一种空投辐射探测装置及探测方法

技术领域

本发明涉及辐射探测技术领域，尤其涉及一种空投辐射探测装置及探测方法。

背景技术

随着辐射探测技术的不断发展，辐射监测人员需要获取环境中更多的辐射资料，目前，采用的传统的辐射信息探测方式是通过工程师在现场安装地面和高空探测设备，获取大气信息，并通过光纤、专线等手段，把辐射信息传输和显示给辐射监测人员。但是，对于无人岛、火场、敌占区等地区，不便于工程人员安装用于辐射信息获取的设备，可见，现有的辐射信息获取方式的便利性较差。

发明内容

本发明提供了一种空投辐射探测装置及探测方法，以解决现有的辐射信息获取方式的便利性较差。

为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种空投辐射探测装置，包括：控制单元、空投装置、辐射装置、姿态调整单元以及着陆装置；

所述控制单元与所述辐射装置连接，所述控制单元用于将所述辐射装置采集的目标环境的辐射信息转换为目标格式后发送至地面基站，所述辐射装置包括呈圆筒形的外壳，所述空投装置设置于所述外壳的顶部，所述姿态调整单元与所述辐射装置连接，用于在所述辐射装置着陆后调整所述辐射装置的姿态以使所述辐射装置处理预设直立状态，所述着陆装置设置于所述辐射装置的底部。

可选地，所述空投装置包括开伞拉绳、与所述开伞拉绳连接的引导伞、与所述引导伞连接的主伞包、设置于所述主伞包内的主伞、主伞吊带以及脱离锁，所述主伞吊带的一端与所述主伞连接，所述主伞吊带的另一端通过所述脱离锁与所述外壳连接。

可选地，所述辐射装置包括骨架，设置于所述骨架上的辐射要素传感器、定位单元、通讯单元、以及供电单元，所述骨架与所述外壳连接，所述辐射要素传感器用于采集所述辐射信息，并将所述辐射信息发送至所述控制单元，所述定位单元用于采集所述空投辐射探测装置的位置信息，并将所述位置信息通过所述通信单元发送至所述地面基站。

可选地，所述骨架的制作材料包括合金铝材料。

可选地，所述着陆装置包括弹簧板支脚和防翻架，所述防翻架与所述辐射装置连接，所述弹簧板支脚与所述防翻架连接。

可选地，还包括缓冲部件，所述缓冲部件设置于所述防翻架和所述辐射装置之间；其中，所述缓冲部件包括缓冲气垫、泡沫板或者蜂窝纸中的至少一项。

可选地，还包括爆炸部件，所述爆炸部件与所述控制单元连接。

可选地，所述爆炸部件包括起爆电雷管。

第二方面，本申请实施方式还提供一种空投辐射探测方法，应用于上述的空投辐射探测装置，所述方法包括：

在空投装置将辐射装置空投至目标环境的情况下，姿态调整单元调整所述辐射装置的姿态以使所述辐射装置处理预设直立状态；

辐射装置采集所述目标环境的辐射信息，并将所述辐射信息发送至控制单元；

控制单元将所述辐射信息转换为目标格式后发送至地面基站。

可选地，所述方法还包括：

接收所述地面基站的自毁指令；

基于所述自毁指令，执行辐射装置的自毁步骤。

有益效果：

本发明提供了一种空投辐射探测装置及探测方法，该空投辐射探测装置包括控制单元、空投装置、辐射装置、姿态调整单元以及着陆装置；控制单元与辐射装置连接，控制单元用于将辐射装置采集的目标环境的辐射信息转换为目标格式后发送至地面基站，辐射装置包括呈圆筒形的外壳，空投装置设置于外壳的顶部，姿态调整单元与辐射装置连接，用于在辐射装置着陆后调整辐射装置的姿态以使辐射装置处理预设直立状态，着陆装置设置于辐射装置的底部。这样，可以通过空投装置将辐射装置空投至目标环境，能实现对安全性较差的环境的辐射信息的采集，且，辐射装置的外壳呈圆筒形，可以保护辐射装置内部的其余结构，还可以减小辐射装置的体积，更加符合空投要求。

附图说明

图1为本发明优选实施例的一种空投辐射探测装置的结构示意图之一；

图2为本发明优选实施例的一种空投辐射探测装置的结构示意图之二；

图3为本发明优选实施例的一种嵌入式北斗用户机的示意图；

图4为本发明优选实施例的一种空投辐射探测装置的结构示意图之三。

附图标记：

201、主伞；202、脱离锁；203、辐射装置；204、着陆缓冲防翻架。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种空投辐射探测装置，包括：控制单元、空投装置、辐射装置、姿态调整单元以及着陆装置；

控制单元与辐射装置连接，控制单元用于将辐射装置采集的目标环境的辐射信息转换为目标格式后发送至地面基站，辐射装置包括呈圆筒形的外壳，空投装置设置于外壳的顶部，姿态调整单元与辐射装置连接，用于在辐射装置着陆后调整辐射装置的姿态以使辐射装置处理预设直立状态，着陆装置设置于辐射装置的底部。

在该实施方式中，空投装置包括但不限于空飘气球、运输机、直升机等，此处仅做示例，不做限定。

需要说明的是，空投辐射探测装置将辐射信息发送至地面基站，其中地面基站是现有设备，此处，不做赘述。

上述的空投辐射探测装置，可以通过空投装置将辐射装置空投至目标环境，能实现对安全性较差的环境的辐射信息的采集，且，辐射装置的外壳呈圆筒形，可以保护辐射装置内部的其余结构，还可以减小辐射装置的体积，更加符合空投要求。

可选地，空投装置包括开伞拉绳、与开伞拉绳连接的引导伞、与引导伞连接的主伞包、设置于主伞包内的主伞、主伞吊带以及脱离锁，主伞吊带的一端与主伞连接，主伞吊带的另一端通过脱离锁与外壳连接。

在本可选的实施方式中，通过脱离锁连接主伞吊带和辐射装置的外壳，这样，在需要执行空投时，可以快速实现辐射装置和空投装置的脱离。

在一示例中，以空投装置为气球伞类型的空投装置为示例，说明执行空投方式的步骤。

当气球伞携带辐射装置进入空投区域时，地面基站根据空中风择机发送空投指令，控制单元接收到空投指令后，发出信号控制气球切割器工作，切断浮空气球与辐射装置连接的固定开伞拉绳和引导伞的固定绳，释放引导伞。开伞拉绳在辐射装置自重的作用下拉断引导伞的封口绳，并把引导伞从引导伞包中拉直，引导伞张满，工作，并拉断引导伞伞顶拉断绳。引导伞带着空投装置快速下降。

进一步地，辐射装置上可以设置有气压传感器，当降落至开伞控制器选定海拔高度时，气压传感器发出信号。使伞包切割器工作，切断伞包固定绳。引导伞提起主伞包，然后打开主伞包，主伞从主伞包中拉出、拉直，主伞张满工作，带着辐射装置稳定下降，并拉断主伞拉断绳。吊带拉直，拔销绳工作，缓冲气囊打开。在辐射装置着陆的瞬间，着陆控制器控制分离接头工作，使伞系统与空投辐射站分离。这样，可以实现将辐射装置空投至目标环境。其中，目标环境可以是无人岛、火场、敌占区等不便于工程人员安装用于辐射信息获取的设备的区域，这样，可以实现对艰难环境的辐射的探测。提升辐射探测的便利性。

需要说明的是，根据辐射装置着陆后必须保持直立状态的要求和本身的物理结构和重量体积，为减少空投过程中对系统性能的影响，确保辐射装置安全稳定着陆，在开伞程序的设计、开伞方式的选择以及伞降装置的设计上，借鉴了常规的小件空投系统(如无人机回收伞、轻型投物伞)的成熟技术。伞系统设计选用了稳定性好，摆动角小的伞型，使系统着陆的姿态稳定；着陆瞬间，主伞与辐射装置分离顺畅、快捷，避免伞衣覆盖、拖曳辐射站；辐射装置增加防侧翻机构，提高辐射装置抗翻倒能力。

在一示例中，如图2所示，伞降装置由开伞拉绳、引导伞套、引导伞、引导伞连接带、主伞包、主伞201及吊带、着陆脱离锁202等组成；着陆装置为着陆缓冲防翻架204。开伞拉绳、引导伞套、引导伞、引导伞连接带、主伞包、主伞201及吊带安置在辐射装置203的保护筒(外壳)顶部，着陆脱离锁202把辐射装置203和主伞吊带连接起来，着陆缓冲防翻架204安装在辐射装置203底部，这样，伞降装置安置在辐射装置203的保护筒顶部，主伞吊带上端与脱离锁202连接，下端固定在保护筒顶部外测，着陆后主伞与辐射装置203脱离。辐射装置203底部安装着陆装置，着陆时起缓冲、防翻的作用。

可选地，辐射装置包括骨架，设置于骨架上的辐射要素传感器、定位单元、通讯单元、以及供电单元，骨架与外壳连接，辐射要素传感器用于采集辐射信息，并将辐射信息发送至控制单元，定位单元用于采集空投辐射探测装置的位置信息，并将位置信息通过通信单元发送至地面基站。

需要说明的是，辐射装置的结构设计与空投和着陆方案密切相关。一是要求辐射装置体积小、重量轻，外形尽量符合空投要求；二是应能承受空投过程中打开主伞时的较大载荷和着陆瞬间的强烈震动冲击；三是要求空投辐射站着陆装置接地面积尽量大，重心尽量低，避免着陆时侧翻；四是辐射要素传感器空投过程中应得到有效保护，着陆后可靠地举升到一定高度。因此，综合考虑辐射装置的使命任务、使用环境以及空投方式和着陆方案，本申请的结构在设计时，满足辐射要素传感器释放前能有效地保护设备和满足空投的要求，平稳落地后能可靠地与伞降装置脱离，以最为节约电源的方式，将辐射要素传感器单元向上举升到空投辐射站保护罩外部，保证其处于立姿状态。为此，辐射装置的外形大致为圆筒形结构，其骨架采用重量轻、强度高的合金铝材料。辐射要素传感器的举升采用压缩弹簧释放的方式，其姿态和磁向由三轴电子罗盘测定，对风向、风速进行订正。

优选地，辐射要素传感器每间隔15min采集1次观测数据，存储到控制单元的存储器中，每小时4次观测完成后，控制单元将观测数据按规定格式编码后发送到通信与定位单元；在空投模式下，利用控制端口，对气球飞行方式、伞降装置、辐射要素传感器姿态调整装置进行控制，在任务模式下要对通信与定位单元的电源进行控制。这样，可以快速且保密的将探测的辐射信息发送至地面基站。

在一个可行的实施方式中，定位单元可以采用嵌入式北斗用户机。如图3所示，其中，用户机包括天线阵、射频电缆组件、主机三部分。嵌入式北斗用户机支持北斗紧急定位功能，且紧急定位功能具备地面基站遥控触发方式。紧急定位所使用的高度信息由地面基站指挥型北斗用户机通过短信方式发送。嵌入式北斗用户机支持短信通信功能，且用户机所使用的输入输出通信协议符合控制单元定义的编码格式。用户机具备自毁功能，当自毁指令生效时，用户机首先执行智能IC自毁程序，待其完成后将自毁确认信息通过短信方式发送给地面基站，然后执行用户机程序自毁。与此同时，用户机将自毁标志向控制单元发送，由控制单元控制起爆电雷管。自毁指令可来自地面基站，也可以来自空投辐射站控制单元。在空投阶段，用户机可接收地面基站发送的高度信息，并在接收到该高度信息时将其存储在用户机的FLASH中，且在收到地面基站发送的新的高度信息时进行自动更新存储。用户机在进行紧急定位时将使用用户机FLASH中存储的高度信息。

可选地，着陆装置包括弹簧板支脚和防翻架，防翻架与辐射装置连接，弹簧板支脚与防翻架连接。

在本可选的实施方式中，针对辐射装置必须立姿工作的特点，设计了具有缓冲功能且抗翻倒能力强的弹簧板支脚装置，在重量轻、用材少的前提下，做到了等效接地面积大、重心低，能够有效地降低系统的落地冲击、自动立直和防止翻滚。

可选地，还包括缓冲部件，缓冲部件设置于防翻架和辐射装置之间；其中，缓冲部件包括缓冲气垫、泡沫板或者蜂窝纸中的至少一项。

在本可选的实施方式中，在辐射装置与着陆装置之间，还设置有缓冲材料，如缓冲气垫、泡沫板、蜂窝纸等，这样，可以明显减少辐射装置在着陆过程中的震动冲击，进一步确保辐射装置的稳定性，避免在恶劣环境中着陆时，冲击力对辐射装置造成损坏。

可选地，上述的空投辐射探测装置还包括爆炸部件，爆炸部件与控制单元连接。在一示例中，爆炸部件包括起爆电雷管。通过爆炸部件，可以对辐射装置进行爆炸自毁，这样，在探测完毕之后，可以有效对辐射装置进行处理。

需要说明的是，在空投装置将辐射装置携带至目标环境的过程中，辐射装置悬也可以挂在空投装置下工作，可实施气球飞行航路上辐射要素的探测，探测数据通过北斗导航卫星定位系统短报文通信功能发送到测控与数据处理分系统进行处理，计算出航路温度、湿度、气压、风向、风速值。当气球平台进入空投区域时，地面基站根据空中风择机发送空投指令，空投辐射站接收到空投指令后，数据采集与控制单元发出信号控制气球切割器工作，切断浮空气球与辐射装置连接的固定开伞拉绳和引导伞的固定绳，继而释放引导伞系统，以执行上述的空投步骤。此处，不做赘述。这样，可以实现飞行航路上辐射要素的探测。便于采集更全面的辐射信息。

在一个可行的实施方式中，还可以通过以下方式实现空投辐射探测装置的空投步骤。

首先，利用飞机或者气球等载体作为空投装置，将辐射装置携带到需要进行辐射探测的空域；载体释放辐射装置；当辐射装置下降到一定高度的时候，引爆爆炸装置，打开降落伞，对辐射装置进行减速，使辐射装置以一定的速度继续下降；当辐射装置下降到快接近地面的时候，再次引爆爆炸装置，将着陆装置打开，确保辐射装置可以稳定地固定在地面上。蓄电池开始给设备供电，通过辐射传感器采集的辐射信息，通过北斗或者GPRS将辐射探测信息传输到制定位置。

这样，可以基于空飘气球、运输机、直升机等多种方式，将空投辐射探测装置整体抛出，空投辐射探测装置的结构还可以如图4所示，利用自身降落伞进行减速，将空投辐射探测装置空投至所需位置，利用自身携带的稳定装置，将设备固定在地面上，并通过自身的辐射传感器采集地面和高空大气参数数据，通过北斗3号用户机或者GPRS卡，将数据传输至用户指定的位置，可用于无人岛、火场、敌占区等工程人员不便于设备安装地区的辐射信息获取。

可变换地，在一些可行的实施方式中，还可以将辐射传感器更换成颗粒物传感器，可远程探测区域环境质量。将辐射传感器更换成核辐射和化学成分传感器，用于探测爆炸现场辐射情况。这样，该空投辐射探测装置可以但不限于用于战场和特殊地理环境地面辐射观测资料的获取，为部队遂行作战、训练、国防科研试验等军事行动提供辐射资料，为军事辐射保障和科学研究提供辐射资料。同时也可用于无人区的辐射资料获取，为气候分析提供辐射资料。由于该空投辐射探测装置具有探测要素多、作用距离远、隐蔽性好、使用简便、机动灵活以及装备和使用费用低廉等突出优点，可以弥补辐射卫星、常规无线电探空系统、天气雷达等现有辐射探测装备的不足，非常适合作战、训练辐射保障和科研工作需要。

本申请实施方式还提供一种空投辐射探测方法，应用于上述的空投辐射探测装置，所述方法包括：

在空投装置将辐射装置空投至目标环境的情况下，姿态调整单元调整所述辐射装置的姿态以使所述辐射装置处理预设直立状态；

辐射装置采集所述目标环境的辐射信息，并将所述辐射信息发送至控制单元；

控制单元将所述辐射信息转换为目标格式后发送至地面基站。

可选地，所述方法还包括：

接收所述地面基站的自毁指令；

基于所述自毁指令，执行辐射装置的自毁步骤。

上述的空投辐射探测方法，可以实现上述空投辐射探测装置的各个实施例过程，且能达到相同的有益效果，此处，不做赘述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。