[发明专利]用于核辐射放射源定位及抓取的无人机系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无人机控制领域的技术，具体是一种用于核辐射放射源定位及抓取的无人机系统及其方法。

背景技术

近十年以来，国内发生了多起Ⅱ类放射源(高危险源)丢失、被盗的事故。在实际搜寻、处置过程中，除了少数在容许条件下用了车辆及车载仪器进行搜寻外，大多数情况下仍然被迫采取人海战术，动员大量人员使用便携式仪器到处拉网式搜寻，效率较低。国内外的现有研究充分证明，利用无人机展开辐射巡测具备可行性，但该平台还有很多亟需解决的问题存在。如，针对无人机飞行方案和飞行路径的研究大多基于特定的假想事故场景，进行仿真模拟验证，而未进行实测研究。而在实际进行检测时，平台稳定性和所采集数据的准确性亦有待进一步验证。

发明内容

本发明针对现有技术由于结构设计特点，无法检测无人机周围的障碍物环境且不能进行放射物质回收工作，提出一种用于核辐射放射源定位及抓取的无人机系统及其方法，通过太阳能电力装置对无人机和搭载在无人机上的定位及抓取装置供能，无人机飞行时定位及抓取装置与地面站装置进行双向数据传输，以便应急操作人员通过地面站装置将控制指令发送给无人机和定位及抓取装置，可对含有未知放射源的辐射区域进行连续自动监测，并在寻找到放射源后完成抓取动作。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于核辐射放射源定位及抓取的无人机系统，包括：地面站装置、无人机、设置于无人机上的太阳能电力装置和定位及抓取装置，其中：太阳能电力装置为无人机、定位及抓取装置供能，地面站装置接收无人机和定位及抓取装置的信息，并向定位及抓取装置反馈应急处理人员的控制命令，控制无人机和定位及抓取装置在核辐射区域内进行放射源的定位和抓取。

所述的地面站装置包括：地面站信息处理单元、与地面站信息处理单元分别相连的人机交互单元和地面站数据传输单元，其中：地面站信息处理单元处理地面站数据传输单元接收到的数据，并将无人机的飞行状态信息和监测信息显示在人机交互单元中。

所述的飞行状态信息包括但不限于：飞行速度、飞行高度、飞行姿态和所处地理位置的经纬度。

所述的监测信息包括：飞行路径中的障碍物信息、核辐射强度实时监测结果和实时视频影像信息。

所述的太阳能电力装置包括：太阳能透镜单元和相应的太阳能电池板，其中：太阳能透镜单元聚集太阳光，太阳能电池板将获取到的太阳光的光能转化为电能。

所述的太阳能电力装置位于无人机的中心板或机翼上方。

所述的定位及抓取装置包括：信息处理单元、与信息处理单元分别进行信息交互的飞行控制单元、定位单元、障碍物监测单元、核辐射强度传感器、图像采集单元、机械手单元和数据传输单元，其中：飞行控制单元接收信息处理单元发送的飞行路径和无人机控制信息；定位单元将实时自动监测到的无人机的地理位置信息发送至信息处理单元；障碍物监测单元将自动实时监测到的障碍物信息发送至信息处理单元；核辐射强度传感器将自动实时监测到的区域内的核辐射强度监测结果及相关信息发送至信息处理单元；图像采集单元在获取辐射区域内的视频影像信息后进行存储，并实时传输给信息处理单元；机械手单元接收信息处理单元发送的控制命令，并根据控制命令作出相应的动作；数据传输单元与信息处理单元进行双向数据传输。

所述的地理位置信息包括：经度信息、纬度信息和海拔高度信息。

所述的障碍物信息包括障碍物和无人机与障碍物的距离信息。

所述的飞行控制单元控制无人机沿飞行路径在辐射区域内巡航，并在找到放射源后控制无人机悬停。

所述的核辐射强度传感器采用高低双探测器结构，高量程探测器进行高辐射强度的测量，低量程探测器进行低量程高灵敏度的测量。

所述的核辐射强度传感器设有激光测距仪，激光测距仪与信息处理单元相连。

所述的图像采集单元为高清云台摄像头，并带有存储装置。

所述的机械手单元通过旋转云台与无人机相连，旋转云台控制机械手单元的转动。