CN114502988A - 辐射源定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供辐射源定位系统和相关技术以改善手持或无人移动传感器或勘测平台的操作。一种辐射源定位系统包括配置成与通信模块通信的逻辑装置和定向辐射检测器，其中，通信模块配置成与基站建立无线通信链路，该基站与定向辐射检测器和/或移动传感器平台关联，并且定向辐射检测器包括传感器组件，所述传感器组件配置成当定向辐射检测器在勘测区域内被操纵时提供定向辐射传感器数据。

Description

辐射源定位系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及辐射源定位，并且更具体地，涉及使用可以联接到移动传感器平台的便携式定向辐射检测器进行辐射源定位的系统和方法。

背景技术

现代无人传感器平台，例如无人驾驶飞行器(UAV)、遥控水下航行器(ROV)、无人(水上)水面航行器(USV)和无人驾驶地面航行器(UGV)，能够在所有环境中长距离操作；农村，城市，甚至水下。这样的系统的操作通常包括无人平台和远程基站之间的实时无线传输，远程基站通常包括显示器以将平台捕获的遥测、图像和其他传感器数据有效地传送给操作员。操作员通常可以仅依靠从无人平台接收到的数据在整个任务中驾驶或以其他方式控制无人平台。

定向辐射检测器，例如配置成检测在环境中产生电离辐射的辐射源的相对方位的传感器系统，可以受益于手持部署或部署在无人传感器平台上，例如勘测区域以便定位检测到的辐射源，但是常规的定向辐射检测器通常太重或太累赘而无法携带和/或太不准确而无法提供可靠的快速源方向性和定位。因此，需要便携式定向辐射检测器系统和技术来提供电离辐射源的方向性和/或定位。

发明内容

提供辐射源定位系统和相关技术以改善手持或无人移动传感器或勘测平台的操作。所描述的辐射源定位系统的一个或多个实施例可以有利地包括定向辐射检测器，所述定向辐射检测器包括配置成提供辐射源定位数据的传感器组件；配置成与基站建立无线通信链路的通信模块，该基站与定向辐射检测器和/或联接的传感器平台关联；用于测量所述定向辐射检测器和/或联接的移动平台的取向和/或位置的取向和/或位置传感器；用于控制所述通信模块、所述取向和/或位置传感器和/或所述移动平台的操作的控制器；以及用于测量和提供对应于所述移动平台的操纵和/或其他操作的传感器数据的一个或多个附加传感器。

在各种实施例中，这样的附加传感器可以包括远程传感器系统，所述远程传感器系统配置成捕获勘测区域的传感器数据，从所述传感器数据可以生成勘测区域的二维和/或三维空间地图。例如，测绘系统可以包括一个或多个可见光谱和/或红外相机和/或联接到移动平台的其他远程传感器系统。移动平台通常可以是飞行平台(例如，有人驾驶飞行器、UAS和/或其他飞行平台)、陆地平台(例如，机动载具)、水上平台(例如，船只或潜艇)，或手持平台。

在一个实施例中，一种系统包括配置成与通信模块通信的逻辑装置和联接到移动平台的定向辐射检测器，其中，所述通信模块配置成与基站建立无线通信链路，该基站与所述移动平台关联，所述定向辐射检测器包括传感器组件，所述传感器组件配置成当所述移动平台在勘测区域内被操纵时提供定向辐射传感器数据。所述逻辑装置可以配置成当所述移动平台在勘测区域内操纵时接收定向辐射传感器数据；接收对应于定向辐射传感器数据的取向和/或位置数据；以及至少部分地基于取向和/或位置数据与定向辐射传感器数据的组合生成对应于勘测区域的辐射源定位勘测信息。

在另一实施例中，一种方法包括当移动平台在勘测区域内操纵时，从联接到所述移动平台的定向辐射检测器接收定向辐射传感器数据；接收对应于定向辐射传感器数据的取向和/或位置数据；以及至少部分地基于取向和/或位置数据与定向辐射传感器数据的组合，生成对应于所述勘测区域的辐射源定位勘测信息。

本发明的范围由权利要求限定，权利要求通过引用并入本部分。通过考虑一个或多个实施例的以下详细描述，本领域技术人员将更加全面地理解本发明的实施例，并实现其额外的优点。将参考将首先简要描述的附图。

附图说明

图1示出了根据本公开的实施例的辐射源定位系统的示意图。

图2示出了根据本公开的实施例的辐射源定位系统的移动平台的示意图。

图3示出了根据本公开的实施例的用于辐射源定位系统的定向辐射检测器的示意图。

图4-5示出了根据本公开的实施例的使用辐射源定位系统提供辐射源定位的各种操作的流程图。

图6-8示出了对应于根据本公开的实施例的辐射源定位系统的操作的模拟结果。

图9示出了根据本公开的实施例的辐射源定位系统的示意图。

图10示出了根据本公开的实施例的用于辐射源定位系统的定向辐射检测器的示意图。

图11A-B和12示出了由根据本公开的实施例的辐射源定位系统的用户接口呈现的显示视图。

图13A-13B和14A-14C示出了由根据本公开的实施例的辐射源定位系统的用户接口呈现的显示视图。

本发明的实施例及其优点通过参考下面的详细描述得到最好的理解。应当理解，相似的附图标记用于标识一幅或多幅图中所示的相似元件。

具体实施方式

提供辐射源定位系统和相关技术以提高传感器平台的操作灵活性和可靠性。例如，辐射测量是检测和定位核威胁的有效方式。由于检测计数率随到放射源的距离而变化，因此在空间搜索期间简单地移动辐射检测器可以用于估计到源的方向。本文所述的实施例通过简化的遮挡提高了这种方法的速度和效能。在最简单的实施例中，两个辐射检测器紧靠辐射偏转、吸收或以其他方式阻挡的金属板放置，该金属板(例如，本文中也称为“准直板”或“遮挡板”)设置在两个辐射检测器之间。两个辐射检测器之间的检测事件计数和能谱的所得分布对源角度比替代方法更敏感。结果，并且由于准直板不会显著限制检测器装置的灵敏度，实施例能够比常规方法更快地定位辐射源。此外，这样的实施例可以制造得相对紧凑，从而减小尺寸、重量和功率要求(相对于常规系统)，因此适合部署在各种应用中，例如背包/背心、手持设备、无人驾驶地面载具和无人驾驶飞行器系统。

现代无人传感器平台，例如无人驾驶飞行器(UAV)、遥控水下航行器(ROV)、无人(水上)水面航行器(USV)和无人驾驶地面航行器(UGV)，能够在所有环境中长距离操作。这样的系统通常依赖于可限制其行驶范围的便携式电源。本文所述的实施例提供了相对较轻的辐射源定位系统，其通常增加这样的无人传感器平台的可实现范围，这在尝试相对快速地定位勘测区域内的多个辐射源时能够特别有用。

在各种实施例中，根据本文描述的实施例，由定向辐射检测器生成的辐射源定位数据可以实时地或在勘测之后传输到基站，所述基站可以配置成将辐射源定位数据与勘测区域的地图或平面图组合以在辐射源地图(例如热图)中呈现辐射源定位数据，所述辐射源地图在地图或平面图的空间范围上指定辐射源数据(例如，谱、估计浓度、估计剂量率和/或其他特性)。这样的地图或平面图可以是二维或三维的。辐射源地图可以存储在基站中，并且如果基站包括显示器，则作为图形覆盖地图实时呈现给操作员/用户。在操作期间，这样的地图可以为定位无人传感器平台提供洞察以进行例如静止观察，或者，如果将来要在相同区域进行操作，这样的地图可以为未来操作的路线规划提供信息。

图1示出了根据本公开的实施例的辐射源定位系统100的块图。在一些实施例中，系统100可以配置成使用万向节系统122瞄准成像系统/传感器有效载荷140和/或辐射传感器支架128以将定向辐射检测器160瞄准场景、结构或目标或其部分，飞越场景，通过结构，或接近目标并成像或感测场景、结构或目标或其部分。所得图像和/或其他传感器数据可以被处理(例如，由传感器有效载荷140、平台110和/或基站130)并通过使用用户接口132(例如，一个或多个显示器，如多功能显示器(MFD)，便携式电子设备，例如平板电脑、笔记本电脑或智能手机，或其他适当的接口)向用户显示和/或存储在存储器中以供以后查看和/或分析。在一些实施例中，系统100可以配置成使用这样的图像和/或传感器数据来控制平台110、传感器有效载荷140和/或定向辐射检测器160的操作，如本文所述，例如控制万向节系统122以使传感器有效载荷140朝向特定方向瞄准或控制推进系统124以将平台110移动和/或定向到场景或结构中或相对于目标的期望位置/取向。

在附加实施例中，系统100可以配置成使用平台110和/或辐射传感器支架128在场景、结构或目标或其部分处或相对于场景、结构或目标或其部分来定位和/或定向定向辐射检测器160。所得定向辐射传感器数据可以被处理(例如，由定向辐射检测器160、平台110和/或基站130)并通过使用用户接口132(例如，一个或多个显示器，如多功能显示器(MFD)，便携式电子设备(例如平板电脑、笔记本电脑或智能手机)、或其他适当的接口)向用户显示和/或存储在存储器中以供以后查看和/或分析。在一些实施例中，系统100可以配置成使用这样的图像和/或传感器数据来控制平台110和/或定向辐射检测器160的操作，如本文所述，例如控制推进系统124以将平台110移动和/或定向到场景或结构中或相对于目标的期望位置。

在图1所示的实施例中，辐射源定位系统100包括平台110、可选基站130和至少一个定向辐射检测器160。平台110可以是配置成移动或飞行并定位定向辐射检测器160(例如，相对于指定或检测目标)的移动平台。如图1中所示，平台110可以包括控制器112、取向传感器114、陀螺仪/加速度计116、全球导航卫星系统(GNSS)118、通信模块120、万向节系统122、推进系统124、检测器支架128和其他模块126。平台110的操作可以是基本上自主的和/或部分或完全由可选基站130控制，可选基站130可以包括用户接口132、通信模块134和其他模块136中的一个或多个。在其他实施例中，平台110可以包括基站130的一个或多个元件，例如各种类型的有人驾驶飞行器、陆地载具和/或水面或水下航行器。在替代实施例中，平台110可以由携带和/或操纵定向辐射检测器160和/或系统100和/或平台110的各种其他元件或组合元件的移动人类操作员来实现，如图所示。

传感器有效载荷140和/或定向辐射检测器160可以物理联接到平台110并且配置成捕获通过平台110和/或基站130的操作选择和/或框定的目标位置、区域和/或对象的传感器数据(例如，可见光谱图像、红外图像、窄孔径雷达数据、分析物传感器数据和/或其他传感器数据)。在一些实施例中，系统100的一个或多个元件可以在组合壳体或结构中实现，所述组合壳体或结构可以联接到平台110或在平台110内和/或由系统100的用户持有或携带。

控制器112可以实现为任何适当的逻辑装置(例如，处理装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器存储装置、存储器读取器或其他装置或装置的组合)，其可以适于执行、存储和/或接收适当的指令，例如实现用于控制平台110和/或系统100的其他元件的各种操作的控制环路的软件指令。这样的软件指令还可以实现用于处理红外图像和/或其他传感器信号、确定传感器信息、提供用户反馈(例如，通过用户接口132)、向装置查询操作参数、为装置选择操作参数或执行本文所述的各种操作(例如，由系统100的各种装置的逻辑装置执行的操作)中的任何一种的方法。

另外，可以提供非暂时性介质来存储用于加载到控制器112中并由控制器112执行的机器可读指令。在这些和其他实施例中，控制器112可以在适当的情况下用其他部件来实现，例如易失性存储器、非易失性存储器、一个或多个接口和/或用于与系统100的装置接口的各种模拟和/或数字部件。例如，控制器112可以适于例如随着时间存储传感器信号、传感器信息、坐标系变换的参数、校准参数、校准点集和/或其他操作参数，并且使用用户接口132向用户提供这样的存储数据。在一些实施例中，控制器112可以例如与平台110的一个或多个其他元件集成，或作为多个逻辑装置分布在平台110、基站130和/或传感器有效载荷140内。

在一些实施例中，控制器112可以配置成基本上连续地监测和/或存储平台110、传感器有效载荷140、定向辐射检测器160和/或基站130的一个或多个元件所提供的状态和/或传感器数据，例如平台110、传感器有效载荷140和/或基站130的位置和/或取向，以及例如在平台110、传感器有效载荷140、定向辐射检测器160和/或基站130之间建立的通信链路的状态。这样的通信链路可以配置成在系统100的整个操作过程中基本连续地在系统100的元件之间建立并且然后传输数据，其中这样的数据包括各种类型的传感器数据、控制参数和/或其他数据。

取向传感器114可以实现为罗盘、浮子、加速度计和/或其他装置中的一个或多个，其能够测量平台110、万向节系统122、成像系统/传感器有效载荷140和/或系统100的其他元件的取向(例如，翻滚、俯仰和/或偏航的幅度和方向，相对于一个或多个参考取向，例如重力和/或磁北)，并提供这样的测量值作为可以传送到系统100的各种装置的传感器信号和/或数据。陀螺仪/加速度计116可以实现为一个或多个电子六分仪、半导体器件、集成芯片、加速度计传感器、加速度计传感器系统或其他装置，其能够测量平台110和/或系统100的其他元件的角速度/加速度和/或线性加速度(例如，方向和幅度)，并且提供这样的测量值作为可以传送到系统10的其他装置(例如，用户接口132、控制器112)的传感器信号和/或数据。

GNSS 118可以根据任何全球导航卫星系统实现，包括基于GPS、GLONASS和/或Galileo的接收器和/或其他装置，其能够例如基于从太空和/或地面源(例如，eLoran和/或其他至少部分地面系统)接收的无线信号确定平台110(例如，或平台110的元件)的绝对和/或相对位置，并且能够提供这样的测量值作为可以传送到系统100的各种装置的传感器信号和/或数据(例如，坐标)。在一些实施例中，GNSS 118可以包括例如高度计，或者可以用于提供绝对高度。

通信模块120可以实现为配置成在系统100的元件之间传输和接收模拟和/或数字信号的任何有线和/或无线通信模块。例如，通信模块120可以配置成从基站130接收飞行控制信号和/或数据并将它们提供给控制器112和/或推进系统124。在其他实施例中，通信模块120可以配置成从传感器有效载荷140接收图像和/或其他传感器信息(例如，可见光谱和/或红外静止图像或视频图像)并将传感器数据中继到控制器112和/或基站130。在另外的实施例中，通信模块120可以配置成从定向辐射检测器160接收辐射源定位数据和/或其他传感器信息并将传感器数据中继到控制器112和/或基站130。在一些实施例中，通信模块120可以配置成支持例如扩展频谱传输和/或系统100的元件之间的多个同时通信信道。如本文所述，无线通信链路可以包括一个或多个模拟和/或数字无线电通信链路，例如WiFi等，并且可以是例如在系统100的元件之间建立的直接通信链路，或者可以通过配置成接收和重传无线通信的一个或多个无线中继站来中继。

在一些实施例中，通信模块120可以配置成监测在平台110、传感器有效载荷140和/或基站130之间建立的通信链路的状态。这样的状态信息可以提供给例如控制器112，或传输到系统100的其他元件以用于监测、存储或进一步处理，如本文所述。由通信模块120建立的通信链路可以配置成在系统100的整个操作过程中基本上连续地在系统100的元件之间传输数据，其中这样的数据包括各种类型的传感器数据、控制参数和/或其他数据，如本文所述。

在一些实施例中，万向节系统122可以实现为例如致动万向架，其可以由控制器112控制以相对于目标稳定传感器有效载荷140或根据期望的方向和/或相对位置瞄准传感器有效载荷140。因而，万向节系统122可以配置成向控制器112和/或通信模块120提供传感器有效载荷140的相对取向(例如，相对于平台110的取向)(例如，万向节系统122可以包括其自身的取向传感器114)。在其他实施例中，万向节系统122可以实现为重力驱动架(例如，非致动的)。在各种实施例中，万向节系统122可以配置成提供电力、支持有线通信和/或以其他方式促进铰接式传感器/传感器有效载荷140的操作。在另外的实施例中，万向节系统122可以配置成联接到例如激光指示器、测距仪和/或其他装置，以基本上同时支持、稳定、供电和/或瞄准多个装置(例如，传感器有效载荷140和一个或多个其他装置)。

推进系统124可以实现为一个或多个螺旋桨、涡轮或其他基于推力的推进系统，和/或可以用于向平台110提供动力和/或升力和/或使平台110转向的其他类型的推进系统。在一些实施例中，推进系统124可以包括多个螺旋桨(例如，三螺旋桨、四螺旋桨、六螺旋桨、八螺旋桨或其他类型的“直升机”)，这些螺旋桨可以被控制(例如，通过控制器112)以为平台110提供升力和运动并为平台110提供取向。在其他实施例中，推进系统110可以配置成主要提供推力，而平台110的其他结构提供升力，例如在固定翼实施例(例如，在翼提供升力的情况下)和/或航空器实施例(例如，气球、飞艇、混合航空器)中。在各种实施例中，推进系统124可以用便携式电源实现，例如电池和/或内燃机/发电机和燃料供应。

其他模块126例如可以包括其他和/或附加的传感器、致动器、通信模块/节点和/或用户接口装置，并且例如可以用于提供与平台110的操作有关的附加环境信息。在一些实施例中，其他模块126可以包括湿度传感器、风和/或水温传感器、气压计、高度计、分析物检测系统、雷达系统、接近度传感器、可见光谱相机或红外相机(具有附加支架)、辐照度检测器和/或其他环境传感器，其提供可以显示给用户和/或由系统100的其他装置(例如，控制器112)使用以提供平台110和/或系统100的操作控制的测量值和/或其他传感器信号。

在一些实施例中，其他模块126可以包括联接到平台110的一个或多个致动和/或铰接装置(例如，多光谱有源照明器、可见光和/或IR相机、雷达、声纳和/或其他致动装置)，其中每个致动装置包括一个或多个致动器，所述致动器适于响应于一个或多个控制信号(例如，由控制器112提供)而调整装置相对于平台110的取向。特别地，其他模块126可以包括配置成提供图像数据的立体视觉系统，所述图像数据可以用于计算或估计例如平台110的位置，或者用于计算或估计靠近平台的导航危险的相对位置110。在各种实施例中，控制器130可以配置成使用这样的接近度和/或位置信息来帮助安全地驾驶平台110和/或监测通信链路质量，如本文所述。

在各种实施例中，检测器支架128可以实现为闩锁机构，所述闩锁机构可以永久地安装到平台110以提供定向辐射检测器160相对于平台110的重心、相对于推进系统124和/或相对于平台110的其他元件的安装位置和/或取向。另外，检测器支架128可以配置成提供电力、支持有线通信和/或以其他方式促进定向辐射检测器160的操作，如本文所述。因而，检测器支架128可以配置成在平台110和定向辐射检测器160之间提供电力、遥测和/或其他传感器数据接口。

在一些实施例中，检测器支架128可以实现为例如致动万向架，其可以由控制器112控制以使定向辐射检测器160相对于目标稳定或根据期望的方向和/或相对位置瞄准定向辐射检测器160。因而，检测器支架128可以配置成向控制器112和/或通信模块120提供定向辐射检测器160的相对取向(例如，相对于平台110的取向)(例如，检测器支架128可以包括其自身的取向传感器114)。在其他实施例中，检测器支架128可以实现为重力驱动架(例如，非致动的)。在另外的实施例中，检测器支架128可以配置成联接到例如激光指示器、测距仪和/或其他装置，以基本上同时支持、稳定、供电和/或瞄准多个装置(例如，定向辐射检测器160和一个或多个其他装置)。

基站130的用户接口132可以实现为显示器、触摸屏、键盘、鼠标、控制杆、旋钮、方向盘、操作杆和/或能够接收用户输入和/或向用户提供反馈的任何其他装置中的一种或多种。在各种实施例中，用户接口132可以适于向系统100的其他装置(例如控制器112)提供用户输入(例如，作为由基站130的通信模块134传输的一种信号和/或传感器信息)。用户接口132也可以用一个或多个逻辑装置(例如，类似于控制器112)来实现，所述逻辑装置可以适于存储和/或执行实现本文描述的各种过程和/或方法中的任何一个的指令，例如软件指令。例如，用户接口132可以适于形成通信链路、传输和/或接收例如通信(例如，红外图像和/或其他传感器信号、控制信号、传感器信息、用户输入和/或其他信息)或执行本文所述的各种其他过程和/或方法。

在一个实施例中，用户接口132可以适于显示各种传感器信息和/或其他参数的时间序列作为图形或地图的一部分或覆盖在该图形或地图上，其可以参考平台110和/或系统100的其他元件的位置和/或取向。例如，用户接口132可以适于显示覆盖在地理地图上的平台110和/或系统100的其他元件的位置、航向和/或取向的时间序列，其可以包括指示致动器控制信号、传感器信息和/或其他传感器和/或控制信号的相应时间序列的一个或多个图形。

在一些实施例中，用户接口132可以适于接收用户输入，例如，包括系统100的元件的用户定义的目标航向、航路点、路线和/或取向，并生成控制信号以使平台110根据目标航向、路线和/或取向移动，或相应地瞄准传感器有效载荷140或定向辐射检测器160。在其他实施例中，例如，用户接口132可以适于接收修改控制器112的控制环路参数的用户输入。

在另外的实施例中，用户接口132可以适于接收用户输入，例如，包括与平台110关联的致动或铰接装置(例如，传感器有效载荷140或定向辐射检测器160)的用户定义的目标姿态、取向和/或位置，并生成用于根据目标姿态、取向和/或位置来调整致动装置的取向和/或位置的控制信号。这样的控制信号可以传输到控制器112(例如，使用通信模块134和120)，然后所述控制器可以相应地控制平台110。

通信模块134可以实现为配置成在系统100的元件之间传输和接收模拟和/或数字信号的任何有线和/或无线通信模块。例如，通信模块134可以配置成将飞行控制信号从用户接口132传输到通信模块120或144。在其他实施例中，通信模块134可以配置成从传感器有效载荷140接收传感器数据(例如，可见光谱和/或红外静止图像或视频图像，或其他传感器数据)。在一些实施例中，通信模块134可以配置成支持例如扩展频谱传输和/或系统100的元件之间的多个同时通信信道。在各种实施例中，通信模块134可以配置成监测在基站130、传感器有效载荷140和/或平台110之间建立的通信链路的状态(例如，包括系统100的元件之间的传输和接收数据的包丢失，例如使用数字通信链路)，如本文所述。这样的状态信息可以提供给例如用户接口132，或者传输到系统100的其他元件以用于监测、存储或进一步处理，如本文所述。

例如，基站130的其他模块136可以包括其他和/或附加的传感器、致动器、通信模块/节点和/或用于提供与基站130关联的附加环境信息的用户接口装置。在一些实施例中，其他模块136可以包括湿度传感器、风和/或水温传感器、气压计、雷达系统、可见光谱相机、红外相机、GNSS和/或其他环境传感器，其提供测量值/或其他传感器信号，所述测量值/或其他传感器信号可以向用户显示和/或由系统100的其他装置(例如，控制器112)使用以提供平台110和/或系统100的操作控制或处理传感器数据以补偿环境条件，例如与平台110和/或基站130大致相同高度和/或相同区域内的大气中的含水量。在一些实施例中，其他模块136可以包括一个或多个致动和/或铰接装置(例如，多光谱有源照明器、可见光和/或IR相机、雷达、声纳和/或其他致动装置)，其中每个致动装置包括一个或多个致动器，所述致动器适于响应于一个或多个控制信号(例如，由用户接口132提供)来调整装置的取向。

在成像系统/传感器有效载荷140实现为成像装置的实施例中，成像系统/传感器有效载荷140可以包括成像模块142，所述成像模块可以实现为检测器元件的冷却和/或非冷却阵列，检测器元件例如可见光谱和/或红外敏感检测器元件，包括量子阱红外光电检测器元件、基于辐射热计或微辐射热计的检测器元件、基于II型超晶格的检测器元件和/或可以布置在焦平面阵列中的其他红外光谱检测器元件。在各种实施例中，成像模块142可以包括一个或多个逻辑装置(例如，类似于控制器112)，所述逻辑装置可以配置成在将图像提供给存储器146或通信模块144之前处理由成像模块142的检测器元件捕获的图像。更一般地，成像模块142可以配置成至少部分地或与控制器112和/或用户接口132组合来执行本文所述的任何操作或方法。

在一些实施例中，例如，传感器有效载荷140可以用类似于成像模块142的第二或附加成像模块实现，其可以包括配置成检测其他电磁频谱的检测器元件，例如可见光、紫外线和/或其他电磁频谱或这样的频谱的子集。在各种实施例中，这样的附加成像模块可以被校准或配准到成像模块142，使得每个成像模块捕获的图像占据其他成像模块的已知且至少部分重叠的视场，从而允许不同的光谱图像彼此几何配准(例如，通过缩放和/或定位)。在一些实施例中，作为依赖于已知重叠视场的附加或替代，可以使用图案识别处理将不同的光谱图像彼此配准。

传感器有效载荷140的通信模块144可以实现为配置成在系统100的元件之间传输和接收模拟和/或数字信号的任何有线和/或无线通信模块。例如，通信模块144可以配置成将红外图像从成像模块142传输到通信模块120或134。在其他实施例中，通信模块144可以配置成从控制器112和/或用户接口132接收控制信号(例如，指导传感器有效载荷140的捕获、聚焦、选择性滤波和/或其他操作的控制信号)。在一些实施例中，通信模块144可以配置成支持例如扩展频谱传输和/或系统100的元件之间的多个同时通信信道。在各种实施例中，通信模块144可以配置成监测在传感器有效载荷140、基站130/或平台110之间建立的通信链路的状态(例如，包括系统100的元件之间的传输和接收数据的包丢失，例如使用数字通信链路)，如本文所述。这样的状态信息可以提供给例如成像模块142，或传输到系统100的其他元件以用于监测、存储或进一步处理，如本文所述。

存储器146可以实现为一个或多个机器可读介质和/或逻辑装置，其配置成存储例如软件指令、传感器信号、控制信号、操作参数、校准参数、红外图像和/或其他便于系统100操作的数据，并将其提供给系统100的各种元件。存储器146也可以至少部分地实现为可移动存储器，例如安全数字存储卡，例如包括用于这样的存储器的接口。

传感器有效载荷140的取向传感器148可以类似于取向传感器114或陀螺仪/加速度计116和/或任何其他装置来实现，其能够测量传感器有效载荷140、成像模块142和/或传感器有效载荷140的其他元件的取向(例如，翻滚、俯仰和/或偏航的幅度和方向，相对于一个或多个参考取向，例如重力和/或磁北)，并提供这样的测量值作为可以传送到系统100的各种装置的传感器信号。传感器有效载荷140的陀螺仪/加速度计(例如角运动传感器)150可以实现为一个或多个电子六分仪、半导体器件、集成芯片、加速度计传感器、加速度计传感器系统或其他装置，其能够测量传感器有效载荷140和/或传感器有效载荷140的各种元件的角速度/加速度(例如，角运动)和/或线性加速度(例如，方向和幅度)，并且提供这样的测量值作为可以传送到系统10的各种装置的传感器信号。

例如，传感器有效载荷140的其他模块152可以包括其他和/或附加的传感器、致动器、通信模块/节点、冷却或非冷却滤光器和/或用于提供与传感器有效载荷140关联的附加环境信息的用户接口装置。在一些实施例中，其他模块152可以包括湿度传感器、风和/或水温传感器、气压计、雷达系统、可见光谱相机、红外相机、GNSS和/或其他环境传感器，其提供可以显示给用户和/或由成像模块142或系统100的其他装置(例如，控制器112)使用以提供平台110和/或系统100的操作控制或处理图像以补偿环境条件的测量值和/或其他传感器信号。

在各种实施例中，定向辐射检测器/传感器有效载荷160可以实现为定向辐射检测器，其配置成检测平台110周围环境中的辐射源。在图1所示的实施例中，定向辐射检测器160包括检测器控制器162、存储器163、通信模块164、定向辐射传感器组件166、取向和/或位置传感器(OPS)167、电源168和其他模块170。在各种实施例中，定向辐射传感器组件166可以用配置成检测靠近平台110和/或定向辐射检测器160的电离辐射的传感器元件实现。

检测器控制器162可以实现为任何适当的逻辑装置(例如，处理装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器存储装置、存储器读取器或其他装置或装置的组合)中的一种或多种，其可以适于执行、存储和/或接收适当指令，例如实现用于控制定向辐射检测器160和/或定向辐射检测器160的其他元件的各种操作的控制环路的软件指令。这样的软件指令还可以实现用于处理传感器信号、确定传感器信息、提供用户反馈(例如，通过用户接口132)、向装置查询操作参数、为装置选择操作参数或执行本文所述的各种操作中的任何一种的方法。

另外，可以提供非暂时性介质来存储机器可读指令，以用于加载到检测器控制器162中并由其执行。在这些和其他实施例中，检测器控制器162可以在适当的情况下用其他部件来实现，例如易失性存储器、非易失性存储器、一个或多个接口和/或各种模拟和/或数字部件，以用于与定向辐射检测器160的模块和/或系统100的装置接口。例如，检测器控制器162可以适于例如随着时间存储传感器信号、传感器信息、坐标系变换的参数、校准参数、校准点集和/或其他操作参数，并且使用用户接口132向用户提供这样的存储数据。在一些实施例中，检测器控制器162可以例如与定向辐射检测器160的一个或多个其他元件集成，或者作为多个逻辑装置分布在平台110、基站130和/或定向辐射检测器160内。

在一些实施例中，检测器控制器162可以配置成基本上连续地监测和/或存储由定向辐射检测器160的传感器组件166的一个或多个元件提供的状态和/或传感器数据，例如平台110、定向辐射检测器160和/或基站130的位置和/或取向，以及例如在平台110、定向辐射检测器160和/或基站130之间建立的通信链路的状态。这样的通信链路可以配置成在系统100的整个操作过程中建立并基本连续地在系统100的元件之间传输数据，其中这样的数据包括各种类型的传感器数据、控制参数和/或其他数据。

存储器163可以实现为一个或多个机器可读介质和/或逻辑装置，其配置成存储例如软件指令、传感器信号、控制信号、操作参数、校准参数、定向辐射传感器数据和/或促进系统100操作的其他数据，并将其提供给系统100的各种元件。存储器163也可以至少部分地实现为可移动存储器，例如安全数字存储卡，其例如包括用于这样的存储器的接口。

定向辐射检测器160的通信模块164可以实现为配置成在系统100的元件之间传输和接收模拟和/或数字信号的任何有线和/或无线通信模块。例如，通信模块164可以配置成将定向辐射传感器数据从定向辐射检测器160和/或定向辐射传感器组件166传输到平台110的通信模块120(例如，用于进一步传输到基站130)或直接传输到基站130的通信模块134。在其他实施例中，通信模块164可以配置成从控制器112和/或用户接口132接收控制信号(例如，指导定向辐射检测器160的操作的控制信号)。在一些实施例中，通信模块164可以配置成支持例如扩展频谱传输和/或系统100的多个元件之间的同时通信信道。

定向辐射传感器组件166可以实现为一个或多个传感器元件支撑件(例如，印刷电路板“PCB”)、连接器、闪烁体、光电检测器或光电倍增器(例如，包括硅光电倍增器“SiPM”和/或光电倍增管“PMT”)、光导、快门、箔片、面板和/或其他模块，其配置成促进平台110和/或定向辐射检测器160附近和/或以其他方式与其关联的环境中的电离辐射的定向检测。

定向辐射检测器160的取向和/或位置传感器(OPS)167可以类似于取向传感器114、陀螺仪/加速度计116、GNSS 118和/或任何其他装置实现，其能够测量定向辐射检测器160、传感器组件166和/或定向辐射检测器160的其他元件的取向和/或位置(例如，翻滚、俯仰和/或偏航的幅度和方向，相对于一个或多个参考取向，例如重力和/或磁北，以及绝对或相对位置)，并提供这样的测量值作为可以传送到系统100的各种装置的传感器信号。

电源168可以实现为任何电力存储装置，其配置成当定向辐射检测器160以其他方式与外部电力(例如，由平台110和/或基站130提供)断开时向传感器组件166的每个传感器元件提供足够的电力以保持所有这些传感器元件处于活动状态并且能够检测电离辐射。在各种实施例中，电源168可以由超级电容器实现，以便相对轻巧并且便于平台110的飞行和/或平台110的相对容易的手持操作(例如，在平台110实现为手持传感器平台的情况下)。

例如，定向辐射检测器160的其他模块170可以包括用于提供与定向辐射检测器160关联的附加环境信息的其他和/或附加的传感器、致动器、通信模块/节点和/或用户接口装置。在一些实施例中，其他模块170可以包括湿度传感器、风和/或水温传感器、气压计、GNSS和/或其他环境传感器，其提供可以显示给用户和/或由检测器控制器162或系统100的其他装置(例如，控制器112)使用以提供平台110和/或系统100的操作控制或处理定向辐射传感器数据以补偿环境条件的测量值和/或其他传感器信号，如本文所述。

通常，系统100的每个元件可以用任何适当的逻辑装置(例如，处理装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器存储装置、存储器读取器或其他装置或装置的组合)来实现，其可以适于执行、存储和/或接收适当指令，例如实现用于提供传感器数据和/或图像的方法的软件指令，或例如用于在系统100的一个或多个装置之间传输和/或接收通信，例如传感器信号、传感器信息和/或控制信号。

另外，可以提供一种或多种非暂时性介质以用于存储机器可读指令，该指令用于加载到用系统100的一个或多个装置实现的任何逻辑装置中并由其执行。在这些和其他实施例中，逻辑装置可以在适当的情况下用其他部件实现，例如易失性存储器、非易失性存储器和/或一个或多个接口(例如，内部集成电路(I2C)接口、移动行业处理器接口(MIPI)、联合测试行动组(JTAG)接口(例如，IEEE 1149.1标准测试访问端口和边界扫描架构)，和/或其他接口，例如用于一个或多个天线的接口，或用于特定类型传感器的接口)。

传感器信号、控制信号和其他信号可以使用多种有线和/或无线通信技术在系统100的元件之间进行通信，例如包括电压信令、以太网、WiFi、蓝牙、Zigbee、Xbee、Micronet或其他介质和/或短距离有线和/或无线网络协议和/或实现方式。在这样的实施例中，系统100的每个元件可以包括支持有线、无线和/或有线和无线通信技术的组合的一个或多个模块。在一些实施例中，系统100的各种元件或元件的部分可以例如彼此集成，或者可以集成到单个印刷电路板(PCB)上以降低系统复杂性、制造成本、功率要求、坐标系误差和/或各种传感器测量值之间的定时误差。

例如，系统100的每个元件可以包括一个或多个电池、电容器或其他电力存储装置，并且可以包括一个或多个太阳能电池模块或其他发电装置。在一些实施例中，一个或多个装置可以使用一个或多个电源线由平台110的电源供电。这样的电源线还可以用于支持系统100的元件之间的一种或多种通信技术。

图2示出了根据本公开的实施例的包括定向辐射检测器160和关联的检测器支架128的实施例的辐射源定位系统200的移动平台110A和110B的示意图。在图2所示的实施例中，辐射源定位系统200包括基站130；可选的副驾驶站230；具有铰接式成像系统/传感器有效载荷140、万向节系统122、定向辐射检测器160和检测器支架128的移动平台110A；以及具有铰接式成像系统/传感器有效载荷140、万向节系统122、定向辐射检测器160和检测器支架128的移动平台110B，其中基站130和/或可选的副驾驶站230可以配置成控制平台110A、平台110B、传感器有效载荷140和/或定向辐射检测器160的运动、位置、取向和/或一般操作。

在各种实施例中，副驾驶站230可以相对于基站130类似地实现，例如包括类似的元件和/或能够具有类似的功能。在一些实施例中，副驾驶站230可以包括多个显示器(通常与驾驶移动平台110A-B分开)以便于定向辐射检测器160和/或移动平台110A-B的各种成像和/或传感器有效载荷的操作，并促进传感器数据和相应指令的基本实时分析、可视化和通信，例如向与系统200的副驾驶或用户接触的第一响应器。例如，基站130和副驾驶站230均可以配置成呈现本文描述的任何显示视图。在附加实施例中，辐射源定位系统200可以包括多种其他类型的移动平台，包括用手、背包或其他背带系统携带定向辐射检测器160的实施例的人。

如本文所述，检测和定位放射性材料对于阻止核威胁至关重要。由于辐射强度随着到源的距离而降低，因此当检测器不静止时，常规检测器的计数率可能会发生变化。这样的过程提供了用单个检测器组件定位放射源的简单方法。然而，使用这样的检测器的检测器操作员必须遵循搜索模式或以试错方式移动以建立场梯度，以便仪器估计源的方向。辐射强度在穿过物质时会衰减，这对于估计源的方向是有用的。

本文所述的实施例通过采用相对简单的检测器布置来减小估计源方向所需的尺寸、重量和功率，所述检测器布置包括由衰减平面准直板或吸收器分离的两个单独的检测器。这种布置可以扩展或适于使用两个以上的检测器，其中每个检测器被一个或多个这样的衰减平面准直板与其相邻检测器遮挡。实施例引入这种平面准直板以增加检测器-检测器遮挡的效果(例如，由于每个检测器中使用的材料而自然发生的遮挡)。在各种实施例中，这种平面准直板可以由诸如钨、钽、铅或不锈钢的材料制成的高密度金属板形成。在一些实施例中，平面准直板的重量可以等于或小于单个检测器重量的四分之一。然而，特别是对于更紧凑的定向辐射检测器(例如，整体更小的组件)和/或在需要更高角灵敏度的情况下，平面准直板与单个检测器的重量比可能大于1:4，例如大约1:1，或在1:4至4:1或1:1至4:1之间。安装平面准直板后，可以估计相对较小角度的源方向。

图3示出了根据本公开的实施例的用于辐射源定位系统100的定向辐射检测器160的示意图。在图3中，定向辐射检测器160包括第一和第二辐射检测器340a-b，第一和第二辐射检测器包括由平面准直板342彼此分离并且由联接到公共PCB 305的相应SiPM 304a-b感测的相应闪烁体302a-b。如本文所述，通过使用平面准直板342分离两个辐射检测器340a-b，由辐射源320产生的电离辐射322的方向性得到增强，而不会显著降低检测器灵敏度，这允许使用相对便宜且重量减轻的检测器以及使用简单的检测事件处理技术进行相对快速的源定位(例如，二维瞬时源定位)，如本文所述。

在各种实施例中，第一和第二辐射检测器340a-b可以与定向辐射检测器160和/或定向辐射传感器组件166的传感器轴线344对准，如图所示(例如，大致在每个辐射检测器的光电倍增器元件(例如PMT或SiPM)的视场中心的方向上，如本文所述)。在图3所示的实施例中，第一和第二辐射检测器340a-b用相应的第一和第二闪烁体302a-b实现，第一和第二闪烁体沿着垂直于传感器轴线344的方向由平面准直板342(例如，在图3中侧边显示)彼此分离。通常，平面准直板342可以设置在第一和第二辐射检测器340a-b之间，以便与传感器轴线344共面，如图所示。在一些实施例中，第一和第二闪烁体302a-b可以直接结合到平面准直板342的相对表面。

在一些实施例中，平面准直板342可以联接到或通过PCB 305和/或壳体308以将第一辐射检测器340a与第二辐射检测器340b完全遮挡。在其他实施例中，平面准直板342可以尺寸确定成例如将第一辐射检测器340a的至少第一闪烁体302a与第二辐射检测器340b的第二闪烁体302b完全遮挡，以便最小化平面准直板342的重量和尺寸。平面准直板342可以由钨、铅、不锈钢和/或能够在与定向辐射检测器160相关的所需厚度、重量和/或可接受的毒性(例如，铅屏蔽可能受各种监管限制)下至少充分衰减伽马辐射的其他金属材料或合金形成。

如图3中所示，定向辐射检测器160可以用由PCB 105支撑的SiPM 304a-b以及适于检测由源320产生的电离辐射322并将定向辐射传感器数据报告给系统100的其他元件的各种部件来实现，如本文所述。在一些实施例中，系统300可以通过汇聚定向辐射传感器数据以提供由系统300检测到的辐射的累积剂量、光谱照片或材料识别，然后将定向辐射传感器数据传输到系统的其他元件100来报告定向辐射传感器数据。在其他实施例中，系统300可以通过使LED指示器通电和/或将警报或通知信号发送到通知系统的部件(例如，警报器或电气开关或继电器)来报告定向辐射传感器数据。

在图3所示的实施例中，定向辐射检测器160的传感器组件166包括用联接到PCB105的相应闪烁体302a-b和SiPM 304a-b实现的第一和第二辐射检测器340a-b。如本文更全面地所述，闪烁体302a-b可以用适合与电离辐射322相互作用以产生光子的各种结构和材料来实现，这些光子又可以由相应的SiPM 304a-b检测(例如，转换成电信号)。替代地，闪烁体302a-b可以由能够与电离辐射相互作用的其他检测器材料代替，例如半导体检测器(例如，HPGe和/或CZT)，或例如其他电离辐射检测器材料类型。而且，闪烁体302a-b可以为例如立方体、矩形或圆柱形，并且可以直接结合到平面准直板342。

在各种实施例中，SiPM 304a-b可以实现为任何基于硅的像素化半导体器件，其适于将进入SiPM像素的光子(例如，具有与闪烁体302a-b发射的那些对应的波长)转换成每像素电信号，如本文所述。在替代实施例中，SiPM 304a-b可以例如基于PMT的光电检测器或非像素化或减少像素数的SiPM实现为非像素化光电检测器，以降低处理和/或电气复杂性和/或成本。例如，PCB 305可以是常规的印刷电路板，并且适于提供对SiPM 304a-b的电接入(例如，通过各种金属迹线和/或连接器306)以及对SiPM 304a-b和/或或闪烁体302a-b的物理支撑。在替代实施例中，SiPM 304a-b可以用光电倍增管代替，并且PCB 305可以适于提供对这样的光电倍增管的电接入以及物理支撑。连接器306可以实现为相对较小的(例如，相对于用于接入光电倍增管“PMT”的连接器)电连接器，其适于支持模拟和/或数字联接到PCB305。

可选地，定向辐射检测器300可以包括适于促进SiPM 304a-b的操作和电接入的各种部件。例如，定向辐射检测器160可以包括光导303a-b和/或反射器307以将在闪烁体302a-b内产生的光子(例如，闪烁体光子)引导到SiPM 304a-b的接口表面。在各种实施例中，光导303a-b可以适于补偿闪烁体302a-b与SiPM 304a-b之间的表面失配，并且反射器307可以适于将闪烁体光子向SiPM 304a-b反射。在一些实施例中，反射器307可以替代地或附加地布置在例如闪烁体302a-b的源侧表面上，和/或延伸或以其他方式适于阻挡外部光子进入闪烁体302a-b和/或到达SiPM 304a-b。

如图3中所示，定向辐射检测器160可以可选地包括快门309a-b和多种电气和/或电子元件，所述元件联接到PCB 305和/或壳体308和/或由其支撑。在一些实施例中，快门309a-b可以实现为机械或可移除的辐射屏蔽，其适于选择性地阻挡或显著减少电离辐射322的一种或多种成分。例如，快门309a-b可以用能够显著阻挡α、β和相对低能量的伽马辐射进入闪烁体302a-b但允许中子和/或高能伽马辐射的高Z材料实现。在各种实施例中，例如，快门309a-b可以由检测器控制器162电子地致动(例如，打开和/或关闭)。例如，快门309a-b可以联接到壳体308/由壳体308支撑，并且壳体308可以适于提供相对于快门309a-b的类似或不同的辐射屏蔽。在一些实施例中，快门309a-b和/或壳体308可以至少部分地使用铅和/或钨板、箔和/或其他结构来实现，如本文所述。在一些实施例中，壳体308可以适于保护系统300免受与太空或大气飞行相关的环境条件和/或其他室外环境条件，例如固定或铰接安装在地面结构上。在其他实施例中，壳体308可以适手持使用。

在一些实施例中，定向辐射检测器160可以用三个辐射检测器340(例如，a、b、c)来实现，其中一个辐射检测器340与其中设置有辐射检测器340a、b的平面正交并通过附加的平面准直板分离，所述附加的平面准直板定向为与平面准直板342正交，例如呈“L”形，以便使用成对累积比(例如，a-b、b-c和/或a-c)和/或与本文公开的那些类似的其他技术提供由辐射源320产生的电离辐射322的三维瞬时源定位和/或方向性表征。在另外的实施例中，定向辐射检测器160可以用四个辐射检测器340(例如，a、b、c、d)来实现，所述辐射检测器布置成2×2阵列并且类似地配置成使用成对累积比(例如，a-b、a-c、a-d、b-c、b-d和/或c-d)和/或与本文公开的那些类似的其他技术提供由辐射源320产生的电离辐射322的三维瞬时源定位和/或方向性表征。

检测器控制器162、存储器163、用户接口332、通信模块164、显示器333和其他模块170中的每一个，如果可选地包括在定向辐射检测器160中，则可以联接到例如PCB 305或壳体308，这取决于闪烁体302a-b、SiPM304a-b、PCB 305和/或连接器306(例如，检测器组件)的期望应用和/或总体尺寸。在其他实施例中，任何一个或一组这样的部件可以在例如定向辐射检测器160外部实现，和/或以分布式或分组方式实现(例如，多个检测器控制器162操作定向辐射检测器160，或多个检测器160由单个检测器控制器162操作)。

在一些实施例中，检测器控制器162可以实现为任何适当的处理装置(例如，微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他逻辑装置)，其可以由系统300使用以执行适当指令，例如用于使用闪烁体302a-b和SiPM 304a-b检测辐射的软件指令和/或信号处理操作。此外，检测器控制器162可以用各种信号处理装置来实现，例如模数转换器(ADC)、触发输入、定时电路和其他信号处理装置，如本文所述。

在各种实施例中，检测器控制器162的至少一些部分或一些功能可以是单独系统的其他现有控制器或逻辑装置的一部分或用其实现，例如服务器、个人电子设备(例如，移动电话、智能手机、平板装置、膝上型计算机、台式计算机)、和/或可以用于处理、报告或作用于由系统300检测到的辐射的任何其他装置。在其他实施例中，检测器控制器162可以适于与各种外部控制器或逻辑装置和相关部件接口和通信和/或以分布式方式执行各种操作。

通常，检测器控制器162可以适于与系统300的其他部件接口和通信以执行本文所述的方法和过程。例如，检测器控制器162可以适于执行本文所述的总计数操作、光谱测定或稳定/校准方法。在一个实施例中，检测器控制器162可以适于使用通信模块164来向显示器333报告辐射检测并且例如呈现和/或显示剂量或警报通知，或者呈现和/或显示光谱图的图像。在另一实施例中，检测器控制器162可以适于使用通信模块164来建立与例如远程报告系统的有线或无线通信链路，并报告检测到的辐射的计数、能量、瞬态特性和/或其他特性。

存储器163通常至少与检测器控制器162通信并且可以包括一个或多个存储器装置(例如存储器部件)以存储信息，所述信息包括辐射检测数据、校准数据、其他类型的传感器数据和/或软件指令。这样的存储器装置可以包括各种类型的易失性和非易失性信息存储装置，例如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EEPROM(电可擦只读存储器)、闪存、磁盘驱动器和/或其他类型的存储器。在一个实施例中，存储器163可以包括便携式存储器装置，所述便携式存储器装置可以从系统300移除并且用于将存储的数据传送到其他系统以进行进一步处理和检查。

通信模块164可以配置成促进系统300的各种部件(例如，检测器控制器162与存储器163和/或显示器333之间)和/或各种外部设备(例如无线接入点、个人电子设备、服务器和/或其他检测器)之间的通信和接口。例如，诸如用户接口332和显示器333的部件可以通过通信模块164向检测器控制器162传输数据和从检测器控制器162接收数据，所述通信模块可以适于管理各种部件之间的有线和/或无线通信链路。因而，通信模块164可以支持用于本地系统网络的各种接口、协议和标准，例如控制器局域网(CAN)总线、本地互连网络(LIN)总线、面向媒体的系统传输(MOST)网络、或ISO 11738(或ISO总线)标准。

在一些实施例中，检测器控制器162可以适于经由通信模块164与远程用户接口、通知系统或其他检测系统通信，以例如汇总来自多个系统或传感器的报告和/或实现特定的检测和/或通知方法。因而，通信模块164可以包括无线通信部件(例如，基于IEEE802.11WiFi标准、Bluetooth^TM标准、ZigBee^TM标准或其他适当的短距离无线通信标准)、无线宽带部件(例如，基于WiMax技术)、移动蜂窝部件、无线卫星部件或其他适当的无线通信部件。通信模块164还可以配置成经由诸如以太网接口的有线通信部件与有线网络和/或设备接口。

如果存在，用户接口332提供与定向辐射检测器160的用户交互，并且可以包括一个或多个按钮、指示器(例如，LED)、键盘、轨迹球、旋钮、控制杆、显示器(例如，液晶显示器、触摸屏显示器)和/或其他类型的用户接口，其适于接收用户输入和/或提供用户反馈。在一个实施例中，用户接口332可以包括电源按钮、振动马达、指示辐射检测事件(例如，计数)的LED和/或提供检测事件的听觉指示的扬声器(例如，可见、触觉和/或声音指示器)。在各种实施例中，用户接口332可以用于输入各种系统配置设置，例如稳定/校准参数，如本文所述。在一些实施例中，用户接口332可用于查看由系统300捕获和/或根据本文描述的各种操作处理的一个或多个报告、图形和/或其他辐射检测数据。

如果存在，显示器333可以配置成呈现、指示或以其他方式传达辐射检测的警报、通知、计数、剂量率和/或其他报告(例如，由检测器控制器162生成)。显示器333可以用电子显示屏，例如液晶显示(LCD)、阴极射线管(CRT)或各种其他类型的通常已知的视频显示器和监视器(包括触敏显示器)实现。显示器333可以适合于呈现辐射检测数据、图形、图像、报告或其他信息，如本文所述。

其他模块170可以包括各种稳定/校准装置，例如温度传感器/探头(例如，热电偶、红外温度计)、LED或激光二极管(例如，以提供已知的光子源)、环境光传感器、电压调整器和/或滤波器、可变电压源和/或可用于促进稳定或校准的其他类型的装置，如本文所述。检测器控制器162可以利用来自这样的传感器的传感器数据来检测与定向辐射检测器160相关的稳定/校准参数，从而产生检测辐射的更可靠报告。在一些实施例中，其他模块170可以包括GPS、加速度计、罗盘、OPS 167和/或其他取向和/或位置传感器，其能够感测PCB 305和/或定向辐射检测器160的位置和/或取向，例如当类似的取向和/或位置传感器数据不能通过平台110获得时。其他模块170可以另外包括实现为电池、电源适配器、充电电路、电源接口、电源监视器和/或提供固定或移动电源的其他类型的电源的电源模块。在一些实施例中，电源模块可以适于提供不间断电力和/或电力调整以保护定向辐射检测器160的持续操作。

根据本文所述的实施例，辐射源定位系统可以受益于配置成提高此类系统的操作灵活性、可靠性和准确性的多种可视化和辐射源定位技术。特别地，实施例可以配置成提供各种显示视图，例如允许用户访问和选择性地启用这样的特征和能力，并且可以根据配置成减轻飞行员负担、保护此类系统的移动平台的操作并比常规系统更快速、更可靠地定性和定量地评估潜在的暴露事件的各种过程和/或控制环路来实现。

在各种实施例中，系统100可以配置成通过使用移动平台110和安装到移动平台110的传感器来可视化和表征分布式电离辐射威胁。通常，移动平台110可以将定向辐射传感器数据中继回基站130和/或副驾驶站230处的操作员，它将在那里在地理空间图上或之内呈现以帮助可视化和表征威胁。例如，第一响应器通常需要评估危险情况并确定相关污染或威胁的范围。系统100的元件可以自主地标绘危险辐射源污染的范围并将所得传感器数据覆盖到地理空间图上，使得操作员可以可视化危险的全部范围并安全地进行。系统100的元件还可以使用视觉系统来识别和中继关于警告标牌和相关信息的信息，并以视觉方式报告特定威胁和位置。在系统100包括手持移动平台的实施例中，系统100的元件可以汇聚各种数据以向手持平台的用户提供关键和及时的警告和/或安全指令。

实施例可以将2D或3D定向辐射传感器数据作为图标或彩色高光或斑点覆盖到地理空间地图上，以便用户可以可视化危险污染的范围。实施例可以可选地包括第二屏幕/附加基站，使得除了UAV/UGV飞行员之外的用户可以查看/操作传感器数据。实施例可以使用图像识别技术来使用在线或内置数据库读取NFPA菱形标识和DOT化学标牌，并将相关的危险信息和/或安全指令中继给系统100的用户。

除了由定向辐射检测器160的实施例提供的定向辐射传感器数据之外，移动平台110可以包括成像模块142的实施例，其配置成提供远程传感器数据，例如通过气体成像。例如，成像模块142可以实现为可见光谱、红外和/或多光谱(例如，可见光和红外、可见光和热、或可见光、红外和紫外)成像模块，其配置成例如基于其发射和/或吸收光谱检测气体分析物的存在和/或估计特定气体分析物的浓度，和/或基于勘测区域中的热发射检测显著放射源污染的存在。而且，移动平台110可以用多个成像模块来实现，每个成像模块配置成根据不同的光谱(例如，其可以部分重叠)对场景进行成像，并且系统100可以配置成组合或混合这样的图像以生成多光谱图像，其可以用来帮助引导移动平台110围绕危险勘测区域和/或瞄准万向节系统122和/或辐射传感器支架128。因而，系统100可以配置成根据与单独类型的定向辐射传感器数据和/或不同类型的定向辐射传感器数据的组合关联的各种不同的检测协议来执行辐射源定位。

在一些实施例中，显示视图(例如，由用户接口132呈现)包括由配置成可视化和/或量化辐射源定位和操作移动平台110和/或移动平台110的元件的选择器和/或指示器组围绕的地理空间图。例如，标头可以包括一个或多个选择器和/或指示器，其配置成接收特定选择器的用户选择以启用、禁用或选择有源传感器有效载荷(例如，成像模块142、定向辐射检测器160)以用于例如在地理空间图内显示相应的地理参考传感器数据，或指示移动平台110和/或移动平台110的各种元件的操作状态。

在相关实施例中，地理空间图包括在底图或图上呈现的移动平台指示器和剂量率或源定位和/或浓度覆盖。在各种实施例中，系统100可以配置成当移动平台110在地理空间图中所示的区域内操纵时至少部分地基于由定向辐射检测器160提供的定向辐射传感器数据和由OPS 167和/或移动平台110的其他取向和/或位置或运动传感器或移动平台110的元件提供的取向和/或位置数据，来确定地理空间图内的放射源定位覆盖的形状、范围和/或其他特性。例如，系统100可以配置成基于由移动平台110提供的定向辐射传感器数据和/或环境条件确定与放射源污染相关的剂量率或浓度分布，并根据指示相对浓度的颜色标绘来呈现剂量率或浓度覆盖，例如热色(例如，红色)指示相对较高的剂量率或放射性污染物浓度，冷色(例如，蓝色)指示相对低的剂量率或放射性污染物浓度。这种颜色标绘可以基于例如相对毒性(例如，高毒性在相对低的绝对浓度/ppm下为呈红色)，和/或基于对有机物、结构和/或机械的相对危害。

在一些实施例中，系统100可以配置成基于与勘测区域关联的环境条件来确定剂量率或浓度覆盖的各种特性，如在地理空间图内显示。例如，系统100可以配置成基于在地理空间图内测量的辐射源定位(例如，通过成像模块142和/或定向辐射检测器160)、确定的风速(例如，根据自动漂移检测模式测量)、环境温度、环境湿度和/或影响定向辐射检测器160和/或移动平台110对辐射污染的检测的空间演变的其他环境条件，来确定对应于剂量率或浓度覆盖的潜在源的位置。

在另一实施例中，系统100可以配置成例如确定在特定勘测区域内存在的多种类型的电离辐射或辐射源，并根据显示器中呈现的不同覆盖层呈现每种类型的电离辐射或辐射源，其每一个都可以由用户选择性地启用和/或禁用。

在各种实施例中，移动平台110可以配置成基于例如由成像模块142和/或定向辐射检测器160提供的定向辐射传感器数据和/或基于由安装到移动平台110的传感器测量或由外部系统测量并传送到系统100的各种环境条件(例如，由在线数据库通过链接到基站130或副驾驶站230的无线网络提供的区域天气数据)，来调整其路线。因而，移动平台110可以配置成自主地避免进入危险区域(例如，特定放射源定位内的危险剂量率或浓度的放射源)或环境(例如，显著的下降气流或其他不希望的环境条件和/或在这样的不良环境条件下的危险放射性区域)。例如，将UAV/UGV送入危险环境中会使移动平台110处于需要更换或净化的损坏或污染风险中。通过增加基于机载的放射性和环境传感器的智能避险，可以通过自动路线调整来限制危险暴露，从而保护移动平台110及其相关的传感器套件。

本文所述的实施例可以提供对定向辐射和/或环境传感器数据的自主反应。例如，控制器112和/或基站130或副驾驶站230的控制器可以配置成从移动平台110和/或从安装到移动平台110的传感器接收定向辐射和/或环境传感器数据，并确定路线调整以避免检测到的危险辐射定位和/或环境条件。路线调整的示例可以包括停止、爬升和/或反向路线以从危险环境撤退。例如，这样的路线调整可以中继给基站130的用户，或者可以由移动平台110直接/自主实现。这样的自主响应旨在保持移动平台110的完整性并避免将污染带入其他非污染区域。

在一些实施例中，显示视图可以包括剂量率和/或放射源浓度等值线标绘选择器，其配置成使移动平台110进入剂量率或放射源等值线标绘模式，其中移动平台110使用由成像模块142和/或定向辐射检测器160提供的定向辐射传感器数据确定在地理空间图中表示的勘测区域内的一个或多个剂量率或放射源浓度边界和/或相应等值线。例如，移动平台110可以配置成在勘测区域内移动移动平台110并围绕对应于放射性污染物覆盖的放射性污染物移动以生成足够的定向辐射传感器数据，以便确定剂量率或放射源浓度等值线图。

图4-5示出了根据本公开的实施例的使用辐射源定位系统100提供辐射源定位的各种操作的流程图400、500。在一些实施例中，图4-5的操作可以实现为由与图1-3中描绘的对应电子设备、传感器和/或结构关联的一个或多个逻辑装置或控制器执行的软件指令。更一般地，图4-5的操作可以用软件指令、机械元件和/或电子硬件(例如，电感器、电容器、放大器、致动器或其他模拟和/或数字部件)的任何组合来实现。

还应当领会，任何步骤、子步骤、子过程或过程块400、500可以以不同于图4-5所示实施例的顺序或布置来执行。例如，在其他实施例中，可以从每个单独的过程省略或添加一个或多个块。此外，块输入、块输出、各种传感器信号、传感器信息、校准参数和/或其他操作参数可以在移动到相应过程的后续部分之前存储到一个或多个存储器。尽管过程400、500参考图1-3中所述的系统来描述，但过程400、500可以由不同于那些系统并且包括不同电子设备、传感器、组件、机构、平台和/或平台属性选择的其他系统来执行。

图4的过程400可以大体上对应于使用辐射源定位系统100来勘测勘测区域的方法。

在块402处，从勘测区域中的移动平台接收辐射传感器数据。例如，控制器112和/或162、通信模块164、用户接口132、通信模块132和/或系统100的其他元件可以配置成当移动平台110在勘测区域内操纵时，从定向辐射检测器160接收定向辐射传感器数据和/或从成像模块142接收图像数据。

在块404中，接收对应于辐射传感器数据的取向和位置数据。例如，系统100可以配置成例如从平台110的取向传感器114和GNSS 118、或从OPS 167接收与在块402中接收的定向辐射传感器数据对应的取向和/或位置数据。

在块406中，生成辐射源定位勘测信息。例如，系统100可以配置成至少部分地基于在块402和404中接收的取向和/或位置数据以及定向辐射传感器数据的组合来生成对应于勘测区域的辐射源定位勘测信息。在一些实施例中，系统100可以配置成引导移动平台110调整定向辐射检测器160的位置和/或取向以便生成辐射源定位勘测信息和/或使用本文所述的技术中的一种或多种来促进源定位。

在块408中，呈现了包括辐射源定位勘测信息的显示视图。例如，系统100可以配置成在用户接口132的显示器中呈现包括在块406中生成的辐射源定位勘测信息的显示视图。在一些实施例中，这样的辐射源定位勘测信息可以包括地理定位和/或取向区分的剂量率测量、电离辐射强度测量、估计的源浓度和/或定位可能性和/或其他辐射源定位勘测信息，如本文所述。

在块410中，检测进入勘测区域的危险部分。例如，系统100可以配置成至少部分地基于在块406中生成的辐射源定位勘测信息来检测移动平台110进入勘测区域的危险部分。

在块412中，调整移动平台的路线。例如，系统100可以配置成调整移动平台110的路线以避开在块410中检测的勘测区域的危险部分。

图5的过程500大体上可以对应于使用辐射源定位系统100确定与勘测区域关联的剂量率和/或辐射源浓度等值线图的方法。

在块502处，移动平台110进入剂量率和/或放射源浓度等值线标绘模式。例如，系统100可以配置成检测剂量率和/或放射源浓度等值线标绘模式的用户选择并将该选择传达给移动平台110。

在块504中，操纵移动平台110以对勘测区域进行采样。例如，系统100可以配置成控制移动平台110的推进系统124以在勘测区域内操纵移动平台110以生成辐射源定位勘测信息，类似于图4的过程400。

在块506中，确定一个或多个剂量率和/或放射源浓度边界。例如，系统100可以配置成至少部分地基于在块504中生成的辐射源定位勘测信息来确定一个或多个剂量率和/或放射源浓度边界。

在块508中，呈现包括剂量率和/或放射源浓度边界的显示视图。例如，系统100可以配置成在用户接口132的显示器中呈现包括在块506中确定的剂量率和/或放射源浓度边界的显示视图。

通过提供这样的用于辐射源定位的系统和技术，本公开的实施例显著提高了无人传感器平台的操作灵活性和可靠性。而且，这样的系统和技术可以用于提高辐射源定位系统的用户的操作安全性，包括超出常规系统可实现的无人移动传感器平台。因而，实施例提供了具有显著增加的勘测便利性和性能的辐射源定位系统。

本文描述的实施例已使用两个基于NaI的检测器和一个平面准直板进行了测试以估计辐射源的方向。进行模拟以获得作为源角的函数的两个检测器中分布的计数和沉积的能量。在具有和不具有平面准直板的实施例之间进行了比较。使用夹在两个检测器之间的平面准直板，检测事件和能谱的分布作为源角的函数变化得更快(更突然和/或具有更高的表观转换速率)。此外，钨的伽马衰减比不锈钢高，因此钨作为平面准直板比相同质量的不锈钢更有效。实施例适合部署在各种应用中，例如背包/背心、无人驾驶地面载具和无人驾驶飞行器系统，如本文所述。

如本文所述，比较了两种类型的NaI检测器的模拟，50x50mm³直圆柱体和50×50×50mm³立方体(例如，闪烁体的形状和体积)。模拟通过撞击位于一米外的122、662和1332keV伽马产生沉积在检测器中的能量直方图。伽马源以10°的间隔从0°到180°放置，其中0°是指两个检测器直接面对源。在夹在两个检测器之间的50x50mm²钨板(2mm厚)或不锈钢板(5mm厚)和没有平面准直板之间进行了比较。相应的钨板和不锈钢板均约100g，大约相当于NaI检测器重量的四分之一。

作为源角的函数的两个检测器(远侧/近侧)的模拟计数比在图6中示出。在0°，两个检测器均匀地暴露于源而没有任何障碍物。正如预期，计数比为1。随着源向90°移动，近侧检测器对远侧检测器的屏蔽增加并且计数比减小。对于位于90°处遮挡最大化的源，计数比达到最小值。一旦源位于90°以上，模型中的伽马就会发生散射，使得计数比不会迅速上升，直到源角大于130°。

在图6中，实心符号代表检测器立方体，而空心符号代表检测器圆柱体。对于所有三种伽马能量，立方体检测器的遮挡效果都大于圆柱体检测器。然而，计数比不会显著偏离1，直到源角大于40°。因此，对于位于0到40°之间的源，方向性估计相对较差。唯一的例外是具有122keV伽马的立方体检测器，其中可以以小至20°的角实现源方向的估计。由于伽马衰减随着能量的增加而减小，因此通过遮挡来估计源方向对于较低能量的伽马效果更好。这可以从较低能量伽马的计数比的更快下降看出。

为了增加遮挡的效果，通过引入在两个检测器之间插入的50x50x2mm³钨的平面准直板来修改模拟。图7示出了这样的模拟的结果。可以看出，对于在20°开始的角，可以推断源方向。对于立方体检测器，对于122keV伽马，即使在10°也可以推断源方向。

图8示出了用5或10mm厚的不锈钢板代替2mm厚的钨板来模拟662keV伽马的结果。如本文所述，2mm和5mm板的重量非常相似。由于不锈钢的伽马衰减小于钨，因此不锈钢的遮挡效果更小。尽管如此，对于大于20°的角，可以通过计数比来估计源方向。为了使不锈钢与钨一样有效地工作，有必要将厚度加倍至10mm，如空心圆圈所示。因此，与使用2mm钨插入件的检测器系统相比，这种检测器系统将重约100g。

如本文所述，在一些实施例中，定向辐射传感器数据可以由例如通过平面准直板彼此分离的辐射检测器中累积的计数比表示，其可以用于生成指示朝向源(例如，源320)的相对方向的源定位显示视图。例如，相对于定向辐射检测器160(例如，通过平面准直板342彼此分离的2个辐射检测器，如图3中所示)，这样的计数比可以是在选定的累积时间段(例如，1、5、10、30或60秒，或根据方向灵敏度所需的更长时间)内在闪烁体302a内(从传感器轴线344的视角，右或顶)发生的检测电离事件的数量除以在相同累积时间段内在闪烁体302b内(左或底)发生的检测电离事件的数量。在这样的实施例中，相对源方向指示器可以对于等于1的累积比指向或指示沿着传感器轴线344的方向，对于小于1的累积比指向传感器轴线344的右侧或上方，并且对于大于1的累积比指向传感器轴线344的左侧或下方。因此，定向辐射检测器160的手持实施例(例如，具有显示器333)可以配置成在用户使定向辐射检测器160扫过取向范围时指示朝向源320的相对方向。而且，用户可以围绕传感器轴线344将定向辐射检测器160旋转90度以从左/右指示切换到顶/底指示(例如，在仅具有两个辐射检测器340a、b的实施例中)。

在相关实施例中，定向辐射传感器数据可以由累积比的时间序列和对应的取向和/或位置(OPS)数据表示，它们可以一起用于生成显示视图，所述显示视图包括勘测区域的地理地图，指示源320和/或定向辐射检测器160在勘测区域内的可能位置。例如，这样的定向辐射传感器数据可以用于生成热图，指示源320在勘测区域内的可能位置。热图可以覆盖勘测区域的地理地图并显示增加的强度或热(例如，遮挡底层地理地图的颜色和/或不透明度)，其中当定向辐射检测器160在勘测区域内被操纵时对应于采样累积比(及其对应的OPS数据)的勘测区域的锥形条带彼此重叠。这种地理地图和/或热图覆盖以及生成的显示视图可以是二维或三维的，这取决于定向辐射检测器160提供的定向辐射传感器数据的类型和范围。

在一些实施例中，定向辐射传感器数据可以包括累积比和对应OPS数据中的每一个或两者的时间戳。在特定实施例中，OPS数据可以例如在每个累积比的相同累积时间段内被采集或采样或平均，或者可以在对应的累积时间段内(例如，在累积时间段的开始、中间或结束时)被采集或采样。在各种实施例中，例如，定向辐射传感器数据可以包括附加的传感器和/或状态数据，例如环境温度或图像数据(例如，由成像系统140提供)，或对应于平台110的操纵状态或基站130的相对位置的状态数据。

在附加实施例中，每个累积比可以通过所选同位素特有的光谱特征来区分，而不仅仅是归因于一个或另一个辐射检测器340a、b的总事件计数。例如，定向辐射检测器160的存储器163可以包括同位素识别光谱的选择或库，并且检测器控制器162可以配置成在选定的累积时间段内累积检测到的电离事件的数量和它们的能量(对于每个辐射检测器340a、b)；通过将存储器163提供的同位素识别光谱与累积的检测电离事件进行比较按同位素(例如，源类型)区分检测到的电离事件；并且关于定向辐射检测器160确定勘测区域内每个不同源的同位素特定累积比。

每个同位素识别光谱可以包括归因于特定同位素的光谱的各种特性，例如光谱中所有峰的能量、光谱中每个峰的相对强度(例如，相对于彼此)、光谱中每个峰的相对宽度(例如，相对于彼此和/或相对于该峰的强度)和/或可被定向辐射检测器160检测到的其他同位素特定光谱特性或可识别特征。另外，本文描述的各种显示视图例如可以配置成在用户使定向辐射检测器160扫过取向范围时指示朝向空间和同位素区分源的相对方向，或者生成勘测区域的热图或其他二维或三维地理空间图，其配置成指示勘测区域内的空间和同位素区分源的位置。

尽管相对于包括多个单独辐射检测器340的定向辐射检测器160的实施例描述了上述实施例中的每一个，使得相对于在单独辐射检测器340之间区分的同时计数生成累积比，但是类似的技术可以与仅包括单个辐射检测器340和OPS 167的定向辐射检测器160的实施例一起使用，但是其中累积比相对于来自相同辐射检测器340的时间区分计数生成。因而，本文描述的技术可以通过包括OPS 167和仅单个辐射检测器340a并且缺少平面准直板的定向辐射检测器160的实施例执行(例如，如关于图10更全面地描述)。

例如，特别是对于每个累积比可以通过所选同位素特有的光谱特征来区分的实施例，第一组检测的电离事件(对应于单个辐射检测器340a)可以在选定累积时间段内并在第一时间累积(例如，对应于第一组OPS数据)，并且第二组检测的电离事件(对应于相同的单个辐射检测器340)可以在相同的选定累积时间段内但在第二时间累积(例如，对应于第二组OPS数据)。在一些实施例中，检测器控制器162可以配置成至少部分地基于由存储器163提供的同位素识别光谱、相应的时间累积比和/或由OPS 167提供的OPS数据(例如，共同定向辐射传感器数据)来确定朝向一个或多个同位素和/或空间区分源的方向，如本文所述。

例如，同位素特定时间累积比可以是在闪烁体302a内和在第一时间的选定累积时间段内发生的与第一同位素关联的检测电离事件的数量除以在闪烁体302a内在相同的累积时间段内但在第二时间发生的与第一同位素关联的检测电离事件的数量。在这样的实施例中，相对源方向指示器可以对于等于1的累积比，指向或指示未知的相对方向；对于小于1的同位素特定时间累积比(例如，由OPS 167测量)，基本上平行于与第一和第二时间之间的定向辐射检测器160的位置变化对应的位置变化矢量；并且对于大于1的同位素特定时间累积比，基本上反平行于位置变化矢量。

因此，定向辐射检测器160(例如，具有显示器333)的手持式实施例可以配置成在定向辐射检测器160被操纵经过源320时指示朝向源320的相对方向。可以使用额外的改进来增加这样的相对源方向指示器的精确度，例如基于平方反比距离强度场图或其他算法和/或物理辐射测量特性来修正相对方向，如本文所述。此外，在相关实施例中，这种定向辐射传感器数据可以由累积比的时间序列和对应的取向和/或位置(OPS)数据表示，它们可以一起用于生成包括勘测区域的地理地图的显示视图，其指示源320和/或定向辐射检测器160在勘测区域内的可能位置，如本文所述。在一些实施例中，系统100可以配置成引导移动平台110(例如，无人驾驶载具，或人类操作员)以某种方式在勘测区域内移动，以通过时间累积比的时间序列促进源定位，例如包括第一位置变化矢量和与第一位置变化矢量正交的第二位置变化矢量的操纵(例如，在二维或三维中，取决于源的相对位置、勘测区域地形和/或相应的期望源定位模式)。

在各种实施例中，每个累积比(例如，成对检测器累积比、时间累积比、同位素特定累积比或这些的任何组合)可以例如基于累积时间段内的总事件计数(例如，总累积能量)，或者可以基于总事件计数的各种子集。在一个实施例中，累积比可以基于归因于累积光谱内的一个或多个特定光峰的事件计数，例如与特定放射性同位素关联和/或在存储器163内的同位素识别光谱的选择或库中识别的光峰和/或光峰特性。在另一实施例中，累积比可以例如基于与在累积时间段期间累积的总事件计数或归因于累积光谱内的一个或多个特定光峰的那些计数关联的平均能量，如本文所述。在另一实施例中，累积比可以基于特定能量窗口内的总事件计数，其可以包括多个光峰，例如当检测到的放射源产生相对复杂和/或密集的光谱时(例如，与TH-232、Ra-226、铀、钚等和/或这些的组合一样)。这种能量窗口范围(下限和上限)的示例包括：25<E<300keV；300<E<740keV；740keV<E<[检测器上限，通常>1332keV]。在这样的实施例中，例如，每个能量窗口的累积比可以单独地呈现给操作员，或者可以组合在一起以增加所得源定位的总体准确度。

在附加实施例中，原始事件计数数据可以在确定本文描述的任何累积比之前被预处理，以便提供更敏感和/或更准确的源定位。例如，在一些实施例中，检测器控制器162可以配置成例如获取和/或确定与特定累积时间段关联的自然背景计数贡献(例如，在进入特定勘测区域之前)，并且在确定特定累积比之前或作为确定特定累积比的一部分从原始事件计数数据去除该自然背景计数贡献。在其他实施例中，检测器控制器162可以配置成基于原始事件计数数据和/或存储器163内的同位素识别光谱的选择或库识别与特定同位素光谱关联的康普顿(Compton)散射分量，并且在确定特定累积比之前或作为确定特定累积比的一部分从原始事件计数数据去除康普顿散射分量。

在一些实施例中，累积比可以用于帮助识别勘测区域内的屏蔽或吸收对象，这继而可以用于帮助改进和/或加速源定位技术，如本文所述。例如，当源被电离辐射吸收对象与定向辐射检测器屏蔽时，总事件计数率和光峰计数率与总事件计数率的比率发生变化。例如，系统100可以配置成检测与累积时间段的时间序列关联的原始和处理的事件计数数据中的这种基于吸收的变化，识别和定位勘测区域内的候选吸收对象(例如，使用由成像系统140提供的图像数据)，然后将与基于吸收的变化关联的OPS数据和候选吸收对象的相对位置组合以识别实际吸收对象并通过将基于吸收的变化与实际吸收对象和源的必要相对位置关联以产生识别的基于吸收的变化来细化勘测区域内源的相对位置。

用于自动定位源的便携式和/或手持式辐射检测器的使用对于国防、安全和保障操作是非常需要的。来自惯性测量单元(IMU)或OPS的至少位置数据与辐射数据的整合允许标绘辐射场和源定位。先进的光谱技术(例如2D峰值搜索和本文所述的其他技术)允许检测装置通过识别每个同位素独有的光谱特征并将对应于此类光谱特征的辐射数据与OPS数据组合来同时跟踪多种不同同位素的辐射场。与辐射检测关联的平方反比定律、能量效率和计数统计允许实施例基于相对稀疏的数据集做出关于源位于何处的贝叶斯推断。这允许相对高效和自动的定位，这与当前的非定向“热或冷”总原始计数勘测需要仔细的操作员观察和经验丰富的直觉截然不同，仔细的操作员观察和经验丰富的直觉这两者在危机中可能是不可用的。

例如，使用常规的非定向辐射检测器定位放射源目前依赖于“热或冷”搜索。当操作员使用仪器靠近源时，仪器会记录更高的剂量率。尽管该方法在各种情况下都有效，但它也有几个缺点。当存在多个源时，即使是有经验的操作员识别出甚至一种同位素，同位素区分也可能需要5分钟或更长时间的积累；鉴于可能的威胁场景，在危机中依赖直觉是不可取的。将光谱数据与OPS数据结合使用可以实现更自动化的方法，从而消除大部分猜测和等待识别确认。如果对象位于检测器和源之间，则常规系统无法自动检测和报告该场景。通过结合OPS数据检查光谱特征，可以确定是否存在仅在特定相对位置部分屏蔽的对象。这对于泄漏可能是一个问题的设施或在寻找在合作场景中隐藏得不好的源是很有用。对于设施内(尤其是危险区域)内的辐射场测绘，即使位置数据没有变化，光谱数据也可能随时间变化。实施例提供设施内的辐射场的时间相关图，其可能由于空气循环或源的可疑重新定位而改变。IMU或OPS降低由于操作员移动而导致的移动和位置不确定性风险，并提供相对准确的移动源跟踪。

实施例可以包括联接到光电传感器(硅光电倍增管、光电倍增管、任何其他类型的光电倍增管)、半导体(CZT、TlBr、Ge等)、惯性测量单元或OPS(加速度计、陀螺仪、磁力计、GPS)或以上的组合的一种或多种闪烁体或闪烁体类型(例如，NaI、CsI、LaBr、CeBr等)。实施例测量进入的伽马辐射并记录事件及其能量。从该能量数据或光谱中，可以识别发射那些检测到的伽马射线的特定放射性同位素(例如，通过光谱特性匹配、模式匹配和/或其他计算机算法)。通过比较随时间观察到的一系列光谱及其相应的IMU/OPS数据，可以确定多个放射源的相对和/或绝对方向和位置。此外，可以开发具有对应于在给定位置存在和/或根据特定取向的剂量率、强度和光谱特征的等值线的辐射热图。使用具有平方反比距离关系的物理模型和基于蒙特卡罗(Monte Carlo)的统计分析可以用于推断勘测区域内存在的源的附加特性。

例如，当伽马辐射检测器移动以接近并经过源(例如，沿着线性路径)时，当与辐射检测器的距离最小时(当垂直线可以从检测器移动到源的路径绘制时)将存在最大信号强度/最大计数通量。与检测器运动相关的光谱数据直方图可以用于将源方向精确定位到非常小的锥体。简单的示例是将最强烈的辐射测量与GPS给出的辐射检测器的位置或罗盘的取向关联。在所有实际情况下，这都会导致精确定位源。该新技术可以同时分离给定同位素特有的多组峰和光谱特征，从而可以同时确定多个同位素的位置。在各种实施例中，数据可以被视为如在声音分析中使用但用于辐射测量的频谱图。

关于基于蒙特卡罗的统计分析，可以通过使用统计分析来识别原始计数数据中最可能的同位素特定光谱和识别有助于确定累积比的最可能的相对位置变化而实现基于累积比的源定位的改进。例如，对于同位素识别光谱库中的每个同位素，每个同位素都可以表示为大小为m(例如，1024)的秩1矩阵Ai，其中i是不大于库中同位素的总数n的自然数。然后可以将该矢量用作采样的概率密度函数以便表示实验收集的光谱。实验收集的光谱可以符合相同大小m的秩1矩阵AExp。因而，它可以包括库中所有Ai的线性组合，使得对于i＝1,...,n，Aexp＝Sum(ai*Ai)。对于不存在的同位素，标量系数ai等于0。在这样的实施例中，可以通过模板匹配快速准确地识别原始光谱中的两个或更多个主要同位素。然后可以从那些给定的同位素分布中进行采样，例如，AExp＝a1A1+a2A2+a3A3+b*E，其中E是由于背景中的统计变化、未表示的同位素(从库中缺失)或电子噪音导致的残差。

通过生成给定累积时间段的样本切片的时间序列，每个AExp谱可以扩展到秩p矩阵，使得每个AExp,p显示原始谱如何随时间演变。在一些实施例中，每个AExp,p系列谱可以实现为瀑布图(x轴是能量，y轴是时间，单元格值是在指定累积时间内该能量仓中的计数)，并且机器学习技术可以用于识别原始谱中形成的变化区域或“山峰”，例如在检测器接近然后从源后退的情况下，以及识别AExp中存在的一个或多个源，在什么时间，以及在什么相对位置，如本文所述。

此外，马尔可夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte)技术可以用于平滑AExp谱中的任何噪声。当从概率分布中提取时，预计会出现变化，尤其是在样本量较少的情况下(例如，较长的累积时间段、稀疏的累积时间)。这通常非常适合样本的简单蒙特卡罗分析。然而，由于无人机或操作员的动态运动的连续性，最近的样本在推断上依赖于较旧的样本，马尔可夫链可用于根据动力学运动的实际物理限制预测较旧的谱演变为较新的谱。例如，由于1/r2定律适用于辐射源强度，因此最近的样本取决于先前的样本以及伴随位置变化而预期的通量增加或减少。从先前样本到最近样本的每次转换中的马尔可夫链的宽度(例如，覆盖源相对位置的预期变化范围)提供了源相对位置的推断，原因是只有一个马尔可夫链将代表现实最近的样本。

在各种实施例中，随机游走算法可以用作马尔可夫链蒙特卡罗生成器，其中成本函数被应用于指导解决方案。在大多数情况下都可以使用吉布斯(Gibbs)采样技术，原因是解(solution)应当沿着物理动力学连续体彼此接近(数学术语中的“局部”)。然而，在一些情况下，存在陷入局部最小值或谷底的风险(相对于成本函数)并在算法上陷入困境(例如，当源光谱相对较弱时)。Metropolis-Hastings可以用作实现马尔可夫链蒙特卡罗技术的更全局可靠的技术，但计算成本可能更高，因此更适合设备外处理或后处理。通过进行多次猜测，然后将其与随后的最近光谱进行比较，可以估计到源的方向和相对位置。例如，此类技术可以同时与多个光谱一起使用，并且可以用于补充和/或作为累积比技术的替代方案(例如，其中累积比技术可以用于提供粗略的源定位，其可以用于(例如，连同平台110的运动特性和/或测量)限制代表性马尔可夫链的宽度、数量和/或其他特性，如本文所述。

在各种实施例中，定向辐射检测器可以实现为配备有板载电子设备的智能装置，包括前置放大器、偏置电源、温度传感器、数字信号处理(例如，在FPGA内实现)和惯性测量单元(IMU)或OPS，如本文所述。定向辐射检测器可以在工厂预先校准，并且其增益通过使用来自温度传感器(例如，其他模块170)的温度数据的内置算法来稳定。用户可以通过显示装置(例如，手持、可穿戴、背包)或通过有线/无线数据传输到基站(例如，无人驾驶载具)提供主电源并接收和查看辐射测量作为用户反馈。在后一种情况下，用户可以使用智能手机或平板电脑上的应用程序来获取测量特性、构建能量直方图、执行放射性核素识别和/或以其他方式查看和/或进一步处理这样的数据。数据还可以与来自其他传感器的数据整合以提高态势感知能力。

实施例可以包括定向辐射检测器，其配置成检测入射伽马辐射、确定入射伽马辐射的方向和使用OPS数据(例如，包括OPS数据的时间序列)来定位辐射源。这样的实施例可以包括伽马检测器、中子检测器面板和中子慢化器。因而，实施例可以检测和定位伽马辐射和/或中子辐射，并且可以是可扩缩的(例如，具有多个单独检测器或多个定向辐射检测器的系统，如本文所述。每个定向辐射检测器可以实现为个人辐射检测器(PRD)、光谱PRD(SPRD)、放射性同位素识别装置(RIID)和便携式放射性检测系统(MRDS)。如果存在，伽马检测器可以配置成测量伽马计数率和能量，并且系统可以配置成从得到的伽马能谱执行放射性核素识别。具有中子检测器面板的实施例可以配置成测量中子计数率。实施例可以配置成同时确定多个不同同位素的位置和/或生成识别这样的同位素的位置的辐射图，如本文所述。

图9示出了根据本公开的实施例的辐射源定位系统900的示意图。特别地，图9示出了当操作员(移动平台910)在勘测区域902内在两个源之间运输定向辐射检测器160：Cs-137源920和Am-241源925时辐射源定位系统900的时间演变，如在时间序列a、b、c中的三个不同时间表示。如图9中所示，定向辐射检测系统960(例如，图3的定向辐射检测系统160和/或图10的1060的实施例)的检测器控制器162可以配置成在操作者910a与源920相邻并且相对远离源925的时间呈现显示视图932a。在各种实施例中，显示视图932a可以包括源定位显示934a，其包括配置成指示在时间a累积的检测到的电离事件中的各种识别的放射性同位素的源类型识别器936a、配置成指示从定向辐射检测系统960到对应的识别源类型的相对方向(例如，参考/相对于传感器轴线344)的相对方向指示器937a、和/或其他源定位显示元件，如本文所述。在一些实施例中，显示视图932a可以包括在时间a累积的检测到的电离事件的谱图935a，其本身可以包括对应于源类型识别器936a识别的源类型的源类型区分谱图(例如，Cs-137谱图921和Am-241谱图926)。

在定向辐射检测器960用单个辐射检测器340a实现的实施例中，类似于图10中的定向辐射检测器1060，在时间a，相对方向指示器937a可以呈现为未知的相对方向指示器940，原因是没有时间累积比可用于确定与源920或源925的相对方向。类似于图3中的定向辐射检测器160，在定向辐射检测器960用多个辐射检测器340a、b实现的实施例中，在时间a，相对方向指示器937a对于Cs-137可以呈现为相邻源指示器或箭头943并指向源920，并且对于Am-241可呈现为远源指示器或箭头942并指向源925(例如，大致平行于时间a和时间b或c的定向辐射检测器960的位置之间的位置矢量变化)。

类似地，定向辐射检测系统960的检测器控制器162可以配置成当操作员910b在源920和源925之间时在时间b呈现显示视图932b，并且当操作员910c与源925相邻并且相对远离源920时在时间c呈现显示视图932c。在各种实施例中，显示视图932b可以包括源定位显示934b，其包括配置成指示在时间b累积的检测到的电离事件中的各种识别的放射性同位素的源类型识别器936b、配置成指示对应的识别源类型的相对方向的相对方向指示器937b、和/或其他源定位显示元件，如本文所述。在一些实施例中，显示视图932b可以包括在时间b累积的检测到的电离事件的谱图935b，其本身可以包括对应于源类型识别器936b识别的源类型的源类型区分谱图(例如，Cs-137谱图922和Am-241谱图927)。类似地，显示视图932c可以包括源定位显示934c，其包括配置成指示在时间c累积的检测到的电离事件中的各种识别的放射性同位素的源类型识别器936c、配置成指示对应的识别源类型的相对方向的相对方向指示器937c、和/或其他源定位显示元件，如本文所述。在一些实施例中，显示视图932c可以包括在时间c累积的检测到的电离事件的谱图935c，其本身可以包括对应于源类型识别器936c识别的源类型的源类型区分谱图(例如，Cs-137谱图923和Am-241谱图928)。

在各种实施例中，在时间b，相对方向指示器937b可以对于Cs-137呈现为远源指示器或箭头941并指向源920(例如，大致反平行于时间a和时间b的定向辐射检测器960的位置之间的位置变化矢量)，并且对于Am-241呈现为远源指示器或箭头942并指向源925(例如，大致平行于时间a和时间b的定向辐射检测器960的位置之间的位置变化矢量)。类似地，在时间c，相对方向指示器937c可以对于Cs-137呈现为远源指示器或箭头941并指向源920(例如，大致反平行于时间b和时间c的定向辐射检测器960的位置之间的位置变化矢量)，并且对于Am-241呈现为相邻源指示器或箭头943并指向源925。

如图9中所示，谱图935a、b、c的Cs-137谱图921、922、923显示随着定向辐射检测器960远离源920移动而稳定降低的峰值强度，并且谱图935a、b、c的Am-241谱图926、927、928显示随着定向辐射检测器960靠近源925移动而稳定增加的峰值强度。如本文所述，当定向辐射检测器960在勘测区域902内被操纵时，与时间a-b、b-c和a-c关联的同位素特定时间累积比与在时间a、b、c采集的OPS数据(例如，由定向辐射检测器960提供的定向辐射传感器数据)一起可以用于确定源920和/或925的相对位置。此外，在定向辐射检测器960包括多个辐射检测器340a、b的实施例中，当定向辐射检测器960在勘测区域902内定位和/或操纵时，与时间a、b、c关联的累积比与在时间a、b、c采集的OPS数据(例如，由定向辐射检测器960提供的定向辐射传感器数据)一起也可以用于确定源920和/或925的相对位置，如本文所述。

图10示出了根据本公开的实施例的用于辐射源定位系统1000的定向辐射检测器1060的示意图。在各种实施例中，定向辐射检测器1060包括与图3的定向辐射检测器160的元件相似的许多元件，其配置成类似地操作并提供类似的功能，如本文所述。此外，定向辐射检测器1060的定向辐射传感器组件1066用单个辐射检测器340a实现，并且定向辐射检测器1060包括OPS 167但省略了平面准直板324。因而，定向辐射检测器1060的实施例通常依赖于同位素特定时间累积比和OPS数据来提供源定位，如本文所述。

图11A-B和12示出了根据本公开的实施例的辐射源定位系统100、300和/或1000的用户接口332(例如，在显示器333上)呈现的显示视图。在图11A中，显示视图1100包括源定位显示1134，其实现为在显示器333上呈现的针规显示，作为定向辐射检测器160和/或1060的操作的用户反馈，如本文所述。例如，源定位显示1134可以包括一个或多个相对方向指示器1137，每个例如包括方向箭头或指针1140和与传感器轴线344对准的中心线1142，以及对应的源识别器1136。在一些实施例中，指针1140可以配置成指示与一对辐射检测器340a、b关联的当前累积比(例如，同位素特定累积比)和在选定累积时间段内由每个辐射检测器340a、b记录的检测事件计数的数量，如本文所述，其中1的累积比使指针1150与中心线1142对准。在其他实施例中，指针1140可以配置成指示与辐射检测器340a关联的当前时间累积比(例如，同位素特定时间累积比)、两个不同的累积时间、以及由辐射检测器340a在每个累积时间记录的检测事件计数的数量，如本文所述。

在图11B中，显示视图1102包括源定位显示1134，其实现为在显示器333上呈现的源状态显示，作为定向辐射检测器160和/或1060的操作的用户反馈，如本文所述。例如，源定位显示1134可以包括相对方向指示器1137，其例如包括一个或多个方向箭头1140(例如，相对方向指示器1137内的“上”可以与传感器轴线344对准)，每个具有对应的源识别器1136。

在一些实施例中，相对方向指示器1137内的方向箭头1140的取向可以配置成指示朝向检测到的源的当前相对方向(例如，基于当前累积比(例如，同位素特定累积比)、时间累积比(例如，同位素特定时间累积比)和/或相应的OPS数据，如本文所述。在相关实施例中，方向箭头1140的厚度和/或长度可以配置成指示选定累积时间段内的当前累积比(例如，累积比、时间累积比和/或任何同位素特定累积比中的任何一种)，如本文所述，其中例如1的累积比使方向箭头1140的粗细和/或长度最大化。在另外的实施例中，方向箭头1140的粗细和/或长度可以配置成指示由一个或多个辐射检测器340在选定累积时间段内记录的检测事件计数的总数，其归一化以便不延伸超出显示边界/相对角标度1144。在任何这样的实施例中，径向长度标度环1146可以配置成由于例如不同的同位素特定电离辐射通量或到特定源的变化范围而帮助在视觉上区分不同的长度方向箭头1146。

在各种实施例中，源定位显示1134可以包括各种信息指示器和/或选择器(例如，呈现在显示器333上以供操作者通过鼠标点击或手指触摸来选择的按钮)以向操作者提供反馈或以其他方式促进定向的操作辐射检测器。例如，如图11B中所示，源定位显示1134可以包括模式指示器1170(例如，定向辐射检测器是否正在累积计数和/或多长时间)、时间指示器1172、电源容量指示器1174、累积和/或瞬时剂量率指示器1176、源类型鉴别器1178(例如，指示特定源特性的存在或不存在，例如指示中子辐射的辐射的存在或不存在)、扫描启动选择器1180(例如，开始一个或一系列累积时间段)和/或模式退出选择器1182(例如，结束当前的计数累积和/或退出当前的操作模式)。

在一些实施例中，源定位显示器1134可以包括操作员图形1160，其可以配置成例如指示系统100的操作员的相对位置和/或取向，和/或可以配置成改变颜色和/或不透明度以指示系统100的操作员的累积剂量率(例如，其中相对临界累积剂量率由一系列临界颜色来识别，例如黄色或红色)。源定位显示1134还可以包括例如动画罗盘标记1114，其可以例如配置成指示定向辐射检测器360或1060的当前绝对取向(以及通过推断，朝向当前勘测区域内检测到的源的绝对方位)，或指示定向辐射传感器数据的特定时间序列的绝对取向，例如在特定勘测的回放期间。在这样的实施例中，时间指示器1172可以配置成指示与源定位显示1134中显示的特定定向辐射传感器数据关联的时间。

在图12中，显示视图1200包括源定位显示1234，其实现为在显示器333上呈现的条规显示，作为定向辐射检测器160和/或1060的操作的用户反馈，如本文所述。例如，源定位显示1234可以包括一个或多个相对方向指示器1237(每个包括例如可变条1240)和对应的源识别器1236。在一些实施例中，可变条1240可以配置成指示与一对辐射检测器340a、b关联的当前累积比和每个辐射检测器340a、b在选定累积时间段内记录的检测事件计数的数量，如本文所述，其中1的累积比填充可变条1240，并且大于1的累积比减小可变条1240的高度。在其他实施例中，可变条1240可以配置成指示与辐射检测器340a关联的当前时间累积比(例如，同位素特定时间累积比)、两个不同的累积时间和由辐射检测器340a在每个累积时间记录的检测事件计数的数量，如本文所述。

图13A-13B和14A-14C示出了根据本公开的实施例的辐射源定位系统100、300和/或1000的由用户接口332(例如，经由显示器333)呈现的显示视图。在图13A所示的实施例中，地理空间图1510包括移动平台指示器110和在底图或图1511上呈现的辐射热图覆盖1530。在各种实施例中，系统100可以配置成当移动平台在地理空间图1510所示的区域内操纵时，至少部分地基于由定向辐射检测器160提供的定向辐射传感器数据和由取向传感器114、GNSS118、OPS 167和/或移动平台110或移动平台110的元件的其他取向和/或位置数据或运动传感器提供的取向和/或位置数据，来确定地理空间图1510内的辐射热图覆盖1530的形状、范围和/或其他特性。例如，系统100可以配置成基于定向辐射传感器数据和/或移动平台110提供的环境条件确定与放射源或污染浓度相关的剂量率或强度分布，并根据颜色标绘呈现辐射热图覆盖1530以指示相对剂量率或强度和/或放射源浓度(例如，可能性)，例如热色(例如，红色)指示相对高的剂量率或电离辐射的强度和/或放射源浓度/可能性，以及冷色(例如，蓝色)指示相对低的剂量率或电离辐射的强度和/或放射源浓度/可能性。这种颜色标绘可以例如基于相应放射性同位素的相对毒性(例如，高毒性放射性同位素在相对低的估计绝对浓度/ppm下为红色)，和/或基于对有机物、结构和/或机械的相对危害。

在一些实施例中，系统100可以配置成基于与对应于底图或图1511的勘测区域关联的环境条件来确定在地理空间图1510内显示的辐射热图覆盖1530的各种特性。例如，系统100可以配置成基于在地理空间图1510内测量的定向辐射传感器数据(例如，通过定向辐射检测器160)和/或影响辐射源或污染物的空间演变和/或由定向辐射检测器160和/或移动平台110检测辐射源或污染物的其他环境条件，来确定对应于辐射热图覆盖1530的电离辐射的潜在源1532的位置。

在另一实施例中，系统100可以配置成例如确定在特定勘测区域内存在多种类型的源，并且根据显示视图1500中呈现的不同覆盖层来呈现每种类型的源，每个覆盖层可以由用户选择性启用和/或禁用。隔离类型的源可以包括不同的放射性同位素，如本文所述。

在各种实施例中，移动平台110可以配置成例如基于由定向辐射检测器160提供的定向辐射传感器数据和/或基于由安装到移动平台110的传感器或由外部系统测量并传送到系统100的各种环境条件(例如，由在线数据库通过链接到基站130或副驾驶站230的无线网络提供的区域天气数据)来调整其路线。因而，移动平台110可以配置成自主地避免进入危险的放射性羽流(例如，显著的下降气流或其他不希望的环境条件和/或在这样的不良环境条件下的危险放射性羽流)。例如，将UAV/UGV送入危险环境中会使移动平台110处于需要更换或净化的损坏或污染风险中。通过增加基于机载的分析物和环境传感器的智能避险，可以通过自动路线调整来限制危险暴露，从而保护移动平台110及其相关的传感器套件。

本文所述的实施例可以提供对定向辐射传感器数据和/或环境传感器数据的自主反应。例如，控制器112和/或基站130或副驾驶站230的控制器可以配置成从移动平台110和/或从安装到移动平台110的传感器接收定向辐射传感器数据和/或环境传感器数据，并且确定路线调整以避免检测到的危险放射性羽流和/或环境条件。路线调整的示例可以包括停止、爬升和/或反向路线以从危险环境撤退。例如，这样的路线调整可以中继到基站130的用户，或者可以由移动平台110直接/自主地实现。这样的自主响应旨在保持移动平台110的完整性并避免将污染带入其他非污染区域。通常，避险路线修正可能会中断手动飞行/控制或自动计划的飞行/路线。例如，可以向驾驶员/用户提供显示视图内的各种选择器，如果认为情况不适合，则能够在需要时中止自主操作。

在图13B所示的实施例中，显示视图1504包括与显示视图1500相同的许多特征，并且另外包括剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性边界1546-1550，其界定相应的剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性段1540-1544，如图所示。例如，移动平台110可以接近或进入相对较高的剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性段1540，从定向辐射检测器160接收指示危险剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性的定向辐射传感器数据，并且触发在基站130或副驾驶站230上呈现危险警告菜单。飞行员或副驾驶可以选择剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性等值线标绘选择器以使移动平台110进入剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性等值线标绘模式，并且移动平台110可以围绕勘测区域自主地操纵移动平台110以确定剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性段1540-1544的范围和/或剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性边界1546-1550的空间等值线，如图所示。

更一般地，飞行员或副驾驶可以在任何时间选择剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性等值线标绘选择器，而不管移动平台110是否已进入对应于辐射热图覆盖1530的勘测区域的任何部分。例如，这样的自主等值线标绘提供比手动技术快得多的等值线标绘，并且可以调整这种标绘的分辨率以增加空间清晰度并降低标绘速度，反之亦然。在相关实施例中，移动平台110可以配置有剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性搜寻模式，其中在选择这种模式时，移动平台110可以配置成围绕与辐射热图覆盖1530对应的勘测区域操纵移动平台110，以在地理空间图1510中所示的勘测区域内搜寻最高或最低剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性。

在各种实施例中，移动平台110的剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性等值线标绘和/或其他操作模式可以在平面中例如在选定的高度执行，或者可以在体积上(例如，在三维上)执行，例如以生成三维剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性等值线。例如，图14A-C示出了根据本公开的实施例的由系统100的用户接口(例如，基站130和/或副驾驶站230的用户接口132)呈现的显示视图1600、1602、1604。特别地，显示视图1600、1602、1604提供了勘测区域1630内的放射羽流的三维视图。如图14A中所示，勘测区域1630设置在多个建筑物1642之间的停车场1640上方并且邻近高速公路1644，全部在三维地理空间图1610中显示。在显示视图1600中，勘测区域/点云1630包括对应于勘测区域内的三个放射羽流的三个放射羽流覆盖/点云1632、1634和1636。特别地，放射羽流点云1632和1636对应于一种类型的放射源，并且放射羽流点云1634对应于不同类型的放射源。

显示视图1600中还示出了各种选择器和/或指示器，其配置成接收用户对特定选择器的选择以例如调整显示视图1600、地理空间图1610和/或点云1630-1636的视角或其他特性，或者以例如指示地理空间图1610和/或点云1630-1636的状态。特别地，标头1612可以包括配置成允许用户改变显示视图1600的缩放级别或视图视角的选择器，时间演变控制器1614可以包括配置成允许用户根据选定的时间戳呈现点云1630-1636中的任何一个或多个或根据选定的时间段和/或速率来动画化一个或多个点云1630-1636(例如，以显示每个放射羽流如何随时间演变)的选择器，并且时间线指示器1616可以配置成指示与时间戳和/或点云1630-1636的动画相对应的特定时间或时间范围。图14B的显示视图1602示出了勘测区域1630和分析物羽流覆盖/点云1632-36的放大透视图，并且图14C的显示视图1604示出了勘测区域1630和放射羽流覆盖/点云1632-36的自顶向下透视图。

在图14A-C所示的实施例中，勘测区域1630内的点被着色为中性颜色以指示相应区域已被采样但未检测到危险辐射。放射羽流1630内的点被着色为热(例如，红色)以指示相对高的剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性，并且着色为冷(例如，蓝色)以指示相对低的剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性。在其他实施例中，例如，不同的放射性同位素可以被分配不同的颜色，并且点云的其他特性(例如，饱和度、不透明度、点直径和/或其他特性)可以用于向用户传达剂量率或电离辐射强度和/或放射源浓度/可能性。没有点的显示视图1600-1604的部分未被采样。

在适用的情况下，可以使用硬件、软件或者硬件和软件的组合来实现本公开提供的各种实施例。此外，在适用的情况下，本文中阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以组合成包括软件、硬件和/或两者的复合部件而不脱离本公开的精神。在适用的情况下，本文中阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以被分成包括软件、硬件或两者的子部件而不脱离本公开的精神。此外，在适用的情况下，可以预期软件部件可以实现为硬件部件，反之亦然。

根据本公开的软件(例如非暂时性指令、程序代码和/或数据)可以存储在一个或多个非暂时性机器可读介质上。还可以预期本文中识别的软件可以使用一个或多个通用或专用计算机和/或计算机系统来实现，无论是联网的和/或其他方式的。在适用的情况下，本文描述的各个步骤的顺序可以改变、组合成复合步骤和/或分成子步骤以提供本文描述的特征。

上述实施例说明但不限制本发明。还应当理解，根据本发明的原理，许多修改和变化是可能的。因此，本发明的范围仅由所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种系统，所述系统包括：

配置成与通信模块通信的逻辑装置和联接到移动平台的定向辐射检测器，其中，所述通信模块配置成与基站建立无线通信链路，所述基站与所述移动平台关联，所述定向辐射检测器包括传感器组件，所述传感器组件配置成当所述移动平台在勘测区域内被操纵时提供定向辐射传感器数据，并且所述逻辑装置配置成：

当所述移动平台在勘测区域内操纵时，接收所述定向辐射传感器数据；

接收对应于所述定向辐射传感器数据的取向和/或位置数据；以及

至少部分地基于取向和/或位置数据与所述定向辐射传感器数据的组合，生成对应于勘测区域的辐射源定位勘测信息。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括所述定向辐射检测器和取向和/或位置传感器，所述取向和/或位置传感器联接到所述定向辐射检测器的壳体和/或在所述定向辐射检测器的壳体内，并配置成提供取向和/或位置数据，其中：

所述传感器组件包括与所述传感器组件的传感器轴线对准的辐射检测器；

所述定向辐射传感器数据包括能谱数据；并且

所述逻辑装置配置成：

至少部分地基于辐射源定位勘测信息和能谱数据，确定同位素特定时间累积比，其中，所述同位素特定时间累积比与所述移动平台在所述勘测区域内操纵时的第一位置和第二位置关联；以及

至少部分地基于确定的时间累积比，确定所述勘测区域内放射源的方向和/或位置。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括：

所述移动平台；

取向和/或位置传感器，所述取向和/或位置传感器联接到所述移动平台并配置成提供取向和/或位置数据；以及

辐射传感器支架，所述辐射传感器支架联接到所述移动平台并配置成将所述定向辐射检测器安装到所述移动平台和/或相对于所述移动平台定向所述定向辐射检测器。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括所述定向辐射检测器，其中：

所述传感器组件包括与所述传感器组件的传感器轴线对准的第一辐射检测器和第二辐射检测器；

所述第一辐射检测器和第二辐射检测器包括相应的第一闪烁体和第二闪烁体和/或半导体检测器，所述相应的第一闪烁体和第二闪烁体和/或半导体检测器沿着垂直于所述传感器组件的传感器轴线的方向由平面准直板彼此分离；并且

所述平面准直板与所述传感器组件的传感器轴线共面。

5.根据权利要求4所述的系统，其中：

所述第一辐射检测器和第二辐射检测器包括相应的第一硅光电倍增管和第二硅光电倍增管(SiPM)；并且

所述第一硅光电倍增管和第二硅光电倍增管联接到设置在所述定向辐射检测器的壳体内的公共印刷电路板。

6.根据权利要求4所述的系统，其中：

所述第一闪烁体和第二闪烁体为立方形、圆柱形或矩形并且结合到所述平面准直板的相对表面；并且

所述平面准直板的尺寸确定成至少将所述第一辐射检测器的第一闪烁体与所述第二辐射检测器的第二闪烁体完全遮挡。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述移动平台关联的用户接口，其中，所述逻辑装置配置成：

经由所述用户接口的显示器呈现包括辐射源定位勘测信息和/或一个或多个相对方向指示器的显示视图。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述逻辑装置配置成：

至少部分地基于辐射源定位勘测信息，检测所述移动平台进入所述勘测区域的危险部分；以及

调整所述移动平台的路线，以避开所述勘测区域的危险部分。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述逻辑装置配置成：

至少部分地基于辐射源定位勘测信息，确定一个或多个剂量率和/或放射源浓度边界；以及

在与所述移动平台关联的用户接口的显示器中呈现包括剂量率和/或放射源浓度边界的显示视图。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括联接到所述移动平台的成像模块，其中，所述逻辑装置配置成：

当所述移动平台在所述勘测区域内操纵时，从所述成像模块接收所述勘测区域的可见光谱和/或红外图像；以及

至少部分地基于取向和/或位置数据、定向辐射传感器数据以及所述勘测区域的可见光谱和/或红外图像的组合，生成对应于所述勘测区域的辐射源定位勘测信息。

11.一种方法，所述方法包括：

当移动平台在勘测区域内操纵时，从联接到所述移动平台的定向辐射检测器接收定向辐射传感器数据；

接收对应于定向辐射传感器数据的取向和/或位置数据；以及

至少部分地基于取向和/或位置数据与定向辐射传感器数据的组合，生成对应于所述勘测区域的辐射源定位勘测信息。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：

所述定向辐射检测器包括传感器组件，所述传感器组件包括与所述传感器组件的传感器轴线对准的辐射检测器；

定向辐射传感器数据包括能谱数据；并且

所述方法包括：

至少部分地基于辐射源定位勘测信息和能谱数据，确定同位素特定时间累积比，其中，所述同位素特定时间累积比与所述移动平台在所述勘测区域内操纵时的第一位置和第二位置关联；以及

至少部分地基于确定的时间累积比，确定所述勘测区域内放射源的方向和/或位置。

13.根据权利要求11所述的方法，其中：

接收取向和/或位置数据包括从联接到所述移动平台的取向和/或位置传感器接收所述取向和/或位置数据。

14.根据权利要求11所述的方法，其中：

所述传感器组件包括与所述传感器组件的传感器轴线对准的第一辐射检测器和第二辐射检测器；

所述第一辐射检测器和第二辐射检测器包括相应的第一闪烁体和第二闪烁体和/或半导体检测器，所述相应的第一闪烁体和第二闪烁体和/或半导体检测器沿着垂直于所述传感器组件的传感器轴线的方向由平面准直板彼此分离；并且

所述平面准直板与所述传感器组件的传感器轴线共面。

15.根据权利要求14所述的方法，其中：

所述第一辐射检测器和第二辐射检测器包括相应的第一硅光电倍增管和第二硅光电倍增管(SiPM)；并且

所述第一硅光电倍增管和第二硅光电倍增管联接到设置在所述定向辐射检测器的壳体内的公共印刷电路板。

16.根据权利要求11所述的方法，其中：

所述第一闪烁体和第二闪烁体结合到所述平面准直板的相对表面；并且

所述平面准直板的尺寸确定成至少将所述第一辐射检测器的第一闪烁体与所述第二辐射检测器的第二闪烁体完全遮挡。

17.根据权利要求11所述的方法，还包括：

经由所述用户接口的显示器呈现包括辐射源定位勘测信息和/或一个或多个相对方向指示器的显示视图。

18.根据权利要求11所述的方法，还包括：

至少部分地基于辐射源定位勘测信息，检测所述移动平台进入所述勘测区域的危险部分；以及

调整所述移动平台的路线，以避开所述勘测区域的危险部分。

19.根据权利要求11所述的方法，还包括：

至少部分地基于辐射源定位勘测信息，确定一个或多个剂量率和/或放射源浓度边界；以及

在与所述移动平台关联的用户接口的显示器中呈现包括剂量率和/或放射源浓度边界的显示视图。

20.根据权利要求11所述的方法，还包括：

当所述移动平台在所述勘测区域内操纵时，从成像模块接收所述勘测区域的可见光谱和/或红外图像；以及

至少部分地基于取向和/或位置数据、定向辐射传感器数据以及所述勘测区域的可见光谱和/或红外图像的组合，生成对应于所述勘测区域的辐射源定位勘测信息。

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