本發(fā)明涉及危險品檢測技術領域，尤其涉及一種使用無人機進行危險品檢測的方法及系統(tǒng)。

背景技術：

目前口岸放射性查驗方式為通道式檢測設備以及手持式放射性測定儀，一旦面臨通道式檢測儀發(fā)現(xiàn)放射性超標情況，人員需手持放射性檢測設備上場復驗，及時防護較好的情況下仍然難以避免對查驗人員的傷害，無人機在這點上具有可以去復雜環(huán)境，對人員無傷害，可以實時記錄放射劑量回傳并作為執(zhí)法依據(jù)保存，并能追蹤放射源對周圍已造成的污染區(qū)域定位，能更好的確保國門安全。

口岸上危險化學品查驗時，當發(fā)生泄露時，均需要現(xiàn)場靠近并獲取信息，開箱查驗定損等，無論是接觸、呼吸到化學品或可能面臨化學品爆炸、火災等情況將對查驗人員產生較大傷害，無人機攜帶的化學系統(tǒng)可以識別是哪種化學品，是否泄露，濃度情況以及實時回傳相關現(xiàn)場圖像等，有利于方便快捷的處置以及出具相關證書。

目前現(xiàn)有的基于無人機的放射性物質檢測及化學氣體檢測，都是將相關檢測設備搭載在無人機上進行數(shù)據(jù)采集回傳并沒有在無人機上做數(shù)據(jù)處理以及根據(jù)實時采集的數(shù)據(jù)對放射源、化學氣體泄漏源進行查找與追蹤的功能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種使用無人機進行危險品檢測的方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種使用無人機進行危險品檢測的方法，包括：

從無人機接收檢測到的危險品濃度數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、風向數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述危險品濃度數(shù)據(jù)判斷濃度超標時，控制無人機改變飛行位置并在飛行過程中進行多點測量，根據(jù)多點測量的數(shù)據(jù)確定污染源的位置。

上述使用無人機進行危險品檢測的方法還具有以下特點：

所述方法還包括：在確定污染源的位置后，至少執(zhí)行一次以下操作：控制無人機朝污染源的位置飛行預設時長后，控制無人機改變飛行位置并在飛行過程中進行多點測量，根據(jù)多點測量的結果確定污染源的位置。

上述使用無人機進行危險品檢測的方法還具有以下特點：

所述根據(jù)多點測量的結果確定污染源的位置包括：

根據(jù)所述風向數(shù)據(jù)確定高斯模型的坐標系的X軸位于水平面且方向為風速方向，Y軸位于水平面且垂直于X軸，Z軸垂直于水平面；

判斷濃度超標的危險品的類型，根據(jù)此類型查詢各類型危險品的標準差對照表確定σ_y和σ_z，σ_y為污染源的污染物擴散的方式符合正態(tài)分布的情況下在y方向上的分布的標準差，σ_z為污染源的污染物擴散的方式符合正態(tài)分布的情況下在y方向上的分布的標準差；

根據(jù)多點測量結果使用下式計算獲得污染源的位置和污染源的釋放速率：

其中，X(x,y,z)為在坐標x,y,z位置測量到的危險品濃度，P為污染源的釋放速率，S為無人機的位置與污染源的直接距離即

上述使用無人機進行危險品檢測的方法還具有以下特點：

所述危險品的類型包括核物質和非核化學物質。

上述使用無人機進行危險品檢測的方法還具有以下特點：

控制無人機改變飛行位置并在飛行過程中進行多點測量是指控制無人機在垂直于風向方向的平面上飛行。

本發(fā)明還提供了一種使用無人機進行危險品檢測的系統(tǒng)，包括：地面通信設備、地面控制設備、無人機；所述無人機還包括無人機通信模塊和無人機控制模塊；所述系統(tǒng)還包括裝載于所述無人機上的與無人機控制模塊均連接的危險品濃度檢測設備、定位設備、風向數(shù)據(jù)檢測設備；

無人機控制模塊，用于從接收危險品濃度檢測設備、定位設備、風向數(shù)據(jù)檢測設備檢測到的數(shù)據(jù)，控制通信模塊發(fā)送至所述地面控制設備；還用于根據(jù)從無人機通信模塊收到的飛行軌跡控制信號進行飛行；

所述無人機通信模塊，用于從地面通信設備接收飛行軌跡控制信號并將此控制信號發(fā)送至所述無人機控制模塊；還用于從所述無人機控制模塊接收檢測數(shù)據(jù)，并發(fā)送至所述地面通信設備；

所述地面通信設備，用于從所述無人機通信模塊接收檢測數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述地面控制設備；還用于將從所述地面控制設備收到的飛行軌跡控制信號發(fā)送至所述無人機通信模塊；

所述地面控制設備，用于根據(jù)接收到的所述危險品濃度檢測數(shù)據(jù)判斷濃度超標時，確定多點測試飛行軌跡控制信號并發(fā)送至所述地面通信設備，根據(jù)收到的無人機在執(zhí)行所述多點測試飛行軌跡控制信號時進行多點測量的數(shù)據(jù)確定污染源的位置。

上述使用無人機進行危險品檢測的系統(tǒng)還具有以下特點：

所述地面控制設備，還用于在確定污染源的位置后，至少執(zhí)行一次以下操作：向所述地面通信設備發(fā)送指示無人機朝污染源的位置飛行預設時長的控制信號后，確定多點測試飛行軌跡控制信號并發(fā)送至所述地面通信設備，根據(jù)收到的無人機在執(zhí)行所述多點測試飛行軌跡控制信號時進行多點測量的數(shù)據(jù)確定污染源的位置。

上述使用無人機進行危險品檢測的系統(tǒng)還具有以下特點：

所述地面控制設備用于根據(jù)以下方式根據(jù)多點測量的結果確定污染源的位置：

根據(jù)所述風向數(shù)據(jù)確定高斯模型的坐標系的X軸位于水平面且方向為風速方向，Y軸位于水平面且垂直于X軸，Z軸垂直于水平面；

判斷濃度超標的危險品的類型，根據(jù)此類型查詢各類型危險品的標準差對照表確定σ_y和σ_z，σ_y為污染源的污染物擴散的方式符合正態(tài)分布的情況下在y方向上的分布的標準差，σ_z為污染源的污染物擴散的方式符合正態(tài)分布的情況下在y方向上的分布的標準差；

根據(jù)多點測量結果使用下式計算獲得污染源的位置和污染源的釋放速率：

其中，X(x,y,z)為在坐標x,y,z位置測量到的危險品濃度，P為污染源的釋放速率，S為無人機的位置與污染源的直接距離即

上述使用無人機進行危險品檢測的系統(tǒng)還具有以下特點：所述危險品的類型包括核物質和非核化學物質。

上述使用無人機進行危險品檢測的系統(tǒng)還具有以下特點：所述多點測試飛行軌跡控制信號對應的多點測試飛行軌跡為控制無人機在垂直于風向方向的平面上飛行。

本發(fā)明可以遠程控制無人機進行危險品檢測，控制無人機進行有效軌跡飛行采集相應數(shù)據(jù)從而確定污染源的位置，提高危險品檢測的智能性，有效保護工作人員的安全。

附圖說明

構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是實施例中使用無人機進行危險品檢測的方法的流程圖；

圖2是實施例中使用無人機進行危險品檢測的系統(tǒng)的結構圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

圖1是實施例中使用無人機進行危險品檢測的方法的流程圖；如圖1所示，使用無人機進行危險品檢測的方法包括：

步驟101，從無人機接收檢測到的危險品濃度數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、風向數(shù)據(jù)；

步驟102，根據(jù)危險品濃度數(shù)據(jù)判斷濃度超標時，控制無人機改變飛行位置并在飛行過程中進行多點測量，根據(jù)多點測量的數(shù)據(jù)確定污染源的位置。

本方法還包括步驟103，在確定污染源的位置后，至少執(zhí)行一次以下操作：控制無人機朝污染源的位置飛行預設時長后，控制無人機改變飛行位置并在飛行過程中進行多點測量，根據(jù)多點測量的結果確定污染源的位置。

本方法在步驟101和步驟102后，確定的污染源的位置不夠精確，通過步驟103可以使確定的污染源的位置較為精確。

步驟102和步驟103中，控制無人機改變飛行位置并在飛行過程中進行多點測量可以是指控制無人機在垂直于風向方向的平面上飛行。

假設污染源的污染物擴散方式符合正態(tài)分布，由正態(tài)分布假設可以導出任意一點X(x,y,z)處污染物氣體濃度的函數(shù)為：

由概率統(tǒng)計理論可以寫出方差的表達式為：

源強Q的積分公式為：

其中，σ_y、σ_z是輻射源、污染源在y,z方向分布的標準差，單位是m；X(x,y,z)是任一點處污染氣體的濃度；u是平均風速，單位是m/s。

通過上面式子積分可得：

P是污染源在傳播過程中的源強總量；S為污染源至無人機的傳播距離。

步驟102和步驟103中，根據(jù)多點測量的結果確定污染源的位置具體包括：

根據(jù)風向數(shù)據(jù)確定高斯模型的坐標系的X軸位于水平面且方向為風速方向，Y軸位于水平面且垂直于X軸，Z軸垂直于水平面；

判斷濃度超標的危險品的類型，根據(jù)此類型查詢各類型危險品的標準差對照表確定σ_y和σ_z，σ_y為污染源的污染物擴散的方式符合正態(tài)分布的情況下在y方向上的分布的標準差，σ_z為污染源的污染物擴散的方式符合正態(tài)分布的情況下在y方向上的分布的標準差；

根據(jù)多點測量結果使用下式計算獲得污染源的位置和污染源的釋放速率：

其中，X(x,y,z)為在坐標x,y,z位置測量到的危險品濃度，P為污染源的釋放速率，S為無人機的位置與污染源的直接距離即

其中，危險品的類型包括核物質和非核化學物質。本方法中預存有危險品的標準差對照表，其中核物質對應相應的σ_y和σ_z，非核化學物質對應相應的σ_y和σ_z，此值均為多次實驗獲得的經驗值。

圖2是使用無人機進行危險品檢測的系統(tǒng)，如圖2所示，此系統(tǒng)包括：地面通信設備、地面控制設備、無人機；無人機還包括無人機通信模塊和無人機控制模塊；系統(tǒng)還包括裝載于無人機上的與無人機控制模塊均連接的危險品濃度檢測設備、定位設備、風向數(shù)據(jù)檢測設備。

無人機控制模塊用于從接收危險品濃度檢測設備、定位設備、風向數(shù)據(jù)檢測設備檢測到的數(shù)據(jù)，控制通信模塊發(fā)送至地面控制設備；還用于根據(jù)從無人機通信模塊收到的飛行軌跡控制信號進行飛行；

無人機通信模塊用于從地面通信設備接收飛行軌跡控制信號并將此控制信號發(fā)送至無人機控制模塊；還用于從無人機控制模塊接收檢測數(shù)據(jù)，并發(fā)送至地面通信設備；

地面通信設備用于從無人機通信模塊接收檢測數(shù)據(jù)并發(fā)送至地面控制設備；還用于將從地面控制設備收到的飛行軌跡控制信號發(fā)送至無人機通信模塊；

地面控制設備用于根據(jù)接收到的危險品濃度檢測數(shù)據(jù)判斷濃度超標時，確定多點測試飛行軌跡控制信號并發(fā)送至地面通信設備，根據(jù)收到的無人機在執(zhí)行多點測試飛行軌跡控制信號時進行多點測量的數(shù)據(jù)確定污染源的位置。

其中，

危險品濃度檢測設備包括核物質檢測設備和非核化學物質檢測設備。核物質檢測設備用于檢測核物質，非核化學物質檢測設備用于檢測化學氣體，具體包括VOCs檢測、氯化氫氣體檢測、一氧化碳檢測、硫化氫檢測等化學氣體檢測模塊。

定位設備包括GPS、GLONASS、BDS三個子模塊，適合各種場景的應用，并提供當前無人機的海拔、飛行速度、飛行方向等信息。

風向數(shù)據(jù)檢測設備用于實時采集當前環(huán)境的相對風向和風速。

地面控制設備還用于在確定污染源的位置后，至少執(zhí)行一次以下操作：向地面通信設備發(fā)送指示無人機朝污染源的位置飛行預設時長的控制信號后，確定多點測試飛行軌跡控制信號并發(fā)送至地面通信設備，根據(jù)收到的無人機在執(zhí)行多點測試飛行軌跡控制信號時進行多點測量的數(shù)據(jù)確定污染源的位置。

地面控制設備用于根據(jù)以下方式根據(jù)多點測量的結果確定污染源的位置：

根據(jù)風向數(shù)據(jù)確定高斯模型的坐標系的X軸位于水平面且方向為風速方向，Y軸位于水平面且垂直于X軸，Z軸垂直于水平面；

判斷濃度超標的危險品的類型，根據(jù)此類型查詢各類型危險品的標準差對照表確定σ_y和σ_z，σ_y為污染源的污染物擴散的方式符合正態(tài)分布的情況下在y方向上的分布的標準差，σ_z為污染源的污染物擴散的方式符合正態(tài)分布的情況下在y方向上的分布的標準差；

根據(jù)多點測量結果使用下式計算獲得污染源的位置和污染源的釋放速率：

其中，X(x,y,z)為在坐標x,y,z位置測量到的危險品濃度，P為污染源的釋放速率，S為無人機的位置與污染源的直接距離即

本發(fā)明可以遠程控制無人機進行危險品檢測，控制無人機進行有效軌跡飛行采集相應數(shù)據(jù)從而確定污染源的位置，提高危險品檢測的智能性，有效保護工作人員的安全。

上面描述的內容可以單獨地或者以各種方式組合起來實施，而這些變型方式都在本發(fā)明的保護范圍之內。

本領域普通技術人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過程序來指令相關硬件完成，程序可以存儲于計算機可讀存儲介質中，如只讀存儲器、磁盤或光盤等?？蛇x地，上述實施例的全部或部分步驟也可以使用一個或多個集成電路來實現(xiàn)，相應地，上述實施例中的各模塊/單元可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。本發(fā)明不限制于任何特定形式的硬件和軟件的結合。

需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，僅僅參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明。本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。