三、国内无人机低空航磁测量产业发展分析
（一）国内无人机低空航磁测量产业发展状况
“十一五”以来，经过三个“五年规划”的科学技术创新与应用，攻克了相关理论和核心技术难题，促进了国内航空物探的自主创新能力和勘查技术水平的大幅度提高，实现了全系列、先进实用的航空物探勘查系统和技术的自主研制，填补了多项国内理论、技术和装备空白，打破了国外技术封锁和垄断，并通过结合地质调查项目的实施，实现了工程化应用。
我国国土资源航空物探遥感中心2003年研制成功新一代(HC-2000)航空氦光泵磁力仪，采样率可在1~15Hz范围内调制，灵敏度达到0.3pT/Hz1/2，测量范围为35000~65000nT。杭州瑞声海洋仪器有限公司推出RS-HGB4B型航空4He光泵磁力仪，测程：35000~70000nT，采样率0.2~10Hz，静态噪声≤0.01nT，仪器系统频率响应≥10Hz。
许多国内的科研单位都自主研制了基于固定翼平台的航磁测量与补偿系统，其中具有代表性是中国国土资源航空物探遥感中心(航遥中心)2002年推出的SCI型航磁自动化数字补偿仪，其量程为20，000~100，000nT，分辨率为0.001nT，总场补偿后标准差为0.035nT(典型值)，标准差改善比为10~20倍。十一五期间，航遥中心进一步研制出AGS-963型多通道航磁梯度补偿仪。AGS-963的外部构造如图1.3.1-1所示，它的量程为10，000~100，000nT，分辨率为0.0001nT，总场补偿后标准差在0.019~0.080nT之间(典型值为0.035nT)，改善率为12.7~89.0。AGS-963型多通道航磁梯度补偿仪已达到国际先进水平。目前国内航磁测量系统发展程度如下图1.3.1-2所示。
图1.3.1-1
表1.3.1-1
我国无人机低空航磁产业起步较晚，但在2012年至2015年短短的三年时间里，中国地质调查局组织多家科研单位，共同研制完成了世界上第一套“彩虹-3”中型无人机航空地球物理综合测量系统，如表1.3.1.1，开启了无人机在地质调查矿产勘查民用领域的使用。2015年，经过3个月的野外工作，中国地调局地科院物化探所“基于无人机的航空物探(电/磁/放)综合站测量技术研发与应用示范”项目组在克拉玛依低山地区应用长航时、全夜航测量模式，安全、高效、高质量地完成了总计13000余测线千米高精度无人机航磁、航空(磁/放)试生产任务，圆满完成年度试验及试生产作业，检验了综合站的实用化性能，野外原始资料满足规范要求并顺利通过验收。这标志着我国自主研制的无人机航磁及磁/放综合测量系统基本实现实用化，具备了推广应用的基础。
图1.3.1-2
中科院上海微系统所(常凯等，2015)研发了一种基于LTSSQUID的无人机航空超导磁测系统，基于Barewasher构型的SQUID超导薄膜可有效抑制地磁场引起的磁通陷入，基于SQUID自举电路(SBC)技术实现低噪声直接读出磁场信号，该系统灵敏度优于1pT/√Hz，环境场下量程达到60μT，可实现地磁场的垂直三分量磁场同步测量。同年，中科院上海微系统和信息技术研究所研制一种可基于GPS在硬件层面上通过重采样技术实现数据实时同步的低温超导磁力仪(伍俊等，2015)，数据同步精度优于1μs，并在GPS信号丢失后仍能在50s内通过数字锁相环保证数据的同步精度，为磁法勘探和航空全张量磁梯度测量等领域奠定了坚实的基础。中科院上海微系统和信息技术研究所和吉林大学(荣亮亮等，2016)基于欠阻尼低温SQUID和单片读出技术构建了一种高性能低温SQUID传感器，通过与空心线圈瞬变电磁系统的对比实验，验证了低温SQUID对地球深部信息的探测能力，标志着我国在高端技术方面已经取得了较大成果。
2017年9月23日，在天津举办的2017年中国国际矿业大会上，地质调查新兵——我国的“彩虹-4”物探专用无人机就已经亮相了。当时是正在研制当中，计划的是2018年试飞，2019年正式投入使用。如果一切顺利进行，则标着着我国无人航空物探领域装备更加成熟和完善，即将迎来新的篇章。1、最大有效载荷达345公斤，可以实现同时搭载航磁、航重和航放等航空地球物理探测设备；2、巡航速度可达每小时200公里，这一巡航速度是与机载多种地球物理探测装备完美匹配，飞行高度可以降低到规范要求，从而实现大中比例尺的航空地球物理探测工作；3、续航时间可达40小时，续航里程可达4000公里，使用超视距通讯链路控制距离可达2000公里以上，为航空地球物理向深蓝远海进军提供了保障；4、可在距地面120-180米的高度稳定飞行，最大飞行高度可达7300米，使用升限在6000米以上，可实现在青藏高原开展航空地球物理探测工作。
2017年国家重点研发计划设立重点专项“机载高精度磁力仪”，用于陆地及海洋资源勘探。该项目由上海通用卫星导航有限公司牵头组织，共有清华大学、上海航天电子技术研究所、国家海洋局南海调查技术中心等7家单位参与其中。主要研发成果包括GSN-882铯光泵探头、GPS差分接收机(中海达SKY2)、航姿模块(HEC395)、激光高度计(GLS-B1000)。
