鑒于無人機航磁測量系統具有經濟、高效、安全的優勢，其在小區域大比例尺航空物探應用領域具有廣闊前景。近年來無人機航磁測量系統的研發與應用日益受到世界航空地球物理勘查公司的廣泛關注。現在國外已發展了多套技術成熟的無人機航磁測量系統，并且得到了實際應用。典型的無人機航磁系統包括Fugro公司的Georanger系統、Magsurvey公司的PrionUAV系統等。中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所在航空物探領域有較深的理論研究和應用實踐，在2012年聯合中國航天空氣動力研究院開展彩虹系列無人機航空物探系統的研究工作，包括飛行平臺的選型和改裝、航磁和航放測量設備的適用化改型、系統集成以及搭載試驗。其中涉及彩虹三無人機和AARC510航磁實時補償收錄系統的集成，主要工作任務包括遙測遙控通信接口設計以及通信協議轉換、位置姿態數據的解析及D/A變換、相關系統的電氣隔離和電平轉換等。
1 系統總體設計
彩虹三無人機航磁測量系統總體設計框圖如圖1所示，主要由彩虹三無人機、通信協議轉換器、AARC510航磁儀三部分組成。
彩虹三無人機通信接口采用RS422通信協議，而航磁儀的數據和命令接口采用RS232通信協議，數據格式有較大的差異，波特率、同步碼和校驗方式均不相同，因此需要在這兩種接口之間設計專用的通信協議轉換電路和程序。航磁儀需要在實時補償過程中記錄飛行高度數據的模擬信號，而無人機鑒于安全的考慮，無法提供飛行高度的模擬信號，也需要設計數模轉換電路；在實際工作過程中，航磁儀GPS接收機會出現精度不足、容易丟星的情況，無人機可以提供差分高精度DGPS數據，因此對位姿數據進行標準GPS格式的變換也是必須的。此外無人機的電源地、信號地和外殼是相互分離的，即三地隔離。為了使無人機三地關系不發生變化，明確無人機的整個接地關系，消除飛行安全隱患，轉換器必需做到電源隔離、信號隔離、外殼隔離。為了達到以上的規范要求，設計了專門用于彩虹三無人機航磁測量系統的通信協議轉換器。
