使用移动平台进行远程分析物感测的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月13日提交并且题为“模块化传感器核心系统和方法”的美国临时专利申请第62/847,291号和于2019年5月31日提交并且题为“模块化传感器核心可视化系统和方法”的美国临时专利申请第62/855,743号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及模块化传感器核心，并且更具体地，涉及通过联接到移动传感器平台的模块化传感器核心进行分析物表征和定位的系统和方法。

背景技术

现代无人传感器平台，例如无人驾驶飞行器(UAV)、遥控水下航行器(ROV)、无人(水上)水面载具(USV)和无人地面载具(UGV)，能够在所有环境(农村，城市，甚至水下)中长距离操作。这样的系统的操作通常包括无人平台和远程基站之间的实时无线传输，远程基站通常包括显示器以有效地将遥测、图像和由平台捕获的其他传感器数据传送给操作员。操作员通常可以在整个任务中驾驶或以其他方式控制无人平台，仅依靠从无人平台接收的数据。

分析物传感器系统(例如用于检测环境中危险化学羽流的传感器系统)可以从手持部署或无人传感器平台上的部署受益，但常规的分析物传感器系统通常无法提供这样的化学羽流的直观和同时可视化和/或表征。因此，需要分析物传感器系统和技术来提供危险化学羽流的直观和同时可视化和/或表征。

发明内容

提供分析物监测系统和相关技术，以改善手持或无人移动传感器或监测平台的操作。所述分析物监测系统的一个或多个实施例可以有利地包括模块化传感器核心，所述模块化传感器核心包括配置成提供分析物传感器数据的传感器组件，配置成与关联于模块化传感器核心和/或联接的传感器平台的基站建立无线通信链路的通信模块，测量联接的移动平台的位置的位置传感器，控制通信模块、位置传感器和/或移动平台的操作的控制器，以及测量和提供与移动平台的操纵和/或其他操作对应的传感器数据的一个或多个附加传感器。

在各种实施例中，这样的附加传感器可以包括远程传感器系统，所述远程传感器系统配置成捕获监测区域的传感器数据，从所述传感器数据可以生成监测区域的二维和/或三维空间图。例如，测绘系统可以包括一个或多个可见光谱和/或红外相机和/或联接到移动平台的其他远程传感器系统。移动平台通常可以是飞行平台(例如，有人驾驶飞机、UAS和/或其他飞行平台)、陆地平台(例如，机动载具)、水上平台(例如，船只或潜艇)或手持平台。

在一个实施例中，一种系统包括配置成与联接到移动平台的模块化传感器核心的传感器组件和通信模块通信的逻辑装置，其中通信模块配置成与关联于移动平台的基站建立无线通信链路，并且传感器组件配置成当移动平台在监测区域内被操纵时提供分析物传感器数据。逻辑装置可以配置成当移动平台在监测区域内操纵时接收分析物传感器数据；接收对应于分析物传感器数据的位置数据；以及至少部分地基于位置数据和分析物传感器数据的组合来生成对应于监测区域的分析物监测信息。逻辑装置还可以配置成执行模块化传感器核心的通气检查或校准。模块化传感器核心可以包括相对轻量的电源以为传感器组件的传感器元件供电，从而允许模块化传感器核心从充电和/或校准系统运输到移动平台，并且不会导致部署的显著延迟。

在另一实施例中，一种方法包括在移动平台在监测区域内操纵时接收分析物传感器数据；接收对应于分析物传感器数据的位置数据；以及至少部分地基于位置数据和分析物传感器数据的组合来生成对应于监测区域的分析物监测信息。在附加实施例中，一种方法包括将传感器支架安装到传感器平台，从校准系统移除模块化传感器核心，将模块化传感器核心固定到传感器支架，以及部署模块化传感器核心和/或传感器平台。

本发明的范围由权利要求限定，权利要求通过引用并入本部分。通过考虑一个或多个实施例的以下详细描述，本领域技术人员将更完整地理解本发明的实施例，以及其附加优点的实现。将参考将首先简要描述的附图。

附图说明

图1示出了根据本公开的实施例的分析物监测系统的框图。

图2示出了根据本公开的实施例的分析物监测系统的移动平台的图。

图3示出了根据本公开的实施例的用于分析物监测系统的模块化传感器核心的图。

图4示出了根据本公开的实施例的包括用于分析物监测系统的模块化传感器核心的支架附接接口的外壳底部的图。

图5示出了根据本公开的实施例的包括用于分析物监测系统的模块化传感器核心的集成样气通道的外壳盖的图。

图6示出了根据本公开的实施例的用于分析物监测系统的模块化传感器核心的传感器组件的图。

图7示出了根据本公开的实施例的用于分析物监测系统的模块化传感器核心的核心控制器的图。

图8示出了根据本公开的实施例的用于分析物监测系统的模块化传感器核心的传感器组件的样气泵的图。

图9示出了根据本公开的实施例的用于分析物监测系统的模块化传感器核心的传感器支架的图。

图10示出了根据本公开的实施例的包括用于分析物监测系统的模块化传感器核心的外部样气通气管的传感器支架的图。

图11示出了根据本公开的实施例的包括用于分析物监测系统的模块化传感器核心的传感器支架的校准系统的图。

图12-14示出了根据本公开的实施例的使用分析物监测系统提供分析物监测的各种操作的流程图。

图15A-15C和16A-16C示出了根据本公开的实施例的分析物监测系统的用户界面呈现的显示视图。

图17示出了根据本公开的实施例的分析物监测系统的图。

图18-20示出了根据本公开的实施例的使用分析物监测系统提供分析物监测的各种操作的流程图。

通过参考下面的详细描述，可以最好地理解本发明的实施例及其优点。应当理解，相似的附图标记用于标识一幅或多幅图中所示的相似元件。

具体实施方式

提供分析物监测系统和相关技术，以提高传感器平台的操作灵活性和可靠性。特别地，实施例包括模块化传感器核心，其可以容易地从相应的传感器支架固定和移除，所述传感器支架本身可以安装到各种装置上和各种装置之间，包括各种类型的移动传感器平台、校准系统、固定传感器平台和/或其他装置，而不会因传感器元件停用而导致停机。

现代无人传感器平台，例如无人驾驶飞行器(UAV)、遥控水下航行器(ROV)、无人(水上)水面载具(USV)和无人地面载具(UGV)，能够在所有环境中长距离操作。这样的系统通常依赖于可以限制其行程范围的便携式电源。本文描述的实施例提供了相对轻量的分析物传感器系统，其通常增加这样的无人传感器平台的可达到范围，这在尝试表征随时间推移对人类有害的分析物羽流时特别有用。本文描述的实施例也是模块化的，其允许传感器核心用于一系列传感器平台中，而不会导致与传感器平台之间的传感器核心的拆卸和安装相关的大量停机时间。本文描述的实施例还设置有相对轻量的内部电源，所述内部电源配置成保持所有传感器元件处于活动状态，从而不会导致与任何停用的传感器元件的预热时间相关的大量停机时间。

在各种实施例中，根据本文描述的实施例，模块化传感器核心生成的分析物传感器数据可以实时地或在操作之后传输到基站，所述基站可以配置成将分析物传感器数据与监测区域的地图或平面图组合，以在分析物地图(例如热图)中呈现分析物传感器数据，所述分析物地图指定地图或平面图的空间范围上的分析物数据(例如，浓度和/或其他特性)。这样的地图或平面图可以是二维或三维的。分析物地图可以存储在基站处，并且如果基站包括显示器，则作为图形叠加图实时呈现给操作员/用户。在操作期间，这可以提供用于定位无人传感器平台以进行静止观察的洞察，例如，或者，如果未来要在同一区域进行操作，则这样的分析物地图可以提供用于未来操作的路线规划的信息。

图1示出了根据本公开实施例的分析物监测系统100的框图。在一些实施例中，系统100可以配置成飞越场景、穿过结构或接近目标并成像或感测场景、结构或目标或其多个部分，使用万向节系统122将成像系统/传感器载荷140瞄准场景、结构或目标或其多个部分。产生的图像和/或其他传感器数据可以被处理(例如，通过传感器载荷140、平台110和/或基站130)并通过使用用户界面132(例如，一个或多个显示器，如多功能显示器(MFD)，便携式电子设备，如平板电脑、笔记本电脑或智能手机，或其他适当的接口)向用户显示和/或存储在存储器中，以供以后查看和/或分析。在一些实施例中，系统100可以配置成使用这样的图像和/或传感器数据来控制平台110和/或传感器载荷140的操作，如本文所述，例如控制万向节系统122以将传感器载荷140瞄准特定方向，或控制推进系统124以将平台110移动到场景或结构中或相对于目标的期望位置。

在附加实施例中，系统100可以配置成使用平台110来将模块化传感器核心160定位在场景、结构或目标或其多个部分处。产生的图像和/或其他传感器数据可以被处理(例如，通过模块化传感器核心160、平台110和/或基站130)并通过使用用户界面132(例如，一个或多个显示器，如多功能显示器(MFD)，便携式电子设备，如平板电脑、笔记本电脑或智能手机，或其他适当的接口)向用户显示和/或存储在存储器中，以供以后查看和/或分析。在一些实施例中，系统100可以配置成使用这样的图像和/或传感器数据来控制平台110和/或模块化传感器核心160的操作，如本文所述，例如控制推进系统124以将平台110移动到场景或结构中或相对于目标的期望位置。

在图1所示的实施例中，分析物监测系统100包括平台110、可选的基站130和至少一个模块化传感器核心160。平台110可以是配置成移动或飞行和定位模块化传感器核心160(例如，相对于指定或检测目标)的移动平台。如图1中所示，平台110可以包括控制器112、取向传感器114、陀螺仪/加速度计116、全球导航卫星系统(GNSS)118、通信模块120、万向节系统122、推进系统124、传感器支架128和其他模块126中的一个或多个。平台110的操作可以是基本自主的和/或部分或完全由可选基站130控制，所述基站可以包括用户界面132、通信模块134和其他模块136中的一个或多个。在其他实施例中，平台110可以包括基站130的一个或多个元件，例如具有各种类型的有人驾驶飞机、地面载具和/或水面或水下船只。

传感器载荷140和/或模块化传感器核心160可以物理联接到平台110并且配置成捕获由平台110和/或基站130的操作选择和/或框定的目标位置、区域和/或(一个或多个)物体的传感器数据(例如，可见光谱图像、红外图像、窄孔径雷达数据、分析物传感器数据和/或其他传感器数据)。在一些实施例中，系统100的一个或多个元件可以在组合壳体或结构中实现，所述组合壳体或结构可以联接到平台110或在平台内和/或由系统100的用户保持或携带。

控制器112可以实现为任何适当的逻辑装置(例如，处理装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器存储装置、存储器读取器或其他装置或装置的组合)，其可以适于执行、存储和/或接收适当的指令，例如实现控制回路的软件指令，例如用于控制平台110和/或系统100的其他元件的各种操作。这样的软件指令还可以实现方法，用于处理红外图像和/或其他传感器信号，确定传感器信息，提供用户反馈(例如，通过用户界面132)，查询装置的操作参数，选择装置的操作参数，或执行本文所述的各种操作(例如，由系统100的各种装置的逻辑装置执行的操作)中的任何一种。

另外，可以提供非暂时性介质来存储机器可读指令，以加载到控制器112中并由控制器执行。在这些和其他实施例中，控制器112可以在适当的情况下用其他部件来实现，例如易失性存储器、非易失性存储器、一个或多个接口和/或用于与系统100的装置接口连接的各种模拟和/或数字部件。例如，控制器112可以适于例如随着时间的推移存储传感器信号、传感器信息、坐标系变换的参数、校准参数、校准点的集合和/或其他操作参数，并且使用用户界面132向用户提供这样的存储数据。在一些实施例中，控制器112可以例如与平台110的一个或多个其他元件集成，或作为多个逻辑装置分布在平台110、基站130和/或传感器载荷140内。

在一些实施例中，控制器112可以配置成基本上连续地监控和/或存储由平台110、传感器载荷140、模块化传感器核心160和/或基站130的一个或多个元件提供的状态和/或传感器数据，例如平台110、传感器载荷140和/或基站130的位置和/或取向，以及在平台110、传感器载荷140、模块化传感器核心160和/或基站130之间建立的通信链路的状态。这样的通信链路可以配置成在系统100的整个操作期间基本上连续地在系统100的元件之间建立并且然后传输数据，其中这样的数据包括各种类型的传感器数据、控制参数和/或其他数据。

取向传感器114可以实现为罗盘、浮子、加速度计和/或其他能够测量平台110、万向节系统122、成像系统/传感器载荷140和/或系统100的其他元件的取向(例如，滚转、俯仰和/或偏航的大小和方向，相对于诸如重力和/或磁北的一个或多个参考取向)的装置中的一个或多个，其，并且提供这样的测量值作为可以传送到系统100的各种装置的传感器信号和/或数据。陀螺仪/加速度计116可以实现为一个或多个电子六分仪、半导体装置、集成芯片、加速度计传感器、加速度计传感器系统或其他元件，其能够测量平台110和/或系统100的其他元件的角速度/加速度和/或线性加速度(例如、方向和大小)，并且提供这样的测量值作为可以传送到系统100的其他装置(例如，用户界面132、控制器112)的传感器信号和/或数据。

GNSS 118可以根据任何全球导航卫星系统来实现，包括基于GPS、GLONASS和/或基于伽利略的接收器和/或其他装置，其能够例如基于从太空和/或地面源(例如，eLoran和/或其他至少部分地面系统)接收的无线信号确定平台110(例如，或平台110的元件)的绝对和/或相对位置，并且能够提供这样的测量值作为可以传送到系统100的各种装置的传感器信号和/或数据(例如坐标)。在一些实施例中，GNSS 118可以包括例如高度计，或者可以用于提供绝对高度。

通信模块120可以实现为配置成在系统100的元件之间传输和接收模拟和/或数字信号的任何有线和/或无线通信模块。例如，通信模块120可以配置成从基站130接收飞行控制信号和/或数据，并将它们提供给控制器112和/或推进系统124。在其他实施例中，通信模块120可以配置成从传感器载荷140接收图像和/或其他传感器信息(例如，可见光谱和/或红外静止图像或视频图像)并将传感器数据中继到控制器112和/或基站130。在另外的实施例中，通信模块120可以配置成从模块化传感器核心160接收分析物传感器数据和/或其他传感器信息，并将传感器数据中继到控制器112和/或基站130。在一些实施例中，通信模块120可以配置成支持例如扩频传输，和/或系统100的元件之间的多个同时的通信通道。无线通信链路可以包括一个或多个模拟和/或数字无线电通信链路，例如WiFi和其他，如本文所述，并且可以是例如在系统100的元件之间建立的直接通信链路，或者可以通过配置成接收和传输无线通信的一个或多个无线中继站进行中继。

在一些实施例中，通信模块120可以配置成监控在平台110、传感器载荷140和/或基站130之间建立的通信链路的状态。这样的状态信息可以提供给例如控制器112，或传送到系统100的其他元件以用于监控、存储或进一步处理，如本文所述。由通信模块120建立的通信链路可以配置成在系统100的整个操作期间基本上连续地在系统100的元件之间传输数据，其中这样的数据包括各种类型的传感器数据、控制参数和/或其他数据，如本文所述。

在一些实施例中，万向节系统122可以实现为例如致动的万向节安装件，其可以由控制器112控制以相对于目标稳定传感器载荷140或根据期望的方向和/或相对位置瞄准传感器载荷140。因而，万向节系统122可以配置成向控制器112和/或通信模块120提供传感器载荷140的相对取向(例如，相对于平台110的取向)(例如，万向节系统122可以包括其自身的取向传感器114)。在其他实施例中，万向节系统122可以实现为重力驱动安装件(例如，非致动的)。在各种实施例中，万向节系统122可以配置成提供电力、支持有线通信和/或以其他方式促进铰接传感器/传感器载荷140的操作。在另外的实施例中，万向节系统122可以配置成联接到例如激光指示器、测距仪和/或其他装置，以基本上同时支持、稳定、供电和/或瞄准多个装置(例如，传感器载荷140和一个或多个其他装置)。

推进系统124可以实现为一个或多个螺旋桨、涡轮机或其他基于推力的推进系统，和/或可以用于向平台110提供原动力和/或升力和/或转向平台110的其他类型的推进系统。在一些实施例中，推进系统124可以包括多个螺旋桨(例如，三桨、四桨、六桨、八桨或其他类型的“直升机”)，所述螺旋桨可以被控制(例如，通过控制器112)，以为平台110提供升力和运动并为平台110提供定向。在其他实施例中，推进系统110可以主要配置成提供推力，而平台110的其他结构提供升力，例如在固定翼实施例(例如，其中翼提供升力)和/或浮空器实施例(例如，气球、飞艇、混合浮空器)中。在各种实施例中，推进系统124可以用便携式电源实现，例如电池和/或内燃机/发电机和燃料供给。

例如，其他模块126可以包括其他和/或附加传感器、致动器、通信模块/节点和/或用户界面装置，并且可以用于提供例如与平台110的操作相关的附加环境信息。在一些实施例中，其他模块126可以包括湿度传感器、风和/或水温传感器、气压计、高度计、雷达系统、接近传感器、可见光谱相机或红外相机(具有附加安装件)，辐照度检测器和/或提供测量值和/或其他传感器信号的其他环境传感器，所述测量值和/或传感器信号可以向用户显示和/或由系统100的其他装置(例如，控制器112)使用，以提供平台110和/或系统100的操作控制。

在一些实施例中，其他模块126可以包括联接到平台110的一个或多个致动装置和/或铰接装置(例如，多光谱有源照明器、可见光和/或IR相机、雷达、声纳和/或其他致动装置)，其中每个致动装置包括一个或多个致动器，所述致动器适于响应于一个或多个控制信号(例如，由控制器112提供)而调整装置相对于平台110的取向。特别地，其他模块126可以包括配置成提供图像数据的立体视觉系统，所述图像数据可以例如用于计算或估计平台110的位置，或计算或估计接近平台110的导航危险的相对位置。在各种实施例中，控制器130可以配置成使用这样的接近度和/或位置信息来帮助安全地驾驶平台110和/或监控通信链路质量，如本文所述。

在各种实施例中，传感器支架128可以实现为闩锁机构，所述闩锁机构可以永久安装到平台110，以提供模块化传感器核心160相对于平台110的重心、相对于推进系统124和/或相对于平台110的其他元件的安装位置和/或取向。另外，传感器支架128可以配置成提供电力、支持有线通信和/或以其他方式促进模块化传感器核心160的操作，如本文所述。因而，传感器支架128可以配置成在平台110和模块化传感器核心160之间提供电力、遥测和/或其他传感器数据接口。

基站130的用户界面132可以实现为显示器、触摸屏、键盘、鼠标、操纵杆、旋钮、方向盘、轭(yoke)和/或能够接受用户输入和/或向用户提供反馈的任何其他装置中的一个或多个。在各种实施例中，用户界面132可以适于向系统100的其他装置(例如控制器112)提供用户输入(例如，作为由基站130的通信模块134传输的一种信号和/或传感器信息)。用户界面132也可以用一个或多个逻辑装置(例如，类似于控制器112)来实现，所述逻辑装置可以适于存储和/或执行指令，例如软件指令，所述指令实现本文描述的各种过程和/或方法中的任何一个。例如，用户界面132可以适于例如形成通信链路、传输和/或接收通信(例如，红外图像和/或其他传感器信号、控制信号、传感器信息、用户输入和/或其他信息)，或执行本文所述的各种其他过程和/或方法。

在一个实施例中，用户界面132可以适于显示各种传感器信息和/或其他参数的时间序列作为图形或地图的一部分或叠加在图形或地图上，其可以参考平台110和/或系统100的其他元件的位置和/或取向。例如，用户界面132可以适于显示叠加在地理地图上的平台110和/或系统100的其他元件的位置、航向和/或取向的时间序列，其可以包括指示致动器控制信号、传感器信息和/或其他传感器和/或控制信号的相应时间序列的一个或多个图形。

在一些实施例中，用户界面132可以适于接受用户输入，包括例如系统100的元件的用户定义的目标航向、航路点、路线和/或取向，并且生成控制信号以使平台110根据目标航向、路线和/或取向移动，或相应地瞄准传感器载荷140。在其他实施例中，例如，用户界面132可以适于接受修改控制器112的控制回路参数的用户输入。

在另外的实施例中，用户界面132可以适于接受用户输入，例如，包括与平台110关联的致动装置或铰接装置(例如，传感器载荷140)的用户定义的目标姿态、取向和/或位置，并且根据目标姿态、取向和/或位置生成用于调整致动装置的取向和/或位置的控制信号。这样的控制信号可以传输到控制器112(例如，使用通信模块134和120)，然后控制器可以相应地控制平台110。

通信模块134可以实现为配置成在系统100的元件之间传输和接收模拟和/或数字信号的任何有线和/或无线通信模块。例如，通信模块134可以配置成将飞行控制信号从用户界面132传输到通信模块120或144。在其他实施例中，通信模块134可以配置成从传感器载荷140接收传感器数据(例如，可见光谱和/或红外静止图像或视频图像，或其他传感器数据)。在一些实施例中，通信模块134可以配置成支持例如扩频传输，和/或系统100的元件之间的多个同时通信通道。在各种实施例中，通信模块134可以配置成监控在基站130、传感器载荷140和/或平台110之间建立的通信链路的状态(例如，包括在系统100的元件之间传输和接收的数据的包丢失，例如使用数字通信链路)，如本文所述。例如，这样的状态信息可以提供给用户界面132，或传输到系统100的其他元件以用于监控、存储或进一步处理，如本文所述。

例如，基站130的其他模块136可以包括用于提供与基站130关联的附加环境信息的其他和/或附加传感器、致动器、通信模块/节点和/或用户界面装置。在一些实施例中，其他模块136可以包括湿度传感器、风和/或水温传感器、气压计、雷达系统、可见光谱相机、红外相机、GNSS和/或提供测量值和/或其他传感器信号的其他环境传感器，所述测量值和/或其他环境传感器可以向用户显示和/或由系统100的其他装置(例如，控制器112)使用，以提供平台110和/或系统100的操作控制或处理传感器数据以补偿环境条件，例如与平台110和/或基站130大致相同高度和/或相同区域内的大气中的水含量。在一些实施例中，其他模块136可以包括一个或多个致动装置和/或铰接装置(例如，多光谱有源照明器、可见光和/或IR相机、雷达、声纳和/或其他致动装置)，其中每个致动装置包括一个或多个致动器，所述致动器适于响应一个或多个控制信号(例如，由用户界面132提供)来调整装置的取向。

在成像系统/传感器载荷140实现为成像装置的实施例中，成像系统/传感器载荷140可以包括成像模块142，其可以实现为冷却和/或非冷却检测器元件阵列，例如可见光谱和/或红外敏感检测器元件，包括量子阱红外光电检测器元件、基于辐射热计或微测辐射热计的检测器元件、基于II型超晶格的检测器元件和/或可以布置在焦平面阵列中的其他红外光谱检测器元件。在各种实施例中，成像模块142可以包括一个或多个逻辑装置(例如，类似于控制器112)，所述逻辑装置可以配置成在将图像提供给存储器146或通信模块144之前处理由成像模块142的检测器元件捕获的图像。通常，成像模块142可以配置成至少部分地或结合控制器112和/或用户界面132来执行本文描述的任何操作或方法。

在一些实施例中，传感器载荷140可以用类似于成像模块142的第二或附加成像模块来实现，例如，其可以包括配置成检测其他电磁波谱(例如可见光、紫外线和/或其他电磁波谱或这样的波谱的子集)的检测器元件。在各种实施例中，这样的附加成像模块可以被校准或配准到成像模块142，使得由每个成像模块捕获的图像占据其他成像模块的已知且至少部分重叠的视场，由此允许不同的光谱图像在几何上彼此配准(例如，通过缩放和/或定位)。在一些实施例中，除了依赖于已知重叠视场之外或作为替代，可以使用模式识别处理将不同光谱图像彼此配准。

传感器载荷140的通信模块144可以实现为任何有线和/或无线通信模块，其配置成在系统100的元件之间传输和接收模拟和/或数字信号。例如，通信模块144可以配置成从成像模块142到通信模块120或134传输红外图像。在其他实施例中，通信模块144可以配置成从控制器112和/或用户界面132接收控制信号(例如，指导传感器载荷140的捕获、聚焦、选择性滤波和/或其他操作的控制信号)。在一些实施例中，通信模块144可以配置成支持例如扩频传输，和/或系统100的元件之间的多个同时通信通道。在各种实施例中，通信模块144可以配置成监控在传感器载荷140、基站130和/或平台110之间建立的通信链路的状态(例如，包括在系统100的元件之间传输和接收的数据的包丢失，例如使用数字通信链路)，如本文所述。例如，这样的状态信息可以提供给成像模块142，或传输到系统100的其他元件以用于监控、存储或进一步处理，如本文所述。

存储器146可以实现为一种或多种机器可读介质和/或逻辑装置，其配置成例如存储软件指令、传感器信号、控制信号、操作参数、校准参数、红外图像和/或促进系统100操作的其他数据，并将其提供给系统100的各种元件。存储器146也可以至少部分地实现为可移动存储器，例如安全数字存储卡，例如包括用于这样的存储器的接口。

传感器载荷140的取向传感器148可以类似于取向传感器114或陀螺仪/加速度计116和/或任何其他能够测量传感器载荷140、成像模块142和/或传感器载荷140的其他元件的取向(例如，滚转、俯仰和/或偏航的大小和方向，相对于诸如重力和/或磁北的一个或多个参考取向)的装置来实现，并且提供这样的测量值作为可以传送到系统100的各种装置的传感器信号。传感器载荷140的陀螺仪/加速度计(例如，角运动传感器)150可以实现为一个或多个电子六分仪、半导体器件、集成芯片、加速度计传感器、加速度计传感器系统或其他装置，其能够测量传感器载荷140和/或传感器载荷140的各种元件的角速度/加速度(例如，角运动)和/或线性加速度(例如，方向和大小)并提供这样的测量值作为可以传送到系统100的各种装置的传感器信号。

例如，传感器载荷140的其他模块152可以包括用于提供与传感器载荷140关联的附加环境信息的其他和/或附加传感器、致动器、通信模块/节点、冷却或非冷却滤光器和/或用户界面装置。在一些实施例中，其他模块152可以包括湿度传感器、风和/或水温传感器、气压计、雷达系统、可见光谱相机、红外相机、GNSS和/或提供测量值和/或其他传感器信号的其他环境传感器，所述测量值和/或其他传感器信号可以向用户显示和/或由成像模块142或系统100的其他装置(例如，控制器112)使用，以提供平台110和/或系统100的操作控制或处理图像以补偿环境条件。

在各种实施例中，模块化传感器核心/传感器载荷160可以实现为配置成检测平台110周围环境中的分析物的分析物传感器。在图1所示的实施例中，模块化传感器核心160包括核心控制器162、通信模块164、传感器组件166、电源168和其他模块170。在各种实施例中，传感器组件166可以用一个或多个传感器元件来实现，所述传感器元件配置成检测接近平台110和/或模块化传感器核心160的空气中的分析物。在一些实施例中，例如，模块化传感器核心160可以用第二或附加传感器组件166实现，其可以配置成检测分析物的各种特性，例如分析物或其他危险材料的电离辐射和/或其他特性，如本文所述。

核心控制器162可以实现为任何适当的逻辑装置(例如，处理装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器存储装置、存储器读取器或其他装置或装置的组合)中的一个或多个，其可以适于执行、存储和/或接收适当的指令，例如实现用于控制模块化传感器核心160和/或模块化传感器核心160的其他元件的各种操作的控制回路的软件指令。这样的软件指令还可以实现用于处理传感器信号、确定传感器信息、提供用户反馈(例如，通过用户界面132)、查询装置的操作参数、选择装置的操作参数或执行本文所述的各种操作中的任一个的方法。

另外，可以提供非暂时性介质来存储机器可读指令以加载到核心控制器162中并由其执行。在这些和其他实施例中，核心控制器162可以在适当的情况下用其他部件来实现，例如易失性存储器、非易失性存储器、一个或多个接口和/或各种模拟和/或数字部件，用于与模块化传感器核心160的模块和/或系统100的装置接口连接。例如，核心控制器162可以适于例如随着时间的推移存储传感器信号、传感器信息、用于坐标系变换的参数、校准参数、校准点的集合和/或其他操作参数，并使用用户界面132向用户提供这样的存储数据。在一些实施例中，例如，核心控制器162可以与模块化传感器核心160的一个或多个其他元件集成，或者作为多个逻辑装置分布在平台110、基站130和/或模块化传感器核心160内。

在一些实施例中，控制器112可以配置成基本上连续地监控和/或存储模块化传感器核心160的传感器组件166的一个或多个元件提供的传感器数据的状态和/或传感器数据，例如平台110、模块化传感器核心160和/或基站130的位置和/或取向，以及在平台110、模块化传感器核心160和/或基站130之间建立的通信链路的状态。这样的通信链路可以配置成在系统100的整个操作期间基本连续地在系统100的元件之间建立并且然后传输数据，其中这样的数据包括各种类型的传感器数据、控制参数和/或其他数据。

模块化传感器核心160的通信模块164可以实现为任何有线和/或无线通信模块，其配置成在系统100的元件之间传输和接收模拟和/或数字信号。例如，通信模块164可以配置成将分析物传感器数据从传感器组件166传输到平台110的通信模块120(例如，用于进一步传输到基站130)或直接传输到基站130的通信模块134。在其他实施例中，通信模块164可以配置成从控制器112和/或用户界面132接收控制信号(例如，指导模块化传感器核心160的操作的控制信号)。在一些实施例中，通信模块164可以配置成支持例如扩频传输，和/或系统100的元件之间的多个同时通信通道。

传感器组件166可以实现为一个或多个传感器元件支撑件(例如，印刷电路板)、传感器元件、样气泵和/或其他模块，其配置成检测接近平台110和/或模块化传感器核心160和/或以其他方式与其关联的环境中的分析物。

电源168可以实现为任何电力存储装置，当模块化传感器核心160以其他方式与外部电源(例如，由平台110和/或基站130提供)断开时，所述电力存储装置配置成向传感器组件166的每个传感器元件提供足够的电力，以保持所有这样的传感器元件处于活动状态并且能够感测分析物。在各种实施例中，电源168可以由超级电容器实现，以便相对轻量并且便于平台110的飞行和/或平台110的相对容易的手持操作(例如，其中平台110实现为手持传感器平台)。

例如，模块化传感器核心160的其他模块170可以包括其他和/或附加传感器、致动器、通信模块/节点和/或用于提供与模块化传感器核心160关联的附加环境信息的用户界面装置。在一些实施例中，其他模块170可以包括湿度传感器、风和/或水温传感器、气压计、GNSS和/或提供测量值和/或其他传感器信号的其他环境传感器，所述测量值和/或其他传感器信号可以向用户显示和/或由核心控制器162或系统100的其他装置(例如，控制器112)使用，以提供平台110和/或系统100的操作控制或处理分析物传感器数据以补偿环境条件，如本文所述。

通常，系统100的每个元件可以用任何适当的逻辑装置(例如，处理装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器存储装置、存储器读取器或其他装置或装置的组合)来实现，所述逻辑装置可以适用于执行、存储和/或接收适当的指令，例如实现用于提供例如传感器数据和/或图像，或用于在系统100的一个或多个装置之间传输和/或接收通信，例如传感器信号、传感器信息和/或控制信号的方法的软件指令。

另外，可以提供一个或多个非暂时性介质来存储机器可读指令，用于加载到用系统100的一个或多个装置实现的任何逻辑装置中并由其执行。在这些和其他实施例中，逻辑装置可以在适当的情况下用其他部件实现，例如易失性存储器、非易失性存储器和/或一个或多个接口(例如，集成电路间(I2C)接口、移动工业处理器接口(MIPI)、联合测试行动组(JTAG)接口(例如，IEEE 1149.1标准测试访问端口和边界扫描架构)，和/或其他接口，例如用于一个或多个天线的接口，或用于特定类型传感器的接口)。

传感器信号、控制信号和其他信号可以使用各种有线和/或无线通信技术在系统100的元件之间进行通信，例如包括电压信号、以太网、WiFi、蓝牙、Zigbee、Xbee、微网或其他介质和/短距离有线和/或无线网络协议和/或实现方式。在这样的实施例中，系统100的每个元件可以包括支持有线、无线和/或有线和无线通信技术的组合的一个或多个模块。在一些实施例中，系统100的各种元件或元件的部分可以例如彼此集成，或者可以集成到单个印刷电路板(PCB)上以降低系统复杂性、制造成本、功率要求、坐标系误差和/或各种传感器测量值之间的计时误差。

例如，系统100的每个元件可以包括一个或多个电池、电容器或其他电力存储装置，并且可以包括一个或多个太阳能电池模块或其他发电装置。在一些实施例中，一个或多个装置可以由平台110的电源使用一个或多个电源线供电。这样的电源线还可以用于支持系统100的元件之间的一种或多种通信技术。

图2示出了根据本公开的实施例的包括模块化传感器核心160和关联的传感器支架128的实施例的分析物监测系统200的移动平台110A和110B的图。在图2所示的实施例中，分析物监测系统200包括基站130，可选的副驾驶站230，具有铰接成像系统/传感器载荷140、万向节系统122、模块化传感器核心160和传感器支架128的移动平台110A，以及具有铰接成像系统/传感器载荷140、万向节系统122、模块化传感器核心160和传感器支架128的移动平台110B，其中基站130和/或可选的副驾驶站230可以配置成控制平台110A、平台110B、传感器载荷140和/或模块化传感器核心160的运动、位置、取向和/或一般操作。

在各种实施例中，可以相对于基站130类似地实现副驾驶站230，例如包括类似的元件和/或能够具有类似的功能。在一些实施例中，副驾驶站230可以包括多个显示器，以便于通常与驾驶移动平台110A-B分开的模块化传感器核心160和/或移动平台110A-B的各种成像和/或传感器载荷的操作，并促进传感器数据和相应指令的基本实时分析、可视化和通信，例如向与系统200的副驾驶或用户接触的第一响应者。例如，基站130和副驾驶站230均可以配置成呈现本文描述的任何显示视图。

图3示出了根据本公开的实施例的用于分析物监测系统100的模块化传感器核心360的图。在图3中，模块化传感器核心360包括外壳盖310，外壳底部320，以及包括多个传感器元件366和样气泵330的传感器组件166。还示出了超级电容器368、样气入口322、外壳底部密封件324和无线通信天线364(例如，联接到通信模块164)。

传感器元件366的示例列表为(在第二列和第三列中具有示例读数)：

其中PID是指光电离检测器，LEL是指爆炸下限，TVOC是指总挥发性有机化合物，并且所有其他传感器元件类型均以其检测到的分析物的化学式命名。在各种实施例中，核心控制器162可以配置成检测传感器元件何时报告高于阈值(例如，阈值％vol或ppm)的特定值并且当报告值超过阈值时发出听觉或视觉警报(例如，以红色突出显示报告值)。另外，每个传感器元件366可以对一种或多种不同的分析物敏感。

超级电容器368可以实现为90F或其他容量的基于气凝胶的电容器，并且在一些实施例中可以通过设置在模块化传感器核心360的电接口上的约5.5VDC电源充电。通常，超级电容器368可以配置成具有足够的容量以向传感器元件366中的每一个供电，以使它们在已知时间段(例如5-10分钟)内保持活动状态。通常，传感器元件可能需要5分钟或更长的预热时间才能提供可靠的校准分析物检测，因此超级电容器368可以配置成在将模块化传感器核心360从电源(例如校准系统)运输到平台110或以其他方式在外部电源之间运输时保持它们处于活动状态，使得模块化传感器核心360可以例如在时间关键的监测应用中以最小延迟部署，以保护第一响应者。

图4示出了根据本公开的实施例的包括用于分析物监测系统100的模块化传感器核心360的支架附接接口(例如，安装法兰440、电接口442和气动接口322)的外壳底部320的图。在各种实施例中，安装法兰440可以配置成可释放地机械联接到传感器支架，如本文所述。电接口442可以实现为环境可密封的电接口，其配置成支持来自平台110的电力输送和/或平台110和模块化传感器核心360之间的有线通信。在图4中还示出了配置成提供模块化传感器核心360的环境传感器的环境通路的环境传感器孔口442。在一些实施例中，例如，外壳底部320可以附加地包括百叶窗部分426，其可以配置成提供附加的表面积以散发热量(例如，向周围介质，例如空气，以用作散热器)和/或为模块化传感器核心360的样气泵330提供基本畅通的样气排气。在其他实施例中，这种样气排气可以通过盖310和/或底部320的任何可用部分引导。

图5示出了根据本公开的实施例的包括用于分析物监测系统100的模块化传感器核心360的集成样气通道532的外壳盖310的图。在图5中，外壳盖310包括外壳盖密封件524、样气入口534、样气泵接口530、多个样本元件容器536(例如，较大)和538(例如，较小)，每个都具有它们自己的样本元件密封件537，以确保样气保留在样气通道532和样本元件容器536和538内。通常，样气通道532允许样气泵330从穿过传感器组件166的样本元件366的顶部的样气入口534抽取样气，以允许各种样本元件366检测样气中的一种或多种分析物和/或这样的分析物的浓度。

图6示出了根据本公开的实施例的用于分析物监测系统100的模块化传感器核心360的传感器组件600的图。在各种实施例中，传感器组件600可以与图1的传感器组件166类似地实现。在图6中，传感器组件600包括可释放地安装到传感器支撑件667的各种传感器元件166。例如，传感器支撑件667可以实现为具有多个插口的印刷电路板(PCB)，每个插口配置成接收并机械地和可释放地固定相应的传感器元件166，如图所示。传感器支撑件667还可以包括每个传感器元件166和电源168和/或核心控制器162之间的电连接，由此提供为传感器元件166供电和/或监控由传感器元件166提供的传感器信号。传感器支撑件667还可以包括在电源168和样气泵致动器630的电接口632之间的电连接。

在各种实施例中，电源168，特别是由超级电容器368提供的电力，可以经由可以实现为PCB的传感器支撑件667和控制器支撑件662联接到传感器元件166和/或样气泵致动器630。例如，超级电容器368和/或核心控制器162可以机械地联接到例如控制器支撑件662，并且控制器支撑件662可以机械和/或电联接到传感器支撑件667，以支持通过超级电容器368(例如，和电源168的各种功率调节电路)为传感器元件166供电和/或监控由传感器元件166(例如，由核心控制器162)提供的传感器信号。在图7中还示出了例如控制器支撑件662中的样本入口孔口622，其配置成提供用于样气入口322/534的通路。

图7示出了根据本公开的实施例的用于分析物监测系统100的模块化传感器核心360的传感器组件600的核心控制器762的图。在各种实施例中，核心控制器762可以与图1的模块化传感器核心160的核心控制器162、通信模块164、电源168和/或其他模块170相似地实现和/或具有与其相似的功能。在图7中，核心控制器762机械地和电联接到控制器支撑件662。在图7中还示出了安装到控制器支撑件662的环境传感器772和接线盒742，所述控制器支撑件可以配置成提供环境传感器772、接线盒742、核心控制器762和超级电容器368之间的电连接和用于该电连接的机械支撑，如图所示。在一些实施例中，核心控制器762可以配置成监控接线盒742的一个或多个引脚的接地状态并且仅在这样的(一个或多个)引脚被检测为接地之后才允许通过接线盒742提供电力和/或数据，以便减少或消除对平台110和/或模块化传感器核心360造成电气损坏的风险。

图8示出了根据本公开的实施例的用于分析物监测系统100的模块化传感器核心360的传感器组件600的样气泵830的图。特别地，图8示出了样气泵830的元件的两个透视分解图830和831。在图8中，样气泵830可以实现为压电泵，其配置成通过泵入口844吸入样气并且通过排气通道846排出样气。样气泵830可以包括泵盖838，所述泵盖配置成支撑或形成泵入口844(例如，其可以配置成与盖310的泵接口530接口连接)并容纳泵弹簧836、泵致动器630和电接口632的至少一部分，包括泵致动器电极832。样气泵830还可以包括泵底座840，所述泵底座配置成支撑或形成排气通道846并容纳或提供用于流动密封件850和/或泵壳体密封件842的密封通道。泵底座840还可以配置成形成排气室847，泵致动器830的排气喷嘴834可以在所述排气室中突出。泵弹簧836可以配置成将泵致动器630固定在泵盖838和泵底座840之间，并且为泵致动器630提供振动隔离/抗冲击性。在一些实施例中，排气喷嘴834、排气通道846和/或排气室847可以配置成与排气管接口连接，所述排气管配置成提供通过盖310或底部320的出口，用于吸入模块化传感器核心360的样气。

在替代实施例中，流动密封件850可以由例如闭孔硅酮泡沫形成，并且配置成提供样气泵830内的气动密封和配置成保护样气泵830的元件(例如泵盖838、泵致动器630、泵底座840)免受因对模块化传感器核心360和/或平台110的冲击而造成的损坏的振动隔离。通过将这样的冲击保护与流动密封件850结合，可以使样气泵830及其在模块化传感器核心360内的安装更紧凑，并且维修样气泵830可能是不太复杂的过程。在各种实施例中，流动密封件850可以实现为两个闭孔硅酮泡沫环，一个设置在泵致动器630和泵盖838(例如，和/或弹簧836，其在一些实施例中可以由流动密封件850的元件代替)之间，并且一个设置在泵致动器630和泵底座840之间。

图9示出了根据本公开的实施例的用于分析物监测系统100的模块化传感器核心360的传感器支架128的图。在图9中，传感器支架128包括可密封电接口942、机械闩锁940、机械锁释放器944、可密封气动接口922和气动接口扩展器924。在各种实施例中，机械锁释放器944可以朝向传感器支架128的中心按压，以允许模块化传感器核心360的安装法兰440与机械闩锁940接合或脱离。在一些实施例中，安装法兰440和机械闩锁940可以配置成允许模块化传感器核心360按压到传感器支架128中并卡扣或锁定到传感器支架128中(并且经由气动接口922形成密封气动接口和/或经由电接口942形成密封电接口)，而不致动机械锁释放器944。在各种实施例中，气动接口扩展器924可以配置成可密封地联接到外部管或其他接口，从而为气体样本提供管道以到达可密封气动接口922。

图10示出了根据本公开的实施例的包括用于分析物监测系统100的模块化传感器核心360的外部样气通气管1030的传感器支架1028的图。如图10中所示，外部样气通气管1030可以在气动接口扩展器924处联接到传感器支架1028，以便以与传感器支架1028的期望距离和/或相对取向收集样气。外部样气通气管1030可以实现为碳纤维管(例如，用于轻量应用)、金属管(例如，用于耐热或耐化学性)、挠性管和/或其他样气管道和/或它们的组合，其配置成悬挂或联接到例如平台110的附属物，以便在平台110的洗桨外部和/或与平台110和/或模块化传感器核心360的安全距离之外对气体进行采样，从而允许对危险气体羽流或燃烧区域进行安全采样。在各种实施例中，外部样气通气管1030可以用特定过滤器1032实现以减少或消除气载微粒进入和/或损坏模块化传感器核心360、传感器元件166和/或样气泵330/830的风险。

在各种实施例中，模块化传感器核心360可以重约16盎司，并且传感器支架128可以重约3盎司。其他实施例，包括模块化传感器核心360被修改为直接联接到平台110和/或具有更少传感器元件的实施例，可以总重2-25盎司。

图11示出了根据本公开的实施例的包括用于分析物监测系统100和/或1100的模块化传感器核心360的传感器支架1128的校准系统1110的图。在图11中，校准系统1110包括显示器1132和各种按钮/操纵杆选择装置1133(例如，用户界面132的元件)，配置成联接到模块化传感器核心360的样本支架1128，以及可选的样本接口1122。在各种实施例中，校准系统1100可以配置成通过可密封电接口942向模块化传感器核心360提供电力和/或通过可密封气动接口922提供计量校准气体样本，其由用户界面1133控制。

在一些实施例中，校准系统1110可以配置成例如执行传感器组件166的一个或多个传感器元件的通气检查(bump check)，其中包括一个或多个传感器元件366对其敏感的特定分析物的通气气体样本提供给模块化传感器核心360，以使那些传感器元件366记录分析物响应，从而确保那些传感器元件366起作用。这样的通气气体样本可以包括足够的分析物以在校准传感器元件的典型动态范围内引起可测量的分析物响应。

在其他实施例中，校准系统1110可以配置成例如执行传感器组件166的一个或多个传感器元件的校准检查，其中包括一个或多个传感器元件366对其敏感的特定分析物(例如，根据选定或已知浓度和速率提供)的计量气体样本提供给模块化传感器核心360，以使那些传感器元件366记录已知的分析物响应，从而确保那些传感器元件366起作用并且将那些传感器元件366校准到选定或已知的分析物浓度和/或速率。这样的校准可以包括调整例如提供给特定传感器元件366的传感器控制信号的幅度、频率和/或其他信号特性，和/或调整由核心控制器162应用到由特定传感器元件366提供的传感器信号的放大和/或其他传感器信号处理特性，以便提供对计量气体样本的已知分析物响应。

在另外的实施例中，校准系统1110可以实现为例如模块化传感器核心360的便携式用户界面，并且配置成确定和显示与模块化传感器核心360处理的气体样本相对应的传感器数据，例如分析物类型、分析物浓度和/或与传感器组件166的一个或多个传感器元件366关联和/或可由其检测的其他分析物特性。在一些实施例中，计量或其他类型的气体源可以经由样本接口1122联接到校准系统1110以促进模块化传感器核心360的通气检查和/或校准。在特定实施例中，校准系统/便携式用户界面1110可以安装到杆，并且样本接口1122可以联接到外部样气通气管1030，以便当用户在手持应用中手动携带便携式用户界面1110和模块化传感器核心360时安全地对有害气体羽流进行采样。

在校准系统1110实现为用于模块化传感器核心360的便携式用户界面1110的实施例中，便携式用户界面1110可以没有样本接口1122，可以包括内部电池或促进便携式手持使用的其他电源，并且可以省略执行模块化传感器核心360的通气检查或校准的任何能力。便携式用户界面1110的这样的实施例可以比校准系统1110的实施例更轻且更小，并且这样的实施例比常规分析物传感器系统更小且更轻。

在另外的实施例中，便携式用户界面1100可以实现为固定位置安装系统并且配置成随着接近模块化传感器核心360的分析物羽流随时间演变而连续监控固定位置处的环境。相应的分析物数据可以实时传输到基站130，或者被记录并存储在模块化传感器核心360内以在日后检索。

图12-14示出了根据本公开实施例的使用分析物监测系统100提供分析物监测的各种操作的流程图1200、1300、1400。在一些实施例中，图12-14的操作可以实现为由与图1-11中所示的对应电子装置、传感器和/或结构关联的一个或多个逻辑装置或控制器执行的软件指令。更一般地，图12-14的操作可以用软件指令、机械元件和/或电子硬件(例如，电感器、电容器、放大器、致动器或其他模拟和/或数字部件)的任何组合来实现。

还应当领会，过程1200、1300、1400的任何步骤、子步骤、子过程或块都可以以不同于图12-14所示的实施例的顺序或布置来执行。例如，在其他实施例中，可以从每个单独的过程省略或添加一个或多个块。此外，块输入、块输出、各种传感器信号、传感器信息、校准参数和/或其他操作参数可以在移动到相应过程的后续部分之前存储到一个或多个存储器。尽管参考图1-11中描述的系统描述过程1200、1300、1400，但是过程1200、1300、1400可以由不同于那些系统并且包括电子装置、传感器、组件、机构、平台和/或平台属性的不同选择的其他系统来执行。

图12的过程1200通常可以对应于用于组装分析物监测系统100的方法。

在块1202处，将传感器支架安装到传感器平台。例如，模块化传感器核心360的用户或制造商可以配置成将传感器支架128安装到例如平台110或校准系统/便携式用户界面1110。在一些实施例中，这样的安装可以包括将可密封电接口942联接到平台110的电源或校准系统/便携式用户界面1110。在可选块1204处，将外部样气通气管联接到传感器支架。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商可以配置成将外部样气通气管1030安装到例如平台110或校准系统/便携式用户界面1110。

在块1206处，将模块化传感器核心固定到传感器支架。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商可以配置成将模块化传感器核心360安装到平台110的传感器支架128和/或校准系统/便携式用户界面1110的传感器支架1128。在可选块1208处，安装机械安全措施以将模块化传感器核心固定到传感器支架或平台。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商可以配置成安装机械安全措施，例如机械带，以将模块化传感器核心360固定到例如传感器支架128和/或平台110，和/或将模块化传感器核心360固定到校准系统/便携式用户界面1110的传感器支架1128。

图13的过程1300通常可以对应于用于维护分析物监测系统100的方法。

在块1302处，报告模块化传感器核心内的耗尽传感器元件。例如，控制器162、通信模块164、用户界面132和/或通信模块132可以配置成报告系统100的各个元件之间的耗尽传感器元件(例如，传感器组件166的传感器元件366中的一个)，包括在用户界面132上显示耗尽传感器元件警报。在一些实施例中，控制器162可以配置成通过检测或报告例如对模块化传感器核心160的通气检查或校准的退化或缺失分析物响应，或通过检测或报告相对于第二传感器元件退化或缺失的第一传感器元件的分析物响应来检测耗尽传感器元件(例如，不再对其指定分析物敏感的传感器元件)，其中两个传感器元件对共同分析物敏感。

在块1304中，移除模块化传感器核心的盖。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商可以配置成移除模块化传感器核心360的盖310以接近传感器组件166。在块1306中，从模块化传感器核心移除耗尽传感器元件。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商可以配置成从模块化传感器核心360移除在块1302中识别的耗尽传感器元件366。在块1308中，将新传感器元件插入模块化传感器核心中。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商可以配置成将新传感器元件366插入模块化传感器核心360中，以替换在块1306中移除的耗尽传感器元件366。在块1310中，更换用于模块化传感器核心的盖。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商可以配置成更换模块化传感器核心360的盖310，以密封传感器组件166和/或模块化传感器核心360的其他元件免受环境条件(包括水分和/或热量)造成的损坏。

在块1312中，报告新传感器元件状态。例如，控制器162、通信模块164、用户界面132和/或通信模块132可以配置成报告新传感器元件的状态，包括在用户界面132上显示新传感器元件通气检查响应或校准响应。在一些实施例中，校准过程可以在新传感器元件的状态的这种报告之前或作为其一部分来执行。这种校准过程可以包括图14的过程1400的一个或多个要素，例如，包括将模块化传感器核心360固定到校准系统1110。

图14的过程1400通常可以对应于用于维护和/或校准分析物监测系统100的方法。

在可选块1402处，将外部电源提供给校准系统。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商可以配置成向校准系统1100提供外部电源，以确保校准系统1100可以执行通气检查过程和/或校准过程，如本文所述，和/或为模块化传感器核心360的超级电容器368充电。

在块1404处，初始化校准系统。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商，或校准系统1110的控制器112，可以配置成通过检测例如在块1402已提供外部电源或通过检测一个或多个用户界面1132或1133的用户选择来初始化校准系统1110。

在块1406处，将模块化传感器核心固定到校准系统。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商可以配置成将模块化传感器核心360固定或联接到校准系统1110的传感器支架1128。在这样的联接之后，校准系统1110的控制器112可以配置成接收来自用户界面1133的用户选择，其例如对应于执行模块化传感器核心360的通气检查、或对应于执行模块化传感器核心360的校准，并且过程1400可以进行到如图所示的适当块。在各种实施例中，校准系统1110可以配置成默认执行模块化传感器核心360的通气检查，例如在控制器112检测到模块化传感器核心360联接到校准系统1110之后经过预定时间之后。

在块1408处，执行模块化传感器核心的通气检查。例如，控制器112和/或核心控制器162可以配置成执行模块化传感器核心360的通气检查。在一些实施例中，校准系统1110可以配置成通过可密封气动接口922将通气气体样本(例如，源自样本接口1122)提供给模块化传感器核心360，通过可密封电接口942从模块化传感器核心360的一个或多个传感器元件366接收相应的分析物响应，并且至少部分基于对应的分析物响应确定一个或多个传感器元件366是操作的还是耗尽的。在各种实施例中，这样的状态可以被称为模块化传感器核心360的通气检查结果。

在块1410处，报告模块化传感器核心的通气检查结果。例如，控制器112和/或核心控制器162可以配置成报告响应于在块1408中执行的通气检查而生成的模块化传感器核心360的通气检查结果。在一些实施例中，校准系统1110可以配置成通过在显示器1132上列出传感器元件366并且可视地或文本地指示传感器元件366中的操作或耗尽传感器元件来报告对应于模块化传感器核心360的一个或多个传感器元件366的通气检查结果。在另外的实施例中，校准系统1110可以配置成通过发出对应于传感器元件366的所有操作或任何耗尽状态的可听指示来报告对应于模块化传感器核心360的一个或多个传感器元件366的通气检查结果。

在可选块1412处，执行模块化传感器核心的校准。例如，在校准系统1110配置成执行模块化传感器核心360的一个或多个传感器元件366的校准的实施例中，配置系统1110可以配置成通过经由可密封气动接口922将计量气体样本(例如，源自样本接口1122)提供给模块化传感器核心360，通过可密封电接口942从模块化传感器核心360的一个或多个传感器元件366接收相应的分析物响应，并且至少部分基于对应的分析物响应确定一个或多个传感器控制信号特性和/或传感器信号处理特性和/或关联的信号调整，以校准一个或多个传感器元件366。在各种实施例中，这样的信号特性和/或调整可以被称为模块化传感器核心360的校准结果。根据传感器组件166中的传感器元件366的状态和数量，使用这样的过程校准模块化传感器核心360所需的时间可以为约2-20分钟不等。

在可选块1414处，报告模块化传感器核心的校准结果。例如，在校准系统1110配置成执行模块化传感器核心360的一个或多个传感器元件366的校准的实施例中，配置系统1110可以配置成报告响应于在块1412中执行的校准而生成的模块化传感器核心360的校准结果。在一些实施例中，校准系统1110可以配置成通过在显示器1132上列出传感器元件366并且可视地或文本地指示传感器元件366中的校准的传感器元件来报告对应于模块化传感器核心360的一个或多个传感器元件366的校准结果。在另外的实施例中，校准系统1110可以配置成通过发出对应于传感器元件366的所有校准或任何未校准状态的可听指示来报告对应于模块化传感器核心360的一个或多个传感器元件366的校准结果。

在块1418处，从校准系统移除模块化传感器核心。例如，模块化传感器核心360和/或平台110的用户或制造商可以配置成从校准系统1110的传感器支架1128移除或脱离模块化传感器核心360。在这样的联接之后，模块化传感器核心360的控制器162可以配置成使用超级电容器368为传感器元件366供电直到模块化传感器核心360固定在平台110的传感器支架128中和/或由其供电，以使得能够在平台110上相对快速地部署模块化传感器核心。

通过提供这样的用于分析物监测的系统和技术，本公开的实施例显著提高了无人传感器平台的操作灵活性和可靠性。而且，这样的系统和技术可以用于增加分析物测量系统用户的操作安全性，包括超出常规系统可实现的无人移动传感器平台。因而，实施例提供具有显著增加的监测便利性和性能的分析物监测系统。

根据本文描述的实施例，分析物监测系统可以受益于配置成提高这样的系统的操作灵活性、可靠性和准确性的各种可视化和分析物监测技术。特别地，实施例可以配置成提供各种显示视图，例如允许用户访问和选择性地启用这样的特征和能力，并且可以根据配置成减轻驾驶员负担、保护这样的系统的移动平台的操作的各种过程和/或控制回路来实现，并比常规系统更快速和更可靠地定性和定量评估潜在的暴露事件。

在各种实施例中，系统100可以配置成通过使用移动平台110和安装到移动平台110以用于采样的传感器来可视化和表征分布式危险气体威胁。通常，移动平台110将分析物传感器数据中继回基站130和/或副驾驶站230处的操作员，在那里它将呈现在地理空间图之上或之内，以帮助可视化和表征威胁。例如，第一响应者通常需要评估危险情况并确定相关污染或威胁的程度。系统100的元件可以自主地标绘危险气体的范围并将结果传感器数据叠加到地理空间图上，使得操作员可以可视化危险的全部范围(例如，气体云)并安全地进行。系统100的元件还可以使用视觉系统来识别和中继关于警告标牌和相关信息的信息，并且可视地报告特定威胁和位置。在系统100包括手持移动平台的实施例中，系统100的元件可以聚合各种数据以向手持平台的用户提供关键和及时的警告和/或安全指令。

实施例可以将2D或3D分析物传感器数据作为图标或彩色高光或斑点叠加在地理空间地图上，使得用户可以可视化危险气体羽流的范围。实施例可以可选地包括第二屏幕/附加基站，使得除了UAV/UGV驾驶员之外的用户可以查看/操作传感器数据。实施例可以使用图像识别技术来使用在线或内置数据库读取NFPA菱形图和DOT化学标牌，并将相关的危险信息和/或安全指令中继给系统100的用户。

除了由模块化传感器核心160的实施例提供的基本上是原位分析物传感器数据的分析物传感器数据之外，移动平台110可以包括成像模块142的实施例，其配置成例如通过气体成像提供远程分析物传感器数据。例如，成像模块142可以实现为可见光谱、红外线和/或多光谱(例如，可见光和红外线、可见光和热、或可见光、红外线和紫外线)成像模块，其配置成基于气态分析物的发射和/或吸收光谱来检测气态分析物的存在和/或估计特定气态分析物的浓度。而且，移动平台110可以用多个成像模块实现，每个成像模块配置成根据不同的光谱(例如，其可以部分重叠)对场景进行成像，并且系统100可以配置成组合或融合这样的图像以生成多光谱图像，其可以用于帮助围绕危险监测区域引导移动平台110和/或瞄准万向节系统122。因而，系统100可以配置成根据与分析物传感器数据的单独类型和/或分析物传感器数据的不同类型的组合关联的多种不同检测协议来执行分析物检测。

图15A-C示出了根据本公开的实施例的由用于分析物监测系统100或200的用户界面(例如，基站130和/或副驾驶站230的用户界面132)呈现的显示视图1500、1502、1504。在图15A所示的实施例中，显示视图1500包括由各种选择器/指示器组(例如，标头1512、载荷控制器菜单1514和1516、视频传送1518和配置成可视化和/或量化分析物检测并操作移动平台110和/或移动平台110的元件的平台遥测指示器1520)围绕的地理空间图1510。例如，标头1512可以包括一个或多个选择器和/或指示器，其配置成例如接收用户对特定选择器的选择，以启用、禁用或选择活动传感器载荷(例如，成像模块142、模块化传感器核心160)以用于在地理空间图1510内显示相应的地理参考传感器数据，或指示移动平台110和/或移动平台110的各种元件的操作状态。

载荷控制器菜单1514可以包括一个或多个选择器或按钮，其配置成接收用户对特定选择器的选择，以控制成像模块142、模块化传感器核心160和/或移动平台110的其他传感器的功能。载荷控制器菜单1516也可以包括一个或多个选择器或按钮，其配置成接收用户对特定选择器的选择以控制成像模块142、模块化传感器核心160和/或移动平台110的其他传感器的功能，例如缩放级别、孔径、样本气泵速率和/或移动平台110的传感器的其他功能或操作状态。视频传送1518可以配置成显示由成像模块142捕获的图像或视频(例如，可见光谱、红外光谱和/或多光谱图像或视频)，以促进移动平台110的驾驶或向系统100或200的驾驶员或副驾驶员提供态势感知。平台遥测指示器1520可以配置成指示与移动平台110、万向节系统122、模块化传感器核心160和/或移动平台110的其他元件的位置、取向或运动关联的各种类型的遥测。

在特定实施例中，标头1512或载荷控制器菜单1514或1516内的选择器可以实现为配置成将移动平台110置于自动漂移检测模式的自动漂移检测模式选择器。一旦置于这样的模式，移动平台110可以配置成控制推进系统124，以允许移动平台根据影响移动平台110的局部风在指定时间段(例如，与自动漂移检测模式关联的漂移时期)内水平和/或竖直漂移。在这样的自动漂移检测模式期间，移动平台110可以配置成确定由于这样的风引起的第一估计漂移速度，偏航移动平台110九十度，测量由于这样的风引起的第二水平正交估计漂移速度，并且基于第一和第二估计漂移速度确定局部风速。

例如，为了确定估计漂移速度，移动平台110可以配置成测量移动平台110的初始漂移位置(例如，使用GNSS 118)，以允许移动平台110漂移预选时间段或直到移动平台110接近操纵障碍物或危险物，并且在这样的预选时间过去之后测量最终漂移位置，并且基于初始和最终漂移位置之间的矢量差来确定估计的漂移速度。在各种实施例中，局部风速可以是第一和第二估计漂移速度的平均值。在确定局部风速时，移动平台110可以配置成退出自动漂移检测模式和/或在原地悬停，直到提供随后的操纵或分析物检测指令，如本文所述。

在图15A所示的实施例中，地理空间图1510包括移动平台指示器110和在底图或图1511上方呈现的分析物羽流覆盖1530。在各种实施例中，当移动平台在地理空间图1510中所示的区域内时，系统100可以配置成至少部分基于由模块化传感器核心160提供的分析物传感器数据和由取向传感器114、GNSS 118和/或移动平台110或移动平台110的元件的其他取向和/或位置或运动传感器提供的取向和/或位置数据来确定地理空间图1510内的分析物羽流覆盖1530的形状、范围和/或其他特性。例如，系统100可以配置成基于由移动平台110提供的分析物传感器数据和/或环境条件来确定与分析物羽流关联的浓度分布，并根据颜色标绘呈现分析物羽流覆盖1530以指示相对浓度，例如热色(例如红色)表示分析物的浓度相对较高，冷色(例如蓝色)表示分析物的浓度相对较低。这样的颜色标绘可以例如基于分析物的相对毒性(例如，高毒性分析物在相对低的绝对浓度/ppm下呈红色)，和/或基于对有机物、结构和/或机器的相对危害。

在一些实施例中，系统100可以配置成基于与对应于底图或图1511的监测区域关联的环境条件来确定在地理空间图1510内显示的分析物羽流覆盖1530的各种特性。例如，系统100可以配置成基于在地理空间图1510内测量的相应分析物的浓度(例如，通过成像模块142和/或模块化传感器核心160)、确定的风速(例如，根据自动漂移检测模式测量)、环境温度、环境湿度和/或影响分析物羽流的空间演变和/或模块化传感器核心160和/或移动平台110对分析物羽流的检测的其他环境条件，来确定对应于分析物羽流覆盖1530的分析物羽流的潜在源1532的位置。

在另一实施例中，系统100可以配置成例如确定特定监测区域内存在多种类型的分析物，并且根据显示视图1500中呈现的不同覆盖层呈现每种类型的分析物，其中每一种可以由用户选择性启用和/或禁用。分离类型的分析物可以包括例如易燃分析物、腐蚀性分析物(例如硫化氢)、卤化化合物、无味窒息风险和/或其他不同类型的分析物。

在各种实施例中，移动平台110可以配置成基于例如由成像模块142和/或模块化传感器核心160提供的分析物传感器数据和/或基于由安装到移动平台110的传感器或由外部系统测量并传送到系统100的各种环境条件(例如，例如由在线数据库通过链接到基站130或副驾驶站230的无线网络提供的区域天气数据)来调整其路线110。因此，移动平台110可以配置成自主地避免进入危险分析物羽流(例如，特定分析物羽流内的分析物的危险浓度)或环境(例如，显著的下沉气流或其他非期望环境条件和/或这样的非期望环境条件内的有害分析物羽流)。例如，将UAV/UGV送入危险环境会使移动平台110面临损坏或污染的风险，从而需要更换或净化。通过增加基于机载分析物和环境传感器的智能避险，可以通过自动路线调整来限制危险暴露，从而保护移动平台110及其相关传感器套件。

本文描述的实施例可以提供对分析物和/或环境传感器数据的自主反应。例如，控制器112和/或基站130或副驾驶站230的控制器可以配置成从移动平台110和/或从安装到移动平台110的传感器接收分析物和/或环境传感器数据，并确定路线调整以避免检测到的危险分析物羽流和/或环境条件。路线调整的示例可以包括停止、爬升和/或反向路线以从危险环境撤退。例如，这种路线调整可以被中继到基站130的用户，或者可以由移动平台110直接/自主地实现。这种自主响应旨在保持移动平台110的完整性并且避免将污染带入其他非污染区域。可能促使这些响应的情况包括：当模块化传感器核心160的可燃气体传感器元件指示相对高浓度的爆炸性气体时；当模块化传感器核心160的传感器元件指示相对高浓度的有毒气体时；当模块化传感器核心160的氧气传感器元件指示相对高或低的O

通常，避险路线修正可能会中断手动飞行/控制或自动计划的飞行/路线。例如，可以向驾驶员/用户提供显示视图内的各种选择器，如果认为情况不适合，则能够在需要时中止自主操作。例如，在图15B所示的实施例中，显示视图1502包括与显示视图1500相同的许多特征，但危险警告菜单1522在显示视图1502内居中呈现为地理空间图1510上方的覆盖。

在各种实施例中，系统100可以配置成在移动平台110进入对应于分析物羽流覆盖1530的分析物羽流的相对高浓度或危险部分时触发危险警告菜单1522的呈现，其例如由移动平台110在地理空间图1510中的位置，和/或基于由成像模块142和/或模块化传感器核心160提供的分析物传感器数据确定。危险警告菜单1522可以包括指示危险类型(例如，基于分析物或基于环境条件)的警报文本和一个或多个选择器，其允许用户使移动平台110进入自动撤退模式(例如，其中移动平台110自主调整其路线以移动远离检测到的危险)，允许用户取消和忽略危险警告(例如，以便为第一响应者提供紧急出口指导)，和/或与系统100的其他导航选项关联的其他选择器。

在一些实施例中，危险警告菜单1522可以包括加速逃生选择器，其配置成使移动平台110进入加速逃生模式，其中移动平台110控制推进系统124以提供最大垂直推力并突然增加移动平台110的高度。在替代实施例中，危险警告菜单1522可以包括例如允许用户使移动平台110进入辅助危险导航模式的选择器，其中移动平台110允许驾驶员在不会将移动平台置于在分析物羽流的相对高浓度或危险部分内的任何方向上手动调整移动平台110的路线。例如，移动平台110可以配置成减弱任何试图将移动平台110操纵朝向和/或进入这样的危险部分的手动用户控制信号。

在一些实施例中，显示视图1500或1502的危险警告菜单1522、标头1512和/或选择器/指示器组可以包括分析物浓度等值线标绘选择器，其配置成使移动平台110进入分析物浓度等值线标绘模式，其中移动平台110使用由成像模块142和/或模块化传感器核心160提供的分析物传感器数据来确定地理空间图1510中表示的监测区域内的一个或多个分析物浓度边界和/或对应的等值线。例如，移动平台110可以配置成将移动平台110在监测区域内并围绕与分析物羽流覆盖1530对应的分析物羽流移动，以生成足够的分析物传感器数据，以便确定分析物浓度等值线图。

例如，在图15C中所示的实施例中，显示视图1504包括与显示视图1500相同的许多特征，并且另外包括界定相应分析物浓度段1540-1544的分析物浓度边界1546-1550，如图所示。例如，移动平台110可以接近或进入相对高的分析物浓度段1540，从模块化传感器核心160接收指示相应分析物的危险浓度的分析物传感器数据，并触发在基站130或副驾驶员站230上呈现危险警告菜单1522。驾驶员或副驾驶员可以选择分析物浓度等值线标绘选择器，以使移动平台110进入分析物浓度等值线标绘模式，并且移动平台110可以在分析物羽流周围自主操纵移动平台110，以确定分析物浓度段1540-1544的范围和/或分析物浓度边界1546-1550的空间等值线，如图所示。

更一般地，驾驶员或副驾驶员可以在任何时间选择分析物浓度等值线标绘选择器，而不管移动平台110是否已进入与分析物羽流覆盖1530对应的分析物羽流的任何部分。例如，这样的自主等值线标绘提供了比手动技术明显更快的分析物浓度等值线标绘，并且可以调整这种标绘的分辨率以增加空间清晰度并降低标绘速度，反之亦然。在相关实施例中，移动平台110可以配置有浓度查找器模式，其中在选择这种模式时，移动平台110可以配置成围绕对应于分析物羽流覆盖1530的分析物羽流操纵移动平台110，以找到地理空间图1510中显示的监测区域内的最高或最低分析物浓度。

在各种实施例中，移动平台110的分析物浓度等值线标绘和/或其他操作模式可以在平面中执行，例如在选定的高度执行，或者可以在体积上(例如，在三个维度上)执行，例如以生成三维分析物浓度等值线。例如，图16A-C示出了根据本公开的实施例的分析物监测系统100或200的用户界面(例如基站130和/或副驾驶站230的用户界面132)呈现的显示视图1600、1602、1604。特别地，显示视图1600、1602、1604提供监测区域1630内的分析物羽流的三维视图。如图16A中所示，监测区域1630设置在多个建筑物1642之间的停车场1640上方并且邻近高速公路1644，全部显示在三维地理空间图1610中。在显示视图1600中，监测区域/点云1630包括对应于监测区域内的三个分析物羽流的三个分析物羽流覆盖/点云1632、1634和1636。特别地，分析物羽流点云1632和1636对应于一种类型的分析物，而分析物羽流点云1634对应于不同类型的分析物。

在显示视图1600中还示出了各种选择器和/或指示器，其配置成接收用户对特定选择器的选择，以例如调整显示视图1600、地理空间图1610和/或点云1630-1636的视角或其他特性，或者例如指示地理空间图1610和/或点云1630-1636的状态。特别地，标头1612可以包括配置成允许用户改变显示视图1600的缩放级别或视图视角的选择器，时间演变控制器1614可以包括配置成允许用户根据选定的时间戳呈现点云1630-1636中的任何一个或多个或根据选定的时间段和/或速率来动画化一个或多个点云1630-1636(例如，以显示每个分析物羽流如何随时间演变)的选择器，并且时间线指示器1616可以配置成指示与时间戳和/或点云1630-1636的动画相对应的特定时间或时间范围。图16B的显示视图1602示出了监测区域1630和分析物羽流覆盖/点云1632-36的放大透视图，并且图16C的显示视图1604示出了监测区域1630和分析物羽流覆盖/点云1632-36的自上向下透视图。

在图16A-C所示的实施例中，监测区域1630内的点被着色为中性颜色，以指示相应区域已被采样但未检测到危险分析物。分析物羽流1630内的点被着色为热(例如，红色)以指示相对高的分析物浓度，并且着色为冷(例如，蓝色)以指示相对低的分析物浓度。在其他实施例中，例如，不同的分析物可以被分配不同的颜色，并且点云的其他特性(例如，饱和度、不透明度、点直径和/或其他特性)可以用于向用户传达浓度。没有点的显示视图1600-1604的部分未被采样。

在一些实施例中，当将特定分析物传感器元件响应与地理空间图1510和/或1610所描绘的监测区域内的位置关联时，系统100可以配置成补偿与模块化传感器核心160关联的传感器时间延迟。例如，样气泵330可以设置为特定的泵速，使得模块化传感器核心160(例如，可能通过样气通气管1030)摄取的1cc样本中的分析物可能不会被模块化传感器核心160的传感器元件记录特定的一段时间，例如1秒(例如，与模块化传感器核心160关联的传感器时间延迟)。移动平台110和/或系统100的其他元件可以配置成监测和记录移动平台110的运动和/或各种环境条件(例如，局部风速)并且通过在空间上和时间上将分析物传感器数据与关联于移动平台110的位置数据(例如，由GNSS 118提供)来补偿这样的传感器时间延迟。通过提供这样的时间补偿，实施例能够比常规系统更快地监测特定监测区域和/或分析物羽流，这是由于在监测区域内的每个样本位置处的样本停留时间的减少和/或消除。

如本文所述，实施例可以配置成捕获各种类型的化学标牌和相关信息的图像，处理图像以确定相关的分析物特性，并确定与所指示的分析物相关的分析物情况报告和/或安全指令。图17示出了根据本公开的实施例的分析物监测系统1700的图。在图17中，分析物监测系统1700包括具有用户界面/显示器132的基站130，移动平台110(例如，用铰接成像系统/传感器载荷140、万向节系统122、模块化传感器核心160和传感器支架128实现)，其中基站130(和/或可选的副驾驶站)可以配置成控制移动平台110和/或移动平台110的元件的运动、位置、取向和/或一般操作。

在图17所示的实施例中，移动平台110正在监测油罐车1710，以评估与油罐车1710关联的危险状态。例如，移动平台110可以配置成沿着视图1720扫描成像模块142，以捕获化学标牌1714的图像(例如，NFPA菱形图和/或DOT标牌)，并处理这样的图像(例如，使用图像识别技术)以确定罐1712中包含的分析物的类型。系统100可以配置成参考NIOSH或其他类似的数据库来确定化学标牌1714上标识的分析物的化学性质，包括但不限于沸点、闪点、密度、分子量、IDHL、LEL、LD50等，并在基站130的显示器132上呈现这样的信息(或其部分)。移动平台110还可以配置成沿着视图1722扫描成像模块142以捕获车牌1716的图像或其他识别信息，并且处理这样的图像以确定和/或交叉引用油罐车1710的所有者、内容和/或法律状态(例如，通过访问联邦、州或其他在线或内置数据库或清单，视情况而定)。系统100可以配置成处理油罐车1710的相同或相似图像，以识别油罐车或载具的类型，并估计罐1712中携带的分析物的潜在体积。

在一些实施例中，成像模块142可以用热成像传感器来实现，并且系统100可以配置成处理油罐车1710和/或周围监测区域的辐射热图像，以基于化学标牌1714中识别的分析物识别潜在的闪点(例如，在监测区域中的位置)。还可以处理这样的热图像以识别罐1712内的剩余液位。例如，移动平台110可以配置成将传感器数据和/或处理后的图像和相关信息中继到基站130和/或副驾驶站，并且系统100可以配置成相应地生成安全指令，例如在给定分析物的组成和/或估计体积和相关环境条件(例如在油罐车1710附近或之中确定的闪点)的情况下推荐安全周界。

图18-20示出了根据本公开的实施例的使用分析物监测系统提供分析物监测的各种操作的流程图。

图18的过程1800通常可以对应于使用分析物监测系统100来监测一监测区域的方法。

在块1802处，从监测区域中的移动平台接收分析物传感器数据。例如，当移动平台110在监测区域内操纵时控制器112和/或162、通信模块164、用户界面132、通信模块132和/或系统100的其他元件可以配置成从模块化传感器核心160和/或成像模块142接收分析物传感器数据。

在块1804中，接收对应于分析物传感器数据的位置数据。例如，系统100可以配置成接收对应于在块1802中接收的分析物传感器数据的位置数据。在块1806中，生成分析物监测信息。例如，系统100可以配置成至少部分地基于在块1802和1804中接收的位置数据和分析物传感器数据的组合来生成对应于监测区域的分析物监测信息。

在块1808中，呈现包括分析物监测信息的显示视图。例如，系统100可以配置成在用户界面132的显示器中呈现包括在块1806中生成的分析物监测信息的显示视图。在块1810中，检测进入分析物羽流的危险部分。例如，系统100可以配置成至少部分地基于在块1806中生成的分析物监测信息来检测移动平台110进入分析物羽流的危险部分。在块1812中，调整移动平台的路线。例如，系统100可以配置成调整移动平台110的路线，以避开在块1810中检测的分析物羽流的危险部分。

图19的过程1900通常可以对应于使用分析物监测系统100确定监测区域内的局部风速的方法。

在块1902处，移动平台110进入自动漂移检测模式。例如，系统100可以配置成检测自动漂移检测模式的用户选择并将该选择传送到移动平台110。在块1904中，确定第一估计漂移速度。例如，系统100可以配置成控制移动平台110的推进系统124，以允许移动平台110随着影响移动平台110的风漂移并且基于这种漂移的测量确定与影响移动平台的风关联的第一估计漂移速度。在块1906中，确定第二估计漂移速度。例如，系统100可以配置成控制移动平台110的推进系统124，以使移动平台110偏航大约九十度，然后允许移动平台110随着影响移动平台110的风漂移，并且基于这种漂移的测量确定与影响移动平台的风关联的第二估计漂移速度。在块1908中，确定局部风速。例如，系统100可以配置成至少部分地基于在块1904和1906中确定的第一和第二估计漂移速度来确定局部风速。

图20的过程2000通常可以对应于使用分析物监测系统100确定与监测区域关联的分析物浓度等值线图的方法。

在块2002处，移动平台110进入分析物浓度等值线标绘模式。例如，系统100可以配置成检测分析物浓度等值线标绘模式的用户选择，并将该选择传送到移动平台110。在块2004中，操纵移动平台110以对监测区域进行采样。例如，系统100可以配置成控制移动平台110的推进系统124以在监测区域内操纵移动平台110，以生成分析物监测信息，类似于图18的过程1800。在块2006中，确定一个或多个分析物浓度边界。例如，系统100可以配置成至少部分地基于块2004中生成的分析物监测信息来确定一个或多个分析物浓度边界。在块2008中，呈现包括分析物浓度边界的显示视图。例如，系统100可以配置成在用户界面132的显示器中呈现包括在块2006中确定的分析物浓度边界的显示视图。

在适用的情况下，可以使用硬件、软件或者硬件和软件的组合来实现本公开提供的各种实施例。此外，在适用的情况下，本文中阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以组合成包括软件、硬件和/或两者的复合部件，而不脱离本公开的精神。在适用的情况下，本文中阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以被分成包括软件、硬件或两者的子部件，而不脱离本公开的精神。此外，在适用的情况下，可以预期软件部件可以实现为硬件部件，反之亦然。

根据本公开的软件，例如非暂时性指令、程序代码和/或数据，可以存储在一个或多个非暂时性机器可读介质上。还可以预期本文中识别的软件可以使用一个或多个通用或专用计算机和/或计算机系统来实现，无论是联网的和/或其他方式的。在适用的情况下，本文描述的各个步骤的顺序可以改变、组合成复合步骤和/或分成子步骤以提供本文描述的特征。

上述实施例说明但不限制本发明。还应当理解，根据本发明的原理，许多修改和变化是可能的。因此，本发明的范围仅由以下权利要求限定。