本发明涉及空间探测技术领域，尤其是涉及一种空间电磁环境监测装置及空间电磁环境监测系统。
背景技术：
目前，常规的电磁环境监测是使用便携式的电磁监测仪，在监测人员所能到达的地方，或人员手持测量，或架设三脚架，将电磁场监测探头架设在三脚架上，通过光纤连接监测主机，监测人员手持监测主机进行读数。然而这种监测只能在监测人员所能到达的地方进行监测，而在人员难以到达的地方，特别是交流输变电工程、中短波发射台、移动通信基站天线周边空间中的电磁场进行监测，现有的监测手段无法满足用户的这一要求，导致用户体验度不高。
综上，现有的电磁环境监测存在用户体验度较差的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供空间电磁环境监测装置及系统，以缓解现有技术中的电磁环境监测存在用户体验度较差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种空间电磁环境监测装置，该空间电磁环境监测装置包括：无人机、机载电磁辐射监测仪、机载数据采集仪、地面数据终端；
其中，所述机载电磁辐射监测仪和所述机载数据采集仪均设置在所述无人机上，所述机载电磁辐射监测仪与所述机载数据采集仪相连接，所述机载数据采集仪与所述地面数据终端相连接；
所述机载电磁辐射监测仪用于监测空间的电磁环境数据；
所述机载数据采集仪用于获取机载电磁辐射监测仪的电磁环境数据，并将所述电磁环境数据传输至所述地面数据终端。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述地面数据终端包括遥控器和数据显示终端，所述数据显示终端与所述遥控器相连接，所述数据显示终端用于显示监测信息；所述遥控器与所述无人机通过无人机无线通信系统进行通讯。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述地面数据终端包括遥控器和数据显示终端，所述遥控器与所述无人机通过无人机通信系统进行通讯，所述机载数据采集仪包括第一无线通讯模块，所述数据显示终端包括第二无线通讯模块，所述第一无线通讯模块与所述第二无线通讯模块构成另一无线通信系统，所述机载数据采集仪通过所述无线通信系统与所述数据显示终端进行通讯。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述机载电磁辐射监测仪设置在无人机机身的中心的上端。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述机载数据采集仪设置在无人机机身的中心的上端，且设置在所述机载电磁辐射监测仪的下端；所述机载数据采集仪和所述机载电磁辐射监测仪通过插接式接头连接。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述无人机无线通信系统包括天线，所述天线设置成非全向天线，且，所述天线背瓣朝向无人机主体的中心；所述天线的主射方向由无人机中心指向外侧。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述机载电磁辐射监测仪包括测量频率为50hz的工频电磁场探头。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述机载电磁辐射监测仪包括频率范围在500khz-3.5ghz之间的射频电磁场探头。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述所述无人机采用多旋翼无人机或者固定翼无人机。
第二方面，本发明实施例还提供一种空间电磁环境监测系统，包括：上位机和第一方面及其可能的实施方式中任一项所述的空间电磁环境监测装置，所述上位机与所述空间电磁环境监测装置相连接。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的空间电磁环境监测装置及系统中，应用于空间电磁环境监测，其中，该空间电磁环境监测装置包括：无人机、机载电磁辐射监测仪、机载数据采集仪、地面数据终端；其中，机载电磁辐射监测仪和机载数据采集仪均设置在无人机上，机载电磁辐射监测仪与机载数据采集仪相连接，机载数据采集仪与地面数据终端相连接；机载电磁辐射监测仪用于监测空间的电磁环境数据；机载数据采集仪用于获取机载电磁辐射监测仪的电磁环境数据，并将电磁环境数据传输至地面数据终端。因此，本发明实施例提供的技术方案，基于无人机技术，能够缓解现有技术中的电磁环境监测存在用户体验度较差的问题，改善了用户体验度。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的空间电磁环境监测装置的结构框图；
图2为本发明实施例提供的空间电磁环境监测装置的一种示意图；
图3为本发明实施例提供的空间电磁环境监测装置的外观图；
图4为本发明实施例提供的无人机及机载部分的立体图；
图5为本发明实施例提供的无人机及机载部分的俯视图；
图6为本发明实施例提供的空间电磁环境监测装置的另一示意图；
图7为本发明实施例提供的空间电磁环境监测系统的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，常规的电磁环境监测是使用便携式的电磁监测仪，在监测人员所能到达的地方，或人员手持测量，或架设三脚架，将电磁场监测探头架设在三脚架上，通过光纤连接监测主机，监测人员手持监测主机进行读数。然而这种监测只能在监测人员所能到达的地方进行监测，而在人员难以到达的地方，特别是交流输变电工程、中短波发射台、移动通信基站天线周边空间中的电磁场进行监测，现有的监测手段无法满足用户的这一要求，导致用户体验度不高。综上，现有的电磁环境监测存在用户体验度较差的问题。基于此，本发明实施例提供的一种空间电磁环境监测装置及系统，基于迅速发展的无人机技术，可以缓解现有的电磁环境监测存在用户体验度较差的问题，能够改善用户体验度。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种空间电磁环境监测装置进行详细介绍。
实施例一：
本发明实施例提供了一种空间电磁环境监测装置，应用于环境监测领域，具体应用于空间电磁环境监测。
如图1至图5所示，该空间电磁环境监测装置包括：无人机1、机载电磁辐射监测仪2、机载数据采集仪3、地面数据终端4。
其中，上述机载电磁辐射监测仪和上述机载数据采集仪均设置在上述无人机上，上述机载电磁辐射监测仪与上述机载数据采集仪相连接，上述机载数据采集仪与上述地面数据终端相连接。
上述机载电磁辐射监测仪用于监测空间的电磁环境数据。其中，电磁环境数据包括场强、频谱等。
上述机载数据采集仪用于获取机载电磁辐射监测仪的电磁环境数据，并将上述电磁环境数据传输至上述地面数据终端。
具体的，无人机1、机载电磁辐射监测仪2、机载数据采集仪3是该空间电磁环境监测装置的无人机及机载部分123的重要组成部分。上述无人机包括无人机无线通信系统11。
这里的地面数据终端是一种地面控制及数据终端，具有飞行器控制功能和数据通讯功能。
具体的，上述地面数据终端4包括遥控器41和数据显示终端42，上述数据显示终端与上述遥控器相连接。
这里的遥控器即飞行控制器用于控制无人机的飞行，且，上述遥控器与上述无人机通过无人机无线通信系统进行通讯。
具体的，上述遥控器通过无人机无线通信系统对无人机进行遥控(即数传，用于传输无人机飞行控制指令以及获取飞行的参数)，接收无人机传输的图像(即图传，用于传输机载相机的实时图像)，以及，接收数据采集仪通过无人机无线通信系统剩余的带宽传输的监测数据(即业务数据传输)。
上述无人机无线通信系统包括天线。
遥控器和数据显示终端是一体的。
上述的数据显示终端是一种数据显示平台，上述的数据显示终端用于显示信息；上述信息包括监测数据和监测结果。
在具体实施时，机载电磁辐射监测仪连接机载数据采集仪，机载数据采集仪的数据通过无人机的无线通信系统将监测数据下传到地面数据终端(地面遥控和显示平台)，显示监测结果。
进一步的，上述数据显示终端还用于绘制监测数据随时间、高度、速度、空间位置的曲线或图形。数据显示终端能够编辑和设置无人机飞行指令，通过无人机自有的无线通信系统传输给无人机，执行自动飞行。
具体的，无人机遥控器通过无人机通信系统同步获取无人机的参数信息(包括飞行状态参数，这里的飞行状态参数包括时间参数、空间位置信息、高度信息、速度信息等)和监测数据(业务数据)，在数据显示终端(设置有图形绘制软件平台)上显示监测数据，绘制监测数据随时间、高度、速度、空间位置的曲线或图形。数据显示平台可以编辑和设置无人机飞行指令，通过无人机自有的无线通信系统传输给无人机，执行自动飞行。
上述数据显示终端采用移动设备，具体的，数据显示终端采用智能手机或平板电脑。
整个装置仅设置一个无人机通信系统的通讯方式具有以下优点：飞行控制和数据在同一个平台上，当飞行控制和数据观测为同一个工作人员时，比较方便，提高检测的效率。另外利用无人机自有的无人机无线通信系统，可以避免另行搭建一套数据采集仪的无线通信模块的成本，也避免了两种无线通信系统之间的电磁兼容性问题，无人机自有的无人机无线通信系统为专业设计，其通信效率性能及稳定性更高。
从无人机电磁环境监测的角度考虑，主要的辐射源(基站、输变电线及广播电视发射设施)都是位于空中，如果机载电磁辐射监测仪(即机载电磁辐射监测仪)安装在无人机机身的下部，则会出现信号在到达机载电磁辐射监测仪之前被无人机机身遮挡的问题，而且在机身下部，距离无线通信系统的天线更近，更容易受到干扰。
进一步的，本实施例的机载电磁辐射监测仪设置在无人机机身的上端。
鉴于多旋翼无人机的天线一般位于无人机的若干个支撑臂上，如何减少无人机自身电磁的干扰，进一步的，机载电磁辐射监测仪设置在无人机机身的中心。
即机载电磁辐射监测仪设置在无人机机身的中心的上端。
为了进一步减少无人机自身电磁的干扰，进一步的，无人机无线通信系统包括天线，该无人机通信系统的天线设置成非全向天线，且，上述天线背瓣朝向无人机主体的中心；上述天线的主射方向由无人机中心指向外侧。降低无人机的天线向无人机中心(即安装有机载电磁辐射监测仪位置)的发射几率。
进一步的，上述机载电磁辐射监测仪的测量下限要求是场强≤0.5v/m。
为了尽可能的减少风阻，进一步的，上述机载电磁辐射监测仪外形设计为底面半径比顶面半径大的圆柱，上述圆柱的顶端为半球形。
考虑到如何最大限度的降低无人机自身的干扰信号，进一步的，上述机载电磁辐射监测仪的传感器部分(探头)设置在远离无人机机身的一侧，优选的，机载电磁辐射监测仪的探头(无论工频或者射频)设置在仪器的最顶端，尽可能的远离机身，以及无线通信系统的天线，以减小无人机的干扰。
考虑到无人机在搭载了机载电磁辐射监测仪和数据采集仪后，如何保持无人机整体的平衡，进一步的，上述机载数据采集仪设置在无人机机身的中心。
这样无人机整体关于中心各个方向的结构和受力都是对称的，从而保持无人机受力的平衡。
考虑到无人机机身下方设置有图像采集装置，下方空间的有限性，进一步的，上述机载数据采集仪设置在无人机机身的上端。
这样，上述机载电磁辐射监测仪和上述机载数据采集仪均设置在无人机机身的中心的上端。即上述机载电磁辐射监测仪和上述机载数据采集仪均设置在无人机机身的中心，且均位于无人机机身的上端。
考虑到机载数据采集仪与机载电磁辐射监测仪连接的方便性，缩短连线长度，方便现场安装，也避免长线缆带来的串扰问题，进一步的，上述机载数据采集仪设置在无人机机身的中心的上端，且设置在上述机载电磁辐射监测仪的下端；上述机载数据采集仪和上述机载电磁辐射监测仪通过插接式接头连接。
进一步的，上述机载电磁辐射监测仪通过硬插接接头套接在机载数据采集仪，数据采集仪与无人机通过螺丝连接。
这里通过将机载电磁辐射监测仪和上述机载数据采集仪均设置在无人机机身的中心的上端，提高了无人机整体的飞行性能(例如抗风性和稳定性)。
为了进一步的降低风阻，且减小受力的力矩。进一步的，上述机载电磁辐射监测仪的高度与上述数据采集仪的高度之和小于无人机轴距的1/2。
为了实现产品轻型化和提高该装置的续航能力，进一步的，上述机载数据采集仪和上述机载电磁辐射监测仪均通过无人机的电池供电，降低所搭载的重量，提高了续航能力。
进一步的，上述无人机采用多旋翼无人机或者固定翼无人机。也就是说，上述无人机可以是多旋翼无人机，也可以是固定翼无人机。
机载电磁辐射监测仪和机载数据采集仪设置在无人机上，利用无人机搭载升空，机载电磁辐射监测仪用于监测空间的电磁环境数据，机载数据采集仪获取机载电磁辐射监测仪的电磁环境数据通过无线实时传输到地面控制及数据终端(地面数据终端)。
具体的，本实施例中的无人机采用四旋翼无人机。
需要说明的是，作为一个替代方式，上述无人机甚至可以是升空气球或者其他升空装置，但是考虑到电磁场监测仪(探头)固定在升空气球上，通过设置自动采集存储的方法，在监测完成后，将监测数据导出。这种方法存在的问题是：1)只能在监测人员所到达位置的上空进行监测，不能按照指定的轨迹和路线进行监测；2)监测数据不能实时为监测人员所掌握；3)监测的效率低，成本高。因此，本实施例中优选的是采用无人机。
进一步的，在一些实施例中，上述机载电磁辐射监测仪包括测量频率为50hz的工频电磁场探头，能够直接得到工频(50hz)的场强，避开电机干扰的频率范围。
具体的，频率为50hz的工频电磁场探头可以使用频谱分析功能得到或者通过中心频率为50hz窄带滤波器得到。
本实施例中，机载电磁辐射监测仪包括频率为50hz的工频电磁场探头以及中心频率为50hz窄带滤波器。
进一步的，在另外一些实施例中，上述机载电磁辐射监测仪包括频率范围在500khz-3.5ghz之间的射频电磁场探头。
具体的，在本实施例中，上述机载电磁辐射监测仪包括频率下限为500khz的射频电磁场探头，能够提高对无人机电机干扰信号的抑制能力，同时该射频电磁场探头的频率上限为3.5ghz，以避开无人机无线通信系统(当无人机无线通信频率为5.8ghz)的干扰。
需要说明的是，射频电磁场探头的频率下限和频率上限具体根据实际测量需求(例如根据无人机的通信频率和测量对象的频率)来选取或设计制作，选取的基本原则为：在测量过程中减小甚至避免无人机自身的干扰信号(无人机电机或者无人机通信系统)。上述数值只是一种优选的实施方式，并不应理解为对本发明的限制。例如，射频电磁场探头的频率下限也可以为30mhz(该型号探头需要专门设计)，射频电磁场探头的频率上限也可以为5.2ghz。
需要指出的是，工频电磁场探头或者射频电磁场探头作为电磁辐射监测仪的传感器部件，需要设置在记载电磁辐射监测仪的顶端，且远离无人机机身，以及无线通信系统的天线；换句话说，机载电磁辐射监测仪的探头应尽可能的远离机身，以减小无人机的干扰。
本发明实施例提供的空间电磁环境监测装置及系统中，应用于空间电磁环境监测，其中，该空间电磁环境监测装置包括：无人机、机载电磁辐射监测仪、机载数据采集仪、地面数据终端；其中，机载电磁辐射监测仪和机载数据采集仪均设置在无人机上，机载电磁辐射监测仪与机载数据采集仪相连接，机载数据采集仪与地面数据终端相连接；机载电磁辐射监测仪用于监测空间的电磁环境数据；机载数据采集仪用于获取机载电磁辐射监测仪的电磁环境数据，并将电磁环境数据传输至地面数据终端。因此，本发明实施例提供的技术方案，基于无人机技术，能够缓解现有技术中的电磁环境监测存在用户体验度较差的问题，改善了用户体验度。
实施例二：
如图6所示，本发明实施例提供了另一种空间电磁环境监测装置，该空间电磁环境监测装置包括：无人机1、机载电磁辐射监测仪2、机载数据采集仪3、地面数据终端4。具体的，无人机1、机载电磁辐射监测仪2、机载数据采集仪3是该空间电磁环境监测装置的无人机及机载部分123的重要组成部分。上述无人机包括无人机无线通信系统11。
与实施例一的区别在于，上述地面数据终端包括遥控器41和数据显示终端42，上述遥控器与上述无人机通过无人机通信系统11进行通讯。
具体的，上述遥控器与上述无人机通过无人机通信系统11进行无人机遥控和图传。
上述机载数据采集仪包括第一无线通讯模块31，上述数据显示终端包括第二无线通讯模块32，上述第一无线通讯模块与上述第二无线通讯模块构成另一无线通信系统(又称为业务数据通信系统，专用于业务数据传输)，上述机载数据采集仪通过上述无线通信系统与上述数据显示终端进行通讯(业务数据传输)。
具体的，第一无线通讯模块31、第二无线通讯模块32均采用zigbee模块。
本实施例中，遥控器和数据显示终端是分离的，两者各自是独立的设备，且无连接关系，以使飞行控制和业务数据传输分别得到控制。
上述数据显示终端采用移动终端，具体的，数据显示终端采用便携式计算机或平板电脑(pad)。
实施例二与实施例一的差别在于，在无人机上搭载了机载数据采集仪的第一无线通信模块，在地面上的数据显示终端内置或外接第二无线通信模块，机载数据采集仪获取的监测数据(业务数据)通过第一无线通信模块无线传输给第二无线通信模块到达数据显示终端。无人机的遥控器和无人机之间保持原有的无人机无线通信。本实施例设置有两套独立的无线通信系统，一套用于无人机遥控和图传，一套用于业务数据的传输，实现了飞行控制和数据显示的独立。
本实施例设置两套独立的无线通信系统的优点是：飞行控制和数据显示分开，当飞行遥控人员和数据观测人员为不同人员时，遥控飞行人员可以专注于无人机的飞行控制，提高飞行的安全性，由另外关注监测数据的人员在数据显示终端观测数据。而实施例一飞行控制和数据显示为同一平台，不方便同时进行飞行控制和数据观测。
需要指出的是，为了数据显示的方便，在至少一个实施例中，上述机载数据采集仪还与无人机(具体的是与无人机的主控模块)进行通信，用于获取无人机的参数信息，并将上述参数信息通过无线通信系统传递至数据显示终端；上述参数信息包括经纬度、高度、时间、电池电量、无人机状态及飞行状态。
通过上述方式，方便数据显示终端也及时掌握无人机的状态，方便数据显示终端基于无人机参数以及电磁场监测参数绘制曲线或图形，比如绘制监测数据随高度变化的曲线，绘制监测数据随时间变化的曲线，绘制监测数据在空间中的分布图等。另外，数据显示终端还可以编制和设置无人机自动飞行控制指令(预设有控制软件)，通过第二无线通信模块无线上传给第一无线通信模块，到达机载数据采集仪，机载数据采集仪把指令发送给无人机。无人机可以按照该指令，进行自动飞行。
实施例三：
下面以常见的无人机系统为例对本发明的设计方案进行详细说明：
无人机分为飞行器部分和地面飞行遥控，飞行器和地面飞行遥控均搭载有无线通信系统，飞行器部分和地面飞行遥控之间通过无线方式进行通信，例如传输图像、数据及飞行控制指令等。
地面飞行遥控包括飞行用的遥控器和数据显示终端(通常为智能手机或平板电脑)。
机载数据采集仪获取的机载电磁辐射监测仪的数据(业务数据)要通过无线的方式传输回地面的数据平台，实现实时的无线数据采集和显示。
有两种实现上述机载数据采集仪和地面数据终端的无线数据通信方案：
方案一：使用无人机平台自带的无人机无线通信系统传输机载数据采集仪采集的电磁场数据到地面数据终端，这时地面控制终端(遥控器)和数据显示终端是一体的(即地面数据终端，该遥控器与数据显示终端是相连接的)。常规无人机都配有无线的图传及数传系统，图传用于传输机载相机的实时图像，数传用于传输无人机飞行控制指令以及获取飞行的参数，该数传系统有剩余的带宽可以传输额外的业务数据，因此可利用无人机平台自带的无人机无线通信系统传输机载数据采集仪的监测数据。
机载机载电磁辐射监测仪连接机载数据采集仪，数据采集仪的数据通过无人机的无线通信系统将监测数据下传到地面数据终端(地面遥控显示平台)，显示监测结果。
方案二：不使用无人机自有的无线通信系统，机载数据采集仪使用独立的无线通信方案，在无人机及机载部分，给机载数据采集仪增加第一无线通信模块，在地面端，设置一个独立的数据显示终端(内置或外接第二无线通信模块)，机载数据采集仪采集的机载电磁辐射监测仪的监测数据通过无线通信模块无线传输到地面的数据显示终端。
方案二与方案一的区别在于：有两套独立的无线通信系统，一套用于无人机遥控和图传，一套用于业务数据的传输，飞行控制平台和数据显示终端分离。
方案一的优点是：飞行控制和数据在同一个平台上，当飞行控制和数据观测为同一个人时，比较方便，提高检测的效率。另外利用无人机自有的无线通信系统，可以避免另行搭建一套数据采集仪的无线通信模块的成本，也避免了两种无线通信系统之间的电磁兼容性问题，无人机自有的无线通信系统为专业设计，其通信效率性能及稳定性更高。
方案二的优点是：飞行控制和数据显示分开，当飞行遥控人员和数据观测人员为不同人员时，遥控飞行人员可以专注于无人机的飞行控制，提高飞行的安全性，由另外关注监测数据的人员在数据显示终端观测数据。而方案一飞行控制和数据为同一平台，不方便同时进行飞行控制和数据观测。
为空间电磁场测量设计的无人机：电磁辐射测量仪要测量空间中的电磁场信号，要避免无人机自身产生的电磁干扰到电磁场的测量，无人机主要有两种干扰：1)无人机电机(对于多旋翼无人机)工作时产生的干扰；2)无人机无线通信系统的通信信号干扰。
无人机电机工作的干扰，其频率通常为几百hz到十几khz，干扰源的主要位置为多旋翼无人机的电机处，并通过供电线缆及控制线缆等传导到无人机的多个部分；无人机无线通信系统通常使用的工科医频段，常见的通信频率为2.45ghz频段或者5.8ghz频段。由于飞行遥控的需要，无线通信系统需要常态的发射，因此不能通过关闭无线通信系统或者在无线通信不工作的情况下进行电磁场的监测。
一、机载电磁辐射监测仪的设计：机载电磁辐射监测仪通常有两种类型，一种为工频机载电磁辐射监测仪，另一种为射频机载电磁辐射监测仪。
a对于工频机载电磁辐射监测仪，可以不用担心无人机的无线通信系统干扰，因为频率相差的比较远，无线通信系统不会干扰到工频电磁场的测量。但是电机的干扰频率落在了常规的工频机载电磁辐射监测仪的频率范围(5hz-100khz)内。解决方案是：采用具有50hz点电频测量功能的工频电磁场探头(使用频谱分析功能得到或者通过中心频率为50hz窄带滤波器得到)，这种工频电磁场探头能直接得到工频(50hz)的场强，而避开电机干扰的频率范围。由于绝大部分的低频电磁测量需求是在电力领域，其需要测量的频率为工频(50hz)，因此这种方案能解决这一问题。
b对于射频机载电磁辐射监测仪，其常见的电磁测量频率范围为100khz-6ghz，这个频率范围为3db带宽，但是对于十几khz频段的电场，抑制能力有限(通常为20db)，还是能感应的，虽然比较小。但是电机产生的干扰场强比较大，例如常见的达到了十几v/m，会明显的影响电磁场探头的测量下限，而且这个电机所产生的干扰场强是与电机工作功率有关的，也就是说在电机转速高的时候干扰大，转速低的时候干扰小，因此不能简单的扣除干扰信号。针对这一问题的解决方案：采用测量频率下限更高的射频电磁场探头，如测量频率下限为500khz，或者测量频率下限为30mhz的射频电磁场探头(该型号探头需要专门设计)。这时探头对于十几khz的电机干扰信号的抑制能力可以达到40db及以上。
根据测量需求，大部分无人机空间电磁场测量的需求来自于移动通信基站(频率范围800mhz-2.7ghz)，广播电视发射台(工作频率500khz-800mhz)，对于无线通信系统的干扰，可以针对测试对象的频率来设计，将无人机自身的无线通信系统干扰频率排除在测量频率之外。依据无人机所使用的通信频率进行设计；1)无人机无线通信频率为5.8ghz，采用测量频率上限较低的射频电磁场探头，例如采用频率上限为5.2ghz，或者测量频率上限为3.5ghz的电磁场探头。从而避开无人机无线通信系统的干扰。2)对于被测对象工作频率与无线通信频率接近，无法通过探头频段选择来有效区分的情况，例如无线通信频率为2.45ghz的无人机，被测对象为移动通信基站(工作频率800mhz-2.7ghz)，难以从探头的频率选择上进行区分，这时，可以采取以下措施：多旋翼无人机的的天线一般位于无人机的若干个支撑臂上，因此将机载电磁辐射监测仪，安装在无人机中心，主体部分的上侧。可以将无人机的通信天线设计或改装成非全向天线：让无人机天线的主射方向设计为由无人机中心指向外侧，而使天线背瓣朝向无人机中心，降低无人机天线向无人机中心(安装机载电磁辐射监测仪位置)的发射。
这样，通常能使得机载电磁辐射监测仪处测得的干扰场强从原先的天线(未经设计或改装的全向天线)的干扰场强(1-2)v/m，在采用该方案后干扰场强下降到(0.2-0.5)v/m以下。即使是带外的干扰，这对于电磁环境测量是可以接受的，通常对于机载电磁辐射监测仪的测量下限要求是≤0.5v/m。
综合上述要求：对于无人机探头的频率优选为500khz-3.5ghz。
二、机载电磁辐射监测仪设计：1)机载电磁辐射监测仪在无人机上的安装有两种选择，一是安装在无人机机身(主体)的上部，一是安装在无人机机身的下部，但是从无人机电磁环境监测的角度，主要的辐射源(基站、输变电线及广播电视发射设施)都是位于空中，如果安装在无人机机身的下部，则会出现信号在到达机载电磁辐射监测仪之前被无人机机身遮挡的问题，而且在机身下部，距离无线通信系统天线更近，更容易受到干扰。因此要将机载电磁辐射监测仪安装在无人机的上方；2)机载机载电磁辐射监测仪及数据采集仪的结构设计，在搭载了机载电磁辐射监测仪和数据采集仪后，无人机整体应保持受力的平衡，尽可能的少增加风阻，要不无人机整体飞行性能(抗风性、续航能力及保持稳定性)会严重受影响。因此采取了以下措施：a机载机载电磁辐射监测仪外形设计为下边比上边稍宽的圆柱，顶端为半球形，降低风阻；b数据采集仪及机载电磁辐射监测仪放置在无人机机身的中心，从水平方向上，整体关于无人机中心各个方向的结构和受力都是对称的，保持无人机受力的平衡；c机载电磁辐射监测仪的高度加上数据采集仪的高度小于无人机轴距的1/2，以少增加风阻，且减小受力的力矩；d机载电磁辐射监测仪的传感器部分位于仪器的最顶端(尽可能的远离机身，以及无线通信系统的天线，以减小无人机的干扰)，数据采集仪位于机载电磁辐射监测仪下端，无人机机身上端，相互之间使用插接式接头，连线短，方便现场安装，也避免长线缆带来的串扰问题。e产品轻型设计，机载电磁辐射监测仪及数据采集仪使用无人机的电池进行供电，降低所搭载的重量。
本实施例设计的空间电磁环境监测装置具有以下主要优点：
1)首个无人机搭载的电磁环境测量系统，实现了便捷和机动性的空间中电磁环境的监测；
2)采取了机载电磁辐射监测仪测量频段优化设计、干扰信号抑制抗干扰措施及无人机无线通信天线方向图优化设计等，减小或避免无人机自身的电机干扰及无线通信干扰。保障了所需测量电磁场的测量准确度。
3)优化了搭载的数据采集仪及电磁场测量探头的结构设计，采取了小尺寸、风阻小、对称性、轻量化的设计，保障了搭载后的无人机保持良好的性能，包括平衡性、稳定性、抗风性、工作的持久性等。
4)根据需求，设计了两种无线通信方案，利用无人机自有无线通信系统的和另外搭建一套数据采集仪的无线通信模块，前者系统简单，无人机遥控和数据显示平台一体，方便单人操控和监测；后者无人机遥控和数据显示终端分离，方便飞行人员专注飞行，其余人员观测数据的需求。
5)实现自动飞行和自动电磁环境数据监测，监测数据实时回传地面显示终端。
基于上述设计思想，以xx公司的m100型无人机为平台(这里宜选择小型的四旋翼无人机，干扰小，对被测电磁环境的影响小)，设计一个测量广播电视发射台、移动通信基站的电磁辐射测量的无人机。
广播电视发射台的工作频率515khz-800mhz，移动通信基站的工作频率800mhz-2.7ghz。
m100型无人机的电机干扰频率为11khz左右(通过测试可知)，无人机无线通信系统的工作频率为2.45ghz/5.8ghz频段可选。
测量下限为0.5v/m；
无人机载重量≤1kg；
要求飞行控制平台(遥控器)与数据显示终端分离；
飞行时间20min-30min。
设计方案如下：
整体装置包括无人机端和地面端，其中无人机端包括无人机、机载数据采集仪、机载电磁辐射监测仪；地面端包括无人机遥控器、数据显示终端。
射频电场探头的频率范围500khz-3.5ghz，对于11khz干扰信号的抑制为40db，电机干扰导致的干扰电平≤0.1v/m。
无人机无线通信频率选择为5.8ghz，同时对无人机无线通信系统的发射天线进行改进设计(比如屏蔽全向天线的朝向无人机中心的发射)，主射方向朝向无人机外部，机载电磁辐射监测仪位于天线的背瓣。使得在机载电磁辐射监测仪处的干扰场强≤0.2v/m。
综合无人机电机干扰和无线通信系统干扰，其干扰场强≤0.3v/m，无人机测量系统的测量下限小于等于0.5v/m，满足设计需求。
机载电磁辐射监测仪外形为圆柱体，下边稍宽，上边稍窄，顶端为半球形，下边渐变为正方形，即机载电磁辐射监测仪的结构如下：主体成圆柱体，且该圆柱体的底面半径大于顶面半径，上述主体的顶端为半球形端盖，主体的下端为正方形底座，上述主体、端盖、底座呈一体成型，且正方形底座与机载数据采集仪的尺寸相适应，正好套接在机载数据采集仪上，具体的，机载电磁辐射监测仪与机载数据采集仪通过硬插接接头连接，辅以四个手拧螺丝固定到机载数据采集仪上。机载数据采集仪与无人机用螺丝固定好，收起来放在运输箱中也是机载数据采集仪固定在一起的，而机载电磁辐射监测仪是能够拆卸下来的。机载电磁辐射监测仪安装在无人机机身的上边，正中央的位置。
机载电磁辐射监测仪的高度为25cm，机载数据采集仪的高度为5cm，整体长度为30cm，小于无人机轴距65cm的1/2。
机载电磁辐射监测仪和机载数据采集仪采用无人机的电池进行供电。
机载数据采集仪内置第一无线通信模块，如zigbee模块(复用无人机的天线，工作频率2.45ghz)，通信距离可达2公里。
机载电磁辐射监测仪及机载数据采集仪的总重量约为850g。
机载数据采集仪与无人机进行通信，获取无人机的经纬度、高度、电池电量、速度、时间、飞行参数及飞行状态等等，通过第一无线通信模块传输到地面的平台。
机载数据采集仪实时采集机载电磁辐射监测仪的监测数据，并通过无线方式下传到地面的数据显示终端。数据采集传输频率为1s，即每秒监测并传输一组数据。
在地面端，除了遥控器，配置一个便携式计算机作为数据显示终端，外接第二无线通信模块(如zigbee模块)，计算机获取数据采集仪的监测数据，并将自动飞行的指令通过第二无线通信模块发送给机载数据采集仪。数据采集仪将飞行指令发送给无人机，无人机根据这些指令进行自动飞行。
该一体式无人机的主要性能参数如下：
测量频率范围：500khz-3.5ghz。
测量量程：0.5v/m-400v/m。
测量误差：≤3db。
飞行时间：25min。
飞行(通信)距离：2000m。
实施例四：
如图7所示，本发明实施例还提供了一种空间电磁环境监测系统，该系统包括：上位机600和前述实施例提及的空间电磁环境监测装置700，上述上位机与上述空间电磁环境监测装置相连接。
上位机可以与空间电磁环境监测装置的数据显示终端进行远程通讯，例如远程获取监测数据或者远程发送控制指令或者控制参数等。
本发明实施例提供的空间电磁环境监测系统，与上述实施例提供的空间电磁环境监测装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
需要说明的是，本申请的上述的无人机包括无人机主控模块，图中未示出。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上上述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应上述以权利要求的保护范围为准。