CN113359173B - 基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法和系统，方法包括模拟核辐射环境，在核辐射屏蔽室内设置有遥控模块、飞行控制模块、卫星定位模块、核辐射探测器、视频采集模块、供电模块的无人机和旋翼监控系统，打开核辐射源获取无人机处的核辐射剂量率R，总控服务器每隔时间T对无人机各部分进行评测，直到无人机不正常时关闭核辐射源得到经过T的个数N，计算出无人机的最大抗核辐射剂量R_max＝N×T×R。系统包括总控服务器、核辐射屏蔽室、遥控器、卫星定位信号转发器、稳压电源、天线、核辐射源、背景图片、旋翼监控系统和无人机。本发明在实际探测前标定R_max，方便实际控制无人机，避免无法返航造成数据丢失。

Description

基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法和系统

技术领域

本发明涉及辐射安全监测技术领域，具体涉及一种基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法和系统。

背景技术

核泄漏事故造成的核辐射性危机非常严重，引发了公众对核设施的安全防护的关注。对核事故地点进行人工探测会对操作人员造成巨大的身心损伤甚至危及生命，也难于获取核事故地点的全面资料。随着无人机技术的发展，在探测核辐射地区时也越来越多地开始应用无人机，探测过程中远程控制无人机进入核辐射区域，使用无人机实现卫星定位、辐射探测、视频采集、无线通信和飞行控制等功能，由操作人员在远程操控，进行数据采集和回传。

但是，无人机在受到核辐射时其电路系统工作的抗核辐射性能有限。同时，无人机包括核辐射探测器、卫星定位模块、供电模块、视频采集模块和遥控模块等许多组成部分，这些组成部分和无人机本身最大可以承受的核辐射剂量没有统一的标定且每个部分最大可以承受的核辐射剂量也不同，在实际探测的过程中电路因受过量核辐射而出现异常和损坏时也不容易由人工察觉，在无人机探测过程时一旦有组成部分失灵，不仅会造成探测数据不准确，甚至会出现无人机无法返航导致探测数据丢失的情况，增加探测成本。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，在无人机进入核辐射区域进行实地探测之前，可以对无人机最大可承受的核辐射剂量进行综合测评和标定，避免在实际探测的过程中无人机的各组成部分因受过量核辐射而出现异常和损坏不容易由人工察觉，出现无人机损坏或者无法返航，导致探测数据丢失的情况。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法，包括：

步骤1：将背景图片、天线、旋翼监控系统和无人机置于核辐射屏蔽室内，将总控服务器、稳压电源、遥控器和卫星定位信号转发器置于核辐射屏蔽室外，所述核辐射屏蔽室内有核辐射源且核辐射屏蔽室内各处均标定有核辐射剂量率；所述无人机包括遥控模块、飞行控制模块、卫星定位模块、核辐射探测器、视频采集模块和供电模块；

所述卫星定位信号转发器获取核辐射屏蔽室外的卫星信号后解析成定位数据传送给所述总控服务器，同时将卫星信号传送给卫星定位模块；所述总控服务器通过所述遥控器向遥控模块发送指令，遥控模块接收到指令后产生确认信息；所述核辐射探测器检测所处环境中的核辐射剂量率，所述飞行控制模块控制无人机的飞行状态并产生飞行状态信息，所述视频采集模块采集背景图片处的视频数据并传送给总控服务器；所述供电模块给无人机提供电力，所述稳压电源给在所述供电模块电量低时补充电量并给所述旋翼监控系统供电；无人机将包括定位数据、遥控命令确认信息、核辐射剂量率、飞行状态信息和电池信息的测评信息通过所述遥控器传送给所述总控服务器；

步骤2：开启所述核辐射源，获取无人机所在位置的核辐射剂量率R；

步骤3：所述总控服务器每隔时间间隔T获取一次无人机回传的测评信息并进行分析，直到无人机的工作状态不正常时关闭所述核辐射源，得到经过的时间间隔T的个数N，计算得到无人机的最大抗核辐射剂量R_max＝N×T×R。

进一步地，所述开启所述核辐射源前，所述总控服务器进行初始化配置并进行初始化检测，具体包括：

步骤21：配置稳压电源给供电模块和旋翼监控系统供电的输出电压和最大允许电流，最大允许电流用于起限流作用防止电路电流过大造成设备损坏；

步骤22：配置总控服务器与卫星定位信号转发器的通信协议，选择卫星定位信号转发器的卫星导航系统的工作模式，读取卫星定位信号转发器获取的对应工作模式下的卫星定位数据(Lng，Lat)_ref，Lng表示经度、Lat表示纬度，判断卫星定位数据是否有效，如果有效，执行步骤23；如果无效，重新执行步骤22直至获取到有效的卫星信息；

步骤23：配置遥控器的接收灵敏度Sensitivity、工作距离D以及遥控模块与遥控器的天线之间的距离L，执行步骤24；

步骤24：配置总控服务器与遥控器的通信协议，配置好后总控服务器与遥控器进行通信以检测通信是否正常，如果不正常，检查电路连线并重新配置总控服务器与遥控器的通信协议直至通信正常，执行步骤25；

步骤25：配置遥控器与无人机通信时的等待时间Timeout，总控服务器向遥控器发出读取无人机电池电量、定位数据和核辐射探测数据的指令，执行步骤26；

步骤26：遥控器等待接收无人机的通信数据并判断是否成功接收到通信数据，如果超过等待时间仍然没有接收到数据，则判定超时，输出无线通信失败的错误信息，执行步骤212；如果接收到通信数据，执行步骤27；

步骤27：遥控器解析接收到的通信数据得到初始化状态时无人机的电池电量、定位数据(Lng，Lat)_t0和核辐射探测数据，执行步骤28；

步骤28：计算(Lng，Lat)_t0和(Lng，Lat)_ref的差的绝对值得到(Dlng，Dlat)，判断Dlng和Dlat是否都小于预设的阈值Dmin，如果都小于表示误差在允许范围内，此时卫星定位信号转发器工作正常，执行步骤29；如果没有都小于表示误差超出允许范围，此时卫星定位信号转发器的工作不正常，输出定位失败的错误提示信息，执行步骤212；

步骤29：配置访问无人机上挂载的视频模块的RTSP地址，配置图像降噪滤波器，配置人脸特征向量组FaceF并预设FaceF的元素为0，执行步骤210；

步骤210：启用视频分析线程，配置标志视频分析线程的工作状态的标志Vstatus并初始化Vstatus＝0，配置标志人脸识别错误次数的计数器N_err并初始化N_err＝0；判断视频采集模块采集视频是否正常以对视频采集模块的工作状态进行初始化检测，如果采集视频不正常，此时视频采集模块的初始化工作状态不正常，执行步骤212；如果采集视频正常，此时视频采集模块的初始化工作状态正常，进行人脸检测，直到检测到人脸后提取人脸特征向量组Feature1，将Feature1存入FaceF中作为人脸特征，执行步骤211；

步骤211：总控服务器控制稳压电源为旋翼监控系统供电，获取旋翼监控系统输出的旋翼状态信息并判断旋翼状态信息是否可以正常获取，如果不能正常获取，则输出相应的错误信息，执行步骤212；如果可以正常获取，则开启核辐射源，获取无人机所在位置的核辐射剂量率R，开始测评，同时通知视频分析线程进入评测阶段；

步骤212：关闭稳压电源输出，结束当前评测流程。

进一步地，所述总控服务器每隔时间间隔T获取一次无人机回传的信息并进行分析，直到无人机的工作状态不正常时关闭所述核辐射源，得到经过的时间间隔T的个数N，具体包括：

步骤31：初始化N＝0，配置标志无人机工作状态的标志FLAG，FLAG为长度为m的二进制数，初始化FLAG的每一位都为0，m的取值范围为9～32；

步骤32：总控服务器向遥控器发出读取无人机电池电量、定位数据和核辐射探测数据的指令，遥控器等待接收无人机的通信数据并判断是否成功接收到通信数据，如果超过等待时间仍然没有接收到数据，此时无线通信失败，将FLAG的第1位置1，执行步骤33；如果接收到通信数据，直接执行步骤33；

步骤33：遥控器解析接收到通信数据得到无人机的实时电池电量、实时定位数据(Lng，Lat)_t和实时核辐射探测数据，判断实时核辐射探测数据的误差是否在许可范围内，如果误差不在许可范围内，将FLAG的第2为置1，执行步骤34；如果误差在许可范围内，直接执行步骤34；

步骤34：计算(Lng，Lat)_t和(Lng，Lat)_ref的差的绝对值得到(Dlng'，Dlat')，判断Dlng'和Dlat'是否都小于预设的阈值Dmin，如果没有都小于，表明卫星定位信号转发器的工作不正常，将FLAG的第3位置1，执行步骤35；如果都小于，表明卫星定位信号转发器工作正常，直接执行步骤35；

步骤35：判断实时电池电量的剩余电量是否超过预设的电量阈值B，如果剩余电量小于电量阈值B，则总控服务器控制稳压电源为无人机的供电模块补充电量，执行步骤36；如果剩余电量大于等于电量阈值B，直接执行步骤36；

步骤36：开始飞行控制评测流程，总控服务器通过遥控器发送控制无人机上升的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤38；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤37；

步骤37：总控服务器获取旋翼监控系统测量的此时的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是上升状态，将FLAG的第5位置1，执行步骤38；如果判定的状态是上升状态，则直接步骤38；

步骤38：总控服务器通过遥控器发送控制无人机左转的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤310；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤39；

步骤39：总控服务器获取旋翼监控系统测量的此时的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是左转状态，将FLAG的第6位置1，执行步骤310；如果判定的状态是左转状态，则直接步骤310；

步骤310：总控服务器通过遥控器发送控制无人机右转的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤312；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤311；

步骤311：总控服务器获取旋翼监控系统测量的此时的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是右转状态，将FLAG的第7位置1，执行步骤312；如果判定的状态是右转状态，则直接执行步骤312；

步骤312：总控服务器通过遥控器发送控制无人机下降的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤314；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤313；

步骤313：总控服务器获取此时旋翼监控系统测量的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是下降状态，将FLAG的第8位置1，执行步骤314；如果判定的状态是下降状态，则直接步骤314；

步骤314：获取遥控器接收到的实时无线通信信号功率Pr，计算工作距离为D处的遥控器接收到的信号功率Pw并将Pw与Sensitivity进行比较判断是否满足接收灵敏度要求，如果不满足，将FLAG的第9位置1，执行步骤315；如果满足，直接执行步骤315；

步骤315：当前主流程根据在视频分析线程的评测流程中的视频分析线程实时的工作状态标志Vstatus的值判断视频分析线程是否正常工作，如果Vstatus＝1则视频分析线程工作不正常，将FLAG的第10位置1，执行步骤316；如果Vstatus＝0则视频分析线程工作正常，执行步骤316；

步骤316：总控服务器存储FLAG值和实时的反馈信息，判断FLAG的值是否为0，如果不为0，发出报警信息，执行步骤318；如果为0，执行步骤317；

步骤317：判断是否接收到停止评测指令，如果接收到，执行步骤318；如果没有接收到，经过时间间隔T分钟后令N＝N+1，执行步骤32；

步骤318：输出经过的时间间隔T的个数N，关闭核辐射源，启动核辐射安全处理措施并关闭稳压电源输出，结束测评。

进一步地，所述步骤315中在视频分析线程的评测流程中的视频分析线程实时的工作，具体包括：

步骤315.1：视频采集模块采集一帧视频数据并判断视频采集是否正常，如果不正常，判定视频分析线程不正常，设置Vstatus＝1；如果正常，进行人脸检测，直到检测到人脸后提取人脸特征向量组Feature1，执行步骤315.2；

步骤315.2：视频采集模块采集一帧视频并存储，对当前的一帧视频进行图像滤波降噪处理，然后进行人脸检测，接着提取人脸特征向量组curFeature并与FaceF比较进行人脸识别，最后存储人脸识别结果，执行步骤315.3；

步骤315.3：判别人脸识别结果是否成功，如果不成功，则令错误次数计数器N_err＝N_err+1，执行步骤315.4；如果成功，不改变Vstatus的值，执行步骤315.5；

步骤315.4：判断N_err是否大于预设的次数最大值N_err_max，如果大于，此时已经有N_err_max帧图像无法识别人像，判定视频分析线程不正常，设置Vstatus＝1，执行步骤315.6；如果不大于，执行步骤315.5；

步骤315.5：判断是否接收到停止评测命令，如果接收到，执行步骤315.6；如果没有接收到，执行步骤315.2；

步骤315.6：结束视频分析线程。

进一步地，所述步骤314中获取遥控器接收到的实时无线通信信号功率Pr，计算工作距离为D处的遥控器接收到的信号功率Pw并将Pw与Sensitivity进行比较判断是否满足接收灵敏度要求，具体为：结合工作距离D以及当前遥控模块与遥控器引入到核辐射屏蔽室内的天线之间的距离L计算遥控器到工作距离D处时的接收信号功率Pw，Pw的计算公式为：10logPw＝10logPr+20log(L)-20log(D)，如果满足10logPw≥Sensitivity，在实际工作环境中遥控器和遥控模块相距D时可以正常通信，判定为遥控器满足接收灵敏度要求；如果不满足10logPw≥Sensitivity，判定为遥控器不满足接收灵敏度要求。

进一步地，所述标志无人机工作状态的标志FLAG为长度为32的二进制数，具体结构为：FLAG的第1位为RF_Timeout位，用于标识无线通信是否超时失败，0表示未超时，1表示超时失败；FLAG的第2位为Dose_Err位，用于标识辐射探测器工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；FLAG的第3位为Location_Err位，用于标识定位模块工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；FLAG的第4位为Lan_Timeout位，用于标识与旋翼监测系统的网络通信是否超时失败，0表示未超时，1表示超时失败；FLAG的第5位为CmdUp_Err位，用于标识控制飞机上升的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；FLAG的第6位为CmdLeft_Err，用于标识控制飞机左转的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；FLAG的第7位为CmdRight_Err位，用于标识控制飞机右转的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；FLAG的第8位为CmdDown_Err位，用于标识控制飞机下降的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；FLAG的第9位为RFPower_Err位，用于标识遥控器接收信号强度是否工作距离要求，0表示满足要求，1表示不满足要求；FLAG的第10位为Video_Err位，用于标识视频采集质量是否满足要求，0表示满足要求，1表示不满足要求；FLAG的第11～32位为Rev保留位，用于后续扩展功能时使用。

本发明还提供了一种核定无人机抗核辐射剂量的无人机监测方法，包括：无人机进入核辐射区域探测前，使用基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法获取无人机的最大抗核辐射剂量R_max；

所述无人机进入核辐射区域进行探测时，每隔时间间隔T'读取无人机上挂载的核辐射探测器的实时剂量率数据R'_i(T')，经过N'个时间间隔后，若

则所述无人机自动返航，其中E为预设的最大抗核辐射剂量余量。

本发明还提供了一种基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测系统，包括总控服务器、核辐射屏蔽室、遥控器、卫星定位信号转发器和稳压电源，所述核辐射屏蔽室内设有天线、核辐射源、背景图片、旋翼监控系统和无人机，

所述无人机为被测设备，所述无人机包括遥控模块、卫星定位模块、核辐射探测器、视频采集模块、飞行控制模块和供电模块；所述稳压电源用于给所述供电模块补充电量和给所述旋翼监控系统供电；

所述核辐射屏蔽室用于模拟核辐射环境，所述核辐射屏蔽室内有核辐射源且核辐射屏蔽室内各处均标定有核辐射剂量率，所述核辐射源打开后产生的核辐射使屏蔽室内各处充满与标定的核辐射剂量率相同的核辐射剂量率；所述天线用于使所述总控服务器与所述遥控模块通信，使所述卫星定位信号转发器与所述卫星定位模块通信；所述卫星定位信号转发器用于获取核辐射屏蔽室外的卫星信号并解析成定位数据传送给所述总控服务器，同时将卫星信号传送给卫星定位模块；所述遥控器用于使所述天线与所述总控服务器通信，所述背景图片为无人机提供视频采集源；

所述遥控模块用于接收所述总控服务器发送的指令并将产生的确认信息回传给总控服务器，所述卫星定位模块用于接收卫星信号并将解析后的定位数据通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述核辐射探测器用于检测无人机所处位置处的核辐射剂量率并通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述视频采集模块用于采集所述背景图片处的视频数据并通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述飞行控制模块用于根据所述总控服务器发送的指令驱动无人机飞行并将飞行状态信息通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述旋翼监控系统用于监控无人机的旋翼状态并分析飞行状态信息回传给总控服务器，所述供电模块用于给无人机供电并将电量信息通过所述遥控模块回传给总控服务器；

所述总控服务器控制所述核辐射源的开关，监控所述稳压电源的工作状态，根据发送的指令、接收到的卫星定位信号转发器传送的定位数据、旋翼监控系统回传的飞行状态信息和所述遥控模块回传的确认信息、定位数据、核辐射剂量率、视频数据、飞行状态信息和电量信息测评无人机可承受的最大抗核辐射剂量。

进一步地，所述天线包括转发天线和通信天线，所述转发天线通过有线方式与所述卫星定位信号转发器连接，用于将卫星信号通过无线方式传送给所述卫星定位模块；所述通信天线通过有线方式与所述遥控器连接，用于将总控服务器发送的指令通过无线方式传送给所述遥控模块并将无人机回传的确认信息、定位数据、核辐射剂量率、飞行状态信息和电量信息通过无线方式传送给所述总控服务器。

进一步地，所述旋翼监控系统包括网络模块、处理器、电源模块和对射管应用模块，所述网络模块用于与所述总控服务器通信，所述处理器接收所述总控服务器通过所述网络模块传送来的指令并将飞行状态信息通过所述网络模块回传给总控服务器，所述电源模块用于使用所述稳压电源提供的电力给旋翼监控系统供电；所述对射管应用模块连接与所述无人机的旋翼数量一致的对射管，对射管的发射端和对射管的接收端分别位于所述无人机的旋翼的两侧并垂直于无人机的旋翼设置，所述处理器控制对射管的发射端发射信号并读取对射管的接收端的状态从而分析得到飞行状态信息。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法在无人机进入核辐射区域进行实地探测之前模拟核辐射环境，并在模拟核辐射环境下对无人机的最大可以承受的抗核辐射剂量进行综合评测和标定，使得后续实际探测过程中可以实时根据无人机已受到的核辐射剂量对无人机进行远程操作和控制，便于在无人机失灵前及时将无人机召回，有效避免了因受过量辐射而导致无人机无法返航或者损坏、甚至丢失探测数据的情况。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明中总控服务器进行初始化配置并进行初始化检测的流程图。

图3是本发明中视频分析线程的流程图。

图4是本发明中标志FLAG的结构示意图。

图5是本发明系统的示意图。

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，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，没有限定于已列出的步骤或单元而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

参照图1-4所示，本发明一种基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法的实施例，包括：

步骤1：将核辐射源、背景图片、天线和无人机置于核辐射屏蔽室内，将总控服务器、稳压电源、遥控器和卫星定位信号转发器置于核辐射屏蔽室外，所述核辐射屏蔽室内有核辐射源且核辐射屏蔽室内各处均标定有核辐射剂量率；所述无人机包括遥控模块、飞行控制模块、卫星定位模块、核辐射探测器、视频采集模块、供电模块和旋翼监控系统。所述卫星定位信号转发器获取核辐射屏蔽室外的卫星信号后解析成定位数据传送给所述总控服务器，同时将卫星信号传送给卫星定位模块；所述总控服务器通过所述遥控器向遥控模块发送指令，遥控模块接收到指令后产生确认信息；所述核辐射探测器检测所处环境中的核辐射剂量率，所述飞行控制模块控制无人机的飞行状态并产生飞行状态信息，所述视频采集模块采集背景图片处的视频数据并通过有线方式传送给总控服务器；所述供电模块给无人机提供电力，所述稳压电源给在所述供电模块电量低时给供电模块补充电量并给所述旋翼监控系统供电；无人机将包括定位数据、遥控命令确认信息、核辐射剂量率、飞行状态信息和电池信息的测评信息通过所述遥控器传送给所述总控服务器。

所述核辐射屏蔽室内各处均标定有核辐射剂量率；核辐射源在核辐射屏蔽室内各处的核辐射剂量率为事先根据距离标定的，以升起的源为中心，以γ射线辐射为例，与距离平方成反比进行衰减，距离中心不同距离(相当于半径)处有标定的剂量率表。

步骤2：开启所述核辐射源，获取无人机所在位置的核辐射剂量率R；获得置入核辐射屏蔽室内的无人机的放置位置从而得到在该位置的核辐射剂量率R和能谱信息，例如盖革计数器累加计数值、中子能谱数据、伽玛能谱数据、中子通量计数值等。

所述稳压电源与所述总控服务器连接，所述总控服务器设定所述稳压电源的输出电压值和最大允许电流值。稳压电源支持串口或网口(LAN)通信接口，总控服务器通过通信接口控制稳压电源输出的电压和最大电流以及获取其实际电流输出值从而监控稳压电源工作状态。输出电压分为两路，一路为无人机中的供电模块供电，另一路为旋翼监控系统供电。最大允许电流起限流作用防止电路电流过大造成无人机和旋翼监控系统损坏。

所述开启所述核辐射源前，所述总控服务器进行初始化配置并进行初始化检测，包括：

步骤21：配置稳压电源给供电模块和旋翼监控系统供电的输出电压(单位为伏特V)和最大允许电流(单位为安培A)，最大允许电流用于起限流作用防止电路电流过大造成设备损坏；

步骤22：配置总控服务器与卫星定位信号转发器的通信协议，选择卫星定位信号转发器的卫星导航系统的工作模式(旋转北斗二代卫星系统、全球定位系统(GPS)和全球导航卫星新系统(GNSS)中的一种)，确认后通过USB口读取卫星定位信号转发器获取的对应工作模式下的卫星定位数据(Lng，Lat)_ref，Lng表示经度、Lat表示纬度，判断卫星定位数据是否有效，即经度是否在东经180°到西经180°之间、纬度是否在北纬90°到南纬90°之间，如果有效，则按其经纬度信息Lng和Lat显示在用户界面的地图上，执行步骤23；如果无效，有可能是通信协议出错也可能是工作模式不对，则输出定位信号转发器的定位信息获取失败的提示信息，重新执行步骤22直至获取到有效的卫星信息；

步骤23：配置遥控器的接收灵敏度Sensitivity、工作距离D以及遥控模块与遥控器引入到核辐射屏蔽室内的天线之间的距离L，执行步骤24；

步骤24：配置总控服务器与遥控器的通信协议，配置好后总控服务器与遥控器进行通信以检测通信是否正常，如果不正常，检查电路连线并重新配置总控服务器与遥控器的通信协议直至通信正常，执行步骤25；

步骤25：配置遥控器与无人机通信时的等待时间Timeout(单位秒)，总控服务器向遥控器发出读取无人机电池电量、定位数据和核辐射探测数据的指令，执行步骤26；

步骤26：遥控器等待接收无人机的通信数据并判断是否成功接收到通信数据，如果超过等待时间(即等待时间大于Timeout)仍然没有接收到数据，则判定超时，此时无线通信失败，输出无线通信失败的错误信息，执行步骤212；如果接收到通信数据，执行步骤27；

步骤27：遥控器解析接收到的通信数据得到初始化状态时无人机的电池电量、定位数据(Lng，Lat)_t0和核辐射探测数据并在用户界面上显示，执行步骤28；

步骤28：计算(Lng，Lat)_t0和(Lng，Lat)_ref的差的绝对值得到(Dlng，Dlat)，即(Dlng，Dlat)＝|(Lng，Lat)_t0-(Lng，Lat)_ref|，判断卫星定位信号转发器的工作状态，即判断Dlng和Dlat是否都小于预设的阈值Dmin，本实施例中Dmin设置为10^-6。如果都小于表示误差在允许范围内，此时卫星定位信号转发器工作正常，执行步骤29；如果没有都小于表示误差超出允许范围，此时卫星定位信号转发器的工作不正常，输出定位失败的错误提示信息，执行步骤212；

步骤29：配置访问无人机上挂载的视频模块的RTSP地址，配置图像降噪滤波器，配置人脸特征向量组FaceF并预设FaceF的元素为0，执行步骤210；

步骤210：启用视频分析线程，配置标志视频分析线程的工作状态的标志Vstatus并初始化Vstatus＝0，配置标志人脸识别错误次数的计数器N_err并初始化N_err＝0；判断视频采集模块采集视频是否正常以对视频采集模块的工作状态进行初始化检测，如果采集视频不正常，此时视频采集模块的初始化工作状态不正常，执行步骤212；如果采集视频正常，此时视频采集模块的初始化工作状态正常，进行人脸检测，直到检测到人脸后提取人脸特征向量组Feature1，将Feature1存入FaceF中作为人脸特征，执行步骤211；

步骤211：控制稳压电源的一路电压为旋翼监控系统供电，获取并显示旋翼监控系统提供输出的旋翼状态信息并判断旋翼状态信息是否可以正常获取，如果不能正常获取，则输出相应的错误信息，执行步骤212；如果可以正常获取，则使能“开始评测”按钮，等待操作人员点击该按钮进入评测流程直到点击该按钮，开启核辐射源，获取无人机所在位置的核辐射剂量率R，开始测评；

步骤212：关闭稳压电源输出，结束当前评测流程。

步骤3：所述总控服务器每隔时间间隔T获取一次无人机回传的测评信息并进行分析，直到无人机的工作状态不正常时关闭所述核辐射源，得到经过的时间间隔T的个数N。

步骤31：初始化N＝0，配置标志无人机工作状态的标志FLAG，FLAG为长度为m的二进制数，初始化FLAG的每一位都为0，m的取值范围为9～32。本实施例中m＝32，使用16位或者32位从程序设计角度是最方便的，由于本发明中判断无人机的工作状态有九种状况，为了使后续扩展功能更全面，此处选用32位，留有23种状态扩展接口。FLAG的结构如图4所示，第1位为RF_Timeout位，标识无线通信是否超时失败，0表示未超时，1表示超时失败；第2位为Dose_Err位，标识辐射探测器工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；第3位为Location_Err位，标识定位模块工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；第4位为Lan_Timeout位，标识与旋翼监测系统的网络通信是否超时失败，0表示未超时，1表示超时失败；第5位为CmdUp_Err位，标识控制飞机上升的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；第6位为CmdLeft_Err，标识控制飞机左转的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；第7位为CmdRight_Err位，标识控制飞机右转的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；第8位为CmdDown_Err位，标识控制飞机下降的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；第9位为RFPower_Err位，标识遥控器接收信号强度是否工作距离要求，0表示满足要求，1表示不满足要求；FLAG的第10位为Video_Err位，标识视频采集质量是否满足要求，0表示满足要求，1表示不满足要求；FLAG的第11～32位为Rev保留位，用于后续扩展功能时使用。本实施例中FLAG使用32位的二进制寄存器存储，二进制寄存器位序的第0位为最低位，此时FLAG寄存器的0～31位序即对应FLAG结构的1～32位。

步骤32：总控服务器向遥控器发出读取无人机电池电量、定位数据和核辐射探测数据的指令，遥控器等待接收并解析接收到的无人机的通信数据并判断是否成功接收到通信数据，如果超过等待时间(即等待时间大于Timeout)仍然没有接收到数据，此时无线通信失败，将FLAG的第1位置1，执行步骤33；如果接收到通信数据，直接执行步骤33；

步骤33：遥控器解析接收到通信数据得到无人机的实时电池电量、实时定位数据(Lng，Lat)_t和实时核辐射探测数据，显示实时核辐射探测数据，判断实时核辐射探测数据的误差是否在许可范围内，如果误差不在许可范围内，将FLAG的第2为置1，执行步骤34；如果误差在许可范围内，直接执行步骤34；

本实施例中，误差是否在许可范围内具体为：获取核辐射探测器本身的测量误差，若实时核辐射探测数据与无人机在核辐射屏蔽室内所处位置处的核辐射剂量率的差不等于核辐射探测器本身的测量误差，判断为不在许可范围内；若实时核辐射探测数据与无人机在核辐射屏蔽室内所处位置处的核辐射剂量率的差等于核辐射探测器本身的测量误差，判断为在许可范围内。

步骤34：在用户界面的地图上显示实时定位信息(Lng，Lat)_t，计算(Lng，Lat)_t和(Lng，Lat)_ref的差的绝对值得到(Dlng'，Dlat')，判断Dlng'和Dlat'是否都小于预设的阈值Dmin，如果没有都小于，表明卫星定位信号转发器的工作不正常，将FLAG的第3位置1，执行步骤35；如果都小于，表明卫星定位信号转发器工作正常，直接执行步骤35；

步骤35：显示实时电池电量并判断实时电池电量的剩余电量是否超过预设的电量阈值B，本实施例中电量阈值B＝电池总电量×5％。如果剩余电量小于电量阈值B，则总控服务器控制稳压电源的另一路输出电压为无人机的供电模块补充电量，执行步骤36；如果剩余电量大于等于电量阈值B，直接执行步骤36；

步骤36：开始飞行控制评测流程，总控服务器通过遥控器发送控制无人机上升的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤38；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤37；

步骤37：总控服务器显示并存储此时的时间以及获取此时旋翼监控系统测量的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是上升状态，将FLAG的第5位置1，执行步骤38；如果判定的状态是上升状态，则直接步骤38；

步骤38：总控服务器通过遥控器发送控制无人机左转的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤310；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤39；

步骤39：总控服务器显示并存储此时的时间以及获取此时的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是左转状态，将FLAG的第6位置1，执行步骤310；如果判定的状态是左转状态，则直接步骤310；

步骤310：总控服务器通过遥控器发送控制无人机右转的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤312；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤311；

步骤311：总控服务器显示并存储此时的时间以及获取此时的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是右转状态，将FLAG的第7位置1，执行步骤312；如果判定的状态是右转状态，则直接执行步骤312；

步骤312：总控服务器通过遥控器发送控制无人机下降的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤314；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤313；

步骤313：总控服务器显示并存储此时的时间以及获取此时的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是下降状态，将FLAG的第8位置1，执行步骤314；如果判定的状态是下降状态，则直接步骤314；

步骤314：获取遥控器接收到的实时无线通信信号功率Pr，计算工作距离为D处的遥控器接收到的信号功率Pw并将Pw与Sensitivity进行比较判断是否满足接收灵敏度要求，如果不满足，将FLAG的第9位置1，执行步骤315；如果满足，直接执行步骤315；

获取遥控器接收到的实时无线通信信号功率Pr，计算工作距离为D处的遥控器接收到的信号功率Pw并将Pw与Sensitivity进行比较判断是否满足接收灵敏度要求，具体为：结合工作距离D以及当前遥控模块与遥控器引入到核辐射屏蔽室内的天线之间的距离L计算遥控器到工作距离D处时的接收信号功率Pw，Pw的计算公式为10logPw＝10logPr+20log(L)-20log(R)；如果满足10logPw≥Sensitivity，在实际工作环境中遥控器和遥控模块相距L时可以正常通信，判定为遥控器满足接收灵敏度要求；如果不满足10logPw≥Sensitivity，判定为遥控器不满足接收灵敏度要求。

步骤315：当前主流程根据在视频分析线程的评测流程中的视频分析线程实时的工作状态标志Vstatus的值判断视频分析线程是否正常工作，在视频分析线程的评测流程中的视频分析线程实时的工作具体包括：

步骤315.1：视频采集模块采集一帧视频数据并判断视频采集是否正常，如果不正常，判定视频分析线程不正常，设置Vstatus＝1；如果正常，进行人脸检测，直到检测到人脸后提取人脸特征向量组Feature1，执行步骤315.2；

步骤315.2：视频采集模块采集一帧视频并存储，对当前的一帧视频进行图像滤波降噪处理，然后进行人脸检测，接着提取人脸特征向量组curFeature并与FaceF比较进行人脸识别，最后存储人脸识别结果，执行步骤315.3；

步骤315.3：判别人脸识别结果是否成功，如果不成功，则令错误次数计数器N_err＝N_err+1，执行步骤315.4；如果成功，不改变Vstatus的值，执行步骤315.5；

步骤315.4：判断N_err是否大于预设的次数最大值N_err_max，如果大于，此时已经有N_err_max帧图像无法识别人像，判定视频分析线程不正常，设置Vstatus＝1，执行步骤315.6；如果不大于，执行步骤315.5；

步骤315.5：判断是否接收到停止评测命令，如果接收到，执行步骤315.6；如果没有接收到，执行步骤315.2；

步骤315.6：结束视频分析线程。

视频分析线程中使用人脸检测法，是基于特征的检测相似性，采集图像质量高。

根据视频分析线程实时的工作状态标志Vstatus的值判断视频分析线程是否正常工作，如果Vstatus＝1则视频分析线程工作不正常，将FLAG的第10位置1，执行步骤316；如果Vstatus＝0则视频分析线程工作正常，执行步骤316。

步骤316：总控服务器存储FLAG值和实时的反馈信息，判断FLAG的值是否为0，如果不为0，发出报警信息，执行步骤318；如果为0，执行步骤317；其中报警方式包括：通过总控服务器的扬声器报警，总控服务器界面警示信息闪烁报警，对操作人员预存的手机号码短信报警，对操作人员预存的Email地址发邮件报警。本实施例中报警方式为这四种中的一种或多种。

步骤317：判断是否接收到停止评测指令，如果接收到，执行步骤318；如果没有接收到，经过时间间隔T分钟后令N＝N+1，执行步骤32；其中停止评测指令主要包括以下三种形式：操作人员直接控制总控服务器发送停止评测指令、操作人员远程发送停止评测指令给总控服务器、核辐射源异常时发送停止评测指令强制停止测试。

步骤318：输出经过的时间间隔T的个数N，关闭核辐射源，启动核辐射安全处理措施并关闭稳压电源输出，结束测评。

通过周期性地每隔T分钟执行步骤32～步骤316，可以实现基于时间线的无人机的工作状态测评，用于计算得到无人机的最大抗核辐射剂量，对无人机的抗核辐射性能进行综合评测。

本实施例中，时间间隔T的取值为{0.5,1,1.5,...,4.5,5}分钟，优选0.5分钟。直到无人机的工作状态不正常时，即所述标志FLAG的值不为0时关闭所述核辐射源，得到经过的时间间隔T的个数N，计算得到无人机的最大抗核辐射剂量R_max＝N×T×R。

本实施例中还提供一种核定无人机抗核辐射剂量的无人机监测方法，包括：

所述无人机进入核辐射区域探测前，使用上述实施例中的基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法获取无人机的最大抗核辐射剂量R_max；

所述无人机进入核辐射区域进行探测时，通过远程遥控器控制无人机的运动。每隔时间间隔T'读取无人机上挂载的核辐射探测器的实时剂量率数据R'_i(T')，经过N'个时间间隔后，无人机已受到的核辐射量

若

则所述无人机自动返航，其中E为预设的最大抗核辐射剂量余量，用于保障无人机可以正常返航，E取值为正常数。本实施例中，时间间隔T'为0.5分钟，无人机受到的总的核辐射剂量实时叠加，考虑返程受到的核辐射剂量相同，当满足

时返程，可以保证无人机在损坏前可以返程，避免造成探测数据丢失。

参照图5所示，本发明中一种基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测系统的实施例，包括总控服务器、核辐射屏蔽室、遥控器、卫星定位信号转发器和稳压电源，所述核辐射屏蔽室内设有天线、核辐射源、背景图片、旋翼监控系统和无人机。

所述核辐射屏蔽室用于模拟核辐射环境，所述核辐射屏蔽室内有核辐射源且核辐射屏蔽室内各处均标定有核辐射剂量率，所述核辐射源打开后产生的核辐射使屏蔽室内各处充满与标定的核辐射剂量率相同的核辐射剂量率；所述天线用于使所述总控服务器与所述遥控模块通信，使所述卫星定位信号转发器与所述卫星定位模块通信；所述卫星定位信号转发器用于获取核辐射屏蔽室外的卫星信号并解析成定位数据传送给所述总控服务器，同时将卫星信号传送给卫星定位模块；所述遥控器用于使所述天线与所述总控服务器通信，所述背景图片为无人机提供视频采集源；所述背景图片是一薄层背景板，核辐射可以穿透且衰减可忽略不计。背景图片选用数字图像处理领域标准图像，用于评估视频采集模块采集的图像质量，采集的视频图像用作无人机中视频采集模块抗辐射性能评测的参考图像。

所述无人机为被测设备，所述无人机包括遥控模块、卫星定位模块、核辐射探测器、视频采集模块、飞行控制模块和供电模块；所述稳压电源用于给所述供电模块补充电量和给所述旋翼监控系统供电；稳压电源置于核辐射屏蔽室外，采用两路输出应用，一路用于为旋翼监控系统供电，另一路用于为旋翼式无人机供电。稳压电源支持串口或网口(LAN)通信接口，总控服务器可以控制稳压电源的两路输出状态。

所述遥控模块用于接收所述总控服务器发送的指令并将产生的确认信息回传给总控服务器，所述卫星定位模块用于接收卫星信号并将解析后的定位数据通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述核辐射探测器用于检测无人机所处位置处的核辐射剂量率并通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述视频采集模块用于采集所述背景图片处的视频数据并通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述飞行控制模块用于根据所述总控服务器发送的指令驱动无人机飞行并将飞行状态信息通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述旋翼监控系统用于监控无人机的旋翼状态并分析飞行状态信息回传给总控服务器，所述供电模块用于给无人机供电并将电量信息通过所述遥控模块回传给总控服务器；

所述总控服务器控制所述核辐射源的开关，监控所述稳压电源的工作状态，根据发送的指令、接收到的卫星定位信号转发器传送的定位数据、旋翼监控系统回传的飞行状态信息和所述遥控模块回传的确认信息、定位数据、核辐射剂量率、视频数据、飞行状态信息和电量信息测评无人机可承受的最大抗核辐射剂量。

由于核辐射屏蔽室屏蔽了卫星信号，在核辐射屏蔽室内卫星定位模块无法搜索到提供卫星信号，因此使用卫星定位信号转发器。卫星定位信号转发器接收核辐射屏蔽室外的卫星定位信号并转发到核辐射屏蔽室内，接收核辐射屏蔽室外的卫星定位信号并解析定位信息(该位置处的经度和维度数据)，采用USB接口通信可以配置定位模式(包括北斗二代卫星系统、全球定位系统(GPS)和全球导航卫星新系统(GNSS)三种主要模式)并按模式获取该位置处的定位信息(经度和维度数据)。所述卫星定位信号转发器包括接收天线、微波功分器、微波功放模块、卫星定位信号解析模块和电源模块。所述接收天线接收核辐射屏蔽室外的卫星信号，所述微波功分器将卫星信号分为两路并分别传送给所述微波功放模块和卫星定位信号解析模块，所述微波功放模块将卫星信号放大后经过射频电缆传送给所述转发天线，所述卫星定位信号解析模块将卫星信号解析成定位数据并经过USB接口传送给总控服务器，所述电源模块给所述卫星定位信号转发器供电。卫星定位信号转发器配置通信协议从而使总控服务器可以通过USB口与卫星定位信号转发器通信。接收天线采用同轴接口与微波功分器连接，微波功分器为一分二的功分器，输入端接收来自接收天线的微波信号，然后分两路微波信号输出。微波功放模块的输入端与微波功分器的一路输出端相连接，放大输入的微波信号并通过低损耗射频电缆引入到核辐射屏蔽室内，通过天线进行辐射，实现卫星定位信号从核辐射屏蔽室外到核辐射屏蔽室内的信号转发。卫星定位信号解析模块的输入端也与微波功分器的另一个输出端相连接，自带低噪声微波信号放大器，实现卫星定位信号的解析并输出对应的经纬度数据，该模块支持北斗二代卫星系统、全球定位系统(GPS)和全球导航卫星新系统(GNSS)三种主要模式，主要通过USB接口与计算机设备相连接，实现基于计算机软件的工作模式配置和定位信息(经纬度数据)获取。电源模块输入为220V家用交流电，转换出整个卫星定位信号转发器各个模块所需的电源信号。

所述核辐射屏蔽室内设有核辐射源控制系统，所述总控服务器通过所述核辐射源控制系统控制所述核辐射源的开关。核辐射源控制系统为现有装置，包括沉降装置和密封溶液。关闭核辐射源时，总控服务器通过沉降装置将核辐射源沉入水下封闭，核辐射屏蔽室内没有核辐射；开启核辐射源时，总控服务器通过沉降装置将核辐射源从水下提起，核辐射屏蔽室内有核辐射。核辐射实验环境用于模拟核辐射环境，核辐射源和核辐射源控制系统为了安全置于核辐射屏蔽室内，防止核辐射外泄。

所述天线包括转发天线和通信天线，所述转发天线通过有线方式与所述卫星定位信号转发器连接，用于将卫星信号通过无线方式传送给所述卫星定位模块；所述通信天线通过有线方式与所述遥控器连接，用于将总控服务器发送的指令通过无线方式传送给所述遥控模块并将无人机回传的确认信息、定位数据、核辐射剂量率、飞行状态信息和电量信息通过无线方式传送给所述总控服务器。

遥控器由操作人员在核辐射屏蔽室外使用，用于远程控制无人机。采用USB接口与总控服务器相连接，可以接收总控服务器发送的指令并转换成遥控射频信号通过通信天线发射出去。由于核辐射屏蔽室具有屏蔽射频信号的作用，故将通信天线置于核辐射屏蔽室内，通过低损耗射频电缆与遥控器相连接。同时，遥控器可以通过置于核辐射屏蔽室内的通信天线接收无人机回传的确认信息、定位数据、核辐射剂量率、视频数据、飞行状态信息和电量信息，然后进行解析后通过USB接口将信息发送给总控服务器进行比对分析。遥控器同时可以测量接收到的射频信号强度，用于评测无人机远距离通信受核辐射影响的情况。

本实施例中的系统还包括补光灯、路由器和防护罩。补光灯在核辐射屏蔽室内提供光源。当启动核辐射源后，核辐射将影响补光灯的正常工作。为更好的使无人在进行视频采集时可以有充足的光线，采用透明的可屏蔽核辐射的玻璃防护罩置于补光灯前进行防护，保障补光灯在启动核辐射源后可以正常工作。补光灯可以通过总控服务器控制，也支持手动开关。路由器提供网络路由功能，通过路由器将总控服务器、稳压电源和无人机构成局域网，实现网络通信。

旋翼监控系统包括网络模块、处理器、电源模块和对射管应用模块。所述网络模块用于与所述总控服务器通信，所述处理器接收所述总控服务器通过所述网络模块传送来的指令并将飞行状态信息通过所述网络模块回传给总控服务器，所述电源模块用于使用所述稳压电源提供的电力给旋翼监控系统供电；为保护旋翼监控系统不受核辐射影响，旋翼监控系统置于屏蔽盒内，降低核辐射影响。所述对射管应用模块连接与所述无人机的旋翼数量一致的对射管，即其主要采用红外对射管(或者激光对射管)作为无人机的旋翼状态探测装置，对射管的发射端和对射管的接收端分别位于所述无人机的旋翼的两侧并垂直于无人机的旋翼设置，所述处理器控制对射管的发射端发射红外(或激光)信号并读取对射管的接收端的状态从而判断无人机的旋翼是否旋转、计算旋转时转速得到飞行状态信息。每个无人机的旋翼对应安装一组对射管进行状态监测，通过无人机的各个旋翼状态进行旋翼式飞机飞行控制模式的判定。为防止核辐射损害对射管，为对射管加装防护罩保护对射管，本实施例中防护罩为铅屏蔽板。

核辐射探测器的采集端指向核辐射方向，可用于进行核辐射剂量率检测，结果采用无线方式发送给总控服务器进行存储和显示。视频采集模块的镜头正对核辐射源。为降低评测时无线通信的负担，采用有线网络方式进行连接，使视频采集模块与总控服务器通过有线方式通信。为防止旋翼式无人机起飞，旋翼采用平板式，安装时旋翼与地面平行，保障旋翼旋转时在垂直方向上不产生力，同时将无人机固定在被测位置。无人机的供电模块采用锂电池供电。为不影响旋翼式无人机抗核辐射新能评测，在锂电池电量不足5％时由稳压电源对无人机进行供电。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法在无人机进入核辐射区域进行实地探测之前模拟核辐射环境，并在模拟核辐射环境下对无人机的最大可以承受的抗核辐射剂量进行综合评测和标定，使得后续实际探测过程中可以实时根据无人机已受到的核辐射剂量对无人机进行远程操作和控制，便于在无人机失灵前及时将无人机召回，有效避免了因受过量辐射而导致无人机无法返航或者损坏、甚至丢失探测数据的情况。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法，其特征在于，包括：

步骤1：将背景图片、天线、旋翼监控系统和无人机置于核辐射屏蔽室内，将总控服务器、稳压电源、遥控器和卫星定位信号转发器置于核辐射屏蔽室外，所述核辐射屏蔽室内有核辐射源且核辐射屏蔽室内各处均标定有核辐射剂量率；所述无人机包括遥控模块、飞行控制模块、卫星定位模块、核辐射探测器、视频采集模块和供电模块；

所述卫星定位信号转发器获取核辐射屏蔽室外的卫星信号后解析成定位数据传送给所述总控服务器，同时将卫星信号传送给卫星定位模块；所述总控服务器通过所述遥控器向遥控模块发送指令，遥控模块接收到指令后产生确认信息；所述核辐射探测器检测所处环境中的核辐射剂量率，所述飞行控制模块控制无人机的飞行状态并产生飞行状态信息，所述视频采集模块采集背景图片处的视频数据并传送给总控服务器；所述供电模块给无人机提供电力，所述稳压电源给在所述供电模块电量低时补充电量并给所述旋翼监控系统供电；无人机将包括定位数据、遥控命令确认信息、核辐射剂量率、飞行状态信息和电池信息的测评信息通过所述遥控器传送给所述总控服务器；

步骤2：开启所述核辐射源，获取无人机所在位置的核辐射剂量率R；

步骤3：所述总控服务器每隔时间间隔T获取一次无人机回传的测评信息并进行分析，直到无人机的工作状态不正常时关闭所述核辐射源，得到经过的时间间隔T的个数N，计算得到无人机的最大抗核辐射剂量R max＝N×T×R；

所述开启所述核辐射源前，所述总控服务器进行初始化配置并进行初始化检测，具体包括：

步骤21：配置稳压电源给供电模块和旋翼监控系统供电的输出电压和最大允许电流，最大允许电流用于起限流作用防止电路电流过大造成设备损坏；

步骤22：配置总控服务器与卫星定位信号转发器的通信协议，选择卫星定位信号转发器的卫星导航系统的工作模式，读取卫星定位信号转发器获取的对应工作模式下的卫星定位数据(Lng，Lat)ref，Lng表示经度、Lat表示纬度，判断卫星定位数据是否有效，如果有效，执行步骤23；如果无效，重新执行步骤22直至获取到有效的卫星信息；

步骤23：配置遥控器的接收灵敏度Sensitivity、工作距离D以及遥控模块与遥控器的天线之间的距离L，执行步骤24；

步骤24：配置总控服务器与遥控器的通信协议，配置好后总控服务器与遥控器进行通信以检测通信是否正常，如果不正常，检查电路连线并重新配置总控服务器与遥控器的通信协议直至通信正常，执行步骤25；

步骤25：配置遥控器与无人机通信时的等待时间Timeout，总控服务器向遥控器发出读取无人机电池电量、定位数据和核辐射探测数据的指令，执行步骤26；

步骤26：遥控器等待接收无人机的通信数据并判断是否成功接收到通信数据，如果超过等待时间仍然没有接收到数据，则判定超时，输出无线通信失败的错误信息，执行步骤212；如果接收到通信数据，执行步骤27；

步骤27：遥控器解析接收到的通信数据得到初始化状态时无人机的电池电量、定位数据(Lng，Lat)t0和核辐射探测数据，执行步骤28；

步骤28：计算(Lng，Lat)t0和(Lng，Lat)ref的差的绝对值得到(Dlng，Dlat)，判断Dlng和Dlat是否都小于预设的阈值Dmin，如果都小于表示误差在允许范围内，此时卫星定位信号转发器工作正常，执行步骤29；如果没有都小于表示误差超出允许范围，此时卫星定位信号转发器的工作不正常，输出定位失败的错误提示信息，执行步骤212；

步骤29：配置访问无人机上挂载的视频模块的RTSP地址，配置图像降噪滤波器，配置人脸特征向量组FaceF并预设FaceF的元素为0，执行步骤210；

步骤210：启用视频分析线程，配置标志视频分析线程的工作状态的标志Vstatus并初始化Vstatus＝0，配置标志人脸识别错误次数的计数器N_err并初始化N_err＝0；判断视频采集模块采集视频是否正常以对视频采集模块的工作状态进行初始化检测，如果采集视频不正常，此时视频采集模块的初始化工作状态不正常，执行步骤212；如果采集视频正常，此时视频采集模块的初始化工作状态正常，进行人脸检测，直到检测到人脸后提取人脸特征向量组Feature1，将Feature1存入FaceF中作为人脸特征，执行步骤211；

步骤211：总控服务器控制稳压电源为旋翼监控系统供电，获取旋翼监控系统输出的旋翼状态信息并判断旋翼状态信息是否可以正常获取，如果不能正常获取，则输出相应的错误信息，执行步骤212；如果可以正常获取，则开启核辐射源，获取无人机所在位置的核辐射剂量率R，开始测评，同时通知视频分析线程进入评测阶段；

步骤212：关闭稳压电源输出，结束当前评测流程。

2.根据权利要求1所述的基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法，其特征在于：所述总控服务器每隔时间间隔T获取一次无人机回传的信息并进行分析，直到无人机的工作状态不正常时关闭所述核辐射源，得到经过的时间间隔T的个数N，具体包括：

步骤31：初始化N＝0，配置标志无人机工作状态的标志FLAG，FLAG为长度为m的二进制数，初始化FLAG的每一位都为0，m的取值范围为9～32；

步骤32：总控服务器向遥控器发出读取无人机电池电量、定位数据和核辐射探测数据的指令，遥控器等待接收无人机的通信数据并判断是否成功接收到通信数据，如果超过等待时间仍然没有接收到数据，此时无线通信失败，将FLAG的第1位置1，执行步骤33；如果接收到通信数据，直接执行步骤33；

步骤33：遥控器解析接收到通信数据得到无人机的实时电池电量、实时定位数据(Lng，Lat)t和实时核辐射探测数据，判断实时核辐射探测数据的误差是否在许可范围内，如果误差不在许可范围内，将FLAG的第2为置1，执行步骤34；如果误差在许可范围内，直接执行步骤34；

步骤34：计算(Lng，Lat)t和(Lng，Lat)ref的差的绝对值得到(Dlng'，Dlat')，判断Dlng'和Dlat'是否都小于预设的阈值Dmin，如果没有都小于，表明卫星定位信号转发器的工作不正常，将FLAG的第3位置1，执行步骤35；如果都小于，表明卫星定位信号转发器工作正常，直接执行步骤35；

步骤35：判断实时电池电量的剩余电量是否超过预设的电量阈值B，如果剩余电量小于电量阈值B，则总控服务器控制稳压电源为无人机的供电模块补充电量，执行步骤36；如果剩余电量大于等于电量阈值B，直接执行步骤36；

步骤36：开始飞行控制评测流程，总控服务器通过遥控器发送控制无人机上升的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤38；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤37；

步骤37：总控服务器获取旋翼监控系统测量的此时的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是上升状态，将FLAG的第5位置1，执行步骤38；如果判定的状态是上升状态，则直接步骤38；

步骤38：总控服务器通过遥控器发送控制无人机左转的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤310；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤39；

步骤39：总控服务器获取旋翼监控系统测量的此时的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是左转状态，将FLAG的第6位置1，执行步骤310；如果判定的状态是左转状态，则直接步骤310；

步骤310：总控服务器通过遥控器发送控制无人机右转的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤312；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤311；

步骤311：总控服务器获取旋翼监控系统测量的此时的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是右转状态，将FLAG的第7位置1，执行步骤312；如果判定的状态是右转状态，则直接执行步骤312；

步骤312：总控服务器通过遥控器发送控制无人机下降的命令，然后等待接收旋翼监控系统传送的反馈信息，如果等待超时仍没有接收到旋翼监控系统的反馈信息，将FLAG的第4位置1，执行步骤314；如果正常接收到旋翼监控系统传送的反馈信息，执行步骤313；

步骤313：总控服务器获取此时旋翼监控系统测量的各个旋翼的状态、转速，判定此时的无人机飞行状态，如果判定的状态不是下降状态，将FLAG的第8位置1，执行步骤314；如果判定的状态是下降状态，则直接步骤314；

步骤314：获取遥控器接收到的实时无线通信信号功率Pr，计算工作距离为D处的遥控器接收到的信号功率Pw并将Pw与Sensitivity进行比较判断是否满足接收灵敏度要求，如果不满足，将FLAG的第9位置1，执行步骤315；如果满足，直接执行步骤315；

步骤315：当前主流程根据在视频分析线程的评测流程中的视频分析线程实时的工作状态标志Vstatus的值判断视频分析线程是否正常工作，如果Vstatus＝1则视频分析线程工作不正常，将FLAG的第10位置1，执行步骤316；如果Vstatus＝0则视频分析线程工作正常，执行步骤316；

步骤316：总控服务器存储FLAG值和实时的反馈信息，判断FLAG的值是否为0，如果不为0，发出报警信息，执行步骤318；如果为0，执行步骤317；

步骤317：判断是否接收到停止评测指令，如果接收到，执行步骤318；如果没有接收到，经过时间间隔T分钟后令N＝N+1，执行步骤32；

步骤318：输出经过的时间间隔T的个数N，关闭核辐射源，启动核辐射安全处理措施并关闭稳压电源输出，结束测评。

3.根据权利要求2所述的基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法，其特征在于：所述步骤315中在视频分析线程的评测流程中的视频分析线程实时的工作，具体包括：

步骤315.1：视频采集模块采集一帧视频数据并判断视频采集是否正常，如果不正常，判定视频分析线程不正常，设置Vstatus＝1；如果正常，执行步骤315.2；

步骤315.2：视频采集模块采集一帧视频并存储，对当前的一帧视频进行图像滤波降噪处理，然后进行人脸检测，接着提取人脸特征向量组curFeature并与FaceF比较进行人脸识别，最后存储人脸识别结果，执行步骤315.3；

步骤315.3：判别人脸识别结果是否成功，如果不成功，则令错误次数计数器N_err＝N_err+1，执行步骤315.4；如果成功，不改变Vstatus的值，执行步骤315.5；

步骤315.4：判断N_err是否大于预设的次数最大值N_err_max，如果大于，此时已经有N_err_max帧图像无法识别人像，判定视频分析线程不正常，设置Vstatus＝1，执行步骤315.6；如果不大于，执行步骤315.5；

步骤315.5：判断是否接收到停止评测命令，如果接收到，执行步骤315.6；如果没有接收到，执行步骤315.2；

步骤315.6：结束视频分析线程。

4.根据权利要求2所述的基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法，其特征在于：所述步骤314中获取遥控器接收到的实时无线通信信号功率Pr，计算工作距离为D处的遥控器接收到的信号功率Pw并将Pw与Sensitivity进行比较判断是否满足接收灵敏度要求，具体为：结合工作距离D以及当前遥控模块与遥控器引入到核辐射屏蔽室内的天线之间的距离L计算遥控器到工作距离D处时的接收信号功率Pw，Pw的计算公式为：10logPw＝10logPr+20log(L)-20log(D)，如果满足10logPw≥Sensitivity，在实际工作环境中遥控器和遥控模块相距D时可以正常通信，判定为遥控器满足接收灵敏度要求；如果不满足10logPw≥Sensitivity，判定为遥控器不满足接收灵敏度要求。

5.根据权利要求2所述的基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法，其特征在于：所述标志无人机工作状态的标志FLAG为长度为32的二进制数，具体结构为：

FLAG的第1位为RF_Timeout位，用于标识无线通信是否超时失败，0表示未超时，1表示超时失败；

FLAG的第2位为Dose_Err位，用于标识辐射探测器工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；

FLAG的第3位为Location_Err位，用于标识定位模块工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；

FLAG的第4位为Lan_Timeout位，用于标识与旋翼监测系统的网络通信是否超时失败，0表示未超时，1表示超时失败；

FLAG的第5位为CmdUp_Err位，用于标识控制飞机上升的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；

FLAG的第6位为CmdLeft_Err，用于标识控制飞机左转的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；

FLAG的第7位为CmdRight_Err位，用于标识控制飞机右转的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；

FLAG的第8位为CmdDown_Err位，用于标识控制飞机下降的命令工作是否正常，0表示工作正常，1表示工作异常；

FLAG的第9位为RFPower_Err位，用于标识遥控器接收信号强度是否工作距离要求，0表示满足要求，1表示不满足要求；

FLAG的第10位为Video_Err位，用于标识视频采集质量是否满足要求，0表示满足要求，1表示不满足要求；

FLAG的第11～32位为Rev保留位，用于后续扩展功能时使用。

6.一种核定无人机抗核辐射剂量的无人机监测方法，其特征在于，包括：

无人机进入核辐射区域探测前，使用如权利要求1-5任一项所述的基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测方法获取无人机的最大抗核辐射剂量R max；

所述无人机进入核辐射区域进行探测时，每隔时间间隔T'读取无人机上挂载的核辐射探测器的实时剂量率数据R'i(T')，经过N'个时间间隔后，若则所述无人机自动返航，其中E为预设的最大抗核辐射剂量余量。

7.一种基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测系统，其特征在于：包括总控服务器、核辐射屏蔽室、遥控器、卫星定位信号转发器和稳压电源，所述核辐射屏蔽室内设有天线、核辐射源、背景图片、旋翼监控系统和无人机，

所述无人机为被测设备，所述无人机包括遥控模块、卫星定位模块、核辐射探测器、视频采集模块、飞行控制模块和供电模块；所述稳压电源用于给所述供电模块补充电量和给所述旋翼监控系统供电；

所述核辐射屏蔽室用于模拟核辐射环境，所述核辐射屏蔽室内有核辐射源且核辐射屏蔽室内各处均标定有核辐射剂量率，所述核辐射源打开后产生的核辐射使屏蔽室内各处充满与标定的核辐射剂量率相同的核辐射剂量率；所述天线用于使所述总控服务器与所述遥控模块通信，使所述卫星定位信号转发器与所述卫星定位模块通信；所述卫星定位信号转发器用于获取核辐射屏蔽室外的卫星信号并解析成定位数据传送给所述总控服务器，同时将卫星信号传送给卫星定位模块；所述遥控器用于使所述天线与所述总控服务器通信，所述背景图片为无人机提供视频采集源；

所述遥控模块用于接收所述总控服务器发送的指令并将产生的确认信息回传给总控服务器，所述卫星定位模块用于接收卫星信号并将解析后的定位数据通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述核辐射探测器用于检测无人机所处位置处的核辐射剂量率并通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述视频采集模块用于采集所述背景图片处的视频数据并通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述飞行控制模块用于根据所述总控服务器发送的指令驱动无人机飞行并将飞行状态信息通过所述遥控模块回传给总控服务器，所述旋翼监控系统用于监控无人机的旋翼状态并分析飞行状态信息回传给总控服务器，所述供电模块用于给无人机供电并将电量信息通过所述遥控模块回传给总控服务器；

所述总控服务器控制所述核辐射源的开关，监控所述稳压电源的工作状态，根据发送的指令、接收到的卫星定位信号转发器传送的定位数据、旋翼监控系统回传的飞行状态信息和所述遥控模块回传的确认信息、定位数据、核辐射剂量率、视频数据、飞行状态信息和电量信息测评无人机可承受的最大抗核辐射剂量。

8.根据权利要求7所述的基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测系统，其特征在于：所述天线包括转发天线和通信天线，

所述转发天线通过有线方式与所述卫星定位信号转发器连接，用于将卫星信号通过无线方式传送给所述卫星定位模块；

所述通信天线通过有线方式与所述遥控器连接，用于将总控服务器发送的指令通过无线方式传送给所述遥控模块并将无人机回传的确认信息、定位数据、核辐射剂量率、飞行状态信息和电量信息通过无线方式传送给所述总控服务器。

9.根据权利要求7-8任一项所述的基于转发器的无人机抗核辐射性能综合评测系统，其特征在于：所述旋翼监控系统包括网络模块、处理器、电源模块和对射管应用模块，

所述网络模块用于与所述总控服务器通信，所述处理器接收所述总控服务器通过所述网络模块传送来的指令并将飞行状态信息通过所述网络模块回传给总控服务器，所述电源模块用于使用所述稳压电源提供的电力给旋翼监控系统供电；

所述对射管应用模块连接与所述无人机的旋翼数量一致的对射管，对射管的发射端和对射管的接收端分别位于所述无人机的旋翼的两侧并垂直于无人机的旋翼设置，所述处理器控制对射管的发射端发射信号并读取对射管的接收端的状态从而分析得到飞行状态信息。

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