CN112180418A - 一种定位放射源的方法、飞行设备、地面工作站及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定位放射源的方法、飞行设备、地面工作站及系统，其中，包括以下步骤：通过飞行设备携带康普顿γ相机对地面或海面大区域巡测，在发现本底异常时，确定放射源的区域；将具备通讯功能及对γ射线成像的康普顿散射γ相机功能的飞行设备分别配置在区域的上方的多个不同的位置；飞行设备在每处于一个位置时，通过γ相机对地面的放射源成像以获取飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角、自身的地理位置信息以及设备飞行状态数据发送至地面工作站得到放射源的地理位置信息。其技术方案的有益效果是：可以快速巡测大面积区域，完成对地面或海面可能存在的γ放射源侦察；可以直接给出γ放射源的经度纬度及海拔；基于视频图像数据给出放射源现场的状态信息。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域，尤其涉及一种定位放射源的方法、飞行设备、地面工作站及系统。
背景技术
放射源定位，在核应急和核安全领域是个重要的能力，放射源定位的方法大致有三种。一种是用过γ相机小孔成像或编码孔成像，或者是康普顿散射成像的方法来对放射源定向，因编码孔和小孔成像的γ相机，只能给出γ放射源的角度信息；康普顿成像原理上可以给出放射源相对于γ相机的三维位置，但因为康普顿闪射相机的探测器体积小，如CZT(碲锌镉)有效体积在6cm3左右，不能给出放射源的空间位置信息，只能给出放射源的角度信息。
第二种是通过移动探测器，根据探测器对γ射线响应强弱来逐步逼近的γ源位置。
第三种是通过多个探测器探测，根据γ放射源在不同位置上的探测器的响应情况来计算放射源的位置(CN 107436446 A、CN 108363091 A)。
以上三种探测器对γ放射源的定位，给的都是放射源的相对位置或者角度，不能给出放射源的绝对位置；不能在大面积范围内快速的对放射源定位。
发明内容
针对现有的在大面积检测放射源存在的上述问题，提供一种旨在实现能够在大面积下对放射源的绝对位置进行定位的方法。
具体技术方案如下：
一种定位放射源的方法，其中，包括以下步骤：
通过飞行设备携带康普顿γ相机对地面或海面大区域巡测，在发现本底异常时，确定放射源的区域；
将具备通讯功能及对γ射线成像的康普顿散射γ相机功能的飞行设备分别配置在所述区域的上方的多个不同的位置；
所述飞行设备在每处于一个位置时，通过γ相机对地面的放射源成像以获取所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角、自身的地理位置信息以及设备飞行状态数据发送至地面工作站；
所述地面工作站根据所述飞行设备发送的夹角数据、所述位置地理信息以及所述设备飞行状态数据处理得到所述放射源的地理位置信息。
优选的，所述飞行设备至少配置于所述区域的上方的三个位置。
优选的，所述飞行设备采集获取的地理位置信息包括，经纬度信息，海拔信息；所述飞行设备获取的设备飞行状态数据包括，俯仰角，翻滚角，航向角信息。
优选的，所述地面工作站根据所述飞行设备发送的夹角数据、所述位置地理信息以及所述设备飞行状态数据得到所述放射源的地理位置信息的方法包括：
所述飞行设备在至少三个位置处分别获得获取自身的经纬度和海拔数据，组成三个不同的空间坐标点分别为(X1，Y1，Z1)、(X2，Y2，Z2)、(X3，Y3，Z3)；
获得获取所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角分别为θ1、θ2、θ3，其中，所述夹角在γ相机的成像光轴与地面不垂直时，通过飞行设备的俯仰角、翻滚角来修正；
通过计算获得获取所述放射源的经纬度和海拔数据的空间坐标(Rx，Ry，Rz)。
还包括一种定位放射源的飞行设备，其中，包括：
康普顿散射γ相机，用以在空中探测确定放射源的位置；
数据获取模块，用以对放射源位置进行成像以获取所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角、地理位置信息以及设备飞行状态数据；
第一通讯模块，用以将获取的所述夹角数据、地理位置信息以及设备飞行状态数据发送至与飞行设备连接的地面工作站，通过所述地面工作站对接收的数据进行处理得到所述放射源的地理位置信息。
优选的，所述数据获取模块包括：
GPS或者北斗模块单元，用以获取设备自身的经纬度信息，海拔信息；
飞行数据获取单元，用以获取飞行设备的俯仰角，翻滚角，航向角信息。
还包括一种定位放射源的地面工作站，其中，包括：
第二通信模块，用以与飞行设备连接，并接收来自所述飞行设备处于不同位置时发送的所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角数据、地理位置信息以及设备飞行状态数据；
数据处理模块，用以将所述飞行设备发送的所述夹角数据所述位置地理信息以及所述设备飞行状态数据进行处理获取所述放射源的地理位置信息。
还包括一种定位放射源的系统，其中，所述系统由上的飞行设备和上述的地面工作站组成。
上述技术方案的有益效果是：可以快速巡测大面积区域，完成对地面可能存在的γ放射源侦察；可以直接给出γ放射源的经度纬度及海拔以及基于视频图像数据给出放射源现场的状态信息。
附图说明
图1为本发明的一种定位放射源的方法的实施例的流程示意图；
图2为本发明的一种定位放射源的飞行设备的实施例的结构示意图；
图3为本发明的一种定位放射源的飞行设备的实施例中，关于数据获取模块的结构示意图；
图4为本发明的一种定位放射源的地面工作站的实施例的结构示意图；
图5为本发明的一种定位放射源的系统的实施例的结构示意图；
图6为本发明的一种定位放射源的实施例中，通过飞行设备定位放射源的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
需要说明的是，在不冲突的前提下，以下描述的实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本发明的技术方案中提供一种定位放射源的方法。
通过飞行设备携带康普顿γ相机对地面或海面大区域巡测，在发现本底异常时，确定放射源的区域；
将具备通讯功能及对γ射线成像的康普顿散射γ相机功能的飞行设备分别配置在所述区域的上方的多个不同的位置；
所述飞行设备在每处于一个位置时，通过γ相机对地面的放射源成像以获取所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角、自身的地理位置信息以及设备飞行状态数据发送至地面工作站；
所述地面工作站根据所述飞行设备发送的夹角数据、所述位置地理信息以及所述设备飞行状态数据处理得到所述放射源的地理位置信息。
如图1所示，在一种具体的实施例中，具体如下：
一种定位放射源的方法，其中，包括以下步骤：
S1、通过飞行设备携带康普顿γ相机对地面或海面大区域巡测，在发现本底异常时，确定放射源的区域；
S2、将具备通讯功能及对γ射线成像的康普顿散射γ相机功能的飞行设备分别配置在所述区域的上方的多个不同的位置；
S3、所述飞行设备在每处于一个位置时，通过γ相机对地面的放射源分别进行成像以获取所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角，自身的地理位置信息以及设备俯仰角、翻滚角及航向角等飞行状态数据发送至地面工作站；
S4、所述地面工作站根据所述飞行设备发送的夹角数据、所述位置地理信息以及所述设备俯仰角、翻滚角及航向角等飞行状态数据处理得到所述放射源的地理位置信息。
针对现有的在放射源探测领域中，探测器对γ放射源的定位，给的都是放射源的相对位置或者角度，不能给出放射源的绝对位置，并且在一个空间较大的区域中，定位放射源存在的不便。
本发明的技术方案中，将具备飞行系统、通讯功能以及视频获取功能的飞行设备(无人机)于放射源的上空进行飞行，并实时执行放射源的检测，在检测到放射源之后，飞行设备分别取至少三个位置，其中每个位置均不同，飞行设备在每处于一个位置时将通过γ相机对地面的放射源成像以获取所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角和当前设备的地理位置信息和设备飞行状态发送至地面工作站，地面工作站结合飞行设备发送的数据，进行处理进而得到放射源的具体地理位置信息，即经纬度和海拔高度信息。
或者，可以采用多个飞行设备，优选的，采用三个飞行设备分别处于不同的位置进行上述的相关数据的获取。
在一种较优的实施方式中，采用飞行设备配置于区域的上方。
在一种较优的实施方式中，飞行设备获取的地理位置信息包括，经纬度信息，海拔信息；
所述飞行设备获取的设备飞行状态数据包括，俯仰角，翻滚角，航向角信息。
在一种较优的实施方式中，地面工作站根据飞行设备发送的夹角数据，位置地理信息以及设备飞行状态数据得到放射源的地理位置信息的方法包括：
如图6所示，飞行设备在至少三个位置处获取自身的经纬度和海拔数据，组成三个不同的空间坐标点分别为(X1，Y1，Z1)、(X2，Y2，Z2)、(X3，Y3，Z3)；
获取飞行设备的相机所在点的垂线与相机和放射源连线的夹角分别为θ1、θ2、θ3，其中，当夹角在γ相机的成像光轴与地面不垂直时，通过飞行设备的俯仰角、翻滚角来修正；
通过计算获取放射源的经纬度和海拔数据的空间坐标(Rx，Ry，Rz)。
上述技术方案中，通过飞行设备在三个处于不同位置的空间坐标(X1，Y1，Z1)、(X2，Y2，Z2)、(X3，Y3，Z3)；飞行设备的相机所在点的垂线与相机和放射源连线的夹角分别为θ1、θ2、θ3具体而言，通过飞行设备的姿态(俯仰角和翻滚角)信息修正康普顿散射相机三次测量产生的相机法线与相机和放射源连线的夹角，得到三次康普顿散射相机所在点的垂线与相机和放射源连线的夹角θ1、θ2、θ3，计算得出放射源的位置坐标具体计算如下：
通过上述计算可获取放射源的空间坐标，(Rx，Ry，Rz)。
本发明的技术方案中还包括一种定位放射源的飞行设备。
如图2所示，一种定位放射源的飞行设备的实施例，其中，包括：
康普顿散射γ相机1，用以在空中探测确定放射源的位置(康普顿散射相机本身具有高的γ能量分辨率，在不同点测量时可以得到所测放射源的能谱，并分辨是那些放射性核素。)；
数据获取模块2，用以对放射源位置进行成像以获取所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角、地理位置信息以及设备飞行状态数据；
第一通讯模块3，用以将获取的所述夹角数据、地理位置信息以及设备飞行状态数据发送至与飞行设备连接的地面工作站，通过所述地面工作站对接收的数据进行处理得到所述放射源的地理位置信息。
在一种较优的实施方式中，如图3所示，所述数据获取模块2包括：
GPS或者北斗单元21，用以获取设备自身的经纬度信息，海拔信息；
飞行数据获取单元22，用以获取飞行设备的俯仰角，翻滚角，航向角信息。
本发明的技术方案中还包括一种定位放射源的地面工作站。
如图4所示，一种定位放射源的地面工作站的实施例，其中，包括：
第二通信模块，用以与飞行设备连接，并接收来自所述飞行设备处于不同位置时发送的所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角数据、地理位置信息以及设备飞行状态数据；
数据处理模块，用以将所述飞行设备发送的所述夹角数据所述位置地理信息以及所述设备飞行状态数据进行处理获取所述放射源的地理位置信息。
本发明的技术方案中还包括一种定位放射源的系统。
如图5所示，一种定位放射源的系统的实施例，其中，系统由上述的飞行设备A和上述的地面工作站B组成。
需要说明的是，上述的地面工作站是具备数据传输和处理功能的服务端。参与检测的飞行设备均与地面工作站保持连接，以进行数据传输。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种定位放射源的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过飞行设备携带康普顿γ相机对地面或海面大区域巡测，在发现本底异常时，确定放射源的区域；
将具备通讯功能及对γ射线成像的康普顿散射γ相机功能的飞行设备分别配置在所述区域的上方的多个不同的位置；
所述飞行设备在每处于一个位置时，通过γ相机对地面的放射源成像以获取所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角、自身的地理位置信息以及设备飞行状态数据发送至地面工作站；
所述地面工作站根据所述飞行设备发送的夹角数据、所述位置地理信息以及所述设备飞行状态数据处理得到所述放射源的地理位置信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞行设备至少配置于所述区域的上方的三个位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞行设备获取的地理位置信息包括，经纬度信息，海拔信息；所述飞行设备获取的设备飞行状态数据包括，俯仰角，翻滚角，航向角信息。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述地面工作站根据所述飞行设备发送的夹角数据、所述位置地理信息以及所述设备飞行状态数据得到所述放射源的地理位置信息的方法包括：
所述飞行设备在至少三个位置处分别获取自身的经纬度和海拔数据，组成三个不同的空间坐标点分别为(X1，Y1，Z1)、(X2，Y2，Z2)、(X3，Y3，Z3)；
获取所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角分别为θ1、θ2、θ3，其中，所述夹角在γ相机的成像光轴与地面不垂直时，通过飞行设备的俯仰角、翻滚角来修正；
通过计算获取所述放射源的经纬度和海拔数据的空间坐标(Rx，Ry，Rz)。
5.一种定位放射源的飞行设备，其特征在于，包括：
康普顿散射γ相机，用以在空中探测确定放射源的位置；
数据获取模块，用以对放射源位置进行成像以获取所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角、地理位置信息以及设备飞行状态数据；
第一通讯模块，用以将获取的所述夹角数据、地理位置信息以及设备飞行状态数据发送至与飞行设备连接的地面工作站，通过所述地面工作站对接收的数据进行处理得到所述放射源的地理位置信息。
6.根据权利要求5所述的飞行设备，其特征在于，所述数据获取模块包括：
GPS或者北斗单元，用以获取设备自身的经纬度信息，海拔信息；
飞行数据获取单元，用以获取飞行设备的俯仰角，翻滚角，航向角信息。
7.一种定位放射源的地面工作站，其特征在于，包括：
第二通信模块，用以与飞行设备连接，并接收来自所述飞行设备处于不同位置时发送的所述飞行设备的γ相机所在点的垂线与γ相机和放射源连线的夹角数据、地理位置信息以及设备飞行状态数据；
数据处理模块，用以将所述飞行设备发送的所述夹角数据所述位置地理信息以及所述设备飞行状态数据进行处理获取所述放射源的地理位置信息。
8.一种定位放射源的系统，其特征在于，所述系统由所述权利要求5-6任一所述的飞行设备和所述权利要求7所述的地面工作站组成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Jin Gen Inventor after: Shao Gang Inventor after: Wang Jilian Inventor after: Guo Yuexin Inventor after: Jin Yanyu Inventor before: Jin Gen Inventor before: Shao Gang Inventor before: Wang Jilian Inventor before: Guo Yuexin Inventor before: Jin Yanyu |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Jin Gen Inventor after: Cheng Jinxing Inventor after: Shao Gang Inventor after: Wang Jilian Inventor after: Guo Yuexin Inventor after: Jin Yanyu Inventor after: Wang Qingbo Inventor after: Wen Weiwei Inventor after: Wu Youpeng Inventor before: Jin Gen Inventor before: Shao Gang Inventor before: Wang Jilian Inventor before: Guo Yuexin Inventor before: Jin Yanyu |