[发明专利]一种无人机航空伽马能谱探测和数据处理系统及其处理方法

权利要求书

1.一种无人机航空伽马能谱探测和数据处理系统，其特征在于，该系统主要包括多晶体组合探头、晶体温度监测装置、²⁴¹Am放射源硬件稳谱装置、能谱控制与处理系统；所述的能谱控制与处理系统包括能谱在线处理和离线处理模块；

所述的多晶体组合探头，包括碘化钠晶体和溴化镧晶体，晶体外设有晶体保温层；

所述的多晶体组合探头依次连接²⁴¹Am放射源硬件稳谱装置、能谱控制与处理系统，多晶体组合探头原始能谱传递给²⁴¹Am放射源硬件稳谱装置；²⁴¹Am放射源硬件稳谱装置转化的能谱数据传递给能谱控制与处理系统；

晶体温度监测装置安装在晶体上；

多晶体组合探头、晶体温度监测装置、²⁴¹Am放射源硬件稳谱装置均与能谱控制与处理系统连接，接受能谱控制与处理系统发出的命令，并返回状态或者数据信息。

2.根据权利要求1所述的一种无人机航空伽马能谱探测和数据处理系统，其特征在于，所述的晶体温度监测装置包括传感器，均匀贴在晶体四个侧面，每条晶体共贴8个温度传感器，取8个温度传感器的平均值作为该晶体的温度值，采用单线组网的DS18B20实现温度测量。

3.一种无人机航空伽马能谱探测和数据处理方法，其特征在于，包括能谱在线处理方法，所述的能谱在线处理方法包括以下步骤：

(1)将同种晶体测得的谱线合成一条后，对其用多项式最小二乘拟合法进行光滑去噪，用一个n次多项式与W＝2m+1个谱数据点逐次分段进行拟合，从而达到光滑去噪的目的；

(2)用对称零面积法对光滑后的谱线进行寻峰，将面积为零的对称“窗”函数与实验谱数据进行褶积变换，对线性基底的褶积变换将为零，只有存在峰的地方不为零，因此对原始谱数据的对称零面积变换谱反映了峰型的变化，用变换谱的标准偏差为单位找峰，当变换谱与它的标准偏差之比出现正极值，且超过给定找峰阈值时，就认为是峰；

(3)得到谱线的峰位后，即进行核素识别；

(4)在内部调用suffer成图软件将测量数据绘制成等高图和路径图，其中等高度是利用GPS信息和能谱计数率或含量值绘制成区域等高图，路径图则是利用GPS信息和时间信息绘制飞机飞行路径图。

4.根据权利要求3所述的一种无人机航空伽马能谱探测和数据处理方法，其特征在于，步骤(3)包括以下过程：

核素识别方法为特征峰匹配方法，将寻峰结果与核素库中的特征峰数据进行匹配，计算吻合置信度，舍弃吻合置信度小于0.1的数据，记录剩下的数据的峰位信息和与之匹配的核素库信息，将数据结果与核素库中的核素数据进行匹配，计算置信度，将置信度大小满足已设置的阈值条件的数据保留为核素识别的结果，记录其峰位道址、核素名称、类型及置信度，并计算其特征峰净计数率和活度，若活度值小于系统的最小可探测活度值(MDA)，则认为该核素为误识别核素，将其所有信息从识别结果中剔除，最终留下的核素信息即为核素识别最终的结果。

5.根据权利要求3或4所述的一种无人机航空伽马能谱探测和数据处理方法，其特征在于，还包括离线处理方法，所述的离线处理方法包括以下步骤：

(1)能谱离线处理模式下，对谱线的光滑去噪方式采用统计方法来降低谱线噪声，利用主成分(PC)类型的分析方法从原始伽马能谱数据集里提取出主要的谱形状(PC's)；

(2)将这些主要谱形状用于重构谱线数据集，重构后的各条谱线都保留了原始信号并不含噪声；若谱线道址为n道，则需要m条谱线，m≥n，组成m×n的矩阵运行NASVD算法；

离线处理模式的其余步骤与在线处理模式相同。