(jù)的剔除、等高線的生成和地物與地貌的疊加運(yùn)算。

墜落保護(hù)單元2-117采用安全氣囊和安全降落傘兩種形式，該單元包括安全氣囊、安全降落傘、加速度傳感器和控制電路及其附屬部分。該單元在空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2發(fā)生墜落時(shí)，加速度傳感器測(cè)量到相應(yīng)的墜落加速度，控制電路及其附屬部分操作安全氣囊和安全降落傘打開，在墜落時(shí)起到保護(hù)整個(gè)測(cè)量裝置的作用。

裝置機(jī)體單元2-118采用三角翼飛行器模型設(shè)計(jì)，使用硬質(zhì)韌性非金屬材料，該機(jī)體具有良好的飛行曲線效果，能夠減少飛行平臺(tái)對(duì)主體子部分2-1的拉升力，減少能量消耗。空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2其他單元通過合理安裝或鑲嵌形式固定在機(jī)體單元2-118中。

輔助子部分2-3

衛(wèi)星通信單元2-301采用全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星通訊終端，該衛(wèi)星通訊終端通過inmλrsλt-4衛(wèi)星建立寬帶衛(wèi)星鏈路傳輸語音及數(shù)據(jù)，最高384kbps的傳輸速率，支持語音、intcrnct、voip、foip以及視頻圖像實(shí)時(shí)傳輸，衛(wèi)星通信單元2-301安裝在飛行平臺(tái)的外部，帶有旋轉(zhuǎn)軸可以準(zhǔn)確地調(diào)整內(nèi)置天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星方向，建立衛(wèi)星通訊鏈路簡(jiǎn)單快捷。

鍵盤操作單元2-302采用帶有數(shù)字、字母和其他特殊功能鍵的小型完全密封的塑料薄膜式全編碼鍵盤，該單元采用ps/2接口方式接入到該部分電路。

顯示單元2-303采用表面式電容觸摸式led顯示屏，可以直接在顯示屏上操作進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢或功能設(shè)置等。

外部接口單元2-304包括電源接口和通信接口兩大類。電源接口采用三腳梅花接口，其作用是連接飛行平臺(tái)的電源和輔助子部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助子部分2-3提供電能。通信接口采用rs232、usb和rj45三種傳輸數(shù)據(jù)的接口，實(shí)現(xiàn)飛行平臺(tái)與輔助子部分2-3的數(shù)據(jù)傳輸和控制指令傳輸?shù)取?/p>

輔助子部分控制單元2-305采用酷睿m5代cpu，主頻0.8ghz，最大睿頻2ghz雙核心，四線程，三級(jí)緩存4m，兩通道內(nèi)存，支持最大內(nèi)存16g。輔助子部分控制單元2-305對(duì)整個(gè)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的輔助子部分2-3內(nèi)部各個(gè)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)來自光纖通信單元2-307的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)，并轉(zhuǎn)發(fā)給衛(wèi)星通信單元2-301等。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-306采用8tb硬盤存儲(chǔ)，緩存128m，轉(zhuǎn)速7200rpm，外部傳輸速率205mb/s，內(nèi)部傳輸速率195mb/s，平均尋道時(shí)間讀取/寫入8.5ms/9ms。此部分的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-306主要進(jìn)行整個(gè)裝置數(shù)據(jù)的備份。

光纖通信單元2-307采用單模單纖光模塊，接口單lc接口，速率1.25gb/s，波長(zhǎng)1310nm，工作電壓3.3v，工作溫度-10℃～70℃。光纖通信單元2-307高速的傳輸速度，以及傳輸過程微弱的電磁干擾有利于其他磁測(cè)量單元的高精度測(cè)量。光纖通信單元2-307主要是將空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分的主體子部分2-1和輔助子部分2-3進(jìn)行數(shù)據(jù)的進(jìn)行高速數(shù)據(jù)鏈的連接。

空壓動(dòng)力單元2-308采用無油空氣壓縮機(jī)供應(yīng)空氣動(dòng)力，所選用的空氣壓縮機(jī)額定工作壓力100kpa，輸入額定功率35w，額定電壓dc12v，額定電流3.5λ，額定轉(zhuǎn)速1600-1700r/min。

固定懸掛單元2-309主要由螺栓螺母、飛行平臺(tái)固定板、拉力應(yīng)變傳感器以及檢測(cè)電路構(gòu)成。固定懸掛單元2-309采用螺栓、螺母、橡膠墊片和飛行平臺(tái)固定板將連接子部分的可傳遞氣壓的碳纖維管2-201、通信光纜2-202和碳纖維拉力繩2-203進(jìn)行固定，以滿足空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的安裝固定要求。

連接子部分2-2

可傳遞氣壓的碳纖維管2-201采用35m～50m長(zhǎng)的碳纖維管，該碳纖維管在加工時(shí)中間既留有可傳遞空氣壓力的通孔，也鑲嵌有通信光纜2-202。該碳纖維管起到了傳遞空氣動(dòng)力的功能，也對(duì)通信光纖有保護(hù)作用。

通信光纜2-202采用單模光纖，該通信光纜2-202被鑲嵌在可傳遞氣壓的碳纖維管2-201中。

碳纖維拉力繩2-203采用3根碳纖維拉力繩2-203將空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2的主體子部分2-1牽引起來。

2.工作過程與原理

首先將裝置的所需要的多個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2裝載到飛行平臺(tái)上，然后飛行平臺(tái)起飛后，飛向需要測(cè)量的地面區(qū)域，將多個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1相隔一定距離下落在地面，地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1到達(dá)地面后開始調(diào)整隨后開始工作，開始對(duì)所降落區(qū)域的地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角、地磁場(chǎng)傾角、經(jīng)度緯度、海拔高度等信息進(jìn)行測(cè)量并保存。同時(shí)，空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2在飛行過程中開始對(duì)準(zhǔn)備測(cè)量的地面上空沿著測(cè)線進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量地面上空的信息有地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角、地磁場(chǎng)傾角、經(jīng)度緯度、海拔高度、地形地圖和全景照片圖等。接著，當(dāng)?shù)孛娴厍虼艌?chǎng)信息測(cè)量部分1和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2完成測(cè)量的信息后，空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2在沿著測(cè)量飛行路線飛行過程中接收各個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1通過無線通信單元106傳輸?shù)臏y(cè)量的信息后，通過空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2中的地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112形成地球空間三維矢量地磁信息地圖，并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110，同時(shí)，將地球空間三維矢量地磁信息等數(shù)據(jù)通過光纖通信單元2-107傳輸?shù)捷o助子部分2-3的光纖通信單元2-307，然后再傳輸?shù)捷o助單元2-3中衛(wèi)星通信單元2-301，最后通過衛(wèi)星通信鏈路傳輸?shù)降孛姹O(jiān)測(cè)查詢終端。通過整個(gè)過程的對(duì)地球磁場(chǎng)信息的全面測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置的測(cè)量過程。如圖11，給出了地空結(jié)合多功能高精度快速地磁信息測(cè)量裝置的一種實(shí)際測(cè)量示意圖。

然后，進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明的測(cè)量方法進(jìn)行闡述，本發(fā)明的測(cè)量方法是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的測(cè)量方法有兩種：一種是只采用空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2進(jìn)行測(cè)量形成的測(cè)量方法，該方法可以快速對(duì)需要探測(cè)區(qū)域的地球空中磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，形成被探測(cè)區(qū)域的空間磁場(chǎng)信息地圖，適合于快速地球磁場(chǎng)探測(cè)；另一種的測(cè)量方法是同時(shí)采用地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2緊密有序結(jié)合共同進(jìn)行測(cè)量而形成的方法，該方法既可以快速對(duì)需要測(cè)量區(qū)域的地球空中磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，形成被測(cè)量區(qū)域的空間磁場(chǎng)信息地圖，也可以進(jìn)行地球表面被測(cè)量區(qū)域的長(zhǎng)時(shí)期磁測(cè)量磁觀測(cè)以及地磁信息收集。

一種是只采用空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2進(jìn)行測(cè)量形成的測(cè)量方法，其步驟如下：

步驟1、檢查空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2各個(gè)單元是否良好，將輔助子部分2-3中的空壓動(dòng)力單元2-308等安裝在飛行平臺(tái)內(nèi)部，輔助子部分2-3中的固定懸掛單元2-309固定在飛行平臺(tái)外部拉載著空中懸掛高精度快速地球信息測(cè)量部分2的連接子部分2-2和主體子部分2-1；

步驟2、飛行平臺(tái)起飛，緩慢拉動(dòng)碳纖維拉力繩2-203提起整個(gè)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2，隨著整個(gè)裝置漸漸離開地面，輔助子部分2-3中固定懸掛單元2-309中拉力測(cè)量模塊啟動(dòng)工作，根據(jù)該模塊測(cè)得的拉力數(shù)值大于等于平衡懸掛時(shí)主體子部分2-1的重力時(shí)啟動(dòng)主體子部分中2-1的裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105，緊接著啟動(dòng)主體子部分2-1中的激光測(cè)高單元2-109，根據(jù)激光測(cè)量的高度數(shù)值達(dá)到10m時(shí)啟動(dòng)主體子部分2-1中的gps定位授時(shí)單元2-101、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110和高速mcu計(jì)算單元2-111；

步驟3、當(dāng)飛行平臺(tái)和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2都完成順利起飛和啟動(dòng)工作后，根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的測(cè)磁高度和測(cè)磁航線坐標(biāo)位置來進(jìn)行主體子部分2-1其他單元工作，當(dāng)飛行平臺(tái)和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2到達(dá)預(yù)設(shè)位置高度和位置時(shí)，開啟主體子部分2-1中的警告避障單元2-103、裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105、供電單元2-106、地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112、全景拍攝單元2-113、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115和地形掃描單元2-116等；

步驟4、到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)和上空，空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2開始對(duì)預(yù)定測(cè)線和高度開始對(duì)測(cè)量地區(qū)的地球磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角、地形掃描、地面全景照片等進(jìn)行信息采集存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110中；

步驟5、空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2中的高速mcu計(jì)算單元2-111提取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110中對(duì)測(cè)量到的經(jīng)緯度坐標(biāo)、高度位置、緯度地球磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角運(yùn)算處理形成結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)信息后再次存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110中，地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112提取結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)結(jié)合地形掃描數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量的地區(qū)的磁場(chǎng)空間信息地圖繪制。然后將經(jīng)緯度坐標(biāo)、高度位置、地球磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角運(yùn)算處理形成結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)信息和測(cè)量的地區(qū)的磁場(chǎng)空間信息地圖通過主體子部分2-1中光纖通信單元2-107傳輸?shù)捷o助子部分2-3中光纖通信部分2-307；

步驟6、輔助子部分2-3中的光纖通信單元2-307將傳遞過來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其衛(wèi)星通信單元2-301，衛(wèi)星通信單元2-301繼續(xù)將數(shù)據(jù)信息傳遞到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，直到地面網(wǎng)絡(luò)客戶端。

另一種是同時(shí)采用空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2和地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1相結(jié)合的地空式測(cè)量形成的測(cè)量方法，如圖12所示，其具體步驟如下：

步驟1、根據(jù)需要長(zhǎng)期測(cè)量地球表面磁場(chǎng)地區(qū)面積和地表磁場(chǎng)測(cè)量的點(diǎn)數(shù)，確定地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1的數(shù)量，將這些確定好的地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1檢查良好后，裝載在飛行平臺(tái)中；

步驟2、檢查空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2各個(gè)單元是否良好，將輔助子部分2-3中的空壓動(dòng)力單元2-308等安裝在飛行平臺(tái)內(nèi)部，輔助子部分2-3中的固定懸掛單元2-309固定在飛行平臺(tái)外部拉載著空中懸掛高精度快速地球信息測(cè)量部分2的連接子部分2-2和主體子部分2-1；

步驟3、飛行平臺(tái)起飛，緩慢拉動(dòng)碳纖維拉力繩2-203提起整個(gè)空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2，隨著整個(gè)裝置漸漸離開地面，輔助子部分2-3中固定懸掛單元2-309中拉力測(cè)量模塊啟動(dòng)工作，根據(jù)該模塊測(cè)得的拉力數(shù)值大于等于平衡懸掛時(shí)主體子部分2-1的重力時(shí)啟動(dòng)主體子部分2-1中的裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105，緊接著啟動(dòng)主體子部分2-1中的激光測(cè)高單元2-109，根據(jù)激光測(cè)量的高度數(shù)值達(dá)到10m時(shí)啟動(dòng)主體子部分2-1中的gps定位授時(shí)單元2-101、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110和高速mcu計(jì)算單元2-111；

步驟4、當(dāng)飛行平臺(tái)和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2都完成順利起飛和啟動(dòng)工作后，根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的測(cè)磁高度和測(cè)磁航線坐標(biāo)位置來進(jìn)行主體子部分2-1其他單元工作，當(dāng)飛行平臺(tái)和空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2到達(dá)預(yù)設(shè)位置高度和位置時(shí)，開啟主體子部分2-1中的警告避障單元2-103、裝置動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整單元2-105、供電單元2-106、地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112、全景拍攝單元2-113、高精度地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元2-114、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元2-115和地形掃描單元2-116等；

步驟5、到達(dá)需要測(cè)量的地球表面上空，降低飛行平臺(tái)飛行高度，將地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1沿著能繩索以3m/s的速度勻速下降，下降到達(dá)地面2m高度時(shí)，地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1自動(dòng)脫離繩索，在裝置投射緩沖單元110的保護(hù)下墜落到需要測(cè)量的地點(diǎn)；

步驟6、以同樣的方式完成剩余數(shù)量的地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1分別準(zhǔn)確地投落在預(yù)測(cè)量區(qū)域，在每一個(gè)地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1投落完成后自動(dòng)利用裝置位置調(diào)整單元104進(jìn)行位置方向調(diào)整，并分別利用gps定位授時(shí)單元103、地磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量單元101、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量單元102進(jìn)行經(jīng)緯度、海拔、磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角測(cè)量，并將測(cè)量到的信息數(shù)據(jù)經(jīng)過mcu計(jì)算單元105存儲(chǔ)到信息存儲(chǔ)單元108中；

步驟7、在降落地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1的同時(shí)，空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2開始對(duì)預(yù)定測(cè)線和高度開始對(duì)測(cè)量地區(qū)的地球磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角、地形掃描、地面全景照片等進(jìn)行信息采集存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110中；

步驟8、空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2在飛行平臺(tái)的提拉作用下，沿著平行于投落地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1軌跡偏離20m～200m返航飛行；

步驟9、在這種偏離原軌跡返航式來回飛行過程中，一方面測(cè)量空中地球磁場(chǎng)信息情況，另一方面通過無線通信模塊2-102接收地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1提供的地面地磁場(chǎng)信息，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110；

步驟10、完成預(yù)測(cè)量地區(qū)上空和地面地球磁場(chǎng)信息后，空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2中的高速mcu計(jì)算單元2-111提取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110中對(duì)測(cè)量到的經(jīng)緯度坐標(biāo)、高度位置、緯度地球磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角運(yùn)算處理形成結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)信息后再次存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2-110中，地球磁場(chǎng)空間信息繪制單元2-112提取結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)結(jié)合地形掃描數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量的地區(qū)的磁場(chǎng)空間信息地圖繪制。然后將經(jīng)緯度坐標(biāo)、高度位置、地球磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)偏角和地磁場(chǎng)傾角運(yùn)算處理形成結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)信息和測(cè)量的地區(qū)的磁場(chǎng)空間信息地圖以及地面地球磁場(chǎng)信息數(shù)據(jù)通過主體子部分2-1中光纖通信單元2-107傳輸?shù)捷o助子部分中光纖通信單元2-307；

步驟11、輔助子部分2-3中的光纖通信單元2-307將傳遞過來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其衛(wèi)星通信單元2-301，衛(wèi)星通信單元2-301繼續(xù)將數(shù)據(jù)信息傳遞到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，直到地面網(wǎng)絡(luò)客戶端。

步驟12、如果地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1需要對(duì)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)期地磁信息測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，則保留這些地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1，并定期通過飛行平臺(tái)掛載空中懸掛式高精度快速地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分2對(duì)該區(qū)域飛行地磁場(chǎng)等信息測(cè)量；如果不需要對(duì)該地區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)期地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量，則飛行平臺(tái)沿著投落軌跡通過地面地球磁場(chǎng)信息測(cè)量部分1的回收輔助單元112進(jìn)行依次回收。

以上所述僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施方式所做的任何簡(jiǎn)單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。