本发明专利技术提供一种大气放射性污染的无人机协同监测方法，属于环境监测技术领域，为取代传统的大气放射性污染监测过程提供了解决方法；包括如下步骤：S1、携带核辐射传感器的无人机编队在目标区域开始探测；S2、无人机编队进行多点随机探测，获取多个探测点处的辐射剂量率；S3、中心无人机通过搭载的数据处理单元，进行信息收集，绘制放射源的辐射剂量率分布等值面图并共享；S4、所有无人机沿着辐射剂量率强度上升最快的方向前进并进行探测；S5、重复上述步骤，直至完成整个目标空域的大气放射性污染监测工作，得到监测结果数据；本发明专利技术通过对编队采集信息进行融合决策，实时获取污染强度，能进行高效监测，具有监测及时和范围广的优点。优点。优点。
【技术实现步骤摘要】
一种大气放射性污染的无人机协同监测方法
[0001]本专利技术属于环境监测
，应用于大气放射性污染的监测过程中，具体为一种大气放射性污染的无人机协同监测方法。
技术介绍
[0002]大气放射性污染具有扩散范围广、转移变化快和持续性强等特点，而陆地放射性污染通常是围绕固定的放射源，呈点状辐射污染，因此，陆地环境中的放射性污染监测技术并不适合大气环境中的放射性污染监测工作。现有技术中，大气放射性污染监测主要围绕气溶胶采样、测量和数据分析等过程进行调查，通过测量大气中的核素迁移扩散浓度，判断分析污染强度和污染范围；现有的这种监测方法存在如下缺点：1、采样和测量都具有繁琐的工序；2、在面对突发的放射性污染时，不能及时和高效地完成污染区域内的放射性监测，监测结果迟滞，参考价值不高。
[0003]随着无人机技术的快速发展，通过无人机搭载核辐射探测器的方式，应用于辐射环境本底调查、核事故/核泄漏污染情况监测、辐射事故中放射源搜寻等工作的场景越来越多；此类方式可有效降低工作人员的受照剂量、提高监测效率和获取空间辐射场数据，因此越来越受到研发人员的关注；无人机是远距离、多功能天空探测作业装置的重要内容和组成部分，其携带的辐射传感器能够以移动平台为载体，在其周围数百公里的范围内完成全方位的放射性污染监测任务。通过无人机的智能控制模块、目标探测与环境数据采集模块、导航模块、通讯模块、安全检测、自救单元和能源单元等组成结构，能够保证无人机的各项性能指标及工作的顺利完成，同时便于使用和维护。如何发挥无人机的优势，特别是多无人机编队及协同的方式，结合大气环境，得到一种及时、高效和范围广的大气放射性污染监测方法，以取代现有技术中传统的大气放射性污染监测过程，是目前的研究中亟待解决的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种能解决现有技术问题的无人机协同监测方法，该方法可高效监测大气环境中的放射性污染；利用目标空域中携带辐射传感器的无人机编队，进行放射性污染的协同监测，通过对无人机编队中各个辐射传感器采集得到的信息进行融合决策，实时获取空间的污染强度，得出辐射剂量率分布等值面图，从而使无人机编队能对大气放射性污染进行高效监测，具有监测及时、范围广和效率高的优点。
[0005]本专利技术采用了以下技术方案来实现目的：一种大气放射性污染的无人机协同监测方法，包括如下步骤：S1、携带有核辐射传感器的无人机编队到达核污染目标空域，起飞并准备在目标区域中开始探测；S2、无人机编队初始化，在核污染目标空域内进行多点随机探测，获取放射源在多个探测点处的辐射剂量率；
S3、无人机编队中，中心无人机通过自身搭载的数据处理单元，对多个探测点处的辐射剂量率信息进行收集，并计算放射性污染强度，绘制出放射源的辐射剂量率分布等值面图，并共享给编队中的其他无人机；S4、无人机编队中的所有无人机，依据步骤S3中绘制的辐射剂量率分布等值面图，沿着辐射剂量率强度上升最快的方向前进并进行探测，接近并确定放射源的所在位置；S5、重复步骤S2至S4，直至完成整个核污染目标空域的大气放射性污染监测工作，得到目标空域的大气放射性污染监测结果数据。
[0006]具体的，步骤S1中，无人机编队通过移动平台被运送至核污染目标空域所在地点，随后起飞至空中开始探测；所述移动平台包括地面载具、空中载具和水面载具。
[0007]进一步的，步骤S2中，无人机编队在位于空中后，各个无人机之间以一定距离保持通信和信息共享。
[0008]具体的，无人机编队中，无人机的通信包括内部通信和外部通信；所述内部通信为单个无人机的自身通信系统，进行无人机内部的数据处理单元中各个软件模块的通信，所述软件模块包括污染数据采集模块、导航模块、剂量率测量数据实时接收模块和剂量率等值线制图模块；所述外部通信为不同无人机之间的通信，进行无人机编队的信息共享和数据传输。
[0009]进一步的，步骤S2中，无人机编队中的每个无人机均携带有核辐射传感器，当无人机编队随机抵达空域中的某一位置时，各个无人机分别获取当前自身所在位置的辐射剂量率，从而完成多点随机探测过程。
[0010]进一步的，步骤S3中，所述辐射剂量率分布等值面图，是通过获得多个辐射剂量率等值面后，经过拟合的方式得到的。
[0011]进一步的，所述多个辐射剂量率等值面的获得方法为：S31、无人机编队进行多点随机探测时，获取当前每个无人机所在点的辐射剂量率，随后仍保持原有或设定的移动方向前进一定距离，到达目标空域中的另一处位置并获取新位置中每个无人机所在点的辐射剂量率；S32、每个无人机计算自身探测的当前点剂量率与前一点剂量率的差值，若差值的绝对值不超过预设阈值，则认为当前点与前一点的剂量率相同；S33、重复S31至S32的步骤，在核污染目标空域中的不同位置，不断进行不同点的剂量率差值判断，并实时调整无人机编队的飞行方向，从而依据剂量率差值数据，拟合得出当前的辐射剂量率等值面；S34、无人机编队沿当前的辐射剂量率等值面的法线方向移动前进，并重复S31至S33的步骤，最终得到多个辐射剂量率等值面。
[0012]进一步的，无人机编队的移动前进过程中，整个编队保持菱形梯队形状；在步骤S3及步骤S4中，中心无人机不固定，无人机编队中的所有无人机均搭载有数据处理单元；中心无人机为位于整个无人机编队几何中心处的无人机，在无人机编队移动及方向变换的过程中，中心无人机自适应的进行切换，始终满足整个无人机编队几何中心处的无人机作为中心无人机的条件。
[0013]具体的，中心无人机自适应的切换过程为：无人机编队中，每个无人机将自身的最新位置信息进行实时共享，整个编队通过计算中心位置，将位于中心位置处或最靠近中心
位置处的无人机切换为中心无人机。
[0014]具体的，所述放射源为碘131，所述辐射剂量率分布等值面图为碘131剂量率分布等值面图。
[0015]综上所述，由于采用了本技术方案，本专利技术的有益效果如下：1、针对目标空域的大气放射性污染，无人机编队可以形成覆盖面积大的实时监测区域，通过本专利技术方法中的编队信息和数据共享特点，无人机编队能够快速完成大范围的监测任务，节省任务作业时间，这是单个无人机进行大气污染监测所无法达到的效果。
[0016]2、本专利技术方法通过无人机编队随机获取多点位置的放射性污染数据，构建了辐射剂量率分布等值面图，并计算出辐射强度梯度上升最大的方向，从而引领无人机编队快速向放射性污染严重的区域移动并进行监测；通过无人机编队中的信息共享和编队控制，无人机编队在辐射强度上升慢的区域可实行快速探测，在辐射强度上升快的区域可实行慢速探测，从而平衡了监测效率和辐射探测精度的关系，能实现更精准、更高效的大气放射性污染监测过程。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的方法的流程示意图；图2为本专利技术中无人机编队绘制辐射剂量率分布等值面图的过程示意图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大气放射性污染的无人机协同监测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、携带有核辐射传感器的无人机编队到达核污染目标空域，起飞并准备在目标区域中开始探测；S2、无人机编队初始化，在核污染目标空域内进行多点随机探测，获取放射源在多个探测点处的辐射剂量率；S3、无人机编队中，中心无人机通过自身搭载的数据处理单元，对多个探测点处的辐射剂量率信息进行收集，并计算放射性污染强度，绘制出放射源的辐射剂量率分布等值面图，并共享给编队中的其他无人机；S4、无人机编队中的所有无人机，依据步骤S3中绘制的辐射剂量率分布等值面图，沿着辐射剂量率强度上升最快的方向前进并进行探测，接近并确定放射源的所在位置；S5、重复步骤S2至S4，直至完成整个核污染目标空域的大气放射性污染监测工作，得到目标空域的大气放射性污染监测结果数据。2.根据权利要求1所述的一种大气放射性污染的无人机协同监测方法，其特征在于：步骤S1中，无人机编队通过移动平台被运送至核污染目标空域所在地点，随后起飞至空中开始探测；所述移动平台包括地面载具、空中载具和水面载具。3.根据权利要求1所述的一种大气放射性污染的无人机协同监测方法，其特征在于：步骤S2中，无人机编队在位于空中后，各个无人机之间以一定距离保持通信和信息共享。4.根据权利要求3所述的一种大气放射性污染的无人机协同监测方法，其特征在于：无人机编队中，无人机的通信包括内部通信和外部通信；所述内部通信为单个无人机的自身通信系统，进行无人机内部的数据处理单元中各个软件模块的通信，所述软件模块包括污染数据采集模块、导航模块、剂量率测量数据实时接收模块和剂量率等值线制图模块；所述外部通信为不同无人机之间的通信，进行无人机编队的信息共享和数据传输。5.根据权利要求3所述的一种大气放射性污染的无人机协同监测方法，其特征在于：步骤S2中，无人机编队中的每个无人机均携带有核辐射传感器，当无人机编队随机抵达空域中的某一位置时，各个无人机分别获取当前自身所在位置的辐射剂量率，从而完成多点随机探测过程。6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张江梅，张草林，盛小林，席发元，刘灏霖，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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