CN113466914A - 基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测方法和系统，方法包括模拟核辐射环境，卫星定位信号转发器接收卫星信号并解析成定位数据传给总控服务器，同时将卫星信号传给核辐射屏蔽室内的卫星定位模块得到实时定位数据P2；开启核辐射源，总控服务器每隔时间T获取P2直到卫星定位模块的工作状态不正常时关闭核辐射源，得到经过T的个数N，计算卫星定位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、协议转换模块、卫星定位信号转发器、稳压电源、转发天线和卫星定位模块。本发明在实际探测前评测R_max，方便实际探测时控制无人机，避免定位数据不准确或丢失导致无人机无法导航的情况。

Description

基于转发器的卫星定位模块抗核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，具体涉及一种基于转发器的卫星定位 模块抗核辐射性能评测方法和系统。

背景技术

历史上已经发生过造成大量放射性物质泄露的事故，辐射危害严重，其造 成的灾难令公众心有余悸。而2011年日本福岛第一核电站由于地震影响造成的 核泄漏事故，造成的核辐射性危机非常严重，进一步引发公众对核设施的安全 防护的关注。人工对核事故地点进行探测会对操作人员造成巨大的人体损伤甚 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信息获取成为目前研究的热点。在 无人机探测核辐射地区的过程中，无人机上需设置卫星定位模块，卫星定位模 块为无人机提供定位信息，确保提供精准的坐标数据。

但是，卫星定位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，现有技术中卫星定位模块最大可以承受的核辐射剂量并没有统一 的标定且每个卫星定位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，出现因 电路异常而导致的定位坐标数据不准确，甚至电路损坏报废造成定位数据丢失 的情况，导致无人机无法正常返航，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的不足，提供一种在 卫星定位模块进入核辐射区域进行实际探测前可以对卫星定位模块最大可承受 的核辐射剂量进行测评和标定的方法和系统，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，导致定位数据不准确或丢 失的情况。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种卫星定位模块抗核辐射剂量评测 方法，包括：步骤1：将卫星定位模块、转发天线和通信协议转换模块置于核 辐射屏蔽室内，将总控服务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； 所述卫星定位信号转发器接收核辐射屏蔽室外的卫星信号，所述卫星信号经卫 星定位信号转发器解析得到定位数据P1并传送给总控服务器，同时所述卫星信 号经卫星定位信号转发器传送给所述转发天线，所述卫星定位模块在核辐射环 境中接收转发天线的卫星信号并产生实时定位数据P2，所述卫星定位模块通过 所述通信协议转换模块将实时定位数据P2回传到总控服务器；

步骤2：开启所述核辐射源，获取卫星定位模块处的核辐射剂量率R；

步骤3：所述总控服务器每隔时间间隔T获取实时定位数据P2，直到卫星 定位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，计算得到卫星定位模块的最大抗核辐射剂量R_max＝N×T×R。

进一步地，所述卫星定位模块由位于核辐射屏蔽室外的稳压电源供电，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。

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：初始化配置包括设定所述稳压电源的输出电压值和最大允许电流 值，设定读取被测卫星定位模块测试数据的时间间隔T分钟；

步骤22：配置通信协议转换模块与被测卫星定位模块的通信协议，配置卫 星定位信号转发器的通信协议，设置被测卫星定位模块和卫星定位信号转发器 采用的卫星导航系统并进行确认，确认后总控服务器与卫星定位信号转发器进 行通信并判断总控服务器与卫星定位信号转发器的通信是否正常，如果不正常， 输出提示信息，执行步骤22；如果通信正常，执行步骤23；

步骤23：总控服务器获取卫星定位信号转发器解析出的定位数据(Lng， Lat)_ref，其中Lng为经度、Lat为纬度，判断卫星定位信号转发器获取的(Lng， Lat)_ref是否无效，如果无效执行步骤22；如果有效，将P1按其经纬度信息显示 在地图上，执行步骤24；

步骤24：打开稳压电源，所述总控服务器获取所述稳压电源的实际输出电 压和电流，判断实际输出电压是否满足与设定的电压相同、实际输出电流是否 满足大于0且小于等于最大允许电流，若有不满足则判定为稳压电源的工作状 态不正常，执行步骤28；若都满足则判定为稳压电源的工作状态正常，执行步 骤25；

步骤25：总控服务器与卫星定位模块的进行通信并判断总控服务器与卫星 定位模块的通信是否正常，如果不正常，执行步骤26；如果正常，执行步骤27；

步骤26：判断是否收到用户的停止测试命令；如果收到，则执行步骤28； 如果没有收到，则重新配置卫星定位模块的通信协议，执行步骤25；

步骤27：总控服务器获取M次(Lng，Lat)_ref和卫星定位模块传送的实时定 位数据(Lng，Lat)_dut，计算参考值(Dlng，Dlat)＝|(Lng，Lat)_dut-(Lng，Lat)_ref|，判 断Dlng和Dlat是否小于预设的阈值Dmin，若小于，开启核辐射源，总控服务 器获取卫星定位模块处的核辐射剂量率R，开始测试；若不小于，检查卫星定 位信号转发器的工作状态，执行步骤28；

步骤28：输出错误信息，关闭稳压电源输出，结束测评。

进一步地，所述总控服务器每隔时间间隔T获取实时定位数据P2，直到卫 星定位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、设置标识卫星定位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3～32，初始化每一位都为0；

步骤32：获取所述稳压电源的实际输出电压和电流，判断实际输出电压是 否满足与设定的电压相同、实际输出电流是否满足大于0且小于等于最大允许 电流，若有不满足则判定为稳压电源的工作状态不正常，将FLAG的第1位置 1，若都满足则判定为稳压电源的工作状态正常，不改变FLAG的值；

步骤33：总控服务器获取卫星定位模块的实时定位信息P2，判断服务器与 被测卫星定位模块通信是否正常，如果正常，执行步骤34；如果不正常，将标 志FLAG的第2位置1，执行步骤35；

步骤34：获取实时定位数据P2，计算|P1-P2|得到(Dlng'，Dlat')，判断Dlng' 和Dlat'是否均小于Dmin，如果不是均小于则将FLAG的第3位置1，执行步骤 35；如果均小于，执行步骤35；

步骤35：记录获取的实时定位数据P2、FLAG的值和经过的时间间隔T的 个数；

步骤36：将FLAG的值与0进行比较，如果等于0，执行步骤37；如果大 于0，输出N、输出错误信息并报警，执行步骤38；

步骤37：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38；

步骤38；停止计数，关闭核辐射源，启动核辐射安全处理措施并关闭稳压 电源，结束检测。

进一步地，所述FLAG为长度为16位的二进制数，第1位为F_DevPower 位，用于标识卫星定位模块的电源是否正常，0表示正常，1表示不能正常；FLAG 的第2位为F_DevComm位，用于标识卫星定位模块的通信是否正常，0表示 正常，1表示不能正常；FLAG的第3位为F_DevData位，用于标识卫星定位 模块的定位数据的计算是否正常，0表示正常，1表示不能正常；FLAG的第 4～16位为Rev保留位，用于后续功能的扩展。

本发明还提供了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：所述卫星定位模块在进入核辐射区域探测前，使用基于转发器的卫星定 位模块抗核辐射性能评测方法获取卫星定位模块的最大抗核辐射剂量R_max；

无人机上挂载所述卫星定位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基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测系统， 包括总控服务器、核辐射屏蔽室、协议转换模块、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转发天线和卫星定位模块；

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，所述协 议转换模块用于使所述总控服务器与所述卫星定位模块连接并通信，所述稳压 电源用于给所述卫星定位模块供电；

所述卫星定位信号转发器分别与所总控服务器和转发天线连接，将核辐射 屏蔽室外的卫星信号解析得到的定位数据传送给总控服务器的同时通过转发天 线将核辐射屏蔽室外的卫星信号转发给核辐射屏蔽室内的卫星定位模块；

所述卫星定位模块为被测设备，在核辐射环境中接收转发天线的卫星信号 产生实时定位数据，并将实时定位数据通过协议转换模块传送给总控服务器；

所述总控服务器用于控制所述核辐射源的开关，监控所述稳压电源和卫星 定位模块的实时工作状况从而测评所述卫星定位模块可承受的最大抗核辐射剂 量。

进一步地，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。

进一步地，所述协议转换模块适配卫星定位模块和总控服务器的数据通信 接口，所述协议转换模块包括置于核辐射屏蔽室外的第一通信协议转换模块和 置于核辐射屏蔽室内的第二通信协议转换模块，所述第二通信协议转换模块外 包裹有铅盒。

进一步地，所述卫星定位模拟系统通过有线方式分别与所述总控服务器和 转发天线连接，所述转发天线通过无线方式与所述卫星定位模块通信，所述协 议转换模块通过有线方式分别与所述卫星定位模块和总控服务器连接，所述总 控服务器通过有线方式与所述稳压电源连接。

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卫星定位模块抗核辐射的评测方法在模拟核辐 射环境下使用卫星定位信号转发器将核辐射屏蔽室外的卫星信号转发进入核辐 射屏蔽室内，通过在卫星定位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，提高定位数据准确性的同时也便于进行及时对无人机上的卫星 定位模块进行召回检修，有效避免了因受过量辐射而损坏报废造成定位数据丢 失、导致无人机无法导航的情况。

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，其中

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，本发明一种卫星定位模块抗核辐射剂量评测方法的实施例， 包括：

步骤1：将卫星定位模块、转发天线和通信协议转换模块置于核辐射屏蔽 室内，将总控服务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，所述卫星定位模块为被测 设备。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)。

所述卫星定位模块由位于所述核辐射屏蔽室外的稳压电源供电，所述稳压 电源与所述总控服务器连接，所述稳压电源设定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。输出电压为被测卫星定位模块供电，最大允许电流起限流作用防止电 路电流过大造成被测卫星定位模块损坏。

所述卫星定位信号转发器接收核辐射屏蔽室外的卫星信号，所述卫星信号 经卫星定位信号转发器解析得到定位数据P1并传送给总控服务器，同时所述卫 星信号经卫星定位信号转发器传送给所述转发天线，所述卫星定位模块在核辐 射环境中接收转发天线的卫星信号并产生实时定位数据P2，所述卫星定位模块 通过所述通信协议转换模块将实时定位数据P2回传到总控服务器。

步骤2：开启所述核辐射源，获取卫星定位模块处的核辐射剂量率R，获 取被测卫星定位模块的位置从而得到在该位置处的核辐射剂量率R，将R作为 环境条件数据进行存储。

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：初始化配置包括设定所述稳压电源的输出电压值和最大允许电流 值，设定读取被测卫星定位模块测试数据的时间间隔T(分钟)；

步骤22：配置通信协议转换模块与被测卫星定位模块的通信协议，配置卫 星定位信号转发器的通信协议，设置被测卫星定位模块和卫星定位信号转发器 采用的卫星导航系统，采用单选模式的用户必须选择北斗二代卫星系统、全球 定位系统(GPS)和全球导航卫星新系统(GNSS)三种之一并进行确认，确认 后总控服务器通过USB口与卫星定位信号转发器进行通信并判断总控服务器 与卫星定位信号转发器的通信是否正常，如果不正常，输出提示信息，执行步 骤22；如果通信正常，执行步骤23；

步骤23：总控服务器通过USB口获取卫星定位信号转发器解析出的定位 数据(Lng，Lat)_ref，其中Lng为经度、Lat为纬度，判断卫星定位信号转发器获 取的(Lng，Lat)_ref是否无效，如果无效执行步骤22；如果有效，将P1按其经纬 度信息显示在地图上，执行步骤24；

步骤24：打开稳压电源，所述总控服务器获取所述稳压电源的实际输出电 压和电流，判断实际输出电压是否满足与设定的电压相同、实际输出电流是否 满足大于0且小于等于最大允许电流，若有不满足则判定为稳压电源的工作状 态不正常，执行步骤28；若都满足则判定为稳压电源的工作状态正常，执行步 骤25；

步骤25：总控服务器与卫星定位模块的进行通信并判断总控服务器与卫星 定位模块的通信是否正常，如果不正常，执行步骤26；如果正常，执行步骤27；

步骤26：输出通信不正常的错误信息，判断是否收到用户发来的停止测试 命令；如果收到，则执行步骤28；如果没有收到，则重新配置卫星定位模块的 通信协议，执行步骤25；

步骤27：总控服务器获取M次(Lng，Lat)_ref和卫星定位模块传送的实时定 位数据(Lng，Lat)_dut并显示，计算参考值(Dlng，Dlat)＝|(Lng，Lat)_dut-(Lng，Lat)_ref|， ||表示绝对值，(Dlng，Dlat)用于判断卫星定位模块的工作状态，判断Dlng和 Dlat是否小于预设的阈值Dmin，若小于表示卫星定位信号转发器工作正常，开 启核辐射源，总控服务器获取卫星定位模块处的核辐射剂量率R，开始测试； 若不小于，输出(Lng，Lat)_ref和(Lng，Lat)_dut信息供用户检查卫星定位信号转发 器的工作状态，执行步骤28；本实施例中M取值10，每间隔6秒获取一次(Lng， Lat)_ref和卫星定位模块传送的实时定位数据(Lng，Lat)_dut；本实施例中，Dmin 默认取值10^-6。开启核辐射源后，总控服务器读取实时剂量率数据后显示核辐 射警示图标和信息，用于提醒操作人员开始检测。同时开始计，计时有两个作 用：一方面用于将实时剂量率数据与时间点相关联，另一方面可以按配置的时 间间隔T(分钟)周期性的获取测试中的实时剂量率数据。

步骤28：输出错误信息，关闭稳压电源输出，结束测评。

步骤3：所述总控服务器每隔时间间隔T获取实时定位数据P2(经度和纬 度信息)，直到卫星定位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、设置标识卫星定位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3～32，初始化每一位都为0； 标志FLAG用于标识卫星定位模块是否正常工作。本实施例中n＝16，n的取值 为16位或者32位从程序设计角度是最方便的，由于本发明中判断卫星定位模 块的工作状态有三种情况，因此此处选用16位，留有13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， 用于标识卫星定位模块的电源是否正常，0表示正常，1表示不能正常； F_DevComm位，用于标识卫星定位模块的通信是否正常，0表示正常，1表示 不能正常；F_DevData位，用于标识卫星定位模块的定位数据的计算是否正常， 0表示正常，1表示不能正常；Rev区域，从第4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：获取所述稳压电源的实际输出电压和电流，判断实际输出电压是 否满足与设定的电压相同、实际输出电流是否满足大于0且小于等于最大允许 电流，若有不满足则判定为稳压电源的工作状态不正常，将FLAG的第1位置 1，若都满足则判定为稳压电源的工作状态正常，不改变FLAG的值；

步骤33：总控服务器获取卫星定位模块的实时定位数据P2(经纬度信息)， 判断服务器与被测卫星定位模块通信是否正常，如果不正常，将标志FLAG的 第2位置1，执行步骤35；如果正常，执行步骤34；

步骤34：获取实时定位数据P2，计算|P1-P2|得到(Dlng'，Dlat')，判断Dlng' 和Dlat'是否均小于Dmin，如果不是均小于则将FLAG的第3位置1，执行步骤 35；如果均小于，执行步骤35；

步骤35：图形化显示获取的P1和P2，记录获取的实时定位数据P2、FLAG 的值和经过的时间间隔T的个数N；利用FLAG的值记录被测卫星定位模块的 工作状态；

步骤36：将FLAG的值与0进行比较，即判断当前卫星定位模块在评估周 期内的工作状态是否正常，如果等于0，则表示被测卫星定位模块的工作状态 正常，执行步骤37；如果大于0，则表示被测卫星定位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38；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37：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38；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37的流程，可以 实现基于时间线的卫星定位模块的工作状态数据获取、存储和图形化显示，用 于计算得到卫星定位模块的最大抗核辐射剂量。

步骤38；停止计时和计数，关闭核辐射源，启动核辐射安全处理措施并关 闭稳压电源，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：

所述卫星定位模块在进入核辐射区域探测前，使用上述实施例中的基于转 发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测方法获取卫星定位模块的最大抗核辐射 剂量R_max；无人机挂载卫星定位模块进行实际探测的时候，卫星定位模块直接 接受核辐射屏蔽室外的卫星信号，不需要卫星定位信号转发器。

无人机上挂载所述卫星定位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，卫星定位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可以正常返回实时定位数据，E取值为正常数。 本实施例中，时间间隔T'为0.5分钟，卫星定位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 以保证卫星定位模块在损坏前可以返程，以便进行及时检修，避免损坏报废造成数据丢失。

参照图3所示，本发明中一种基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评 测系统的实施例，包括：总控服务器、核辐射屏蔽室、协议转换模块、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核辐射源、转发天线和卫 星定位模块，核辐射屏蔽室内与卫星定位功能无关的模块均采用铅板进行防护 屏蔽核辐射。

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，所述协 议转换模块用于使所述总控服务器与所述卫星定位模块连接并通信；所述稳压 电源分别与所述总控服务器和所述卫星定位模块连接，所述稳压电源用于给所 述核卫星定位模块供电。所述卫星定位信号转发器分别与所总控服务器和转发 天线连接，将核辐射屏蔽室外的卫星信号进行解析得到的定位数据传送给总控 服务器的同时通过转发天线将核辐射屏蔽室外的卫星信号转发给核辐射屏蔽室 内的卫星定位模块。所述卫星定位模块为被测设备，在核辐射环境中接收转发 天线的卫星信号产生实时定位数据，并通过通信接口将实时定位数据通过协议 转换模块传送给总控服务器，由总控服务器根据实时定位数据进行卫星定位模 块工作效果的判决处理。所述总控服务器用于控制所述核辐射源的开关，监控 所述稳压电源和卫星定位模块的实时工作状况从而测评所述卫星定位模块可承 受的最大抗核辐射剂量。稳压电源支持串口或网口(LAN)通信接口，总控服 务器通过该通信接口对该稳压电源进行监控，包括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。

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。

所述协议转换模块包括置于核辐射屏蔽室外的第一通信协议转换模块和置 于核辐射屏蔽室内的第二通信协议转换模块，第一通信协议转换模块和第二通 信协议转换模块成对使用，通过通信线缆连接，用于实现总控服务器与卫星定 位模块之间的通信，进而在核辐射屏蔽室外通过有线通信可以获取卫星定位模 块在核辐射环境下获取的实时定位数据。考虑核辐射对通信协议转换模块的影 响，所述第二通信协议转换模块外包裹有铅盒，用于屏蔽核辐射。所述协议转 换模块适配卫星定位模块和总控服务器的数据通信接口，采用RS485、RS422 等协议进行有效数据传输，适配核辐射屏蔽室内外的长距离传输。第一转换模 块和第二转换模块内配置有与卫星定位模块通信的协议，使总控服务器可以通过第一通信协议转换模块和第二通信协议转换模块与被测卫星定位模块进行通 信。

所述卫星定位模拟系统通过有线方式分别与所述总控服务器和转发天线连 接，所述转发天线通过无线方式与所述卫星定位模块通信，所述协议转换模块 通过有线方式分别与所述卫星定位模块和总控服务器连接，所述总控服务器通 过有线方式与所述稳压电源连接。

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 发器的卫星定位模块抗核辐射的评测方法在模拟核辐射环境下使用卫星定位信 号转发器将核辐射屏蔽室外的卫星信号转发进入核辐射屏蔽室内，通过在卫星 定位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，提高定位 数据准确性的同时也便于进行及时对无人机上的卫星定位模块进行召回检修， 有效避免了因受过量辐射而损坏报废造成定位数据丢失、导致无人机无法导航 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 (10)

1.一种基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测方法，其特征在于，包括：

步骤1：将卫星定位模块、转发天线和通信协议转换模块置于核辐射屏蔽室内，将总控服务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；所述卫星定位信号转发器接收核辐射屏蔽室外的卫星信号，所述卫星信号经卫星定位信号转发器解析得到定位数据P1并传送给总控服务器，同时所述卫星信号经卫星定位信号转发器传送给所述转发天线，所述卫星定位模块在核辐射环境中接收转发天线的卫星信号并产生实时定位数据P2，所述卫星定位模块通过所述通信协议转换模块将实时定位数据P2回传到总控服务器；

步骤2：开启所述核辐射源，获取卫星定位模块处的核辐射剂量率R；

步骤3：所述总控服务器每隔时间间隔T获取实时定位数据P2，直到卫星定位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，计算得到卫星定位模块的最大抗核辐射剂量R_max＝N×T×R。

2.根据权利要求1所述的基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测方法，其特征在于：所述卫星定位模块由位于核辐射屏蔽室外的稳压电源供电，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。

3.根据权利要求2所述的基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测方法，其特征在于：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：初始化配置包括设定所述稳压电源的输出电压值和最大允许电流值，设定读取被测卫星定位模块测试数据的时间间隔T分钟；

步骤22：配置通信协议转换模块与被测卫星定位模块的通信协议，配置卫星定位信号转发器的通信协议，设置被测卫星定位模块和卫星定位信号转发器采用的卫星导航系统并进行确认，确认后总控服务器与卫星定位信号转发器进行通信并判断总控服务器与卫星定位信号转发器的通信是否正常，如果不正常，输出提示信息，执行步骤22；如果通信正常，执行步骤23；

步骤23：总控服务器获取卫星定位信号转发器解析出的定位数据(Lng，Lat)_ref，其中Lng为经度、Lat为纬度，判断卫星定位信号转发器获取的(Lng，Lat)_ref是否无效，如果无效执行步骤22；如果有效，将P1按其经纬度信息显示在地图上，执行步骤24；

步骤24：打开稳压电源，所述总控服务器获取所述稳压电源的实际输出电压和电流，判断实际输出电压是否满足与设定的电压相同、实际输出电流是否满足大于0且小于等于最大允许电流，若有不满足则判定为稳压电源的工作状态不正常，执行步骤28；若都满足则判定为稳压电源的工作状态正常，执行步骤25；

步骤25：总控服务器与卫星定位模块的进行通信并判断总控服务器与卫星定位模块的通信是否正常，如果不正常，执行步骤26；如果正常，执行步骤27；

步骤26：判断是否收到用户的停止测试命令；如果收到，则执行步骤28；如果没有收到，则重新配置卫星定位模块的通信协议，执行步骤25；

步骤27：总控服务器获取M次(Lng，Lat)_ref和卫星定位模块传送的实时定位数据(Lng，Lat)_dut，计算参考值(Dlng，Dlat)＝|(Lng，Lat)_dut-(Lng，Lat)_ref|，判断Dlng和Dlat是否小于预设的阈值Dmin，若小于，开启核辐射源，总控服务器获取卫星定位模块处的核辐射剂量率R，开始测试；若不小于，检查卫星定位信号转发器的工作状态，执行步骤28；

步骤28：输出错误信息，关闭稳压电源输出，结束测评。

4.根据权利要求2所述的基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测方法，其特征在于：所述总控服务器每隔时间间隔T获取实时定位数据P2，直到卫星定位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、设置标识卫星定位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3～32，初始化每一位都为0；

步骤32：获取所述稳压电源的实际输出电压和电流，判断实际输出电压是否满足与设定的电压相同、实际输出电流是否满足大于0且小于等于最大允许电流，若有不满足则判定为稳压电源的工作状态不正常，将FLAG的第1位置1，若都满足则判定为稳压电源的工作状态正常，不改变FLAG的值；

步骤33：总控服务器获取卫星定位模块的实时定位信息P2，判断服务器与被测卫星定位模块通信是否正常，如果正常，执行步骤34；如果不正常，将标志FLAG的第2位置1，执行步骤35；

步骤34：获取实时定位数据P2，计算|P1-P2|得到(Dlng'，Dlat')，判断Dlng'和Dlat'是否均小于Dmin，如果不是均小于则将FLAG的第3位置1，执行步骤35；如果均小于，执行步骤35；

步骤35：记录获取的实时定位数据P2、FLAG的值和经过的时间间隔T的个数；

步骤36：将FLAG的值与0进行比较，如果等于0，执行步骤37；如果大于0，输出N、输出错误信息并报警，执行步骤38；

步骤37：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38；

步骤38；停止计数，关闭核辐射源，启动核辐射安全处理措施并关闭稳压电源，结束检测。

5.根据权利要求4所述的基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测方法，其特征在于：所述FLAG为长度为16位的二进制数，第1位为F_DevPower位，用于标识卫星定位模块的电源是否正常，0表示正常，1表示不能正常；FLAG的第2位为F_DevComm位，用于标识卫星定位模块的通信是否正常，0表示正常，1表示不能正常；FLAG的第3位为F_DevData位，用于标识卫星定位模块的定位数据的计算是否正常，0表示正常，1表示不能正常；FLAG的第4～16位为Rev保留位，用于后续功能的扩展。

6.一种核定转发器卫星定位模块抗核辐射剂量的无人机监测方法，其特征在于，包括：

所述卫星定位模块在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卫星定位模块抗核辐射性能评测方法获取卫星定位模块的最大抗核辐射剂量R_max；

无人机上挂载所述卫星定位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。

7.一种基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测系统，其特征在于：包括总控服务器、核辐射屏蔽室、协议转换模块、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转发天线和卫星定位模块；

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，所述协议转换模块用于使所述总控服务器与所述卫星定位模块连接并通信，所述稳压电源用于给所述卫星定位模块供电；

所述卫星定位信号转发器分别与所总控服务器和转发天线连接，将核辐射屏蔽室外的卫星信号解析得到的定位数据传送给总控服务器的同时通过转发天线将核辐射屏蔽室外的卫星信号转发给卫星定位模块；

所述卫星定位模块为被测设备，在核辐射环境中接收转发天线的卫星信号产生实时定位数据，并将实时定位数据通过协议转换模块传送给总控服务器；

所述总控服务器用于控制所述核辐射源的开关，监控所述稳压电源和卫星定位模块的实时工作状况从而测评所述卫星定位模块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卫星定位模块抗核辐射性能评测系统，其特征在于：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。

9.根据权利要求7所述的基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测系统，其特征在于：所述协议转换模块适配卫星定位模块和总控服务器的数据通信接口，所述协议转换模块包括置于核辐射屏蔽室外的第一通信协议转换模块和置于核辐射屏蔽室内的第二通信协议转换模块，所述第二通信协议转换模块外包裹有铅盒。

10.根据权利要求7-9任一项所述的基于转发器的卫星定位模块抗核辐射性能评测系统，其特征在于：所述卫星定位模拟系统通过有线方式分别与所述总控服务器和转发天线连接，所述转发天线通过无线方式与所述卫星定位模块通信，所述协议转换模块通过有线方式分别与所述卫星定位模块和总控服务器连接，所述总控服务器通过有线方式与所述稳压电源连接。

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