旋翼机机载辐射监测系统的关键控制程序及应用算法的设计与实现

摘要

辐射监测系统是应对突发性核事故、放射性污染和放射源丢失等问题的重要工具和前提保障。针对目前国内外辐射探测设备尚存在的不足，本课题组设计了一套基于小型无人旋翼飞行器的新型辐射监测系统（简称NUCL-UAS系统）。本文工作主要解决了NUCL-UAS系统中的探测数据的采集与传输，探测参数的修正和上位机软件的开发等关键技术，并提出了三种方法用于拓展NUCL-UAS的实际应用功能。本文研究内容及结论如下：
　　（1）针对NUCL-UAS系统的数据采集与传输以及探测数据的演示需求，本文进行了ARM嵌入式程序的设计与开发，上位机软件程序的设计与编写，并通过能谱剂量转换、温度漂移修正、剂量率刻度等工作完成了探测参数的修正。实验测试表明，探测系统各参数均达到预期指标，上位机与监测系统之间的能进行有效的远程数据通讯，PC端演示软件为辐射场的评估提供了良好的支持。
　　（2）针对NUCL-UAS系统的放射性快响应和核素识别需求，本文将NBR技术改进并应用于该系统中，使系统具备了放射性快响应能力；通过将能窗法和神经网络工具结合，提出了一种模糊核素识别方法。实验表明系统的核素响应效果远远好于常用的剂量率判定方法；核素识别方法对131I、137Cs和60Co这三种核素有超过90％的识别率。
　　（3）针对NUCL-UAS系统用于放射源定位于搜寻的需求，提出了一种应用于该系统的放射源定位算法，并通过软件实现了该算法，通过蒙特卡罗模拟计算确定了该定位算法中各参数的最优值，提高了定位算法的准确度。户外寻源实验表明，在10×10米的场地中，对于1mCi的131I放射源，该方法定位误差最小可达50厘米。
　　本文的工作为NUCL-UAS探测功能的实现提供了保障，也有效扩展了NUCL-UAS的功能性，使系统能应用于更复杂的辐射探测情况。

目录

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注释表

缩写词

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文的研究意义和内容

第二章 NUCL-UAS系统及其工作原理

2.1 NUCL-UAS系统简介

2.2 NUCL-UAS系统工作原理

2.3 本章工作小结

第三章 嵌入式设计与上位机软件开发

3.1 嵌入式设计与开发

3.2 上位机软件开发与演示

3.3 本章工作小结

第四章 剂量仪开发与能谱的温漂修正

4.1 蒙特卡罗模拟

4.2 宽量程剂量仪的开发

4.3 γ能谱的温漂修正

4.4 本章工作小结

第五章 放射性快响应与核素识别技术

5.1 γ能谱的解析

5.2 放射性快响应技术

5.2 基于能窗的核素识别方法

5.3 本章工作小结

第六章 应用于NUCL-UAS的放射源定位算法

6.1 定位算法基本原理

6.2 定位算法的程序实现

6.3 定位算法最优参数研究

6.4 定位算法的实验验证

6.5 本章工作小结

第七章 总结与展望

7.1 研究工作总结

7.2 研究工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文