集群无人机飞行场地磁干扰探测方法、装置、介质、终端与流程

本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种集群无人机飞行场地磁干扰探测方法、装置、介质、终端。

背景技术：

目前，使用地磁传感器进行导航的无人机，在摆放环境存在磁场干扰的情况下，起飞时可能出现位置漂移和姿态不稳定的情况，严重时将导致飞机失控甚至炸机。

目前，大部分的无人机都会使用地磁传感器来进行航向角的解算，或利用地磁传感器和惯性传感器的融合来进行姿态的解算。地磁传感器通过检测地磁场来指示方向，由于地磁场强度非常微弱，极易受到金属物体或电磁设备的干扰。当无人机的摆放环境存在磁场干扰时，航向角的解算存在较大的误差，影响姿态和速度的估计也出现较大的误差，从而引起无人机位置的漂移。

集群无人机起飞时往往需要密集摆放，而摆放场地下方常常会存在如钢结构、管道等会产生很强磁场的物体，对无人机的地磁传感器产生严重的干扰。如果起飞场地存在磁干扰，可能导致局部飞机的位置漂移，一旦与周围飞机发生剐蹭，将造成不可挽回的后果。

地磁传感器的工作原理是感应地球磁场的方向，地磁的大小约为0.4-0.6高斯。现有技术中，对于干扰磁场强度远大于地磁场强度的干扰源，检测软件可以通过算法检测出来，但是对于干扰磁场强度与地磁场强度相近，但是磁场方向与地磁场完全不同的干扰源，仅仅具有单个地磁传感器的探测装置，很难对其进行分辨。同时，无人机摆放场地附近的此类干扰源，其干扰范围具有有限性的特征，在距离地面不同高度，其干扰强度具有很大的变化。在距离地面较近时，其干扰强度较大；在距离一定高度之后，其干扰强度逐渐减弱。根据这一特征，通过比较两个地磁传感器在距离地面不同高度时的磁场方向和大小，可以有效检测出集群无人机起飞场地中隐藏的磁场干扰源。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)地磁传感器通过检测地磁场来指示方向，由于地磁场强度非常微弱，极易受到金属物体或电磁设备的干扰。当无人机的摆放环境存在磁场干扰时，航向角的解算存在较大的误差，影响姿态和速度的估计也出现较大的误差，从而引起无人机位置的漂移。

(2)集群无人机起飞时往往需要密集摆放，而摆放场地下方常常会存在如钢结构、管道等会产生很强磁场的物体，对无人机的地磁传感器产生严重的干扰。如果起飞场地存在磁干扰，可能导致局部飞机的位置漂移，一旦与周围飞机发生剐蹭，将造成不可挽回的后果。

解决以上问题及缺陷的难度为：

地球磁场的大小约为0.4-0.6高斯。对于干扰磁场强度远大于地磁场强度的干扰源，无人机通常可以通过算法检测出来。但是干扰磁场通常较为复杂，其磁场强度可能与地磁场强度相近，但是磁场方向与地磁场完全不同。具有单个地磁传感器的无人机无法检测出该类干扰。而且，由于集群无人机的体型通常较小，周围的磁场一般具有相似性，因此也无法通过多个地磁传感器的数据对比方式检测出该类磁场干扰。

但是，由于干扰磁场的复杂性，相距较远的两个位置的磁场要素通常不同，利用这一特点，可以对各类干扰磁场进行有效的检测。

解决以上问题及缺陷的意义为：

通过设计一种高效、便携和低成本的干扰磁场探测装置，在集群无人机起飞前对起飞场地进行磁干扰探测，实现对所有可能对集群无人机产生影响的干扰源进行有效的探测，避免由于集群无人机地磁传感器收到干扰而出现位置偏移和相互剐蹭炸机的风险。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种集群无人机飞行场地磁干扰探测方法、装置、介质、终端。

本发明是这样实现的，一种集群无人机飞行场地磁干扰探测装置，所述集群无人机飞行场地磁干扰探测装置，包括地磁场采集装置及数据处理与显示模块；

其中，所述地磁场采集装置包含两个可以获得环境磁场强度的地磁传感器和一个将两个地磁传感器固定在同一方向上的固连装置，两个地磁传感器即第一地磁传感器、第二地磁传感器；

所述第一地磁传感器固定在固连装置的下方，距离地面的距离不超过10cm，该传感器用于采集集群无人机起飞时周围的磁场数据。由于集群无人机的体积通常较小，其自身用于计算方向的磁传感器距离地面通常不超过10cm。所以第一地磁传感器的位置与飞机自身的传感器位置相近；

所述第二地磁传感器固定在固连装置的上方，距离地面1m距离，该传感器用于采集远离地面的磁场数据，与第一地磁传感器的采集数据进行对比，从而判断无人机周围环境的磁场干扰情况。由于集群无人机场地无法直接观察到的干扰源通常埋于地下，故距离地面1m的磁场环境将与靠近地面的磁场环境具有很大的差别。利用两者磁场特性之间的对比，可以判断出地面位置是否存在磁场干扰；

所述数据处理与显示模块，用于收集采集装置发出的地磁场数据进行实时处理，并将结果显示在终端。该模块通过对比上述两个地磁传感器的磁场特性，判断集群无人机起飞的地面是否存在磁场干扰。当两个地磁传感器的数据相差较大时，该模块将在地图界面上显示一个红点或报警进行提示，操作员可通过提示，判断该地面是否适合无人机进行起飞。

进一步，所述地磁场采集装置的两个地磁传感器分别固定在固连装置的上下两端，其中一个靠近地面安装，负责采集地面附近的磁场强度，另外一个固定在固连装置的上方，距离地面1m的距离。

进一步，所述地磁场采集装置的两个地磁传感器分别固定在距离地面不同的高度；如果地面下方存在具有较强磁场的金属，其自身的磁场必然会对地磁场产生一定的干扰，导致地面不同高度的磁场强度将变得不同；利用该特征，通过对比上下两个地磁传感器检测到的磁场大小和方向，检测当前区域的磁场干扰情况。

进一步，所述固连装置采用铝架结构。

进一步，所述固连装置装有车轮，用于对大面积的飞行场地进行长时间的作业。

进一步，所述数据处理与显示模块的终端可使用个人电脑或手机，当两个地磁传感器采集到的磁场强度的差值超过阈值λ，将在显示终端中进行报警提示，操作员根据报警信息，对飞行场地的磁场干扰情况进行判断。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述的集群无人机飞行场地磁干扰探测装置的集群无人机飞行场地磁干扰探测方法，所述集群无人机飞行场地磁干扰探测方法包括以下步骤：

步骤一，在集群无人机起飞场地中，推动该地磁干扰探测装置，两个地磁传感器同时对当前环境的磁场强度进行采集；

步骤二，数据处理与显示模块实时接收来自两个地磁传感器的数据；

步骤三，通过对两个地磁传感器采集到的磁场强度进行对比，当两者的偏差值超过阈值λ，则认为该区域地面存在磁场干扰，不适合无人机在此处起飞，并采取必要措施，避免在该区域起飞造成不必要的事故。

本发明的另一目的在于提供一种无人机，所述无人机搭载所述集群无人机飞行场地磁干扰探测装置。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用所述的集群无人机飞行场地磁干扰探测装置的功能。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的集群无人机飞行场地磁干扰探测装置的功能。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的集群无人机飞行场地磁干扰探测装置，用于在集群无人机起飞前对摆放场地进行磁干扰情况的探测；通过该装置的探测结果，可以提前预知可能的磁干扰区域，采取必要的措施进行规避，减少不必要的损失，使无人机免受磁干扰的影响。

本发明通过低成本的地磁探测装置，可以有效判断出集群无人机起飞场地地面是否存在地磁干扰，避免由于磁干扰导致无人机起飞后的位置漂移，造成不必要的损失。利用该装置，可以对大面积的飞行场地进行有效的磁场干扰情况探测，保证无人机的正常起飞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的集群无人机飞行场地磁干扰探测方法流程图。

图2是本发明实施例提供的地磁场采集装置示意图。

图中：1、第一地磁传感器；2、第二地磁传感器；3、固连装置；4、数据处理与显示模块。

图3是本发明实施例提供的使用本发明装置和方法进行场地探测的结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种集群无人机飞行场地磁干扰探测方法及装置，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的集群无人机飞行场地磁干扰探测方法包括以下步骤：

s101，在集群无人机起飞场地中，推动该地磁干扰探测装置，两个地磁传感器同时对当前环境的磁场强度进行采集；

s102，数据处理与显示模块实时接收来自两个地磁传感器的数据；

s103，通过对两个地磁传感器采集到的磁场强度进行对比，当两者的偏差值超过阈值λ，则认为该区域地面存在磁场干扰，不适合无人机在此处起飞，并采取必要措施，避免在该区域起飞造成不必要的事故。

本发明实施例提供的集群无人机飞行场地磁干扰探测装置，包括地磁场采集装置、第一地磁传感器1、第二地磁传感器2、固连装置3、数据处理与显示模块4。

其中，所述地磁场采集装置包含两个可以获得环境磁场强度的地磁传感器，和一个将两个地磁传感器固定在同一方向上的固连装置；所述第一地磁传感器固定在固连装置的下方，距离地面的距离不超过10cm；所述第二地磁传感器固定在固连装置的上方，距离地面1m距离；所述固连装置采用铝架结构；所述数据处理与显示模块，用于收集采集装置发出的地磁场数据进行实时处理，并将结果显示在终端。

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

利用地磁传感器进行航向解算的集群无人机，当摆放的外部环境存在金属物体或电磁设备时，由于微弱的地磁场受到了周围磁场环境的干扰，导致无人机的航向解算存在很大的偏差，从而引起姿态和速度解算的偏差，导致无人机位置漂移，引发无人机剐蹭和炸机。

针对该问题，本发明设计了一种集群无人机飞行场地磁干扰探测装置，其目的在于在集群无人机飞行之前，利用该装置对摆放场地进行磁干扰探测，可以使无人机免受磁干扰的影响。

本发明提供一种集群无人机飞行场地磁干扰探测装置，其主要包含两个部分：

(1)地磁场采集装置(见图2)。该装置包含两个可以获得环境磁场强度的地磁传感器，和一个将两个地磁传感器固定在同一方向上的固连装置。两个地磁传感器分别固定在固连装置的上下两端，其中一个靠近地面安装，负责采集地面附近的磁场强度，另外一个固定在固连装置的上方，距离地面约1m的距离。图中标记分别表示：

第一地磁传感器1；

第二地磁传感器2；

固连装置3；

(2)数据处理与显示模块4。该模块用于收集采集装置发出的地磁场数据进行实时处理，并将结果显示在终端。

第一地磁传感器固定在固连装置的下方，距离地面的距离不超过10cm；第二地磁传感器固定在固连装置的上方，距离地面约1m距离。两个地磁传感器分别固定在距离地面不同的高度。如果地面下方存在具有较强磁场的金属，其自身的磁场必然会对地磁场产生一定的干扰，导致地面不同高度的磁场强度将变得不同。利用这一特征，通过对比上下两个地磁传感器检测到的磁场大小和方向，该装置将有效检测当前区域的磁场干扰情况。

固连装置采用铝架结构，具有重量轻，耐腐蚀的有点，同时铝金属自身磁场极弱，不会对地磁传感器产生干扰。

固连装置装有车轮，有利于对大面积的飞行场地进行长时间的作业。

数据处理与显示模块的终端可使用个人电脑或手机，当两个地磁传感器采集到的磁场强度的差值超过阈值λ，将在显示终端中进行报警提示，操作员可根据报警信息，对飞行场地的磁场干扰情况进行判断。

在本发明中，一种集群无人机飞行场地磁干扰探测方法，包括，在集群无人机起飞场地中，推动该地磁干扰探测装置，两个地磁传感器同时对当前环境的磁场强度进行采集。数据处理与显示模块实时接收来自两个地磁传感器的数据。通过对两个地磁传感器采集到的磁场强度进行对比，当两者的偏差值超过阈值λ，则认为该区域地面存在磁场干扰，不适合无人机在此处起飞，应当采取必要措施，避免在该区域起飞造成不必要的事故。

本发明通过低成本的地磁探测装置，可以有效判断出集群无人机起飞场地地面是否存在地磁干扰，避免由于磁干扰导致无人机起飞后的位置漂移，造成不必要的损失。

本发明的技术关键点是一种低成本的集群无人机飞行场地地磁干扰探测装置和方法，利用该装置，可以对大面积的飞行场地进行有效的磁场干扰情况探测，保证无人机的正常起飞。

使用该装置和方法进行场地探测的结果如图3所示。图3中，绿色原点表示两个地磁传感器结果一致，表明该地区不存在影响无人机起飞的磁干扰情况。红色圆点表示两个地磁传感器的数据结果不一致，表明该区域存在磁场干扰，不适合无人机在此区域起飞。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。