[发明专利]一种基于无人机的核辐射环境监测系统

说明书

本发明公开了一种基于无人机的核辐射环境监测系统，具体涉及核辐射监测技术领域，包括辐射检测节点、CAN传输总线、控制器和PC机，其中：PC机，用于对构成系统的各个器件单元发送控制命令，同时对器件单元上传的数据进行处理和运算；辐射检测节点具体由若干个由地面PC机控制的无人机组成，在每个PC机上安装有GM管探测器，通过GM管探测器完成各检测点辐射剂量的测量。本发明通过无人机对监测区域内的辐射强度数据进行获取，并通过后端PC机进行计算，将检测的数据显示在区域图像上，使得监测区域内的辐射强度数据能够与监测区域内的物体相互标识，便于实现对辐射强度的系统性监测。

技术领域

本发明涉及核辐射监测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于无人机的核辐射环境监测系统。

背景技术

核辐射技术是一门以原子核物理学和核化学为基础，以反应堆、加速器和核辐射探测为工具的综合性强、应用面广的现代科学技术。核辐射环境监测系统是辐射防护应急及核安全的一个重要环节，建立实时的核辐射环境监测系统，能够及时准确的向工作人员提供环境辐射情况。

尽管核辐射环境监测系统在核辐射环境中已开始应用，但要实时的重建辐射剂量的3D空间分布，指导无人机完成安全地自主导航和高效地实现核任务的完成，还没有一个具体实际应用和合适解决方案。同时无人机在结构化的室内环境和非结构化的室外环境进行三维环境建模很常见，但在核环境中进行三维环境建模就很少了。而核辐射环境中基于无人机的3D环境建模技术和核辐射检测技术的结合基本没有。所以对无人机在核辐射环境中辐射剂量的监测与核辐射环境重建是本发明要解决的主要问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机的核辐射环境监测系统，包括辐射检测节点、CAN传输总线、控制器和PC机，其中:

PC机，用于对构成系统的各个器件单元发送控制命令，同时对器件单元上传的数据进行处理和运算；

辐射检测节点具体由若干个由地面PC机控制的无人机组成，在每个PC机上安装有GM管探测器，通过GM管探测器完成各检测点辐射剂量的测量；

CAN传输总线，用于将控制器与辐射检测节点连接，将辐射检测节点获取的辐射数据进行上传；

控制器，通过USB总线与地面的PC机连接，在接收到各个辐射检测节点获取的辐射数据后，经USB总线上传至PC机做进一步处理。

在一个优选地实施方式中，所述GM管探测器的工作过程包括：

无人机通过地面的PC机控制在场地内按既定路线执行飞行，在监测区域内实行定时悬停；

GM管探测器统计从高压建立至第一个脉冲到来之间的时间为t，t小于悬停时间，则根据时间t获取监测区域内辐射场强度R＝∫(t)；

在其他条件不变时，监测区域内放射源强度增大，单位时间内放出的例子数量增多，GM管探测器接收粒子的概率增大，而GM管探测器统计从高压建立至第一个脉冲到来的时间则变小。

在一个优选地实施方式中，所述GM管探测器在接收粒子时，γ射线进入GM管探测器感应区，产生雪崩电离，GM管探测器的电极输出脉冲信号，通过外接电路与无人机的控制系统连接，将脉冲信号传输至无人机的控制系统内，并通过CAN传输总线上传。

在一个优选地实施方式中，脉冲信号由GM管探测器的负端输出，脉冲信号为正脉冲信号，幅度大于10V，脉冲信号还会经脉冲信号调理电路调节呈电平矩形脉冲信号，该脉冲信号与接收γ射线的强度成正比。

在一个优选地实施方式中，所述脉冲调理电路采用二极管限幅，限制GM管探测器输出的脉冲幅度，将限制后的脉冲信号进行整形后输出。