机载式气体遥测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了机载式气体遥测系统及方法。本发明专利技术提供了机载跟随装置，所述机载跟随装置包括：旋翼无人机；第一光源用于发出定位光束；至少三个探测器相互隔离且设置在所述旋翼无人机上，分别接收到所述定位光束的光强，并传送到比对模块；比对模块用于比对至少三个探测器分别接收到的光强，光强之间的偏差传送到控制模块；控制模块用于根据所述偏差而调整所述旋翼无人机的空间位置，使得所述至少三个探测器分别接收到的光强间的偏差在阈值内。本发明专利技术还公开了应用上述跟随装置的遥测系统。本发明专利技术具有高精度、结构简单、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电分析，尤其涉及。
技术介绍
气体监测和检测非常重要，但是在一些特殊条件下，人工携带检测设备进入现场 非常危险，如在燃烧现场，在有爆炸、辐射、有毒污染的环境，在濒临坍塌的楼宇附近。 综上，提供一种非人工进入的气体含量检测方式成为气体检测领域迫切需要解决 的技术问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术方案中的不足，本专利技术提供了一种定位精确、高效的机载跟 随装置。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的： 机载跟随装置，所述机载跟随装置包括： 旋翼无人机； 第一光源，所述第一光源用于发出定位光束； 至少三个探测器，所述至少三个探测器相互隔离且设置在所述旋翼无人机上，分 别接收到所述定位光束的光强，并传送到比对模块； 比对模块，所述比对模块用于比对至少三个探测器分别接收到的光强，光强之间 的偏差传送到控制模块； 控制模块，所述控制模块用于根据所述偏差而调整所述旋翼无人机的空间位置， 使得所述至少三个探测器分别接收到的光强间的偏差在阈值内。 根据上述的机载跟随装置，可选地，所述第一光源安装在监测车车顶。 根据上述的机载跟随装置，优选地，所述至少三个探测器为四个。 本专利技术的目的还在于提供了一种应用上述跟随装置的高精度、功能强大的机载式 气体遥测系统，该专利技术目的通过以下技术方案得以实现： 机载式气体遥测系统，所述机载式气体遥测系统包括： 无人机跟随装置，所述无人机跟随装置采用上述的机载跟随装置； 遥测装置，所述遥测装置包括： 第二光源，所述第二光源用于发出测量光，所述测量光的波长覆盖待测气体的吸 收谱线；所述第二光源安装在所述机载跟随装置的旋翼无人机上； 测量光探测器，所述测量光探测器用于将接收到的被反射物反射回来的测量光信 号转换为电信号，并传送到分析模块；所述测量光探测器安装在所述旋翼无人机上； 分析模块，所述分析模块根据吸收光谱技术及所述电信号得出待测气体的含量。 根据上述的机载式气体遥测系统，优选地，所述待测气体的含量C为： d为所述第二光源到反射物的距离；K为标定系数；b。为零点系数；V 2f为气体吸收 二次谐波信号的强度；Vlf为气体吸收一次谐波信号的强度；S(T)为吸收谱线的温度变化函 数；B(P，T)为吸收谱线温度压力补偿关系函数。 根据上述的机载式气体遥测系统，优选地，所述分析模块设置在监控室或监控车 内；所述测量光探测器通过无线方式将输出的电信号传送到所述分析模块。 根据上述的机载式气体遥测系统，优选地，所述第二光源仅为一个，所述第二光源 还用于发出脉冲光信号。 根据上述的机载式气体遥测系统，优选地，所述测量光探测器仅为一个。 本专利技术的目的还在于提供了一种精确、高效的气体遥测方法，该专利技术目的通过以 下技术方案得以实现： 气体遥测方法，所述气体遥测方法包括跟随步骤、遥测步骤，所述跟随步骤具体包 括以下步骤： (Al)第一光源发出定位光束； (A2)安装在旋翼无人机的至少三个探测器分别接收所述定位光束，输出的电信号 分别传送到比对模块； (A3)比对模块比对接收到的电信号，电信号间的偏差传送到控制模块： 若偏差小于阈值，则所述旋翼无人机维持现状； 若偏差不小于所述阈值，则进入步骤（A4); (A4)控制模块根据所述偏差调整所述旋翼无人机的空间位置，并进入所述步骤 (A3) 〇 根据上述的气体遥测方法，优选地，所述至少三个探测器为四个。 与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为： 1.本专利技术创造性地将旋翼无人机用于气体遥测中，如大气、室内气体遥测中，无需 人工进入，安全； 2.定位精确 利用至少三个探测器去接收定位光束，利用至少三个探测器输出的光强的电信号 的偏差去调整旋翼无人机的空间位置，使得旋翼无人机处于所述第一光源的正上方，为高 精度的遥测室内气体打下基础； 3.遥测精度高 利用仅有的一套光学系统（一个光源、一个探测器）准确地测得室内窗户到墙面 的距离，也即，可以准确地测得室内待测气体的含量； 4.结构简单、低成本 仅使用一套光学系统即可测出室内窗户到墙面的距离以及光学路径上待测气体 对测量光的吸收，显著地降低了遥测系统的复杂度及成本，提高了可维护程度； 5.应用领域广 将仅有的一套光学系统安装在旋翼无人机上，无人机飞到不同的高度，从而通过 遥测测得不同楼层内室内气体的含量，拓展了应用领域； 6.功能强大 测得的含量信息可实时发送到业主的通信终端上，即使在外也可知晓室内气体的 含量，及早发现天然气泄漏信息，排除安全隐患。【附图说明】 参照附图，本专利技术的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这 些附图仅仅用于举例说明本专利技术的技术方案，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。 图中： 图1是根据本专利技术实施例的机载式气体遥测系统的基本结构图。【具体实施方式】 图1和以下说明描述了本专利技术的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施 和再现本专利技术。为了教导本专利技术技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人 员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本专利技术的范围内。本领域技术人员应该理 解下述特征能够以各种方式组合以形成本专利技术的多个变型。由此，本专利技术并不局限于下述 可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。 实施例1 : 图1示意性地给出了本专利技术实施例的机载式室内气体遥测系统的基本结构图，如 图1所示，所述机载式室内气体遥测系统包括： 机载跟随装置，所述机载跟随装置包括： 旋翼无人机； 第一光源，如半导体激光器；所述第一光源用于发出定位光束；所述第一光源可 设置在监测车顶； 至少三个探测器，所述至少三个探测器相互隔离且设置在所述旋翼无人机上，分 别接收到所述定位光束的光强，并传送到比对模块； 比对模块，所述比对模块用于比对至少三个探测器分别接收到的光强，光强之间 的偏差传送到控制模块； 控制模块，所述控制模块用于根据所述偏差而调整所述旋翼无人机的空间位置， 使得所述至少三个探测器分别接收到的光强间的偏差在阈值内，以使得所述旋翼无人机处 于所述第一光源的正上方； 遥测装置，所述遥测装置包括： 第二光源，所述第二光源用于发出测量光，所述测量光的波长覆盖待测气体（如 甲烷，天然气的主要成分是甲烷）的吸收谱线；所述光源优选半导体激光器；所述第二光源 安装在所述旋翼无人机上； 测量光探测器，所述测量光探测器用于将接收到的被反射物反射回来的脉冲光信 号转换为电信号，并传送到分析模块；所述测量光探测器安装在所述旋翼无人机上； 分析模块，所述分析模块根据所述测量光探测器得到电信号、吸收光谱技术得出 室内待测气体的含量，如专利CN1204391C中所述； 为了降低旋翼无人机的载重量以提高无人机的续航能力，进一步地，所述分析模 块设置在监控室或监控车内；所述测量光探测器通过无线方式将输出的电信号传送到所述 分析模块。 本专利技术实施例的机载式气体遥测方法，也即上述遥测系统的工作过程，所述机载 式气体遥测方法包括以下步骤： (BI)旋翼无人机携带跟随装置及遥测装置到达待测环境处，在此过程中，跟随方 式包括以下步骤： (Al)第一光源发出定位光束； (A2)安装在旋翼无人机的至少三个探测器分别接收所述定位光束，输出的电信号 分别传送到比对模块； (A3)比对模块比对接收到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
机载跟随装置，其特征在于：所述机载跟随装置包括：旋翼无人机；第一光源，所述第一光源用于发出定位光束；至少三个探测器，所述至少三个探测器相互隔离且设置在所述旋翼无人机上，分别接收到所述定位光束的光强，并传送到比对模块；比对模块，所述比对模块用于比对至少三个探测器分别接收到的光强，光强之间的偏差传送到控制模块；控制模块，所述控制模块用于根据所述偏差而调整所述旋翼无人机的空间位置，使得所述至少三个探测器分别接收到的光强间的偏差在阈值内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李一帆，向少卿，杨盛，戴天宇，
申请(专利权)人：上海禾赛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31