Способ автоматизированного выявления границ зон радиоактивного загрязнения местности с использованием беспилотного летательного аппарата
METHOD FOR AUTOMATED DETECTION OF BOUNDARIES OF RADIOACTIVE CONTAMINATION AREAS USING UNMANNED AERIAL VEHICLES

1 Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области выявления радиационной обстановки техническими средствами воздушной радиационной разведки местности (ВРРМ) и может быть использовано при создании перспективных и применении существующих технических средств ВРРМ.
2 Уровень техники
Известны различные способы выявления границ зон радиоактивного загрязнения местности воздушными техническими средствами, основанные на измерении мощностей доз радиоактивного загрязнения местности и применяемые в период ликвидации последствий аварии на Чернобыльской атомной электростанции. Одним из них является способ реперной сети. Данный способ заключается в разделении всей зоны вокруг электростанции на 36 секторов через 10° и измерении мощности дозы в контрольных точках, расположенных в узлах реперной сети, в качестве которых назначались, как правило, хорошо наблюдаемые с воздуха ориентиры и населенные пункты, геодезические пункты, узлы дорог и т.п.[1].
Также известны способы ведения ВРРМ по маршруту с последовательным определением значений мощностей доз ионизирующего излучения в заданных точках или через заданные интервалы времени и по маршруту с последовательным определением заданных значений мощностей доз ионизирующего излучения с уточнением привязки точек снятия показаний приборов к местности [1].
Для выявления границ зон радиоактивного загрязнения местности наиболее широкое применение получил способ параллельного галсирования. Скорость ведения воздушной разведки, высота полета и шаг сканирования устанавливается в соответствии с техническими характеристиками приборов радиационной разведки [1].
Способ параллельного галсирования выбран в качестве прототипа, так как обладает наибольшим сходством с предлагаемым способом.
При реализации всех перечисленных способов-аналогов во время разведки на карте отмечают точки измерения мощности дозы и у каждой из них указывают мощность дозы, пересчитанную на высоту 1 метр от земли. Затем точки с мощностями доз излучения, равными или близкими к их значениям на границе выявляемой зоны радиоактивного загрязнения, соединяют между собой плавными линиями [1].
Все указанные способы-аналоги реализуются с помощью пилотируемых воздушных средств, что создает высокую вероятность облучение экипажа, привлекаемого для выявления радиационной обстановки. Наличие экипажа также ограничивает возможность проведения разведки на минимальной высоте, так как над участками местности с высокими уровнями радиоактивного загрязнения высота разведки должна быть увеличена, что снижает достоверность результатов измерений.
Кроме этого при решении задачи выявления границ зон радиоактивного загрязнения существующими способами воздушное средство двигается по трассам, пересекающим обследуемый район, которые назначаются на расстоянии друг от друга не более 3 км [1]. В результате границы зон радиоактивного загрязнения местности выявляются лишь в отдельных точках пересечения маршрута разведки и выявляемой границы, расположенных на расстоянии, равном шагу галсирования, что также снижает достоверность выявления радиационной обстановки.
3 Раскрытие изобретения
Выброс в атмосферу радиоактивных веществ в результате аварийной ситуации на радиационно опасном объекте может обусловить опасное загрязнение значительных по площади районов. В таком случае большое значение имеет оперативное выявление конфигурации опасных зон радиоактивного загрязнения местности.
В начальный период после аварии выявляется внешняя граница зоны радиационной опасности с высоким уровнем мощности дозы (140 мрад/ч), а в последующем осуществляется разведка на оставшейся территории [1].
Наиболее оперативным способом выявления радиационной обстановки является воздушная радиационная разведка. При ведении воздушной радиационной разведки выполняют измерения мощности дозы гамма-излучения на высоте полета летательного аппарата, а затем полученные значения автоматически пересчитывают на высоту 1 метр над поверхностью земли.
Опыт ликвидации последствий аварии на Чернобыльской атомной электростанции показывает, что при осуществлении радиационной разведки местности требуется значительная детализация и точность определения границ загрязнения, что вызывает необходимость максимально допустимого снижения высоты (25-50 м) и скорости (50-100 км/ч) ведения воздушной разведки. В этом случае происходит увеличение интенсивности и продолжительности воздействия ионизирующего излучения на экипаж воздушных средств разведки. Поэтому для выполнения указанной задачи целесообразно применять безэкипажные средства [1].
Задача настоящего изобретения заключается в повышении достоверности радиационной разведки, обеспечении радиационной безопасности персонала, привлекаемого для выявления радиационной обстановки и автоматизации процесса выявления границ зон радиоактивного загрязнения местности.
Поставленная задача решается тем, что в способе автоматизированного выявления границ зон радиоактивного загрязнения местности с использованием беспилотного летательного аппарата (БЛА), включающем измерение мощности дозы гамма-излучения на выбранной высоте полета с автоматическим пересчетом ее величины к соответствующей мощности дозы на высоте 1 метр над поверхностью земли, БЛА, осуществляя автоматизированную корректировку полета, двигается по траектории, ортогональная проекция которой на земную поверхность совпадает с внешней границей выявляемой зоны радиоактивного загрязнения местности. Движение по указанной траектории достигается корректировкой полета путем автоматизированного изменения курса полета в сторону увеличения мощности дозы, если значение измеряемой мощности дозы меньше нижней границы интервала  или в сторону уменьшения мощности дозы, если значение измеряемой мощности дозы превысит величину верхней границы интервала  где  - мощность дозы на внешней границе выявляемой зоны радиоактивного загрязнения местности,  - установленный предел отклонения измеряемой мощности дозы  от заданной
Технический результат изобретения - автоматизация процесса выявления границ зон радиоактивного загрязнения местности, обеспечение радиационной безопасности персонала, привлекаемого для выявления радиационной обстановки, а также повышение достоверности радиационной разведки.
Основной особенностью предлагаемого способа является автоматизация процесса выявления границ зон радиоактивного загрязнения местности за счет использования беспилотного летательного аппарата (БЛА) с целевой нагрузкой радиационной разведки.
Беспилотный летательный аппарат двигается в направлении увеличения плотности радиоактивного загрязнения до момента, когда окажется над участком местности с мощностью дозы  соответствующей внешней границе зоны, которую необходимо выявить. После этого БЛА поворачивает на 90° вправо (или влево) и продолжает полет. При этом происходит непрерывное измерение мощности дозы и автоматический пересчет к высоте 1 метр над поверхностью земли. В случае если значение мощности дозы отклоняется от мощности дозы, соответствующей внешней границе выявляемой зоны, в заранее установленном интервале  БЛА корректирует направление своего полета. Корректировка полета происходит в сторону увеличения мощности дозы, если значение измеряемой мощности дозы меньше нижней границы интервала  или в сторону уменьшения мощности дозы, если значение измеряемой мощности дозы превысит величину верхней границы интервала
Таким образом, БЛА двигается по траектории, проекция которой на земную поверхность подобна внешней границе выявляемой зоны радиоактивного загрязнения местности.
Во время ведения радиационной разведки непрерывно осуществляется привязка БЛА к местности. На электронную карту наносится маршрут движения БЛА с отображением измеренной мощности дозы, информация о котором передается на наземные пункты сбора информации по телекодовому радиоканалу в автоматическом режиме.
Таким образом, нанесенный на карту маршрут движения БЛА во время регистрации мощности дозы, соответствующей величине  является внешней границей выявляемой зоны радиоактивного загрязнения местности. При реализации описанного способа уменьшение интервала  приведет к увеличению достоверности, а увеличение указанного интервала - к увеличению оперативности. Поэтому есть возможность в зависимости от выполняемой задачи подобрать такую величину интервала  которая позволит достигнуть необходимого отношения «достоверность-оперативность».
При необходимости для повышения оперативности радиационной разведки и достоверности результатов измерения в условиях динамично изменяющейся радиационной обстановки целесообразно выявляемую радиоактивно загрязненную зону разделить на участки и одновременно применять несколько БЛА.
Предлагаемый способ позволяет автоматизировать процесс выявления границ радиоактивного загрязнения местности. Также обеспечивается повышение достоверности радиационной разведки, так как использование БЛА позволяет проводить измерения на небольших высотах благодаря отсутствию экипажа на летательном аппарате.
Кроме этого, при осуществлении предлагаемого способа в отличие от способов-аналогов персонал, привлекаемый для выявления радиационной обстановки, не подвергается воздействию ионизирующего излучения.
4 Осуществление изобретения
Приведем пример использования предлагаемого способа для случая, когда радиоактивное загрязнение местности сформировалось в результате выпадения радиоактивных веществ из облака, образовавшегося в результате аварийного выброса на ядерном реакторе.
Рассмотрим реализацию предлагаемого способа при выявлении границы зоны радиационной опасности с мощностью дозы равной 140 мрад/ч [1].
Перед началом полета устанавливают значение предела отклонения  измеряемой мощности дозы  от заданной  Для примера выберем значение предела  равное 35 мрад/ч.
Вначале БЛА двигается над радиоактивно загрязненной местностью в направлении увеличения мощности дозы  до момента, когда она будет равна мощности дозы границы выявляемой зоны  После этого БЛА осуществляет поворот по курсу на 90° влево.
Первая точка с измеренным значением мощности дозы  равным 140 мрад/ч, является точкой начала маршрута радиационной разведки. Далее БЛА двигается прямолинейно до тех пор, пока измеряемые значения мощности дозы укладываются в интервал от 105 до 175 мрад/ч. Если значение измеряемой мощности дозы меньше нижней границы интервала 105 мрад/ч, то БЛА делает поворот на 90° вправо, то есть в сторону повышения мощности дозы, если значение измеряемой мощности дозы превысит величину верхней границы интервала 175 мрад/ч, то БЛА делает поворот на 90° влево, то есть в сторону уменьшения мощности дозы, как показано на фигуре 1. Координаты нахождения БЛА отображаются на карте, формируя траекторию его движения в виде ломаной прямоугольной линии.
После этого производят интерполяцию выявляемой границы загрязнения, например, путем соединения середин отрезков, образующих траекторию движения БЛА, плавной линией, как показано на фигуре 2.
На фигуре 3 представлено сравнение результатов выявления внешней границы зоны радиоактивного загрязнения с ее реальной конфигурацией для рассмотренного примера.
5 Краткое описание чертежей
На фигуре 1 показан пример полета беспилотного летательного аппарата при выявлении внешней границы зоны опасного радиоактивного загрязнения с мощностью дозы 140 мрад/ч при значении предела отклонения, равном 35 мрад/ч.
На фигуре 2 показан пример интерполяции выявляемой границы загрязнения путем соединения середин отрезков, образующих траекторию движения беспилотного летательного аппарата, плавной линией.
На фигуре 3 представлено сравнение результатов выявления внешней границы зоны радиоактивного загрязнения с ее реальной конфигурацией для рассмотренного примера.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Учебник сержанта войск радиационной, химической и биологической защиты Учебник. [Текст] / - М: УНВ РХБЗ ВС РФ, 2006. - 736 с.: ил.