空中三维伽玛成像监测系统技术方案

本发明专利技术的公开了一种空中三维伽玛成像监测系统，它包括飞行平台，伽玛辐射成像设备、差分GPS天线、数据传输链路空中发射端设置于飞机平台上，数据传输链路地面接收端和地面测控站布置在地面上或是地面车辆中。本发明专利技术的优点是：解决目前空中辐射监测技术手段的不足，增添并全面提升空中辐射监测系统监测功能和性能。

Three dimensional gamma imaging monitoring system in the air

【技术实现步骤摘要】
空中三维伽玛成像监测系统
本专利技术属于一种核与辐射环境监测系统，具体涉及一种空中三维伽玛成像监测系统。
技术介绍
空中辐射监测技术以飞机(包括有人机和无人机)为运载工具，通过搭载适宜辐射探测器和辅助设备，能够迅速到达目的区域开展监测工作，特别是应用于核与辐射事故监测和应急监测中。它具有不易受环境地形条件和人员防护限制等特点，可进入人难以到达的地域监测，其可探测范围大，速度快、效率高、灵活机动等显著特征，是一种先进、有效的监测技术手段。空中辐射监测系统可通过数据传输设备实时将监测结果传到地面测控站；空中辐射监测效率高、成本低、便于大面积工作，是辐射防护决策的可靠依据，其监测系统和监测方法都有了很大发展，目前航空辐射监测设备不具备放射源三维定位(特别是精确定位)、辐射热点成像功能，无法及时获得放射源的位置及辐射分布信息。γ相机用于检测放射性物质的位置与放射性强度,是一种移动式或是便携式γ射线实时成像系统，通过产生探测区域的二维强度图像来直观判断放射性污染源的位置、强度分布，并且能够在短时间内得到清晰连续的热点(能谱显示、指定核素污染“热点”显示、总污染“热点”显示)分布图，实现热点识别，在核应急、国家安全、军控核查、反恐、核退役、放射医学等方面有着广泛的应用。目前γ相机多用于静态情景下γ射线测量，只能对放射源进行二维定位。当前空中辐射监测基本定位在定性或半定量监测，地面辐射监测辅助开展定量监测。为满足实际工作需要，结合辐射探测材料和方法最新发展，完善现有航空辐射监测系统功能，本专利技术提出一种空中三维伽玛成像监测系统，创新性地将伽玛辐射成像技术与航空辐射监测技术结合起来，与数据传输系统、地面测控站一起构成航空辐射监测系统，实现空中辐射监测，对地面放射性热点或区域准确三维定位，对其位置和周围环境信息成像，同时可获取γ剂量率、伽玛能谱数据，大大提升了空中辐射监测系统的功能。目前的航空辐射监测系统没有放射源或污染区域三维定位、成像功能，不能实现放射源的精确定位及热点成像；而γ相机一般是在地面或车辆上使用，能够对放射源定位、成像、核素识别，但其应用场景多为地面、局部的静态测量，无法实现对放射源的动态、立体测量。两种监测设备和功能，因为各自平台和匹配集成能力限值，以及应用创新设计欠缺，没有有机结合，未能形成整体系统，匹配的基本技术方法和辅助设备(如数据传输设备)均未开发和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种空中三维伽玛成像监测系统，解决目前空中辐射监测技术手段的不足，增添并全面提升空中辐射监测系统监测功能和性能。本专利技术的技术方案如下：空中三维伽玛成像监测系统，它包括飞行平台，伽玛辐射成像设备、差分GPS天线、数据传输链路空中发射端设置于飞机平台上，数据传输链路地面接收端和地面测控站布置在地面上或是地面车辆中。所述的飞行平台选用可悬停或慢速飞行速度小于10公里/小时的飞机。所述的飞行平台用于承载或挂载伽玛辐射成像设备、差分GPS天线和数据传输链路空中发射端，开展空中飞行或悬停作业。所述的伽玛辐射成像设备采集伽玛辐射信息包括伽玛辐射场信息，伽玛辐射能谱和现场影响图片。所述的差分GPS天线与伽玛辐射成像设备连接，用于精确定位飞行平台的三维位置信息包括经度、纬度和高度，记录飞机飞行姿态包括飞行方向和角度。所述的数据传输链路空中发射端与飞行平台、伽玛辐射成像设备和差分GPS天线链接，用于传输上述设备的各类状态数据和采集数据。所述的数据传输链路地面接收端通过无线数据传输链路空中发射端接收，接收发射端发出的全部信息，同时与地面测控站连接，将接收信息传输到地面测控站。所述的地面测控站全面接收数据传输链路地面接收端传输的数据信息，对传输的数据质量进行控制、存储、处理、分析和显示。本专利技术的有益效果在于：将最新的空中辐射监测(特别是无人机辐射监测技术和三维定位技术)、伽玛辐射成像技术(特别是新材料碲锌镉探测技术、康普顿成像技术)结合起来，并与实时在线数据传输系统、地面测控站一起形成了一套空中三维伽玛成像监测系统，实现对大面积范围内的放射性热点或区域三维空间的辐射精确定位和三维成像，可获取空中和地表γ剂量率、伽玛能谱数据和放射性热点位置(经度、纬度和高度)信息，同时数据传输系统实现伽玛相机数据空中-地面-数据中心的数据传输，地面站实现在地面对伽玛相机监测数据的接收、储存、分析和展示等用途。附图说明图1为本专利技术所提供的空中三维伽玛成像监测系统结构示意图；图2为空中三维伽玛成像监测系统原理示意图。图中，1飞机平台，2伽玛辐射成像设备，3差分GPS天线，4数据传输链路空中发射端，5数据传输链路地面接收端，6地面测控站。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，空中三维伽玛成像监测系统选用可悬停或慢速飞行(速度小于10公里/小时)的飞行平台1，将伽玛辐射成像设备2、差分GPS天线3、数据传输链路空中发射端4安装于飞机平台上1，安装和固定时应考虑重心的合理分配，安装空间大小等因素；数据传输链路地面接收端5和地面测控站6可布置在地面上或是地面车辆中。其中，飞行平台1用于承载或挂载伽玛辐射成像设备2、差分GPS天线3和数据传输链路空中发射端4，开展空中飞行或悬停作业。伽玛辐射成像设备2为核心探测设备，采集伽玛辐射信息(伽玛辐射场信息，伽玛辐射能谱)和现场影响图片。差分GPS天线3与伽玛辐射成像设备2连接，用于精确定位飞行平台的三维位置信息(经度、纬度和高度)，记录飞机飞行姿态(飞行方向和角度)。数据传输链路空中发射端4与飞行平台1、伽玛辐射成像设备2和差分GPS天线3链接，用于传输上述设备的各类状态数据和采集数据。数据传输链路地面接收端5通过无线数据传输链路空中发射端4接收，接收发射端发出的全部信息，同时与地面测控站6连接，将接收信息传输到地面测控站6。地面测控站6全面接收数据传输链路地面接收端传输的数据信息，对传输的数据质量进行控制、存储、处理、分析和显示。实现对空中三维伽玛成像监测系统遥控、跟踪、监测信息传输和数传质量控制；实时显示和后期处理相关数据，实现伽玛相机基本的剂量率监测、谱仪测量分析、成像和热点定位等功能；具有对辐射热点三维定位功能或算法模块，给出辐射热点的位置坐标(位置包括经纬度和离地面有效高度，坐标空间定位精度(偏差)≤±2m)和三维成像结果。关键点：空中三维伽玛成像监测系统(飞行平台、伽玛辐射成像设备、差分GPS天线、数据传输链路、地面测控站(含软件))、三维定位技术和成像技术方法、核素识别和剂量率(一)空中三维伽玛成像监测系统整体解决方案整合无人机飞行平台、伽玛辐射成像设备及其辅助设备(飞控系统和差分定位系统)、数据传输链路、专用软件和数据算法，创造性研发了一套空中三维伽玛成像监测系统。(二)三维定位技术和成像技术方法首次提出对目标区域局部辐射热点(在地面或是某个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.空中三维伽玛成像监测系统，其特征在于：它包括飞行平台(1)，伽玛辐射成像设备(2)、差分GPS天线(3)、数据传输链路空中发射端(4)设置于飞机平台上(1)，数据传输链路地面接收端(5)和地面测控站(6)布置在地面上或是地面车辆中。/n

【技术特征摘要】
1.空中三维伽玛成像监测系统，其特征在于：它包括飞行平台(1)，伽玛辐射成像设备(2)、差分GPS天线(3)、数据传输链路空中发射端(4)设置于飞机平台上(1)，数据传输链路地面接收端(5)和地面测控站(6)布置在地面上或是地面车辆中。


2.如权利要求1所述的空中三维伽玛成像监测系统，其特征在于：所述的飞行平台(1)选用可悬停或慢速飞行速度小于10公里/小时的飞机。


3.如权利要求1所述的空中三维伽玛成像监测系统，其特征在于：所述的飞行平台(1)用于承载或挂载伽玛辐射成像设备(2)、差分GPS天线(3)和数据传输链路空中发射端(4)，开展空中飞行或悬停作业。


4.如权利要求1所述的空中三维伽玛成像监测系统，其特征在于：所述的伽玛辐射成像设备(2)采集伽玛辐射信息包括伽玛辐射场信息，伽玛辐射能谱和现场影响图片。


5.如权利要求1所述的空中三维伽玛成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩善彪，吕雪艳，张伟，杨斌，岳会国，任建保，王尔奇，
申请(专利权)人：环境保护部核与辐射安全中心，
类型：发明
国别省市：北京;11