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无人机放射性航测系统

一、产品简介

        PeterPan是中智核安研制的无人机放射性航测系统的型号总称,根据配置的探测器不同,分别有PeterPan-LaBr3、PeterPan-NaI等型号。中智核安不仅提供无人机航测系统,同时也提供无人机航测服务。PeterPan的具有如下功能:

  • 大气中放射性搜寻与测量,通过能谱、瀑布图和地理信息三者交互,发现被放射性污染空间和时间,分析污染水平和污染源;
  • 地面放射性巡测,通过巡测,形成地面放射性剂量率分布图,识别污染源核素;
  • 放射性烟羽测量,通过航测,勾勒烟羽的范围,放射性水平,识别放射性核素;
  • 放射源搜寻,寻找丢失的放射源,核素识别,初步确定放射性水平;
  • 放射性气溶胶采用和测量,采用气溶胶采样器,收集收集放射性气溶胶,可以配置探测器,实现一边采样一边测量;
  • 数据实时地面采集与分析,采集数据通过数传、图传电台传送到地面,并利用无人机航测集成软件进行实时分析;
  • 数据远程采集与分析,内置4G模块,航测数据可以实时传送到云端服务器,在任意有4G的地方,均可以实时显示、分析航测数据;
  • 数据就地存储回放,在无人机航测谱仪内,有数据就地存储模块,当通信链路受阻时,任然可以获得完整的航测数据,待无人机飞回时,进行数据回放和分析;
  • 环境适应性支持:支持-400C到+500C工作,有减振机构,电磁屏蔽设计。


二、 应用

        应用于环保部门大气环境放射性监测、核应急监测、寻找放射源等,应用于进出口口岸、质检部门对大型集装箱、货运车辆进行放射性物质立体检测,应用于核工业、核电站对周边放射性进行巡测。

 

          

 


  1 PeterPan-LaBr3与无人机匹配挂飞状态图

                              



三、产品配置与参数

        PeterPan配置包括探测器、无人机、气溶胶取样器(中间可带探测器)、地面测控站、无人机航测集成软件、通信链路等。


1、peterPan的探测器

        PeterPan-LaBr3分两种型号,分别是PeterPan-LaBr3-2×2(重量6.5kg)、PeterPan-LaBr3-3×1(重量6.5kg)和PeterPan-Labr3-2×1(重量5kg),相应的配置分别为2个2英寸LaBr3探测器、一个3英寸LaBr3探测器和1个两英寸LaBr3探测器。PeterPan-LaBr3-2×2、PeterPan-LaBr3-3×1配固定翼无人机,如图1。PeterPan-Labr3-2×1配6旋翼油电混合动力无人机。

        PeterPan-NaI的型号,分别为PeterPan-NaI-4×2(重量36kg)和PeterPan-NaI-2×2(重量18kg),配置分别为两个4.2升NaI探测器和2个2.1升NaI探测器。PeterPan-NaI配无人直升机。PeterPan的探测器还可以增加配置G-M探测器、中子探测器、CZT探测器等。


2、PeterPan配置的无人机

  • 油电混合动力6旋翼无人机

    起飞重量:30kg;

    最大载荷:12kg;

    续航时间:2小时

  • 固定翼无人机

    起飞重量:30kg;

    最大载荷:10kg;

    续航时间:12小时。

  • 无人直升机:
    起飞重量:260kg;
    最大载荷:80kg;
    续航时间:2小时。

 

3、气溶胶取样器

  • 工作原理:驻极体干燥过滤,高效离心风机;
  • 空气采样率:50升-310升/分钟,用户可调;
  • 采样效率:0.5微米: 50% , 1微米:75% , 大于2微米:90%;
  • 工作温度:-40- 70摄氏度;
  • 贮存温度:-40- 70摄氏度;
  • 湿度范围:全天候条件;
  • 洗消:可拆卸洗消;
  • 尺寸:15.60 x 17.00 x 19.81 cm;
  • 重量:3Kg;
  • 供电:交直流供电,内置充电电池一次充满可连续工作24小时;
  • 耗电:8.4W;
  • 接口:标准:DB-9. 可选:军用CCSI;
  • 电脑连接方式:RS232有线或无线;
  • 软件:全图形化监控软件,WINDOWS 32位系统 ;
  • 噪声:46-61分贝(1米内);
  • 机壳:抗电磁,防水铝质型材;
  • 固定方式:标准1/4-20 相机螺纹。


4、无人机航测地面测控站

        采用带差分GPS基站的地面控制站,如图4。由数据链路、地面控制计算机、控制操纵机构、电源供电机构、无人机航测集成软件等组成,并集成在两个便携式工作箱内。完成任务规划、航迹显示、遥测数据显示、遥控数据发送、无人机飞行状态检测任务。

  • 具备电子地图显示功能,支持实时航迹、飞行参数显示、可实时变更飞行航路点;
  • 能够显示飞机当前姿态、位置坐标、速度、高度、GPS 状态、数据链状态、电池状态等信息,具备报警信息窗口报警信息突出显示;
  • 具备“返航” 、 “降落”等特殊功能按键;
  • 显示屏:14 寸×2;
  • 显示分辨率:1024×768;
  • 存储容量: 500G。

 

5、无人机航测系统集成软件

  • 飞行任务规划;
  • 飞行航迹及飞行参数显示;
  • 飞行与载荷控制;
  • 实时记录无人机的飞行航迹、遥控遥测参数、系统工作状态和下行原始数据, 用于资料存档和事后的分析;
  • 支持原始数据模式、大气污染模式、地面巡测模式寻源模式和烟羽模式等,内置对应的分析模型,各种模式独立的显示界面;
  • 具有与NaI 、CZT、LaBr3等探测器,以及γ相机、三维成像仪等的通信接口;
  • 内置Baidu地图,Goole earth,显示放射性测量数据在空间的变化,包括随航迹的变化,地面放射性分布图等;
  • 瀑布图显示能谱随时间的变化,剂量率时间变化曲线等;
  • 支持空间、时间和能谱的交互,即在瀑布图上发现异常,可以对异常时间段的累积谱进行分析,在地图上发现异常区域,可以对异常区域的累积谱进行分析。

 

6、通信链路

        无人机数传电台,采用先进的跳频扩频技术,工作在902-928MHz/2.4-2.483 GHz ISM频段,提供一个长距离,速率达115.2Kbps,工业级的无人机通信设备。它提供透明的数据传输,支持几乎所有的飞控、监控和数据采集协议和EFM协议,包括MODBUS协议。配置4G模块,可实时上传数据到云端服务器,可远程实时传输数据。

a)  总体技术指标

  • 作用距离大于40km(无线电通视);
  • 无人机飞行速度大于200km/h 
  • 工作波段S波段;
  • 有效信息传输速率:上行1Mbps;下行20Mbps;
  • 传输误码率:1×10-5 ;
  • 遥测数据接口:100BASE-T(RJ45)全双工;
  • 遥控数据接口:UART×2,全双工,波特率 115200bps,一位起始位,一位停止位,无校验位。

 

b)天线

  • 极化方式:圆极化
  • 地面天线形式:收发共用定向天线;
  • 地面天线增益:上行(Tx): 21dBi; 下行(Rx): 23  dBi 
  • 机载天线形式:收发共用、全向天线;
  • 机载天线增益: ≥-1.5dBi;
  • 机载设备发射功率:≥0.5--3W 
  • 机载设备重量:≤2.5kg;
  • 机载设备功耗:≤30W 
  • 供电,机载设备:10-15VDC;地面设备:12V 直流供电或 220VAC (市电或油机)。


c)环境条件

  • 工作温度:-40 °C ~+55  °C;(作业时间 2.0 小时以上);
  • 储存温度:-55 °C ~+70 °C;
  • 相对湿度:20% <RH <90%;
  • 防护等级:IP54;
  • 不与无人机飞控链路产生相互干扰;
  • 机载设备能承受无人机振动和起飞、着陆时的冲击;
  • 所有设备能承受汽车运输和行军过程中各种路面的环境条件。

 

7、整机性能指标

  • 核素识别能力:在超过本底剂量率10%以上时,5秒内识别核素;
  • 对地面探测能力:对于地面大面积污染的情况,在地面一米处产生的剂量率≥300nGy/h时,旋翼无人机辐射监测系统在距离地面45米高度处,以30-50km/h速度飞行可发现剂量率异常,并进行监测和核素识别;
  • 寻源能力:多旋翼无人机辐射监测系统在距离地面45米高度处,以30-50km/h速度飞行,可探测到≥100mCi 137Cs源和≥25m Ci 60Co源。飞行条件如下:在距离地面45米高度,多旋翼无人机辐射监测系统在在地面点源正上方以30-50km/h速度,往返飞行两次;
  • 工作温度:-40 °C ~+55 °C;(作业时间1.0小时以上);
  • 储存温度:-55 °C ~+70 °C;
  • 相对湿度:10% < RH < 95%。