CN108238250A - 一种电离辐射监测无人机、系统及电离辐射监测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电离辐射监测无人机、系统及电离辐射监测方法，能够提升无人机的飞行控制稳定性以及定位精度，进行准确的空间电离辐射监测及电离辐射源寻源。电离辐射监测无人机包括：无人机飞行器、电离辐射探测器、数据采集传输仪以及实时动态定位流动站，其中，电离辐射探测器、数据采集传输仪以及实时动态定位流动站搭载在无人机飞行器上，电离辐射探测器与实时动态定位流动站分别与数据采集传输仪具有信号连接关系，其中，电离辐射探测器安装在无人机飞行器的机身下部；数据采集传输仪安装在电离辐射探测器与无人机飞行器的机身之间；实时动态定位流动站安装在无人机飞行器的顶部两侧。

Description

一种电离辐射监测无人机、系统及电离辐射监测方法

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种电离辐射监测无人机、系统及电离辐射监测方法。

背景技术

电离辐射是能使受作用物质发生电离现象的辐射，由直接或间接电离粒子或二者混合形成辐射。电离辐射具有波长短、频率高、能量高等特点，因而，如果防护措施不当，当人体受照射的剂量超过一定限度，则能发生有害作用，例如，在受到电离辐射后，电离辐射在人体组织内释放能量，从而引起细胞损伤、死亡或转化成癌细胞。即使人体受照射的剂量没有超过一定限度，但如果较长时间内分散接受一定剂量的照射，也可引起慢性放射性损伤，例如，皮肤损伤、造血障碍，白细胞减少、生育力受损等。因而，检测电离辐射，查询电离辐射源并进行相应处理，对保障人们生活环境的安全至关重要。

目前，在进行电离辐射监测时，一般采用无人机载电离辐射监测方案，即将电离辐射监测仪搭载在固定翼无人机上，使用GPS进行定位，在电离辐射监测，将监测得到的电离辐射数据存储在内置的存储器上。但该电离辐射监测方法，在固定翼无人机贴近地面进行电离辐射监测时，需要在一悬停位置进行电离辐射数据采集，由于GPS定位的精度为米级，且地面障碍物较多，气流复杂，容易干扰或遮挡GPS信号，使得GPS定位的精度进一步降低，使得对固定翼无人机的定位在更大范围内波动，从而导致固定翼无人机不能稳定的悬停进行监测，在电离辐射悬停监测中出现漂移，定位稳定性差，从而在后续分析过程中，依据监测得到的电离辐射数据进行电离辐射源定位，定位精度较低。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供电离辐射监测无人机、系统及电离辐射监测方法，能够提升无人机的定位稳定性以及定位精度。

第一方面，本发明提供了电离辐射监测无人机，包括：无人机飞行器、电离辐射探测器、数据采集传输仪、实时动态定位流动站以及电离辐射源寻源提示器，其中，

电离辐射探测器、数据采集传输仪、实时动态定位流动站以及电离辐射源寻源提示器搭载在无人机飞行器上，电离辐射探测器与实时动态定位流动站分别与数据采集传输仪具有信号连接关系，其中，

电离辐射探测器安装在无人机飞行器的机身下部；

数据采集传输仪安装在电离辐射探测器与无人机飞行器的机身之间；

实时动态定位流动站安装在无人机飞行器的顶部两侧；

电离辐射源寻源提示器安装在无人机飞行器的机身侧部。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述无人机飞行器，用于接收外部控制终端发送的飞行控制信息，依据所述飞行控制信息进行飞行；

所述电离辐射探测器，用于在无人机飞行器飞行过程中或者到达目标监测点后，探测空间电离辐射源或环境辐射的电离辐射数据，并输出至数据采集传输仪；

所述数据采集传输仪，用于采集电离辐射探测器探测的电离辐射数据，将采集的电离辐射数据通过无线方式传输到控制终端；

所述实时动态定位流动站，用于接收外部实时动态定位基准站的定位数据，结合自己接收的定位数据，实时计算获取无人机飞行器的精准位置信息，实现厘米精度的定位，通过数据采集传输仪输出至控制终端。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述电离辐射探测器安装在无人机飞行器机身中心的正下方。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电离辐射探测器为长圆柱体探测器，包括：核电子学测量部件、光电倍增管以及传感器探头，其中，

核电子学测量部件，设置在长圆柱体探测器的顶部；

光电倍增管，设置在长圆柱体探测器的中部；

传感器探头，设置在长圆柱体探测器的底部，所述长圆柱体探测器的底部距离地面最近。

第二方面，本发明提供了电离辐射监测无人机系统，包括：电离辐射监测无人机、实时动态定位基准站以及控制终端，其中，

电离辐射监测无人机，用于接收控制终端发送的飞行控制信息，依据所述飞行控制信息进行飞行，在确定飞行过程中或者到达目标监测点后，探测空间电离辐射源或环境辐射的电离辐射数据，并输出至控制终端；在探测到电离辐射源后，通过指示灯及蜂鸣声展示探测到电离辐射源的提示信息；

接收实时动态定位基准站的定位数据，结合自己接收的定位数据，实时计算获取当前位置信息，将当前位置信息传输至控制终端；

实时动态定位基准站，用于作为基准站对卫星进行连续观测，并将观测数据和自身的测站信息通过无线方式发送给电离辐射监测无人机；

控制终端，用以控制电离辐射监测无人机飞行。

结合第二方面，本发明提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述电离辐射监测无人机包括：无人机飞行器、电离辐射探测器、数据采集传输仪以及实时动态定位流动站，其中，

电离辐射探测器、数据采集传输仪以及实时动态定位流动站搭载在无人机飞行器上，电离辐射探测器与实时动态定位流动站分别与数据采集传输仪具有信号连接关系，其中，

电离辐射探测器安装在无人机飞行器的机身下部；

数据采集传输仪安装在电离辐射探测器与无人机飞行器的机身之间；

实时动态定位流动站安装在无人机飞行器的顶部两侧。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述控制终端包括：信息接收单元以及飞行轨迹控制单元，其中，

信息接收单元，用于接收所述电离辐射监测无人机的当前位置信息以及电离辐射数据；

飞行轨迹控制单元，用于依据所述设置的目标监测点的位置信息及飞行指令，生成用以控制电离辐射监测无人机飞行轨迹的飞行控制信息，输出至电离辐射监测无人机。

结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述控制终端还包括：

显示单元，用于在地图实时显示电离辐射监测无人机的当前位置以及当前位置的电离辐射数据，以对所述飞行控制信息进行调整。

第三方面，本发明提供了电离辐射监测方法，包括：

依据接收的飞行控制信息飞行；

采集飞行轨迹上的空间环境辐射的电离辐射数据；

依据接收的实时动态定位基准站的定位数据，结合接收的实时动态定位流动站定位数据，实时获取精确的当前位置信息；

将所述电离辐射数据以及所述当前位置信息输出至控制终端。

结合第三方面，本发明提供了第三方面的第一种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

若电离辐射数据对应的电离辐射值不小于预先设置的电离辐射阈值且当前监测点的区域大于预先设置的区域阈值；

对所述当前监测点的区域进行子区域划分，所述下一目标监测点为一子区域；

依据划分的各子区域的位置信息生成在所述当前监测点区域进行寻源飞行的飞行控制信息。

本申请实施例提供的电离辐射监测无人机、系统及电离辐射监测方法，电离辐射监测无人机包括：无人机飞行器、电离辐射探测器、数据采集传输仪以及实时动态定位流动站，其中，电离辐射探测器、数据采集传输仪以及实时动态定位流动站搭载在无人机飞行器上，电离辐射探测器与实时动态定位流动站分别与数据采集传输仪具有信号连接关系，其中，电离辐射探测器安装在无人机飞行器的机身下部；数据采集传输仪安装在电离辐射探测器与无人机飞行器的机身之间；实时动态定位流动站安装在无人机飞行器的顶部两侧，能够提升无人机的定位稳定性。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例涉及的一种电离辐射监测无人机结构示意图；

图2为本申请实施例涉及的一种电离辐射监测无人机系统结构示意图；

图3为本申请实施例涉及的一种电离辐射监测方法流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例涉及的一种电离辐射监测无人机结构示意图。如图1所示，该电离辐射监测无人机包括：无人机飞行器11、电离辐射探测器12、数据采集传输仪13以及实时动态定位流动站14，其中，

电离辐射探测器12、数据采集传输仪13以及实时动态定位流动站14搭载在无人机飞行器11上，电离辐射探测器12与实时动态定位流动站14分别与数据采集传输仪13具有信号连接关系，其中，

电离辐射探测器12安装在无人机飞行器11的机身下部；

数据采集传输仪13安装在电离辐射探测器12与无人机飞行器11的机身之间；

实时动态定位流动站14安装在无人机飞行器11的一侧。

无人机飞行器11，用于接收外部控制终端发送的飞行控制信息，依据所述飞行控制信息进行飞行；

电离辐射探测器12，用于在无人机飞行器飞行过程中或者到达目标监测点后，探测空间电离辐射源或环境辐射的电离辐射数据，并输出至数据采集传输仪13；

数据采集传输仪13，用于采集电离辐射探测器探测的电离辐射数据，将采集的电离辐射数据通过无线方式传输到控制终端；

实时动态定位流动站14，用于接收外部实时动态定位基准站的定位数据，结合自己接收的定位数据，实时计算获取无人机飞行器的精准位置信息，实现厘米精度的定位，通过数据采集传输仪13输出至控制终端。

本实施例中，作为一可选实施例，实时动态定位流动站有两个天线，安装放在无人机机身的顶部两侧，这样，可以便于接收信号，不被机身遮挡信号。而且，通过使用两个天线，可以实现精确定位以及抗强电磁干扰(替代指南针测向)。此外，测向功能需要两个天线才能完成，另外两个天线的冗余设计也增加了定位的稳定性、准确性。

本实施例中，飞行控制信息包括飞行轨迹、姿态、悬停、降落等控制信息。

本实施例中，由于电离辐射监测需要累积一段时间的电离辐射数据，尤其是剂量率较低的情况下，更需要电离辐射监测无人机悬停在空中持续测量一段时间，因而，为了有效降低电离辐射监测无人机的尺寸结构，作为一可选实施例，电离辐射监测无人机为多旋翼无人机。多旋翼无人机的轴距小，尺寸小，容易起飞和降落，悬停性能好，可以在城市中的街道和建筑物之间飞行，更能适用于地面多障碍物的电离辐射监测。例如，六旋翼无人机轴距为1133mm，能够方便实现在空中的悬停监测以及街道和建筑物之间的飞行。

本实施例中，作为一可选实施例，多旋翼无人机包括但不限于：四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机等。

本实施例中，由于需要进行定位和监测的电离辐射源一般位于地面，为了将电离辐射探测器12更接近于被测的地面电离辐射源，以及，保障电离辐射监测无人机的受力均衡，作为一可选实施例，电离辐射探测器12安装在无人机飞行器11机身中心的正下方。

本实施例中，电离辐射探测器12可以根据需要测量的电离辐射参量或者性能需求进行相应设置。例如，对于环境伽马γ剂量率测量，电离辐射探测器12可以是用于γ剂量率测量的塑料闪烁体晶体传感器，该传感器密度小，在相同的重量情况下可以获得更好的测量灵敏度，因而，可以搜寻γ剂量率更小的电离辐射源，或者，对于同一电离辐射源，能够进行探测的距离更远。再例如，电离辐射探测器12也可以是锗酸铋(BGO，Bi₂O₃-GeO₂)晶体传感器，该传感器也具有体积小重量轻的特点，可以实现较长时间的环境伽马剂量率测量；再例如，电离辐射探测器12还可以是碘化钠晶体传感器，具有能谱分析功能，可以进行核素识别。

本实施例中，作为一可选实施例，电离辐射探测器12包括但不限于：碘化钠晶体探测器、溴化镧晶体探测器、锗酸铋晶体传感器以及塑料闪烁体晶体探测器等。

本实施例中，以塑料闪烁体晶体探测器为例，采用优化的塑料闪烁体作为塑料闪烁体晶体探测器的探头，塑料闪烁体的密度小，可以使得相同重量情况下增大晶体的体积尺寸，进而可以提升测量的灵敏度。例如，本实施例中，塑料闪烁体晶体探测器包括直径为200mm的塑料闪烁体，塑料闪烁体依次连接3英寸的光电倍增管以及核电子学测量部件，灵敏度为3000cps/μSv/h。

本实施例中，电离辐射监测包括但不限于γ剂量率测量。

本实施例中，作为一可选实施例，电离辐射探测器12为长圆柱体探测器，包括：核电子学测量部件、光电倍增管以及传感器探头(图中未示出)，其中，

核电子学测量部件，设置在长圆柱体探测器的顶部；

光电倍增管，设置在长圆柱体探测器的中部；

传感器探头，设置在长圆柱体探测器的底部，所述长圆柱体探测器的底部距离地面最近。

本实施例中，从上往下的次序为：核电子学测量部件、光电倍增管以及传感器探头。在电离辐射监测无人机飞行时，传感器探头位于底部，与地面的距离最近。例如，本实施例的电离辐射监测无人机，可以设置传感器探头距离无人机飞行器的机身的距离为40cm。这样，当电离辐射监测无人机悬停在距离地面1m处时，传感器探头距离地面的距离为60cm，能够更加贴近位于地面的电离辐射源，相当于提高了电离辐射监测的灵敏度。

本实施例中，通过电离辐射监测无人机搭载的电离辐射探测器12的结构设计，使得电离辐射探测器12的传感器探头，在飞行条件下更贴近地面，提高了对地面电离辐射源的探测寻源能力。

本实施例中，目前电离辐射监测的高度，按照标准要求是≤1m，由于电离辐射源通常位于地面，某一位置处的辐射剂量率与该位置处距电离辐射源的距离的平方成反比，即与电离辐射源的距离越远，该位置处的剂量率越小。因而，为了更快地定位电离辐射源，在没有超过电离辐射探测器12响应能力上限的情况下，应尽可能控制电离辐射探测器12靠近电离辐射源。因而，对于电离辐射无人机，需要其尽可能贴近地面飞行，使得电离辐射探测器12距离地面越近越好，从而利于对电离辐射源进行精确定位。而贴近地面飞行，由于地面上障碍物较多，会影响GPS信号接收，使得电离辐射监测无人机无法及时处理信号，稳定性差，飞行安全难以保障，且飞行时，易受到地面物体气流的影响而失去稳定。作为一可选实施例，采用实时动态(RTK，Real Time Kinematic)定位技术，RTK定位技术可以达到厘米级精度，具体来说，通过在电离辐射监测无人机上安装实时动态定位流动站14，接收来自基准站的数据以及采集的GPS数据，利用差分观测值法进行实时处理，得到厘米级定位结果。

本实施例中，通过在电离辐射监测无人机上安装实时动态定位流动站14，以及，在地面设置一实时动态定位基准站以作为基准站。这样，采用RTK定位技术后，使得电离辐射监测无人机的水平定位及垂直定位精度均可以达到厘米级别，定位精度高，有效缩小了电离辐射监测无人机的定位波动范围；同时，由于电离辐射监测无人机依靠定位来稳定飞行姿态以及实现悬停，而在使用RTK定位后，其稳定性得到大大加强，飞行姿态稳定性好，悬停不易出现漂移，从而在后续分析过程中，依据监测得到的电离辐射数据进行电离辐射源定位，定位精度高。

本实施例中，数据采集传输仪13实时采集电离辐射探测器的电离辐射数据，如γ剂量率等，以及实时动态定位流动站14实时获取的无人机飞行器11的位置信息，实时或按照预先设置的数据传输周期，通过无线方式传输到控制终端。控制终端显示实时地图及当前无人机在地图中的位置，以及，显示实时的电离辐射数据。

本实施例中，作为一可选实施例，数据采集传输仪13位于无人机飞行器11的机身下方，并位于电离辐射探测器12的一侧，电离辐射监测无人机从上往下依次为无人机飞行器11、数据采集传输仪13以及电离辐射探测器12。数据采集传输仪13的无线通信方式，可以另外搭载一套无线通信模块，也可以使用电离辐射无人机自有的无线通信信道，本实施例对此不作限定。

本实施例中，作为另一可选实施例，电离辐射监测无人机还包括：

环境检测器(图中未示出)，用于获取目标监测点的环境信息，将获取的环境信息输出至控制终端，以使控制终端依据所述无人机飞行器的位置信息、电离辐射数据、环境信息以及下一目标监测点的位置信息，生成用以控制无人机飞行器飞行轨迹的飞行控制信息。

本实施例中，作为一可选实施例，环境信息是指无人机飞行器的周围地形及地貌信息，例如，有无障碍物，以及，障碍物相距无人机飞行器的距离及方位。

本实施例中，作为一可选实施例，依据所述无人机飞行器的位置信息、电离辐射数据、环境信息以及下一目标监测点的位置信息，生成用以控制无人机飞行器飞行轨迹的飞行控制信息包括：

若电离辐射数据对应的电离辐射值小于预先设置的电离辐射阈值；

依据所述环境信息确定所述无人机飞行器的当前位置至下一目标监测点之间是否有障碍物；

若有，生成避开所述障碍物的飞行控制信息，若无，生成平飞至所述下一目标监测点的飞行控制信息。

本实施例中，当前目标监测点与下一目标监测点为目标区域内不同的监测点。

本实施例中，作为另一可选实施例，依据所述无人机飞行器的位置信息、电离辐射数据、环境信息以及下一目标监测点的位置信息，生成用以控制无人机飞行器飞行轨迹的飞行控制信息包括：

若电离辐射数据对应的电离辐射值不小于预先设置的电离辐射阈值且当前监测点的区域大于预先设置的区域阈值；

对所述当前监测点的区域进行子区域划分；

依据划分的各子区域的位置信息生成在所述当前监测点平飞的飞行控制信息。

本实施例中，下一目标监测点为当前目标监测点中的一子区域。

本实施例中，作为一可选实施例，电离辐射监测无人机还包括：

电离辐射源寻源提示器(图中未示出)，搭载在无人机飞行器上，安装在无人机飞行器的机身侧部，用于在电离辐射探测器探测到电离辐射源后，通过指示灯及蜂鸣声展示探测到电离辐射源的提示信息。

本实施例中，作为一可选实施例，电离辐射源寻源提示器可以是设置在电离辐射探测器上的指示灯。例如，若电离辐射数据对应的电离辐射值大于预先设置的电离辐射阈值，触发指示灯闪烁、改变颜色或发出报警声。当然，实际应用中，若电离辐射数据对应的电离辐射值大于预先设置的电离辐射阈。

本实施例中，电离辐射监测无人机工作流程如下：

电离辐射监测无人机从起飞点起飞后，先飞到较高的空旷空间，并从空旷空间飞到目标监测点的上方空间，确认下方空间合适后，从上方空间往下降，逐渐接近地面。

悬停在距离地面合适的高度，例如，悬停高度为1m，本实施例中，当悬停高度为1m时，电离辐射探测器距离地面的距离约为60cm，悬停一段时间结束测量后，如果与下一目标监测点之间没有障碍物，则水平移动到下一目标监测点继续进行悬停测量；如果当前目标监测点与下一目标监测点之间存在障碍物，则控制电离辐射监测无人机升空以避开障碍物，从上方空间飞行到下一目标监测点的上方空间后，再下降到距离地面合适的高度悬停以进行电离辐射测量。

图2为本申请实施例涉及的一种电离辐射监测无人机系统结构示意图。如图2所示，该电离辐射监测无人机系统包括：电离辐射监测无人机21、实时动态定位基准站22以及控制终端23，其中，实时动态定位基准站固定在地面上。

电离辐射监测无人机21，用于接收控制终端23发送的飞行控制信息，依据所述飞行控制信息进行飞行，在飞行过程中或者到达目标监测点后，探测空间电离辐射源或环境辐射的电离辐射数据，并输出至控制终端23；

接收实时动态定位基准站22的定位数据，结合自己接收的定位数据，实时计算获取当前位置信息，将当前位置信息传输至控制终端23；

实时动态定位基准站22，用于作为基准站对卫星进行连续观测，并将观测数据和自身的测站信息通过无线方式发送给电离辐射监测无人机21；

控制终端23，用以控制电离辐射监测无人机21飞行。

本实施例中，控制终端23实现电离辐射监测无人机21的控制，包括飞行姿态、飞行轨迹和动作(比如拍照，悬停测量)，将操作指令(如左右前后、上升下降、旋转)给到电离辐射监测无人机21。

本实施例中，实时动态定位基准站22作为基准站，对卫星进行连续观测，并将观测数据和自身的测站信息，通过无线方式发送给电离辐射监测无人机21中的实时动态定位流动站，实时动态定位流动站在接收实时动态定位基准站的定位数据的同时，结合自己接收的定位数据，根据相对定位的原理，实时解算出实时动态定位流动站的三维相对坐标，即相对基准站的坐标，利用基准站的测站信息(WGS-84坐标)，通过坐标转换，可以得到实时动态定位流动站的三维坐标，例如，平面坐标X、Y以及海拔高H。

本实施例中，控制终端23包括但不限于：遥控器、地面控制终端、移动控制终端等。

本实施例中，作为一可选实施例，控制终端23包括：信息接收单元以及飞行轨迹控制单元(图中未示出)，其中，

信息接收单元，用于接收所述电离辐射监测无人机的当前位置信息以及电离辐射数据；

飞行轨迹控制单元，用于依据所述设置的目标监测点的位置信息及飞行指令，生成用以控制电离辐射监测无人机飞行轨迹的飞行控制信息，输出至电离辐射监测无人机。

本实施例中，电离辐射监测是整个过程都进行的，不仅仅是目标点位处。而且，由于大部分的辐射寻源是不知道目标点位的，因而，只能边飞行边测试，在发现测值超过设定阈值后才能判断是否找到了电离辐射源。

本实施例中，作为另一可选实施例，控制终端23还包括：

显示单元，用于在地图实时显示电离辐射监测无人机的当前位置以及当前位置的电离辐射数据。

本实施例中，对于各目标监测点采集得到的电离辐射数据，以及电离辐射监测无人机的定位信息(当前位置信息)，在控制终端23的软件平台的实时地图上绘制相应目标监测点的点位。作为一可选实施例，以不同的颜色表示不同的电离辐射测量值水平，这样，通过在目标区域布设多个目标监测点，可以在地图上得到一幅目标区域的电离辐射测量值分布图，根据该电离辐射测量值分布图，可以定位电离辐射源的位置，从而调整和控制电离辐射监测无人机的飞行路线。

本实施例中，通过实时将电离辐射数据无线传输到控制终端23，可以方便寻源及监测的决策，从而提高效率。监测人员可以实时浏览到电离辐射数据，实时判断目标监测点位附近是否有电离辐射源，也可以由电离辐射无人机21给出目标监测点周边是否有电离辐射源的提示。

本实施例中，作为一可选实施例，电离辐射监测无人机21包括：无人机飞行器、电离辐射探测器、数据采集传输仪以及实时动态定位流动站(图中未示出)，其中，

电离辐射探测器、数据采集传输仪以及实时动态定位流动站搭载在无人机飞行器上，电离辐射探测器与实时动态定位流动站分别与数据采集传输仪具有信号连接关系，其中，

电离辐射探测器安装在无人机飞行器的机身下部；

数据采集传输仪安装在电离辐射探测器与无人机飞行器的机身之间；

实时动态定位流动站安装在无人机飞行器的顶部两侧。

无人机飞行器，用于接收外部控制终端发送的飞行控制信息，依据所述飞行控制信息进行飞行；

电离辐射探测器，用于在无人机飞行器飞行过程中或者到达目标监测点后，探测空间电离辐射源或环境辐射的电离辐射数据，并输出至数据采集传输仪；

数据采集传输仪，用于采集电离辐射探测器探测的电离辐射数据，将采集的电离辐射数据通过无线方式传输到控制终端；

实时动态定位流动站，用于接收外部实时动态定位基准站的定位数据，结合自己接收的定位数据，实时计算获取无人机飞行器的精准位置信息，实现厘米精度的定位，通过数据采集传输仪输出至控制终端。

本实施例中，作为另一可选实施例，电离辐射监测无人机还包括：

环境检测器，用于获取当前目标监测点的环境信息，将获取的环境信息输出至控制终端。

本实施例中，控制终端依据所述无人机飞行器的位置信息、电离辐射数据、环境信息以及目标监测点的位置信息，生成用以控制无人机飞行器飞行轨迹的飞行控制信息。

本实施例中，作为一可选实施例，电离辐射探测器在探测到电离辐射源时，给出提示，电离辐射监测无人机还包括：

电离辐射源寻源提示器，用于在电离辐射探测器探测到电离辐射源后，通过指示灯及蜂鸣声展示探测到电离辐射源的提示信息。

本实施例中，作为一可选实施例，电离辐射源寻源提示器可以是设置在电离辐射探测器上的指示灯。例如，若电离辐射数据对应的电离辐射值大于预先设置的电离辐射阈值，触发指示灯闪烁、改变颜色或发出报警声。当然，实际应用中，若电离辐射数据对应的电离辐射值大于预先设置的电离辐射阈值，电离辐射探测器也可以直接将提示信息传输至控制终端进行显示等。

本实施例中，作为一可选实施例，在进行电离辐射源定位的过程中，可以进行多轮电离辐射监测以最终确定电离辐射源。例如，可以先布设较为疏松的点状矩阵，矩阵中的每一点对应一监测点，使之覆盖目标区域，本实施例中，例如，对于一10m×10m的目标区域，可以按照2.5m×2.5m布设点状矩阵，共布设16个目标监测点，依据16个目标监测点监测得到的电离辐射数据绘制该16个目标监测点的电离辐射浓度(测量值)分布图后，如果判断出电离辐射源位于一3m×3m的区域内，将该区域划设为更小的子区域，例如，按照1m×1m的方式布设子区域，共布设9个子区域，从而通过对子区域的电离辐射监测，可以将电离辐射源定位在一更准确的子区域位置上。当然，实际应用中，目标监测点和子区域并不一定需要全部监测完毕，如果通过已获取的电离辐射数据能够确定出电离辐射源的初步位置，可以不再继续后面监测点的监测与测量，而是在初步位置附近加密布设子区域，以快速定位电离辐射源。

本实施例中，作为一可选实施例，在进入目标监测点进行监测前，先进行背景环境的γ剂量率测量，得到背景γ剂量率测量值，基于背景γ剂量率测量值以及对电离辐射值的要求设定电离辐射阈值。然后，在监测的过程中，当监测的电离辐射值超过所设定的电离辐射阈值时，表明周边有电离辐射源存在，可以避免技术人员根据测值和经验进行判断而带来的精力消耗和误判的可能。

本实施例中，对于低空的电离辐射监测以及电离辐射源寻源，由于电离辐射监测无人机尺寸小，在载重能力范围内搭载了高灵敏度的电离辐射探测器，并且采用多旋翼无人机，同时，采用实时动态定位(RTK定位)技术，可以在低空飞行时能保持稳定性以及良好的定位精度，有效提升了定位精度，并具有良好的抗干扰性能，能够实现在空中进行稳定悬停以进行监测。进一步地，提出了地面电离辐射源寻源监测的飞行控制策略、寻源的布点监测策略、辐射分布地图绘制策略，兼顾了寻源的效率和寻源的定位精度。

图3为本申请实施例涉及的一种电离辐射监测方法流程示意图。如图3所示，该流程包括：

步骤301，依据接收的飞行控制信息飞行；

本实施例中，如果目标监测点为目标区域内第一个进行电离辐射监测的监测点，飞行控制信息可以是控制电离辐射监测无人机从起飞点起飞后，先飞到较高的空旷空间，并从空旷空间飞到目标监测点的上方空间，确认下方空间合适后，从上方空间往下降，逐渐接近地面，并悬停在距离地面合适的高度以进行电离辐射数据采集。

步骤302，采集飞行轨迹上的空间环境辐射的电离辐射数据；

本实施例中，电离辐射源一般位于地面，为地面辐射源，但本实施例的应用不限于地面辐射源，本实施例的电离辐射监测无人机测量的说是辐射探测器位置的空间辐射水平。

本实施例中，作为一可选实施例，用于采集电离辐射数据的电离辐射探测器安装在无人机飞行器机身中心的正下方。电离辐射探测器采用长圆柱体探测器，其中，长圆柱体探测器的传感器探头位于底部，与地面的距离最近。

步骤303，依据接收的实时动态定位基准站的定位数据，结合实时动态定位流动站实时接收的全球卫星导航定位系统的定位数据，实时获取精确的当前位置信息；

本实施例中，作为一可选实施例，采用实时动态定位技术获取当前位置信息。

步骤304，将所述电离辐射测量数据以及所述无人机飞行器当前位置信息输出至控制终端。

本实施例中，作为一可选实施例，该方法还包括：

若电离辐射数据对应的电离辐射值不小于预先设置的电离辐射阈值且当前监测点的区域大于预先设置的区域阈值；

对所述当前监测点的区域进行子区域划分，所述下一目标监测点为一子区域；

依据划分的各子区域的位置信息生成在所述当前监测点区域进行寻源飞行的飞行控制信息。

本实施例中，在电离辐射数据对应的电离辐射值不小于预先设置的电离辐射阈值后，将下一目标监测点设置为该当前监测点内的一子监测点，并无需对目标区域内的其他与当前监测点平级的监测点进行电离辐射监测。

本实施例中，作为一可选实施例，如果在子区域的电离辐射数据采集中，如果某一子区域的电离辐射数据对应的电离辐射值相对于周围各子区域的电离辐射值为最大，则可以确认该电离辐射值最大的子区域为电离辐射源，并停止在其他子区域内的电离辐射数据采集。

本实施例中，若当前监测点与下一目标监测点为目标区域内不同的监测点，且不具有共同区域，作为一可选实施例，该方法还可以包括：

获取当前监测点的环境信息，将获取的环境信息输出至所述控制终端，以使控制终端依据所述当前位置信息、电离辐射数据、环境信息以及下一目标监测点的位置信息，生成用以控制无人机飞行器飞行轨迹的飞行控制信息。

本实施例中，环境信息是指电离辐射监测无人机在当前监测点的周围地形及地貌信息，例如，有无障碍物，以及，障碍物相距电离辐射监测无人机的距离及方位。

本实施例中，作为一可选实施例，依据所述当前位置信息、电离辐射数据、环境信息以及下一目标监测点的位置信息，生成用以控制无人机飞行器飞行轨迹的飞行控制信息包括：

若电离辐射数据对应的电离辐射值小于预先设置的电离辐射阈值；

依据所述环境信息确定当前位置至下一目标监测点之间是否有障碍物；

若有，基于所述当前位置信息、环境信息以及下一目标监测点的位置信息生成避开所述障碍物的飞行控制信息，若无，基于所述当前位置信息以及下一目标监测点的位置信息生成平飞至所述下一目标监测点的飞行控制信息。

本实施例中，电离辐射监测无人机在当前监测点悬停一段时间并结束电离辐射数据采集后，如果与下一目标监测点之间没有障碍物，则水平移动到下一目标监测点继续进行悬停测量；如果与下一目标监测点之间存在障碍物，则飞行控制信息可以是控制电离辐射监测无人机升空以避开障碍物，从上方空间飞行到下一目标监测点的上方空间后，再下降到距离地面合适的高度悬停以进行电离辐射测量。

本实施例中，作为另一可选实施例，该方法还包括：

在探测到电离辐射源后，展示探测到电离辐射源的提示信息。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电离辐射监测无人机，其特征在于，包括：无人机飞行器、电离辐射探测器、数据采集传输仪、实时动态定位流动站以及电离辐射源寻源提示器，其中，

电离辐射探测器、数据采集传输仪、实时动态定位流动站以及电离辐射源寻源提示器搭载在无人机飞行器上，电离辐射探测器与实时动态定位流动站分别与数据采集传输仪具有信号连接关系，其中，

电离辐射探测器安装在无人机飞行器的机身下部；

数据采集传输仪安装在电离辐射探测器与无人机飞行器的机身之间；

实时动态定位流动站安装在无人机飞行器的顶部的两侧；

电离辐射源寻源提示器安装在无人机飞行器的机身侧部。

2.如权利要求1所述的电离辐射监测无人机，其特征在于，

所述无人机飞行器，用于接收外部控制终端发送的飞行控制信息，依据所述飞行控制信息进行飞行；

所述电离辐射探测器，用于在无人机飞行器飞行过程中或者到达目标监测点后，探测空间电离辐射源或环境辐射的电离辐射数据，并输出至数据采集传输仪；

所述数据采集传输仪，用于采集电离辐射探测器探测的电离辐射数据，将采集的电离辐射数据通过无线方式传输到控制终端；

所述实时动态定位流动站，用于接收外部实时动态定位基准站的定位数据，结合自己接收的定位数据，实时计算获取无人机飞行器的精准位置信息，实现厘米精度的定位，通过数据采集传输仪输出至控制终端。

3.如权利要求1或2所述的电离辐射监测无人机，其特征在于，所述电离辐射探测器安装在无人机飞行器机身中心的正下方。

4.如权利要求1或2所述的电离辐射监测无人机，其特征在于，所述电离辐射探测器为长圆柱体探测器，包括：核电子学测量部件、光电倍增管以及传感器探头，其中，

核电子学测量部件，设置在长圆柱体探测器的顶部；

光电倍增管，设置在长圆柱体探测器的中部；

传感器探头，设置在长圆柱体探测器的底部，所述长圆柱体探测器的底部距离地面最近。

5.一种电离辐射监测无人机系统，其特征在于，包括：电离辐射监测无人机、实时动态定位基准站以及控制终端，其中，

电离辐射监测无人机，接收控制终端发送的飞行控制信息，依据所述飞行控制信息进行飞行，在飞行过程中及飞行过程中或者到达目标监测点后，探测电离辐射源或环境的电离辐射数据，并通过无线实时传输至控制终端；在探测到电离辐射源后，通过指示灯及蜂鸣声展示探测到电离辐射源的提示信息；

实时动态定位流动站接收实时动态定位基准站的定位数据，结合自己接收的定位数据，实时计算获取当前位置信息，将当前位置信息传输至控制终端；

实时动态定位基准站，用于作为基准站对全球定位卫星进行连续观测，并将观测数据和自身的测站信息通过无线方式发送给电离辐射监测无人机；

控制终端，用以控制电离辐射监测无人机飞行。

6.如权利要求5所述的电离辐射监测无人机系统，其特征在于，所述电离辐射监测无人机包括：无人机飞行器、电离辐射探测器、数据采集传输仪以及实时动态定位流动站，其中，

电离辐射探测器、数据采集传输仪以及实时动态定位流动站搭载在无人机飞行器上，电离辐射探测器与实时动态定位流动站分别与数据采集传输仪具有信号连接关系，其中，

电离辐射探测器安装在无人机飞行器的机身下部；

数据采集传输仪安装在电离辐射探测器与无人机飞行器的机身之间；

实时动态定位流动站安装在无人机飞行器的顶部两侧。

7.如权利要求5或6所述的电离辐射监测无人机系统，其特征在于，所述控制终端包括：信息接收单元以及飞行轨迹控制单元，其中，

信息接收单元，用于接收所述电离辐射监测无人机的当前位置信息以及电离辐射数据；

飞行轨迹控制单元，用于依据所述设置的目标监测点的位置信息及飞行指令，生成用以控制电离辐射监测无人机飞行的控制信息，输出至电离辐射监测无人机。

8.如权利要求7所述的电离辐射监测无人机系统，其特征在于，所述控制终端还包括：

显示单元，用于在地图实时显示电离辐射监测无人机的当前位置以及当前位置的电离辐射数据。

9.一种电离辐射监测方法，其特征在于，该方法包括：

依据接收的飞行控制信息飞行；

采集飞行轨迹上的空间环境辐射的电离辐射数据；

依据接收的实时动态定位基准站的定位数据，结合实时动态定位流动站实时接收的全球卫星导航定位系统的定位数据，实时获取精确的当前位置信息；

将所述电离辐射测量数据以及所述无人机飞行器当前位置信息输出至控制终端。

10.如权利要求9所述的电离辐射监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

若电离辐射数据对应的电离辐射值不小于预先设置的电离辐射阈值且当前监测点的区域大于预先设置的子区域阈值；

对所述当前监测点的区域进行子区域划分，所述下一目标监测点为一子区域；

依据划分的各子区域的位置信息生成在所述当前监测点区域进行寻源飞行的飞行控制信息。