CN113422116B - 无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法和系统，方法包括：模拟核辐射环境，在核辐射屏蔽室内和外设置被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块，获取被测锂电池供电模块所在处的核辐射剂量率R，电压监控仪获取两组锂电池供电模块的实时输出电压和电流，直到被测锂电池供电模块的工作状态不正常时关闭核辐射源，得到经过的T的个数N，计算出被测锂电池供电模块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、电压监控仪、大功率负载、辐射源、对照和被测锂电池供电模块。本发明在实际探测前评测最大抗核辐射剂量，方便在实际探测时操作控制，避免无人机坠落造成数据丢失。

Description

无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法和系统

技术领域

本发明涉及辐射安全监测技术领域，具体涉及一种基于无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测系统和方法。

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，利用无人机进入核泄漏等事故区域进行探测和获取信息成为目前研究的热点。在无人机探测核辐射地区的过程中，通常采用锂电池对无人机进行供电，可以给无人机提供稳定的电力供给。

但是，锂电池供电模块本身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，现有技术中锂电池供电模块最大可以承受的核辐射剂量并没有统一的标定且每个锂电池供电模块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锂电池供电模块失灵就会导致无人机在核辐射区域内坠落，丢失探测数据，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，提供一种在锂电池供电模块进入核辐射区域进行实际探测前可以对锂电池供电模块最大可承受的核辐射剂量进行测评和标定，避免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不容易由人工察觉，导致无人机坠落和探测数据丢失的情况。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法，包括：

步骤1：将被测锂电池供电模块置于核辐射屏蔽室内，将总控服务器、对照锂电池供电模块和电压监控仪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；所述被测锂电池供电模块通过第一开关与所述电压监控仪连接，所述对照锂电池供电模块通过第二开关与所述电压监控仪连接，所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的两极间均跨接有相同阻值的大功率负载，所述第一开关和第二开关接通时大功率负载通电；电压监控仪分别测量被测锂电池供电模块的实际输出电压V1和对照锂电池供电模块的实际输出电压V2，并发送给总控服务器；

步骤2：开启所述核辐射源，获取被测锂电池供电模块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获取被测锂电池供电模块的实时输出电压V1和对照锂电池供电模块的实时输出电压V2，直到被测锂电池供电模块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，计算得到被测锂电池供电模块的最大抗核辐射剂量R_max＝N×T×R。

进一步地，所述步骤2中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：初始化配置包括配置电压监控仪与总控服务器的通信方式，设定时间间隔T，获取大功率负载的电阻值，配置完成执行步骤22进行初始化检测；

步骤22：打开第一开关和第二开关，电压监控仪测量被测锂电池供电模块空载时的输出电压V_ref和对照锂电池供电模块空载时的输出电压V_dut发送给总控服务器；

步骤23：接通第一开关和第二开关，被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块对大功率负载供电，电压监控仪测量被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块实际输出的电压和电流发送给总控服务器，总控服务器根据空载时的输出电压和大功率负载的电阻值计算出被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的理论电流并将理论电流和实际输出的电流进行比较判断被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块是否工作正常；如果不工作正常，此时电路存在接线问题，输出错误信息，断开电控第一开关和第二开关，结束评测；如果相同，此时电路连接正确，开启核辐射源，获取被测锂电池供电模块所在位置的核辐射剂量率R。

进一步地，所述步骤23中总控服务器根据空载时的输出电压和大功率负载的电阻值计算出被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的理论电流并将理论电流和实际输出的电流进行比较判断被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块是否工作正常，具体为：

如果实际电流趋于0，判断为工作状态不正常，此时电路存在的问题为断路；如果实际电流和理论电流之间的偏差超过10％，判断为工作状态不正常，此时电路存在的问题为大功率负载的阻值错误；如果实际电流和理论电流偏差在10％以内，判断为工作状态正常。

进一步地，所述总控服务器每隔时间间隔T获取被测锂电池供电模块的实时输出电压V1和对照锂电池供电模块的实时输出电压V2，直到被测锂电池供电模块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、设置标识被测锂电池供电模块的工作状态的标志FLAG，FLAG为长度为n位的二进制数，n的取值范围为2～32，初始化每一位都为0；

步骤32：电压监控仪测量V1和V2，判断被测锂电池供电模块的实时输出电压V1是否趋于0，如果未趋于0，不改变FLAG的值，执行步骤33；如果趋于0，此时被测锂电池供电模块的实输出电压不正常，则将FLAG的第1位置1，执行步骤34；

步骤33：比较被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块电压变化是否一致，如果不一致，将标志FLAG的第2位置1，执行步骤34；如果一致，执行步骤34；

步骤34：记录获取的V1、V2、FLAG的值和经过的时间间隔T的个数N，执行步骤35；

步骤35：判断FLAG的值是否等于0，如果等于0，执行步骤36；如果不等于0，输出N、输出错误信息并报警，执行步骤37；

步骤36：总控服务器判断是否接收到停止测试指令，如果没有接收到停止测试指令，经过时间间隔T后令N＝N+1，重新执行步骤32；如果接收到停止测试指令，执行步骤37；

步骤37：停止计数，关闭核辐射源，启动核辐射安全处理措施并断开第一开关和第二开关，结束检测。

进一步地，所述步骤33中比较被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块电压变化是否一致时通过电压变化比率差Dratio来比较，电压变化比率差Dratio的计算方法为：

其中V1_n表示第n次测量时被测锂电池供电模块的输出电压，V1₁表示第1次测量时被测锂电池供电模块的输出电压；V2_n表示第n次测量时对照锂电池供电模块的输出电压，V2₁表示第1次测量时对照锂电池供电模块的输出电压；

如果计算得到的Dratio大于预设的变化率差限值，则将被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的电压变化判断为不一致。

本发明还提供了一种核定锂电池供电模块抗核辐射剂量的无人机监测方法，包括：

所述被测锂电池供电模块在进入核辐射区域探测前，使用无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法获被测取锂电池供电模块的最大抗核辐射剂量R_max；

无人机上挂载所述被测锂电池供电模块和核辐射探测器并进入核辐射区域进行核辐射剂量率探测，每隔时间间隔T'读取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无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测系统，包括总控服务器、核辐射屏蔽室、电压监控仪、对照锂电池供电模块和两个大功率负载，所述核辐射屏蔽室内设有被测锂电池供电模块；

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；所述被测锂电池供电模块为被测设备，在模拟核辐射环境下工作；所述对照锂电池供电模块为所述被测锂电池供电模的对照设备，在模拟核辐射环境外工作；所述大功率负载用于模拟无人机探测时被测锂电池供电模块正常工作时的工作负载；

所述被测锂电池供电模块与所述对照锂电池供电模块分别与所述电压监控仪连接，所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的两极间各跨接有一个相同阻值的大功率负载；电压监控仪分别测量被测锂电池供电模块的实际输出电压V1和对照锂电池供电模块的实际输出电压V2发送给总控服务器；

所述总控服务器用于控制所述核辐射源的开关，监控所述电压监控仪的工作状态并根据所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的实时工作状况测评所述被测锂电池供电模块可承受的最大抗核辐射剂量。

进一步地，所述被测锂电池供电模块为充满电的锂电池供电模块，所述被测锂电池供电模块的一极与电压监控仪的第一开关连接，所述被测锂电池供电模块的两极直接与电压监控仪连接；

所述对照锂电池供电模块为与被测锂电池供电模块型号相同的充满电的锂电池供电模块，用于进行无核辐射情况下的对照监控测量；所述对照锂电池供电模块的一极与电压监控仪的第二开关连接，所述对照锂电池供电模块的两极直接与电压监控仪连接。

进一步地，所述两个大功率负载分别为第一大功率负载和第二大功率负载，

所述第一大功率负载一端与所述电压监控仪的第一开关连接，通过所述电压监控仪的第一开关跨接在所述被测锂电池供电模块的两极之间，所述第一开关控制所述第一大功率负载的断电和通电；

所述第二大功率负载一端与所述电压监控仪的第二开关连接，通过所述电压监控仪的第二开关跨接在所述对照锂电池供电模块的两极之间，所述第二开关控制所述第二大功率负载的断电和通电。

进一步地，所述电压监控仪与总控服务器通过有线方式连接，实现总控服务器对电压监控仪的配置和测量电压数据的获取；

所述被测锂电池供电模块的一极通过有线方式与电压监控仪的第一开关串联连接，所述被测锂电池供电模块的两极通过有线方式与电压监控仪连接；所述对照锂电池供电模块的一极通过有线方式与电压监控仪的第二开关串联连接，所述对照锂电池供电模块的两极通过有线方式与电压监控仪串联连接；

所述电压监控仪的两路信号采集端采用有线方式通过所述第一开关与所述第一大功率负载两端连接并进行供电电压和工作电流监测；

所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块外均包裹有防碎防护罩。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法在模拟核辐射环境下通过使用对照锂电池供电模块，在锂电池供电模块实际监测核辐射区域前进行最大抗核辐射剂量的评测和标定，使得后续实际监测过程中可以实时根据最大抗核辐射剂量而进行操作控制，便于在锂电池供电模块损坏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坠机、丢失监测数据的情况。

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是本发明中标志FLAG的结构示意图。

图3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所示，本发明一种无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法的实施例，包括：

步骤1：将被测锂电池供电模块置于核辐射屏蔽室内，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，根据核辐射剂量率要求确定被测锂电池供电模块的放置位置并且在外包裹防碎防护罩，将总控服务器、对照锂电池供电模块和电压监控仪置于核辐射屏蔽室外，为了保证对照实验的实验环境一致，对照锂电池供电模块外也包裹有防碎防护罩；所述被测锂电池供电模块通过第一开关与所述电压监控仪连接，所述对照锂电池供电模块通过第二开关与所述电压监控仪连接，所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的两极间均跨接有相同阻值的大功率负载，用于模拟实际监测时的无人机。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。所述总控服务器控制所述核辐射源的开关。所述第一开关和第二开关接通时大功率负载通电；电压监控仪分别测量被测锂电池供电模块的实际输出电压V1和对照锂电池供电模块的实际输出电压V2，并发送给总控服务器。

步骤2：开启所述核辐射源，获取被测锂电池供电模块所在位置的核辐射剂量率R，核辐射剂量率R根据置入核辐射屏蔽室内的锂电池供电模块的放置位置及核辐射屏蔽室内各处标定的核辐射剂量率得出。

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：初始化配置包括配置电压监控仪与总控服务器的通信方式，具体的，选择串行通信(RS232接口或USB接口方式)和网络通信模式；如果选择串行通信模式，需要选择正确的串口，并配置串行通信的通信协议；如果选择网络通信模式，需要配置输入电压监控仪通信的IP地址和端口号。设定进行锂电池供电模块的输出电压定时测量的时间间隔T(分钟)，根据无人机锂电池正常工作状态获取大功率负载的电阻值用于计算大功率负载的电流和功率，配置完成执行步骤22进行初始化检测。

步骤22：打开第一开关和第二开关，电压监控仪测量被测锂电池供电模块空载时的输出电压V_ref和对照锂电池供电模块空载时的输出电压V_dut发送给总控服务器；

步骤23：接通第一开关和第二开关，被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块对大功率负载供电，电压监控仪测量被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块实际输出的电压和电流发送给总控服务器，总控服务器根据空载时的输出电压V_ref、V_dut和大功率负载的电阻值计算出被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的理论电流并将理论电流和实际输出的电流进行比较判断被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块是否工作正常；如果不工作正常，此时电路存在接线问题，输出错误信息，断开电控第一开关和第二开关，结束评测；如果相同，此时电路连接正确，开启核辐射源，获取被测锂电池供电模块所在位置的核辐射剂量率R。

总控服务器根据空载时的输出电压和大功率负载的电阻值计算出被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的理论电流并将理论电流和实际输出的电流进行比较判断被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块是否工作正常，具体为：

如果实际电流趋于0，判断为工作状态不正常，此时电路存在的问题为断路；如果实际电流和理论电流之间的偏差超过10％，判断为工作状态不正常，此时电路存在的问题为大功率负载的阻值错误；如果实际电流和理论电流偏差在10％以内，判断为工作状态正常。

总控服务器开启核辐射源使被测锂电池供电模块在核辐射环境中工作，显示核辐射警示图标和信息提醒操作人员。开启核辐射源后，开启定时器开始计时，利用定时器计时有两个作用：一方面用于将软件获取的数据构成与时间点相关联，另一方面可以按配置的电压定时测量周期的时间间隔T(分钟)周期性的获取测试中的两路电压数据。

步骤3：所述总控服务器每隔时间间隔T获取被测锂电池供电模块的实时输出电压V1和对照锂电池供电模块的实时输出电压V2，直到被测锂电池供电模块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、设置用于标识被测锂电池供电模块的工作状态的标志FLAG，FLAG为长度为n位的二进制数，n的取值范围为2～32，初始化每一位都为0。本实施例中n＝16，使用16位或者32位从程序设计角度是最方便的，由于本发明中判断被测锂电池供电模块的工作状态有两种情况，因此选用16位，留有14种状态扩展接口。如图2所示为FLAG的结构示意图，共16位每位均默认为0；F_DevPower位，用于标识被测锂电池供电模块的工作电压是否正常，0表示正常，1表示不正常；F_DevData位，用于标识被测锂电池供电模块的电压变化是否正常，0表示正常，1表示不正常；Rev区域，从第3位到第16位为保留位，后续可根据功能进行扩展使用。本实施例中FLAG使用16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，此时二进制寄存器的第0～15位序即对应FLAG结构的第1～16位。

步骤32：电压监控仪测量V1和V2，根据输入的大功率负载的电阻计算电流和功率，并采用图像化方法以时间为横坐标显示两路测量得到的电压、电路和功率。判断被测锂电池供电模块的实时输出电压V1是否趋于0，如果未趋于0，不改变FLAG的值，执行步骤33；如果趋于0，此时被测锂电池供电模块的实输出电压不正常，则将FLAG的第1位置1，执行步骤34。在核辐射下被测锂电池供电模块的实时输出电压V1趋于0，表示此时电池已被破坏，没有输出电压的情况，此时电池工作不正常了。

步骤33：比较被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块电压变化是否一致，如果不一致，将标志FLAG的第2位置1，执行步骤34；如果一致，执行步骤34。比较被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块电压变化是否一致时通过压变化比率差Dratio来比较，具体为：

其中V1_n表示第n次测量时被测锂电池供电模块的输出电压，V1₁表示第1次测量时被测锂电池供电模块的输出电压；V2_n表示第n次测量时对照锂电池供电模块的输出电压，V2₁表示第1次测量时对照锂电池供电模块的输出电压；如果计算得到的Dratio大于预设的变化率差限值，则将被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的电压变化判断为不一致。本实施例中，预设的变化率差限值为90％。

步骤34：记录并显示获取的V1、V2、被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块两路当前测得电流、功率、FLAG的值和经过的时间间隔T的个数N，执行步骤35。

步骤35：判断FLAG的值是否等于0，即判断当前被测锂电池供电模块的工作状态是否正常，如果等于0，则表示被测锂电池供电模块的工作状态正常，执行步骤36；如果不等于0，则表示被测锂电池供电模块的工作状态已经不正常，输出N、输出错误信息并报警，执行步骤37。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、电压监控仪的蜂鸣器报警、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五种中的一种或多种。

步骤36：总控服务器判断是否接收到停止测试指令，如果没有接收到停止测试指令，经过时间间隔T后令N＝N+1，重新执行步骤32；如果接收到停止测试指令，执行步骤37。其中停止测试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测试指令、操作人员远程发送停止测试指令给总控服务器、核辐射源异常时发送停止测试指令强制停止测试。

通过每隔时间间隔T(分钟)周期性地执行步骤32～步骤36的流程，可以实现基于时间线的被测锂电池供电模块的工作状态数据获取、存储和图形化显示，用于计算得到被测锂电池供电模块的最大抗核辐射剂量。

步骤37；停止计数，关闭核辐射源，启动核辐射安全处理措施并断开第一开关和第二开关，结束检测。

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。直到卫星定位模块的工作状态不正常时，即所述标志FLAG的值不等于0时关闭所述核辐射源，得到经过的时间间隔T的个数N，计算得到卫星定位模块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卫星定位模块抗核辐射剂量的无人机监测方法，包括：

所述被测锂电池供电模块在进入核辐射区域探测前，使用所述无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法获取被测锂电池供电模块的最大抗核辐射剂量R_max。

无人机上挂载所述被测锂电池供电模块和核辐射探测器并进入核辐射区域进行核辐射剂量率探测，本实施例中，所述无人机由远程遥控器控制，通过遥控器控制无人机的运动。每隔时间间隔T'读取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，被测锂电池供电模块已受到的核辐射量

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，用于保障无人机在返航前供电正常，E取值为正常数。本实施例中，时间间隔T'为0.5分钟，被测锂电池供电模块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，可以保证被测锂电池供电模块在损坏前可以返程，避免造成数据丢失。

参照图3所示，本发明中一种无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测系统的实施例，包括：总控服务器、核辐射屏蔽室、电压监控仪、对照锂电池供电模块和两个大功率负载，所述核辐射屏蔽室内设有核辐射源和被测锂电池供电模块。

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；所述被测锂电池供电模块为被测设备，在模拟核辐射环境下工作；所述对照锂电池供电模块为所述被测锂电池供电模的对照设备，在模拟核辐射环境外工作；所述大功率负载用于模拟无人机探测时被测锂电池供电模块正常工作时的工作负载。所述被测锂电池供电模块与所述对照锂电池供电模块分别与所述电压监控仪连接，所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的两极间各跨接有一个大功率负载；电压监控仪分别测量被测锂电池供电模块的实际输出电压V1和对照锂电池供电模块的实际输出电压V2发送给总控服务器。所述总控服务器用于控制所述核辐射源的开关，监控所述电压监控仪的工作状态并根据所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的实时工作状况测评所述被测锂电池供电模块可承受的最大抗核辐射剂量。所述总控服务器在出错时进行报警，同时将无人机锂电池供电模块的输出电压、电流和功率采用图形化的方式显示在系统界面上。

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。

所述两个大功率负载分别为第一大功率负载和第二大功率负载，所述的第一大功率负载和第二大功率负载的阻值相同；所述第一大功率负载一端与所述电压监控仪的第一开关连接，通过所述电压监控仪的第一开关跨接在所述被测锂电池供电模块的两极之间，所述第一开关控制所述第一大功率负载的断电和通电；所述第二大功率负载一端与所述电压监控仪的第二开关连接，通过所述电压监控仪的第二开关跨接在所述对照锂电池供电模块的两极之间，所述第二开关控制所述第二大功率负载的断电和通电。

所述被测锂电池供电模块为置于核辐射屏蔽室内指定位置的充满电的锂电池供电模块，所述被测锂电池供电模块的一极通过有线方式与电压监控仪的第一电控开关串联连接，所述被测锂电池供电模块的两极通过有线方式直接与电压监控仪串联连接；根据无人机正常工作模式选定所述第一大功率负载并跨接在所述被测锂电池供电模块的两极的两根电源线之间，所述第一电控开关控制所述第一大功率负载的断电和通电。所述对照锂电池供电模块为置于核辐射屏蔽室外的指定位置的与被测锂电池供电模块同一型号充满电的锂电池供电模块，用于进行无核辐射情况下的对照监控测量；所述对照锂电池供电模块的一极通过有线方式与电压监控仪的第二电控开关串联连接，所述对照锂电池供电模块的两极通过有线方式直接与电压监控仪串联连接；根据无人机正常工作模式选定所述第二大功率负载并跨接在所述对照锂电池供电模块的两极的两根电源线之间，所述第二电控开关控制所述第二大功率负载的断电和通电。

所述电压监控仪与总控服务器通过有线方式连接，支持RS232接口通信、USB接口通信、网络通信等通信模式，实现总控服务器对电压监控仪的配置和测量电压数据的获取；电压监控仪支持两路大电流情况下的电压并行采集，同时支持两路电控开关的开关控制；所述电压监控仪的两路信号采集端采用有线方式通过所述第一开关与所述第一大功率负载两端连接并进行供电电压和工作电流监测，可以采集锂电池供电模块的工作输出电压信号。本实施例中，电压监控仪、第一大功率负载、第二大功率负载、第一电控开关、第二电控开关、被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块间的有线连接方式均为采用横截面积为4mm²的电源线，第一开关和第二开关均为电控开关。

为了防止锂电池工作异常出现爆炸等情况，采用防碎防护罩对被测锂电池供电模块进行防护。所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块外均包裹有防碎防护罩，所述防碎防护罩为木质结构；防碎防护罩上留有电源线通孔，采用绳索固定，对核辐射剂量的影响很小可忽略不计，且可以防止爆炸时碎片外泄危害核辐射源。在对照锂电池供电模块外包裹防碎防护罩，使得对照实验的实验环境保持一致。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法在模拟核辐射环境下通过使用对照锂电池供电模块，在锂电池供电模块实际监测核辐射区域前进行最大抗核辐射剂量的评测和标定，使得后续实际监测过程中可以实时根据最大抗核辐射剂量而进行操作控制，便于在锂电池供电模块损坏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坠机、丢失监测数据的情况。

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 (8)

1.一种无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法，其特征在于，包括：

步骤1：将被测锂电池供电模块置于核辐射屏蔽室内，将总控服务器、对照锂电池供电模块和电压监控仪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；所述被测锂电池供电模块通过第一开关与所述电压监控仪连接，所述对照锂电池供电模块通过第二开关与所述电压监控仪连接，所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的两极间均跨接有相同阻值的大功率负载，所述第一开关和第二开关接通时大功率负载通电；电压监控仪分别测量被测锂电池供电模块的实际输出电压V1和对照锂电池供电模块的实际输出电压V2，并发送给总控服务器；

步骤2：开启所述核辐射源，获取被测锂电池供电模块所在位置的核辐射剂量率R，具体包括：

步骤21：初始化配置包括配置电压监控仪与总控服务器的通信方式，设定时间间隔T，获取大功率负载的电阻值，配置完成执行步骤22进行初始化检测；

步骤22：打开第一开关和第二开关，电压监控仪测量被测锂电池供电模块空载时的输出电压和对照锂电池供电模块空载时的输出电压发送给总控服务器；

步骤23：接通第一开关和第二开关，被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块对大功率负载供电，电压监控仪测量被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块实际输出的电压和电流发送给总控服务器，总控服务器根据空载时的输出电压和大功率负载的电阻值计算出被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的理论电流并将理论电流和实际输出的电流进行比较判断被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块是否工作正常；如果不工作正常，此时电路存在接线问题，输出错误信息，断开电控第一开关和第二开关，结束评测；如果相同，此时电路连接正确，开启核辐射源，获取被测锂电池供电模块所在位置的核辐射剂量率R；

所述步骤23中总控服务器根据空载时的输出电压和大功率负载的电阻值计算出被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的理论电流并将理论电流和实际输出的电流进行比较判断被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块是否工作正常，具体为：被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的

如果实际电流趋于0，判断为工作状态不正常，此时电路存在的问题为断路；如果实际电流和理论电流之间的偏差超过10％，判断为工作状态不正常，此时电路存在的问题为大功率负载的阻值错误；如果实际电流和理论电流偏差在10％以内，判断为工作状态正常；

步骤3：所述总控服务器每隔时间间隔T获取被测锂电池供电模块的实时输出电压V1和对照锂电池供电模块的实时输出电压V2，直到被测锂电池供电模块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，计算得到被测锂电池供电模块的最大抗核辐射剂量R_max＝N×T×R。

2.根据权利要求1所述的无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法，其特征在于：所述总控服务器每隔时间间隔T获取被测锂电池供电模块的实时输出电压V1和对照锂电池供电模块的实时输出电压V2，直到被测锂电池供电模块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、设置标识被测锂电池供电模块的工作状态的标志FLAG，FLAG为长度为n位的二进制数，n的取值范围为2～32，初始化每一位都为0；

步骤32：电压监控仪测量V1和V2，判断被测锂电池供电模块的实时输出电压V1是否趋于0，如果未趋于0，不改变FLAG的值，执行步骤33；如果趋于0，此时被测锂电池供电模块的实输出电压不正常，则将FLAG的第1位置1，执行步骤34；

步骤33：比较被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块电压变化是否一致，如果不一致，将标志FLAG的第2位置1，执行步骤34；如果一致，执行步骤34；

步骤34：记录获取的V1、V2、FLAG的值和经过的时间间隔T的个数N，执行步骤35；

步骤35：判断FLAG的值是否等于0，如果等于0，执行步骤36；如果不等于0，输出N、输出错误信息并报警，执行步骤37；

步骤36：总控服务器判断是否接收到停止测试指令，如果没有接收到停止测试指令，经过时间间隔T后令N＝N+1，重新执行步骤32；如果接收到停止测试指令，执行步骤37；

步骤37：停止计数，关闭核辐射源，启动核辐射安全处理措施并断开第一开关和第二开关，结束检测。

3.根据权利要求2所述的无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法，其特征在于：所述步骤33中比较被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块电压变化是否一致时通过电压变化比率差Dratio来比较，电压变化比率差Dratio的计算方法为：

其中V1_n表示第n次测量时被测锂电池供电模块的输出电压，V1₁表示第1次测量时被测锂电池供电模块的输出电压；V2_n表示第n次测量时对照锂电池供电模块的输出电压，V2₁表示第1次测量时对照锂电池供电模块的输出电压；

如果计算得到的Dratio大于预设的变化率差限值，则将被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的电压变化判断为不一致。

4.一种核定锂电池供电模块抗核辐射剂量的无人机监测方法，其特征在于，包括：

所述被测锂电池供电模块在进入核辐射区域探测前，使用如权利要求1-3任一项所述的无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测方法获被测取锂电池供电模块的最大抗核辐射剂量R_max；

无人机上挂载所述被测锂电池供电模块和核辐射探测器并进入核辐射区域进行核辐射剂量率探测，每隔时间间隔T'读取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。

5.一种无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测系统，其特征在于：包括总控服务器、核辐射屏蔽室、电压监控仪、对照锂电池供电模块和两个大功率负载，所述核辐射屏蔽室内设有被测锂电池供电模块；

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；所述被测锂电池供电模块为被测设备，在模拟核辐射环境下工作；所述对照锂电池供电模块为所述被测锂电池供电模的对照设备，在模拟核辐射环境外工作；所述大功率负载用于模拟无人机探测时被测锂电池供电模块正常工作时的工作负载；

所述被测锂电池供电模块与所述对照锂电池供电模块分别与所述电压监控仪连接，所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的两极间各跨接有一个相同阻值的大功率负载；所述电压监控仪分别测量被测锂电池供电模块的实际输出电压V1和对照锂电池供电模块的实际输出电压V2发送给总控服务器；

所述总控服务器用于控制所述核辐射源的开关，监控所述电压监控仪的工作状态并根据所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块的实时工作状况测评所述被测锂电池供电模块可承受的最大抗核辐射剂量。

6.根据权利要求5所述的无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测系统，其特征在于：所述被测锂电池供电模块为充满电的锂电池供电模块，所述被测锂电池供电模块的一极与电压监控仪的第一开关连接，所述被测锂电池供电模块的两极直接与电压监控仪连接；

所述对照锂电池供电模块为与被测锂电池供电模块型号相同的充满电的锂电池供电模块，用于进行无核辐射情况下的对照监控测量；所述对照锂电池供电模块的一极与所述电压监控仪的第二开关连接，所述对照锂电池供电模块的两极直接与电压监控仪连接。

7.根据权利要求6所述的无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测系统，其特征在于：所述两个大功率负载分别为第一大功率负载和第二大功率负载，

所述第一大功率负载一端与所述电压监控仪的第一开关连接，通过所述电压监控仪的第一开关跨接在所述被测锂电池供电模块的两极之间，所述第一开关控制所述第一大功率负载的断电和通电；

所述第二大功率负载一端与所述电压监控仪的第二开关连接，通过所述电压监控仪的第二开关跨接在所述对照锂电池供电模块的两极之间，所述第二开关控制所述第二大功率负载的断电和通电。

8.根据权利要求7所述的无人机锂电池供电模块抗辐射性能评测系统，其特征在于：所述电压监控仪与总控服务器通过有线方式连接，实现总控服务器对电压监控仪的配置和测量电压数据的获取；

所述被测锂电池供电模块的一极通过有线方式与电压监控仪的第一开关串联连接，所述被测锂电池供电模块的两极通过有线方式与电压监控仪连接；所述对照锂电池供电模块的一极通过有线方式与电压监控仪的第二开关串联连接，所述对照锂电池供电模块的两极通过有线方式与电压监控仪串联连接；

所述电压监控仪的两路信号采集端采用有线方式通过所述第一开关与所述第一大功率负载两端连接并进行供电电压和工作电流监测；

所述被测锂电池供电模块和对照锂电池供电模块外均包裹有防碎防护罩。

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