[发明专利]一种用于核电站安全壳内环境监测的无人机及其控制方法

权利要求书

1.一种用于核电站安全壳内环境监测的无人机，其特征在于：包括飞行平台、探测系统、控制系统以及外部系统；所述飞行平台具体包括运动机构、驱动机构和超声波测距模块；所述探测系统具体包括超宽带定位模块、探测模块和摄像模块；所述控制系统具体包括电源模块、主控模块和信号传输模块；所述外部系统具体包括上位机和人机交互模块；

所述主控模块分别与驱动机构、超声波测距模块、超宽带定位模块、探测模块、摄像模块以及信号传输模块连接；

所述信号传输模块与上位机连接；

所述上位机与人机交互模块连接；

所述驱动机构与运动机构连接；

所述电源模块与飞行平台、探测系统、控制系统连接；

所述飞行平台通过与主控模块连接来控制驱动机构，驱动机构控制运动机构，实现无人机的飞行、降落和悬停动作，并且在飞行过程中借助超声波测距模块进行障碍物探测；

所述探测系统的超宽带定位模块，用于定位无人机在安全壳内的准确位置；所述探测系统的探测模块，用于探测安全壳内的温度、湿度以及辐射剂量；所述探测系统的摄像模块，用于安全壳内视频的采集和传输；

所述控制系统的电源模块，用于为各种装置提供不同的电压；所述控制系统的主控模块，用于控制无人机的行为；所述控制系统的信号传输模块，用于克服安全壳的屏蔽作用，实现信号的稳定传输；

所述外部系统的上位机，用于接收探测的信息并进行处理，实现安全壳内的环境监测；所述外部系统的人机交互模块，方便用户对系统进行操控，实现信息的有效处理。

2.根据权利要求1所述的一种用于核电站安全壳内环境监测的无人机，其特征在于：所述运动机构包括由两个正螺旋桨和两个反螺旋桨组成的四旋翼；所述驱动机构包括四个电子调速器和四个电机，电子调速器和主控模块相连接，电子调速器调节电机转速，每个电机对应控制一个螺旋桨。

3.根据权利要求1所述的一种用于核电站安全壳内环境监测的无人机，其特征在于：所述超宽带定位模块包括定位标签、定位基站、定位引擎和呈现装置；定位方式具体为：

所述定位标签，用于发射超短时脉冲，由无人机飞行平台携带；

所述定位基站，用于接收由定位标签发射的脉冲信号，并通过信号传输设备将信号传输到定位引擎；

所述定位引擎，用于通过采用TDOA算法进行定位计算；

所述呈现装置，用于呈现定位引擎处理得到的定位信息。

4.根据权利要求1所述的一种用于核电站安全壳内环境监测的无人机，其特征在于：所述探测系统中的探测模块具体包括温度传感器、湿度传感器和以GM计数管为主的γ辐射探测器。

5.根据权利要求1所述的一种用于核电站安全壳内环境监测的无人机，其特征在于：所述探测系统中的摄像模块具体包括图像采集装置及图像信息转换和传输装置。

6.根据权利要求1所述的一种用于核电站安全壳内环境监测的无人机，其特征在于：所述控制系统中的电源模块具体包括电池和DC/DC升压装置。

7.根据权利要求1所述的一种用于核电站安全壳内环境监测的无人机，其特征在于：所述控制系统中的信号传输模块具体包括无线传输装置和有线传输装置；飞行平台和探测系统探测的信息通过无线传输装置传输给核电站安全壳内的信号接收装置，信号接收装置再通过有线传输装置传输给安全壳外的上位机。

8.一种基于权利要求1‐7任一项所述的用于核电站安全壳内环境监测的无人机的控制方法，其特征在于：具体步骤包括：

人机交互模块输入监测安全壳内某一区域的指令到上位机，上位机通过信号传输模块发送指令到主控模块；主控模块根据指令通过控制驱动机构，使得驱动机构控制运动机构，来控制无人机飞行至指令中所要监测的区域；在无人机飞行过程中，超声波测距模块进行障碍物的探测并将探测信息发送到主控模块，然后传输到上位机；人机交互模块根据接收的信息，实时发出指令来控制无人机，使得无人机能够避免和安全壳内的设备发生碰撞，准确地到达所需监测的区域；

到达所需监测区域后，主控模块控制无人机悬停在该区域；探测系统中的超宽带定位模块、探测模块以及摄像模块探测该区域中的位置信息、温度数据、湿度数据、剂量率数据和视频信息，通过无线传输将信息发送到核电站安全壳内的信号接收装置，信号接收装置将接收到的信息进行打包，通过信号传输模块传输到上位机，上位机再对接收到的信息进行处理并发送返回指令到主控模块，主控模块控制无人机返回降落处降落，结束对所需监测区域的监测；在整个监测过程中，电源模块为各种装置提供不同的电压。