孫肖南，孫 陶，辛春英，賈化山

(核工業(yè)航測(cè)遙感中心，石家莊 050002)

航磁姿態(tài)數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫肖南，孫 陶，辛春英，賈化山

(核工業(yè)航測(cè)遙感中心，石家莊 050002)

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，航空磁法測(cè)量的磁補(bǔ)償方式已從手動(dòng)補(bǔ)償轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)補(bǔ)償方式，其磁補(bǔ)償干擾系數(shù)的計(jì)算，也在補(bǔ)償標(biāo)定飛行中自動(dòng)完成，磁補(bǔ)償系數(shù)的準(zhǔn)確程度是由標(biāo)定飛行所完成動(dòng)作(搖擺、俯仰、偏航)的準(zhǔn)確性來(lái)決定，因而對(duì)飛機(jī)姿態(tài)角度的數(shù)據(jù)記錄和顯示，可以為航磁補(bǔ)償質(zhì)量的評(píng)價(jià)提供一種依據(jù)，還可以在測(cè)區(qū)做業(yè)的數(shù)據(jù)處理中，檢查航磁探頭在測(cè)區(qū)中工作角度的變化，排除航磁探頭進(jìn)入到死區(qū)內(nèi)的干擾數(shù)據(jù)；因此在航空物探測(cè)量中對(duì)飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)的采集是很有必要的，該軟件應(yīng)用C++Builder編譯系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在航空磁法測(cè)量中對(duì)航磁數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、飛行姿態(tài)動(dòng)作數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、記錄和顯示，也為補(bǔ)償軟件的開(kāi)發(fā)提供飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)的支持。

航空物探；姿態(tài)監(jiān)視；自動(dòng)補(bǔ)償

0 引言

在目前航空磁法測(cè)量普遍采用自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，測(cè)區(qū)做業(yè)前首先要進(jìn)行磁補(bǔ)償?shù)臉?biāo)定飛行，求解補(bǔ)償?shù)拇鸥蓴_系數(shù)。標(biāo)定飛行是飛機(jī)按照規(guī)定的飛行方式和按照規(guī)定的角度讓飛機(jī)做各種動(dòng)作(搖擺±10度、俯仰±5度、偏航±5度)，補(bǔ)償系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)作角度所采集的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算出各項(xiàng)磁干擾系數(shù)，包括固定場(chǎng)補(bǔ)償系數(shù)i1、i2、i3(HPERM=i1cosX+i2cosY+i3cosZ)，感應(yīng)場(chǎng)補(bǔ)償系數(shù)i4、i5、i6、i7、i8、i9(HINO=i4Hecos2X+i5HecosXcosY+i6HecosXcosZ+i7Hecos2Y+i8HecosYcosZ+i9Hecos2Z)，渦流場(chǎng)補(bǔ)償系數(shù)i10、i11、i12、i13、i14、i15、i16、i17、i18(HEDDY=i10HecosX(cosX)′+i11HecosX(cosY)′+i12HecosX(cosZ)′+i13HecosY(cosX)′+i14HecosY(cosY)′+i15HecosY(cosZ)′+i16HecosZ(cosX)′+i17HecosZ(cosY)′+i18HecosZ(cosZ)′)。飛機(jī)姿態(tài)動(dòng)作的準(zhǔn)確程度直接關(guān)系到這些磁補(bǔ)償系數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，影響著測(cè)區(qū)飛行自動(dòng)磁補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償精度和可靠性。而目前只是靠檢查補(bǔ)償后標(biāo)準(zhǔn)差是否優(yōu)于±0.08nT來(lái)評(píng)價(jià)補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量水平，并沒(méi)有有效的方法來(lái)監(jiān)控補(bǔ)償動(dòng)作是否符合要求[5]，無(wú)法知道飛機(jī)完成相應(yīng)動(dòng)作的準(zhǔn)確性，難于對(duì)標(biāo)定飛行動(dòng)作的質(zhì)量進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，因此設(shè)計(jì)一套具有飛行姿態(tài)角度數(shù)據(jù)記錄和顯示的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)收錄軟件非常必要，為技術(shù)人員評(píng)價(jià)所完成的補(bǔ)償標(biāo)定數(shù)據(jù)的質(zhì)量，增加了一種方法手段，姿態(tài)數(shù)據(jù)的記錄還能夠讓人們了解到航磁探頭在測(cè)區(qū)中工作角度的變化，在數(shù)據(jù)處理中剔除磁探頭進(jìn)入到死區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)干擾。也能夠?yàn)槿藗冮_(kāi)發(fā)事后補(bǔ)償軟件的工作中，提供飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)的依據(jù)。

設(shè)計(jì)的軟件適用于Windows操作系統(tǒng)，接收航磁設(shè)備AARC500航磁數(shù)據(jù)和磁通門(mén)數(shù)據(jù)，GPS數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)采集飛行姿態(tài)(俯仰、搖擺、偏航)角度數(shù)據(jù)和大氣溫度、壓力數(shù)據(jù)，將所接收的數(shù)據(jù)以數(shù)字或圖形的方式實(shí)時(shí)的顯示在收錄系統(tǒng)屏幕上，并將所接收和采集的數(shù)據(jù)記錄到相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件中，所記錄的數(shù)據(jù)還包括磁總場(chǎng)到各軸分量的夾角數(shù)據(jù)，其夾角數(shù)據(jù)的余弦對(duì)應(yīng)著磁補(bǔ)償計(jì)算公式中的cosX、cosY和cosZ項(xiàng)。

1 功能設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用上位機(jī)和下位機(jī)的結(jié)合的方式，設(shè)計(jì)包括姿態(tài)角度數(shù)據(jù)采集的硬件電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)軟件編程和收錄GPS數(shù)據(jù)、航磁數(shù)據(jù)、姿態(tài)角度數(shù)據(jù)的界面編程設(shè)計(jì)。

上位機(jī)采用Windows操作系統(tǒng)，應(yīng)用C++Builder編譯系統(tǒng)，通過(guò)三個(gè)串口分別接收航磁AARC自動(dòng)補(bǔ)償儀、GPS接收機(jī)、姿態(tài)角數(shù)據(jù)采集單片機(jī)電路發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示所接收到的數(shù)據(jù)，并把接收到的數(shù)據(jù)記錄到相應(yīng)的文件中。下位機(jī)采用32位單片機(jī)stm32f4負(fù)責(zé)讀取和計(jì)算姿態(tài)傳感器MPU-6050的數(shù)據(jù)、電子羅盤(pán)HMC5883的數(shù)據(jù)、磁總場(chǎng)到三軸分量的夾角數(shù)據(jù)、雷達(dá)高度數(shù)據(jù)，同時(shí)stm32接收AT89C52發(fā)送來(lái)得大氣溫度和大氣壓力數(shù)據(jù)，并將所接收的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)向上位機(jī)發(fā)送。

1.2 單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)和單片機(jī)程序軟件編程

1.2.1 硬件設(shè)計(jì)

考慮到飛機(jī)的密封環(huán)境，把大氣溫度和壓力的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)放到機(jī)艙外面，采集機(jī)外的大氣溫度和壓力，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送到機(jī)艙內(nèi)的單片機(jī)接收電路。因而硬件電路分為單片機(jī)AT89C52電路部分和單片機(jī)stm32電路部分。電路設(shè)計(jì)如圖1。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)及流程圖

以AT89C52單片機(jī)為核心的電路包括：溫度傳感器DS18B20，氣壓力傳感器MPX4115，12位串行A/D轉(zhuǎn)換器件MAX1286，無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送器件NRF24L01。DS18B20以單總線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，AT89C52通過(guò)P1的5腳與DS18B20的數(shù)據(jù)引腳進(jìn)行連接發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)。MPX4115為模擬電壓輸出，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路MAX1286，以SPI串行數(shù)據(jù)總線的方式接入AT89C52單片機(jī)P2的0腳、1腳、2腳，AT89C52模擬SPI信號(hào)讀取氣壓數(shù)據(jù)，MPX4115電壓傳輸函數(shù)為Vout = VS (P x 0.009-0.095)。NRF24L01為SPI總線傳輸協(xié)議，使用2.4 GHz的開(kāi)放ISM頻段，AT89C52單片機(jī)通過(guò)P1的0、1、2、3、4腳和P3的2、4腳連接NRF24L01，模擬SPI總線信號(hào)從NRF24L01采用中斷的方式向stm32單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，傳輸速率為2 Mbps。

以stm32f4單片機(jī)為核心的電路包括：陀螺儀器件MPU-6050，3軸電子羅盤(pán)器件HMC5883，無(wú)線數(shù)據(jù)接收器件NRF24L01，RS232到TTL電平轉(zhuǎn)換元件MAX3232。MPU-6050采用I2C總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議方式，stm32f4單片機(jī)PC口的4、5腳模擬I2C總線，通過(guò)dmp_load_motion_driver_firmware()函數(shù)，啟用片內(nèi)DMP數(shù)字處理器，采用中斷方式，從DMP的FIFO 緩沖器中讀取陀螺儀MPU-6050的姿態(tài)角度數(shù)據(jù)。HMC5883為I2C總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，stm32通過(guò)PB口4、5腳模擬I2C總線的方式讀取羅盤(pán)數(shù)據(jù)。stm32通過(guò)PA口2腳，采用引腳復(fù)用方式接收高度模擬信號(hào)的分壓信號(hào)。stm32通過(guò)PB口10、11、12、13、14、15腳，采用SPI總線方式從NRF24L01接收AT89C52單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。stm32通過(guò)USART1端口，經(jīng)過(guò)MAX3232電平轉(zhuǎn)換后以每秒10次的速率向上位機(jī)串口發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)。

1.2.2 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)軟件編程使用單片機(jī)C語(yǔ)言，按照相應(yīng)的協(xié)議要求，編制功能函數(shù)，實(shí)現(xiàn)引腳的數(shù)據(jù)位傳送、器件的初始化、數(shù)據(jù)的采集、處理和發(fā)送。

1)AT89C52單片機(jī)部分。

該功能通過(guò)以下函數(shù)實(shí)現(xiàn)，對(duì)溫度傳感器DS18B20的初始化函數(shù)init_18b20()，寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)write_byte_18b20()，讀數(shù)據(jù)函數(shù)read_temperature()；對(duì)氣壓傳感器MPX4115的讀取電壓值函數(shù)GetValue1286()，氣壓值轉(zhuǎn)換函數(shù)Get_Adc1286_Average()；對(duì)無(wú)線通訊元件NRF24L01的初始化函數(shù)init_NRF24L01()，發(fā)送數(shù)據(jù)包函數(shù)NRF24L01_TxPacket()和接收數(shù)據(jù)包函數(shù)NRF24L01_RxPacket()。

2)stm32f4單片機(jī)部分。

stm32外部時(shí)鐘采用為8 MHz，通過(guò)系統(tǒng)鎖相環(huán)初始化設(shè)置，生成168M的系統(tǒng)時(shí)鐘和片內(nèi)外設(shè)所需要的時(shí)鐘。向上位機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送，啟用DMA和定時(shí)器中斷方式，100 ms中斷一次，通過(guò)串口以115200的波特率向上位機(jī)發(fā)送氣壓、溫度和姿態(tài)角度數(shù)據(jù)。stm32采用循環(huán)方式對(duì)MPU-6050、HMC5883數(shù)據(jù)采樣并以中斷的方式接收AT89C52發(fā)送的數(shù)據(jù)。

相關(guān)函數(shù)有：對(duì)電子陀螺儀元件MPU6050的初始化函數(shù)GPIO_Init_I2C_MPU6050()，讀取角速度3個(gè)方向數(shù)據(jù)值函數(shù)MPU_Get_Gyroscope()，讀取加速度3個(gè)方向數(shù)據(jù)值函數(shù)MPU_Get_Accelerometer()，讀取dmp數(shù)字處理器計(jì)算出的姿態(tài)角度(搖擺、俯仰、偏航)函數(shù)mpu_dmp_get_data()；對(duì)電子羅盤(pán)元件HMC5883的初始化函數(shù)Init_HMC5883()，讀取總線字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)RecvByte_I2C()，寫(xiě)入總線字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)SendByte_I2C()，讀取磁羅盤(pán)角度函數(shù)Multiple_read_HMC5883()；對(duì)高度模擬輸入的：stm32f4的ADC初始化函數(shù)Adc_Init_STM32F4()，讀取高度數(shù)據(jù)的函數(shù)Get_godu_STM32F4()；對(duì)無(wú)線通訊元件NRF24L01的初始化函數(shù)NRF24L01_Init()，發(fā)送數(shù)據(jù)包函數(shù)NRF24L01_TxPacket()，接收數(shù)據(jù)包函數(shù)NRF24L01_RxPacket()。

1.3 收錄軟件界面設(shè)計(jì)

1.3.1 串口接收及數(shù)據(jù)格式分析

本設(shè)計(jì)通過(guò)3個(gè)串口分別接收航空自動(dòng)補(bǔ)償儀AARC500發(fā)送的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，GPS接收機(jī)發(fā)送的GPS數(shù)據(jù)和STM32單片機(jī)發(fā)送的飛行姿態(tài)等數(shù)據(jù)。串口數(shù)據(jù)接收采用中斷的方式，通過(guò)相應(yīng)的中斷回調(diào)函數(shù)，將數(shù)據(jù)接收到三個(gè)串口的相應(yīng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)接收標(biāo)志，在線程內(nèi)采用同步機(jī)制方式對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示和記錄。

航空自動(dòng)補(bǔ)償儀AARC傳輸內(nèi)容有：基點(diǎn)號(hào)，磁通門(mén)三軸數(shù)據(jù)，補(bǔ)償前磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，補(bǔ)償后磁場(chǎng)數(shù)據(jù)；GPS數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容為GPGGA格式數(shù)據(jù)；STM32F4向上位機(jī)傳輸?shù)膬?nèi)容包括：MPU-6050三維角速度和加速度數(shù)據(jù)、姿態(tài)角度數(shù)據(jù)(俯仰，搖擺，偏航)，HMC5883的磁方位角數(shù)據(jù)、磁總場(chǎng)到x軸分量、y軸分量、z軸分量的夾角數(shù)據(jù)，以及大氣溫度、大氣壓力和雷達(dá)高度數(shù)據(jù)。

1.3.2 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及軟件流程

數(shù)據(jù)收錄顯示軟件采用多窗體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，每個(gè)窗體采用動(dòng)態(tài)分配方式，進(jìn)入時(shí)自動(dòng)分配內(nèi)存空間，退出時(shí)及時(shí)釋放所占用的內(nèi)存資源。軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 軟件結(jié)構(gòu)及流程圖

1.3.3 窗體界面設(shè)計(jì)

1)主界面。

主界面由類class TForm1 : public TForm構(gòu)成，包含一個(gè)TMainMenu組件，由多個(gè)TMenuItem組件項(xiàng)、TImage組件以及相應(yīng)的事件函數(shù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。主要函數(shù)有：保存串口參數(shù)函數(shù)jianlisbwj()，該函數(shù)將串口設(shè)置參數(shù)保存到cksebeipeizhi.ini文件中，讀取串口參數(shù)函數(shù)dakaisbwj()，該函數(shù)用cksebeipeizhi.ini文件中的數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)置相應(yīng)的串口。

界面菜單包括：文件、測(cè)量、幫助。文件子項(xiàng)為：退出。點(diǎn)擊該子項(xiàng)后軟件退出，釋放所占用的資源。測(cè)量子項(xiàng)為：設(shè)置串口、進(jìn)入測(cè)量。點(diǎn)擊該子項(xiàng)后，執(zhí)行相應(yīng)窗體生成函數(shù)，系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配方式分配內(nèi)存占用空間，退出各窗體時(shí)，自動(dòng)釋放所占用的內(nèi)存資源。

2)設(shè)置串口界面。

串口設(shè)置界面由類：class Tcuankousz : public TForm構(gòu)成，包含TMemo組件、TLabel組件、TComboBox組件、TRadioGroup組件、TCheckBox組件、TButton組件、以及相應(yīng)的事件函數(shù)完成相應(yīng)的功能，退出時(shí)自動(dòng)清理所占用的內(nèi)存空間。主要功能函數(shù)有串口數(shù)據(jù)瀏覽按鍵函數(shù)Button1Click(TObject *Sender)，單選框設(shè)備點(diǎn)擊函數(shù)rdsbClick(TObject *Sender)以及保存各TComboBox組件設(shè)置的相應(yīng)事件函數(shù)。

串口設(shè)置包括：串口號(hào)、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)設(shè)置，設(shè)置的內(nèi)容自動(dòng)記錄到動(dòng)態(tài)數(shù)組DynamicArray的cksebei指針?biāo)赶虻臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。

3)工作界面顯示。

界面由類class TForm1 : public TForm構(gòu)成，包含TShape組件和TButton組件。主要函數(shù)如下：各按鍵的事件函數(shù)，讀取設(shè)置參數(shù)文件函數(shù)dwjsj()，創(chuàng)建測(cè)量數(shù)據(jù)記錄文件函數(shù)jianliFile()，保存設(shè)置參數(shù)文件函數(shù)baocuncansu()。它可以自動(dòng)創(chuàng)建兩個(gè)文件sjpeizhi.ini和szkcs.ini用以保存界面運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)。

進(jìn)入測(cè)量界面后，自動(dòng)按照串口設(shè)置界面中設(shè)置的串口參數(shù)打開(kāi)3個(gè)串口并設(shè)置相應(yīng)的中斷函數(shù)。建立各顯示窗口和窗口數(shù)據(jù)接收變量，包括圖形曲線顯示窗體、數(shù)值顯示窗體和表盤(pán)顯示窗體。建立分析串口數(shù)據(jù)的線程并繪制3個(gè)紅綠閃爍的指示燈指示3個(gè)串口的活動(dòng)狀況。

Button1Click()事件函數(shù)可以動(dòng)態(tài)生成各顯示窗體和接收線程，包括圖形顯示窗體class Thuitu : public TForm，數(shù)字顯示窗體class THC_SR04 : public TForm，表盤(pán)顯示窗體class Tzhinanzhenk : public TForm，接收顯示記錄串口數(shù)據(jù)的線程類class TRS232_Thread : public TThread。

類class Thuitu : public TForm所包含組件有TStatusBar組件、TPopupMenu組件、TMenuItem組件、TColorDialog組件和TPaintBox組件。主要函數(shù)如下：改變量程函數(shù)gblc()，數(shù)據(jù)顯示函數(shù)xsjssj()，TPaintBox鼠標(biāo)單擊函數(shù)pbOnMouseDown()，水平繪圖和垂直繪圖改變時(shí)的轉(zhuǎn)換函數(shù)zuobiaozh()，以及繪圖框內(nèi)鼠標(biāo)彈出清單的各項(xiàng)TMenuItem上的點(diǎn)擊函數(shù)。

類class Tzhinanzhenk : public TForm所包含組件有TPaintBox組件和TLabel組件。主要函數(shù)有數(shù)據(jù)接收函數(shù)jsshuju()和表盤(pán)繪制函數(shù)PaintBox1Paint()。

類class THC_SR04 : public TForm包含TLabel組件。主要函數(shù)有標(biāo)題輸入函數(shù)input_caption()和數(shù)據(jù)輸入函數(shù)inputsj()。

線程類class TRS232_Thread : public TThread主要函數(shù)有：接收GPS數(shù)據(jù)Read_gps()、接收AARC500數(shù)據(jù)Read_AARC()和接收stm32數(shù)據(jù)Read_stm32()。

2 系統(tǒng)測(cè)試

2.1 操作界面

軟件運(yùn)行在計(jì)算機(jī)XP操作系統(tǒng)上，啟動(dòng)程序進(jìn)入操作界面，主菜單項(xiàng)包括：文件、測(cè)量、幫助。

2.2 串口設(shè)置界面

點(diǎn)擊菜單測(cè)量/設(shè)置串口，在顯示界面中設(shè)置相應(yīng)接收串口的數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)：設(shè)備名、串口號(hào)、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位。點(diǎn)擊瀏覽按鈕，指定串口所輸入的數(shù)據(jù)自動(dòng)顯示到界面內(nèi)的文本框中，并不斷刷新，因而能夠檢查串口所接收的數(shù)據(jù)。

2.3 進(jìn)入工作界面

點(diǎn)擊菜單測(cè)量/進(jìn)入測(cè)量，在顯示界面后點(diǎn)擊運(yùn)行按鍵，進(jìn)入界面后，軟件自動(dòng)按照所設(shè)置的波特率等參數(shù)打開(kāi)3個(gè)串口，串口輸入的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的顯示在各窗口中。界面中，數(shù)字框分別顯示氣壓、溫度、高度和GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)，圖形框分別用數(shù)字和曲線的形式顯示接收到的數(shù)據(jù)，分別為AARC補(bǔ)償儀磁總場(chǎng)補(bǔ)償前和補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)圖形，磁通門(mén)的三軸分量數(shù)據(jù)圖形，顯示的量程和曲線顏色可由鼠標(biāo)右鍵彈出清單來(lái)改變，圖形框的大小可通過(guò)鼠標(biāo)在圖形框邊沿的拉伸而改變，表盤(pán)框用指針和以度為單位數(shù)字形式顯示姿態(tài)角度，分別為：磁羅盤(pán)方向、俯仰角度、搖擺角度和偏航角度。姿態(tài)圖形框內(nèi)顯示一個(gè)不同顏色的六面立方體，其六面立方體圖形隨著姿態(tài)角度的變化而發(fā)生相應(yīng)的姿態(tài)旋轉(zhuǎn)變化。各窗體可由鼠標(biāo)任意拖動(dòng)，串口的活動(dòng)狀態(tài)由相對(duì)應(yīng)的指示燈的紅綠閃爍來(lái)標(biāo)明。

圖3展示了搖擺、俯仰、偏航15度動(dòng)作時(shí)，相應(yīng)表盤(pán)框和姿態(tài)圖形框顯示的圖形。

2.4 數(shù)據(jù)文件記錄

軟件運(yùn)行后，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集運(yùn)行命令，自動(dòng)建立以當(dāng)前時(shí)

圖3 姿態(tài)動(dòng)作角度顯示

間命名的測(cè)量數(shù)據(jù)文件夾，并以當(dāng)前時(shí)間建立三個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)記錄文件，分別為GPS數(shù)據(jù)文件、AARC數(shù)據(jù)文件和stm32數(shù)據(jù)文件，串口所接收的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄到這三個(gè)文件中。文件記錄為ASCⅡ數(shù)據(jù)格式，為同步所接收的三個(gè)串口數(shù)據(jù)，每次串口數(shù)據(jù)的記錄，接收時(shí)間自動(dòng)記錄到相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件中，各數(shù)據(jù)文件的記錄格式如圖4。

圖4 數(shù)據(jù)文件記錄格式

3 結(jié)論

本設(shè)計(jì)采用了軟件和硬件方式，實(shí)現(xiàn)了GPS數(shù)據(jù)、動(dòng)作姿態(tài)角度數(shù)據(jù)、航磁數(shù)據(jù)、高度、大氣壓力和溫度數(shù)據(jù)的記錄和顯示，完成了數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)的制作。將姿態(tài)數(shù)據(jù)接收到系統(tǒng)中，可有效監(jiān)控航磁標(biāo)定飛行過(guò)程中俯仰、搖擺、偏航動(dòng)作的規(guī)范性，為數(shù)據(jù)處理人員評(píng)價(jià)磁補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量水平提供了一種手段，在數(shù)據(jù)處理中，通過(guò)檢查文件記錄中飛行姿態(tài)的角度數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)測(cè)區(qū)中航磁探頭進(jìn)入死區(qū)時(shí)的記錄，剔除探頭在死區(qū)時(shí)的數(shù)據(jù)干擾。

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Design of Air Magnetic Attitude Data Collection System

Sun Xiaonan, Sun Tao, Xin Chunying, Jia Huashan

(Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry，Shijiazhuang 050002,China)

With the development of computer, the method of magnetic compensation in the airborne magnetic survey has been changed from manual compensation to automatic compensation. And the calculation of interference coefficient inmagnetic compensation is also done during the compensation calibration flight. Due to the accuracy of the magnetic compensation coefficient is determined by the accuracy of the action(swing, pitch, yaw), the recording and displaying of the aircraft attitude angle data can provide basis for the evaluation of the quality of aircraft magnetic compensation. From the data processing of the survey area, it can check how the working angle of the aerial magnetic probe changes in the measurement area, so we can avoid the interference caused by the aerial magnetic probe in dead zone. Therefore, it is very necessary to collect the flight attitude data during the airborne geophysical survey. This software is based on C++Builder compiler system, it not only lets the real time data collecting, recording and displaying of airborne magnetic data, GPS data and flight attitude motion data during the airborne magnetic survey come true, but also provides support for flight attitude data in the development of compensation software.

airborne geophysical prospecting; attitude monitoring; automatic compensation

2016-11-28；

2016-12-23。

中國(guó)核工業(yè)地質(zhì)局鈾礦地質(zhì)科研項(xiàng)目(201664，201665) 。

孫肖南(1962-)，男，河北石家莊人，物探高級(jí)工程師，主要從事航空物探設(shè)備的管理維護(hù)方向的研究。

1671-4598(2017)05-0192-03DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp

TP

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