航空地球物理探测技术，是地球物理勘探技术与航空技术相结合的一门高新技术。航空磁力测量是航空物探方法中使用时间最早、最成熟和最多的磁测方法，其将航空磁力仪及其配套的辅助设备装载在飞行器上，在测量地区上空按照预先设定的测线和高度对地磁场强度或梯度进行测量，并对测量数据进行分析，以便研究地下地质构造和寻找矿产。航磁测量可为矿产资源调查评价、海洋地质调查、工程地质和环境调查、基础地质与研究等应用提供有效信息和解释成果。
与传统地面磁测相比，航磁测量不受水域、森林、沼泽、沙漠和高山等地形条件限制，具效率高、成本低、便于大面积工作、探测深度较大等优点。同时由于飞行是在距地表一定的高度进行，从而减弱了地表磁性不均匀体的影响，能够更加清楚地反映出深部地质体的磁场特征。
传统的航磁测量设备体型大，重量重，价格高昂，且对飞行平台姿态和精度要求高，因此大多数采用固定翼、直升机以及动力三角翼等载人飞行平台；同时使用载人飞行平台作业成本高，风险大，飞行高度高，获取的数据分辨率和精度较低。
无人飞行器具有灵活机动、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短的特点，可一定程度上突破自然条件和人类能力限制、代替工作人员进行远距离（难到达）和高危地区作业，能够在复杂地面和气象条件下执行飞行任务。结合高精度、高灵敏度航空磁力仪，可实现低风险、低成本、高质量航空物探测量作业，能有效拓展航空物探应用场景。
1 CW-15测量系统
本系统飞行平台采用成都纵横大鹏无人机科技有限公司的CW-15无人机航磁测量系统，在继承CW-10航测系统优点的基础上，续航时间、载荷能力、航电设计等方面均有了进一步提高。其同时搭载铷光泵高精度航磁测量仪，以及4200万像素正射航测相机，不仅能获取高精度地磁数据，还可同时采集高分辨率正射影像数据，便于后期数据分析。极大地简化了航空物探测量作业，提高了作业自动化程度和成果精度水平，实现测量工期缩短、成本降低的目标，成为高精度、高效率、稳定可靠的航空物探利器。
CW-15大鹏无人机主要技术参数如下表所示：
项 目 | 参 数 |
最大起飞重量 | 16Kg |
任务载荷 | 2.5kg |
最佳巡航空速 | 65km/h |
最大飞行空速 | 105km/h |
垂直起降动力 | 电机 |
平飞动力 | 电机 |
续航时间 | 120min（搭载航磁传感器） |
翼展 | 3.54m |
机身长度 | 1.7m |
实用升限 | 6500m |
最高起飞海拔 | 4500m |
使用环境温度 | -30℃~50℃ |
垂直方向定位精度 | 3cm |
水平方向定位精度 | 1cm+1ppm |
起降方式 | 垂直起降 |
防雨能力 | 小雨小雪（降雨量≤10mm/24h） |
抗风能力 | 6级风 |
控制距离 | 30km |
包装箱尺寸 | 1400mm x 600mm x 550mm |
主要特点：
l 垂直起降：大大减小对场地的要求，无须依赖弹射架、降落伞等辅助设备；
l 全自主起降：一键起降，无需遥控器，安全简便，降落精度10cm以内；
l 大载重：最大任务载荷能力可达2.5kg；
l 长航时：搭载正射或航磁设备，续航最高可达到120分钟；
l 效率高：最大作业续航时间可达120分钟，单架次可以完成12平方公里以上1:500；30平方公里左右1:1000,40平方公里左右1:2000正射航测任务；
l 一机多用：飞行平台可配置不同任务模块舱，根据需求更换正射相机（4200万像素全画幅相机或1亿像素中画幅飞思工业相机）、五拼倾斜摄影相机（总像素1.2亿半画幅相机或2.1亿全画幅相机）、多光谱、高光谱、航磁、光电吊舱与图传等，方便输出多种数据成果；
l 高原性能：可在4500米海拔正常起飞，巡航高度可达6500米；
l 折叠机臂：旋翼无需拆卸，通过折叠设计进一步提高可靠性和便捷性；
l 模块化设计：使用插销、卡扣、自锁装置，方便拆装；
l RTK/PPK：标配实时差分和事后差分两种模式同时使用。实时差分主要用于厘米级精准自主垂直降落，后期差分主要用于输出高精度POS数据，确保大量减免像控点；
l 姿态好：气动设计通过严格的风洞实验，飞行控制采用总能量自适应算法确保姿态稳定，以利生成高质量DLG成果；
l 曝光同步：确保延时控制在10ms以内；
l 双GPS多冗余设计：确保飞行过程中若主差分GPS出现异常，可以平滑切换到备份GPS，保障飞行安全；
l 双磁罗盘多冗余设计：确保飞行过程中若内置出现异常可以平滑切换到备份外置磁罗盘，保障飞行安全。
1.1 传感器
1.1.1 单镜头全画幅正射航测相机
CA102正射航测相机是由成都纵横在常规数码相机基础上进行优化改装检校而来，该相机成像照质量好、拍照间距短、体积小、重量轻，搭配21mm原装蔡司镜头，能实现低空航测作业，完全满足航磁测量低空作业需求。对地航高120米时，照片地面分辨率为3cm，且相片畸变小，能有效提高后期数据处理精度。
相机主要技术参数如下表：
项 目 | 参 数 |
型号 | CA102 |
安装方式 | 内置固定 |
镜头焦距 | 21mm |
传感器尺寸 | 35.9mm×24.0mm（全画幅） |
曝光间隔 | 1秒 |
总像素 | 4200万 |
像幅 | 7952×5304 |
影像存储格式 | RAW&JPEG |
分辨率 | 3cm |
存储容量 | 128G |
存储接口 | TF |
尺寸 | 126.9mm×95.7mm×60.3mm |
重量 | 582g（仅机身） |
输入电压 | 10~28V |
供电方式 | 外部供电 |
1.1.1 GTK-R15型铷光泵航磁补偿测量系统
是以氦等气体以及碱金属钾、铷、铯等元素的原子在外磁场中产生的塞曼分裂为基础，并采用光泵和磁共振技术研制成的磁力仪。光泵磁力仪是成熟商用总场磁力仪中精度最高的一种磁力仪。为了适合无人机搭载飞行，GTK-R15型铷光泵航磁测量系统集成了高精度磁通门三分量磁力仪,GPS，激光高度计，9轴姿态传感器，气压高度计，使用业内成熟的固定翼航磁补偿技术将飞行器机动飞行时，对磁力仪探头产生的干扰去除掉，该系统是目前国内投入实际应用的最轻型固定翼光泵航磁系统。
GTK-R15型航磁测量系统，从软件通讯到硬件集成，深度融合于CW-15飞行平台，为行业用户提供了航磁、航测一站式解决方案。深受业内专家好评。
GTK-R15型航磁测量系统主要技术参数如下表：
高精度民用光泵磁力仪
项 目 | 参 数 |
地面静态噪声水平 | 0.01 nT （四阶差分法，国标航磁一级） |
分辨率 | 0.0001nT |
灵敏度 | ≈> 0.02nT/√Hz (0.1-100 Hz频带,功率谱) |
测量死区 | 单一赤平面,± 7 度 |
量程 | 1000 nT - 100000 nT |
电源及功耗 | 5V,探头及频率计 2 W（工作） , 3W（启动时） |
工作温度 | -30C to +60C |
校准 | 不需要 |
最大梯度容差 | 100 nT/cm |
重量 | 18 g (探头)/100g(频率计数器) （未含连接线） |
探头尺寸 | 19x19x47 mm (探头) |
高精度磁通门矢量磁力仪
项 目 | 参 数 |
磁通门轴数 | 3（右手XYZ坐标系） |
测量范围 | ±100μT |
内部噪声：低噪 | 在1Hz时，≈10pTrms/√Hz |
预热时间 | 15分钟 |
偏移误差 | 在零场中±100nT |
比例误差 | 直流时，±0.5% |
偏移误差的温度系数 | 1nT/℃ |
正交误差 | 轴间误差小于1° |
数字输出静态噪声水平 | <0.2 nT 5Hz |
数字采样率 | 10Hz-1Hz |
微小型多路数据采集器及软件补偿系统
微小型多路 数据采集器 | 24位高速ADC数据采集器,4核ARM Cortex-A53, 1.2GHz CPU，USB数据储存 12参数校正计算对进行轴向干扰，比例系数，正交度误差和软铁效应的修正 |
9轴加速度计陀螺仪姿态角测量模块/气压计 分辨率：加速度：6.1e-5g，角速度:7.6e-3°/s。 稳定性：加速度：0.01g，角速度 0.05°/s。 姿态测量稳定度：0.01° |
GPS接收机 2m精度，支持GPS及北斗导航卫星 |
航磁地面站系统 | Windows航磁数据记录处理软件，飞行后数据清理，数据分析，补偿参数计算磁通门磁力仪12参数数字补偿算法及光泵磁力仪补偿技术 |
该系统光泵补偿技术系统采用18项系数补偿算法，使用软件补偿方式对航空磁测数据进行补偿。系统使用矢量磁力仪的三份量作为姿态因子，将飞行器的永久磁场，感应磁场和涡流磁场通过算法从总场中去除。在离地面尽量远的磁场平缓地带，根据预先四边飞行的数据，估算出18项系数。在随后的实际工作调查飞行中，使用18存储项系数来对采集到的数据进行软件处理。其补偿干扰改进比率 (总场)为10-20倍（典型值，不同飞行平台结果不一，干扰越小的系统，改进比率越低）。
该系统磁通门补偿技术采用磁通门磁力仪12参数数字补偿算法，获得轴向干扰，比例系数，正交度误差和软体效应的12个修正参数，可对磁通门磁力仪输出的总场进行实时补偿。
