AARC500 航磁实时补偿系统

航空物探仪器设备航磁采集及补偿设备航空物探

AARC500从AADCII发展而来,RMS仪器公司多年的研发以及与加拿大国家研究委员会的飞行研究实验室的协作,AARC500延续了AADCII低成本高质量数据的优秀传统。多年来RMS航磁补偿器已经成为物探业航磁补偿的标准。该系统建立在最先进的、可靠的硬件和固件以及稳健、成熟的补偿算法基础上。保证了补偿、数据采集拥有无与伦比的性能,准确性和可靠性。

AARC500数据收录系统和自适应实时补偿系统为固定翼飞机和直升机的内测磁力系统的地磁干扰提供了实时补偿,现代高灵敏度磁力计的全分辨率得到体现。补偿解决永磁、电磁感应磁性以及涡流的影响,同时也消除了传感器的转向误差。

RMS仪器公司的新补偿技术基于一个灵活的集成了双核32位处理器的构架。它包含了先进的COTS(工业级)电子设备,以及一个新的磁力仪接口模块。

前端子系统

前端在系统中负责所有的磁数据采集和处理,并提供与GPS的精确同步。

磁力计接口,是高性能补偿的关键,使用最新的模拟和数字电子技术来为多达8个总磁场磁力仪传感器提供良好的精度和同步。它使用一个非常稳定,温度补偿晶体振荡器作为时基。从而保证计数器只有很小的噪声和温度漂移。

系统包含一个三轴磁通门(矢量)磁力仪。信号使用高分辨率处理(16位)A/ D转换器处理。前端采样率用户可选,最高能达到1280赫兹。通过精细的调谐,用户可选的传递函数提供杰出的信号保真特征。用户也可以在特定的应用中定制前端处理单元(例如,降低直升机转子系统的影响)。主前端采样率的高速原始采样数据也是用户可选的。从而可以进行深入的频域分析。对于符合磁力仪读数的EM系统也可以同时使用。

主机子系统

应用软件和实时操作系统 (RTOS)安装在闪存里。RTOS是 QNX 6.5 (或者更新的版本)。这是根据关键任务应用配置的确定并且可靠的操作系统,确保能满足严格的时序约束的任务。原始和补偿后数据可以实时获得,最高可达到 80 Hz:(a)可以存储在闪存里或者电脑硬盘里的记录, (b)通过一个115.2- kbps 的串行接口输出, (c) 通过网口输出,(d)输出到自带显示器或外接显示器。(e) 通过打印机记录。

软件包括方便使用的用户界面,一系列数据分析和故障检查的程序。全面的统计信息可以用于改进标定/补偿解的质量。这些信息包括改进系数(IR),一个标准的反映补偿效果的数据。对于磁性较为复杂的大飞机的总场值,AARC500补偿后的标准的有效的IR值应该在10-20左右。

一个综合的图形显示控制软件单元可以实现同时在自带显示器和外接显示器的显示。系统同时也有其他通用输入输出接口(网口,USB,UART)。

Windows远程控制

AARC500的可以让用户用基于Windows系统的远程连接工具通过IP网络完全控制和操作仪器。AARC500的用户界面被完整的无缝的复制到Windows计算机上。连接到电脑上的鼠标和键盘可以和直接连接到AARC500一样的使用。在这种复杂的系统中集成这种技术,可以简单的使用电脑/笔记本电脑来控制和操作AARC500和其他仪器的同时在笔记本上运行别的软件。

GPS接收器选项

一个嵌入式的GPS接收器给整个系统提供GPS时间标准。 GPS 数据 (时间、经度、纬度、高度) 和磁数据一同记录在一个文件中。多种GPS接收器可以选择,满足不同精度的需求。 AARC500给用户留有两个端口可以直接使用。可以供给,例如,导航系统使用。用户也可以选择外部接收器(用户自备)。

飞行后补偿和分析选项

先进的嵌入式功能允许进行飞行后补偿,此时通常合适的标定在飞行时不能进行。和实时补偿相辅相成,成为提高航空物探磁测效率的重要组成。同时包括标定数据和频域分析功能。

选购信息

AARC500-x:自适应航磁实时补偿器。(x表示磁力仪通道数)。包含:Fluxgate三分量磁力仪;Phindows授权。

高级功能:多前端采样率和传递函数。原始前端记录,FW升级,EM使用选项。

后补偿功能:后补偿和标定分析功能。需要高级功能选项。

RMS4880磁力仪电源解耦模块;GPS接收机选项;前端模拟输入

–标定及标定方案

AARC500使用3轴磁通门磁力仪监测飞机运动时产生的滚动、俯仰和转向等姿态的变化产生的磁场的变化。在约6 – 8分钟标定运行模式下,飞机姿态数据和磁力计传感器读数等数据通过一个复杂的模型可以得出一个约有30个项目的解。

这个解是一个综合的数学模型,它准确地描述了飞机飞行时的磁场干扰。它是标定姿态完成后马上就计算出来的。它可以立即用于补偿运行模式下或进一步分析以及与其他解进行比较。
AARC500无需后补偿软件。系统使用全方位360º的数据的到一个可靠的解。如果需要,在没有采集到360º数据的情况下,AARC500可以对特定活动区域进行标定,并给出一个解。此外,任何局部标定的解都可以结合在一起得到一个完整的解。

–补偿——总场和梯度

补偿运行模式下可以测量多达8个的高灵敏度磁力仪的总场值和梯度值,使用之前得到的解进行实时校正。3轴矢量磁力计的数据和磁力仪的补偿和未补偿数据以及其他附属数据,都被实时记录在闪盘或硬盘上,以及可以实时监测。

–自适应补偿

AARC500包含复杂的自适应信号处理技术,可以不断从输入信号“学习”,从而调整补偿系数得到最优解。这可以提高带通和梯度补偿(减小几倍的残差),简化校准程序。其他新的方法不断被开发,并且可以容易地并入该系统,这要感谢其灵活的架构。

–机载电子系统动态补偿

AARC500结合新技术,可以进行机载电子系统直流电子干扰的实时动态补偿,例如电台,航空电子设备,内部通讯系统,液压泵和其他仪器等。补偿模型通过一个简单的“标定”程序,计算一系列的参数后的到扩展。机载电子补偿系统对用户而言非常有用——它简化了航磁测量人员的操作,增强了鲁棒性和耐电性,改善了整体补偿性能。这个技术适用于固定或变化电流的设备,最多可以同时进行4个通道的机载电子设备的补偿。

–磁力计接口可以兼容8个高灵敏度传感器(Cs, He, K)
–前端采样率,高达1280Hz
–磁力仪处理器: 0.32pT分辨率, <0.1pT内部系统噪音
–最多8个总场或多种梯度的实时补偿
–成熟以及非常强大的补偿算法( AADCII )
–自适应信号处理技术——改进的补偿和简化的校准程序
–用户可定制的前端处理模块
–提供补偿后,未补偿和原始数据
–嵌入式GPS接收器选项(单频、双频或三频)
–数据输出和记录频率:10、20、40、80 Hz或外触发
–新:后补偿功能
–新:机载电子系统的动态补偿
–新:磁力仪读数与大地电磁系统一起使用
–实时图形输出内部显示或使用外部显示器显示或打印机
–灵活和简单的用户界面,内置的TFT LCD和外部显示器
–通过任何Windows设备(以太网,互联网)全程监测/控制
–实时操作系统(RTOS):QNX 6.5
–基于32位处理器的先进硬件和固件架构
–紧凑轻便:19 “机柜式,5.25 ”高,19磅

磁力计输入信号: 高灵敏度磁力仪探头通道最多达8个
任意组合:
Cs: 频率. 70 kHz-350kHz
K-41, K-39: 频率. 140 kHz-700kHz
He: 频率. 560 kHz-2.8MHz
磁场测量范围: 各种磁力计的测量范围; 例如: [4]G-822A, G-823A: 20,000 – 100,000 nT
CS-3, CS-L: 15,000 – 105,000 nT
GSMP-30A: 20,000 – 100,000 nT
前端 (FE): 时基: > 100 MHz, 温度补偿晶体振荡器
分辨率: 0.32 pT [
系统噪声: σ < 0.1 pT [1]
采样率: 160, 640, 800 or 1280 Hz –用户可选[2]
传递函数(带宽): 1.6 Hz, 3.25 Hz, 6.4 Hz, 9.8 Hz, 20 Hz, 0.16FSH
或者用户定制。传递函数.–用户可选. [2]
补偿性能: 改正比(IR) (总场): 10 – 20
改正比(IR) (梯度): 20 – 100
(自适应补偿进一步改善, 总场和梯度的带通提高2倍-5倍)
补偿精度: 对于整个飞行测线σ ≈ 20 pT, 0–1Hz
滤波器(主机): 用户可选, 0.4–3.0 Hz 带宽
标定时间: 6–8 min
矢量磁力仪: 包含于 AARC500
3-轴磁通门
过采样, 16-bit, 自校准模数转换器
数据输出和记录: 采样率 (FSH): 10, 20, 40, 80 Hz, 外部触发, 外部-PPS –用户可选[5]
串行端口: 115.2 kbps, ASCII/Binary
网口:TCP/IP包,ASCII/Binary
记录介质: 闪存盘(≥16 GB), USB闪存
打印机
显示器(内置和外接)
OBE 补偿: 最多4个独立通道机上电子动态补偿
需要模拟前端采集模块选项
事件输入/GPS同步: 4个锁定的事件输入端口
LS-TTL 电平, 边缘敏感
输出数据中有事件标签
精确度: 每个前端采样周期 (小于 781 µs)
原始数据记录: [2] 前端采样率有1-MB的缓冲区
举例: 4个磁通道的41666 条记录
模拟前端采集模块– 选项: 4通道独立输入
16-bit 的分辨率, 自校准模数转换器
输入范围: ±5 V
输入电阻: 1 MΩ, 典型
显示: 6.5英寸彩色TFT数字LCD显示器
VGA 分辨率(640 x 480)
表面防闪光处理
背光: 冷阴极荧光灯, 2个可替换的灯管
亮度: 400 nits
鼠标: 硅橡胶控制键
压力控制操作
没有活动件
远程控制: 任何Windows系统的计算机, 通过网口连接就可以登录到AARC500的操作界面。
也可通过串口 (RS232) 端口 –发送 ASCII 命令控制
指示器,通用I/O
8LEDs显示磁力仪状态
2LEDs显示前端状态
五个USB2.0接口
数据输出(RS232, 9-pin D-sub)
远程控制(RS232, 9-pin D-sub)
两个10/100/1000-TX网口(RJ45)
模拟RGB接口(15-pin D-sub)
打印机接口I/F(9-pin D-sub)
GPS接收器(选项): 磁力数据中标记了与GPS同步的时间,纬度, 经度和高度
达到10 Hz
内置– Novatel公司的OEMV-1, OEMV-2 和 OEM6 系列单倍或双倍频率接收器
外置–任何能通过串口 (RS232) (达到10 Hz)输出标准NMEA GGA格数数据,带PPS 触发的GPS接收器
后补偿-选项: 对AARC500的binary d-文件进行后补偿和分析功能
电源: +28 VDC ± 6 VDC, 2.75 A
对于一个磁通道连接到RMS4880A磁力仪的电源/解耦模块: 典型为0.5 A;打开电源时为 1.0 A [3]
环境要求: 工作温度: 0到+50ºC
存储温度: –20到+55ºC
相对湿度: 0到99%,non-cond
高度: 0 – 6,000 米 (0 – 20,000 英尺)
尺寸(宽 x高 x 长): 483 x 133 x 381 mm, (19 x 5.25 x 15 in)
重量: 8.2Kg (19lb)
注释: [1] 625-msec 的integration period, 带宽1.6-Hz.
[2] 需要AARC500高级功能选项. 否则, 系统默认前端采样率为640- Hz, 带宽1.6-Hz.
[3] 接通额定电流1A是对于 Geometrics G822A-类型磁力仪说的. 不同类型的磁力仪这个电流值可能不同.
[4] 磁力仪型号和生产厂家:
G- 822A, G-823A (Geometrics),
CS-3, CS-L (Scintrex),
GSMP-30A (GEM Systems).
[5] 对5-8个磁探头时有一些限制