便携式检测仪和方法技术

一种用于测量辐射的便携式检测仪，该便携式检测仪包括：辐射探测器，该辐射探测器被配置成执行辐射的测量；范围传感器，该范围传感器被配置成在至少两个维度上测量从便携式检测仪到现实世界结构的距离的范围数据；以及处理单元，该处理单元被配置成将测量的范围数据与参考范围数据对准以便确定便携式检测仪相对于作为固定参考系的现实世界结构在至少两个维度中的瞬时位置，由此，在已知的位置处执行每个测量。

Portable Detector and Method

A portable detector for measuring radiation includes a radiation detector configured to perform radiation measurements; a range sensor configured to measure range data from a portable detector to a real-world structure on at least two dimensions; and a processing unit configured to perform radiation measurements. The measured range data are aligned with the reference range data to determine the instantaneous position of the portable detector in at least two dimensions relative to the real world structure as a fixed reference frame, thereby performing each measurement at a known location.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】便携式检测仪和方法
本专利技术涉及一种便携式检测仪和一种用于测量辐射的方法。更特别地，本专利技术的实施例涉及一种用于在诸如核设施的区域内收集空间上配准的辐射测量结果的自主便携式检测仪。
技术介绍
当运行或停止使用包含放射性物质的设施时，时常需要了解活性的分布，这样可以确定该设施对环境或任何进入该环境的人的影响。经常的情况是还需要确定这种设施的物理特性。用于确定该信息的传统方法典型地包括庞大装备并且依赖于围绕设施的各种位置处的诸如标记或固定参考点的外部参考。这在潜在受污染的环境中经常是不允许的或不实用的。在记录位置和测量结果的同时，可执行设施的放射性检测。在稍后的时间点，可希望重复检测以确定辐射的分布如何变化。放射性测量对执行放射性测量所处的位置敏感。因此重要的是，在重复检测中做出的测量是从与先前检测相同的位置执行的。
技术实现思路
本专利技术旨在通过提供一种方法来解决这个问题，该方法以独立于正在被检测的设施的方式收集空间数据和放射性数据，并且可以在不依赖于任何外部输入或参考的情况下被采用。因此，本专利技术的一方面提供了一种用于测量辐射的便携式检测仪，该便携式检测仪包括：辐射探测器，该辐射探测器被配置成执行辐射的测量；范围传感器，该范围传感器被配置成在至少两个维度上测量从便携式检测仪到现实世界结构的距离的范围数据；以及处理单元，该处理单元被配置成将所测量的范围数据与参考范围数据对准(align)，以便确定便携式检测仪相对于作为固定参考系的现实世界结构在至少两个维度中的瞬时位置，由此在已知的位置处执行每个测量。本专利技术的另一方面提供了一种用于测量辐射的方法，该方法包括：使用便携式检测仪执行辐射的测量；在至少两个维度上测量从便携式检测仪到现实世界结构的距离的范围数据；以及将测量的范围数据与参考范围数据对准，以便确定便携式检测仪相对于作为固定参考系的现实世界结构在至少两个维度中的瞬时位置，由此在已知的位置处执行每个测量。从属权利要求中限定了本专利技术的其他可选的方面。本专利技术的实施例使得与传统的辐射检测所允许的相比能够在检测中更准确地记录放射性测量的空间位置。本专利技术的实施例期望提高重复检测的准确性。附图说明现将参照附图仅以示例的方式描述本专利技术的实施例，在附图中：图1示意性地示出了根据本专利技术的实施例的便携式检测仪；和图2示意性地示出了根据本专利技术的实施例的便携式检测仪的LIDAR的扫描平面。具体实施方式图1示意性地示出了根据本专利技术的实施例的便携式检测仪。可选地，该便携式检测仪用于测量辐射。可选地，该便携式检测仪用于检查放射性污染。替代地，该便携式检测仪可用于在嘈杂工业工作场所周围进行可重复的噪声等级检测(即测量声音强度)。便携式检测仪可用在用于收集空间上配准的放射性测量结果的方法中。可选地，该便携式检测仪包括辐射探测器7。替代地，该便携式检测仪可包括噪声探测器，该噪声探测器被配置成执行声音强度的噪声测量。可选地，辐射探测器7被配置成执行电离辐射的测量(即放射性测量)。辐射探测器7是一种测量电离辐射等级的装置。另外地或替代地，辐射探测器7被配置成执行非电离辐射的测量。可选地，便携式检测仪包括范围传感器1、2。范围传感器1、2被配置成在至少两个维度上测量从便携式检测仪到现实世界结构的距离的范围数据。范围数据由算法解释，以确定该便携式检测仪相对于作为固定参考系的现实世界结构在至少两个维度中的瞬时位置。范围传感器与运行算法的软件结合，以确定该便携式检测仪相对于现实世界结构的位置。因此，每个放射性测量在已知的位置处被执行。与软件结合的范围传感器1、2是一种确定便携式检测仪(也可称为探测器)相对于便携式检测仪周围的现实世界结构在至少两个维度中的瞬时位置的装置。每个范围传感器1、2被配置成测量从便携式检测仪到诸如墙体的现实世界物体的距离(即范围)。范围传感器1、2被配置成测量关于便携式检测仪在不同方向上距离现实世界结构有多远的时变范围数据。特别地，第一范围传感器1被配置成在XY平面中测量到现实世界物体的范围。然后，范围数据用于确定便携式检测仪相对于现实世界物体的位置。这可通过将范围数据与关于现实世界结构的已知信息对准来完成。例如，范围数据可提供关于从便携式检测仪到房间的一系列点的距离的信息。然后，可通过将范围数据与房间的地图对准来确定便携式检测仪的位置。房间的地图是关于现实世界结构的布局的已知信息的示例。因此，测量的范围数据被解释成提供相对于现实世界结构的位置信息。该解释由运行算法的软件执行，该算法被配置成通过将范围数据与参考范围数据(例如地图)对准来推断出便携式检测仪的运动。通过将测量的范围数据与参考范围数据(例如现实世界结构的地图)对准，可确定便携式测量仪相对于作为固定参考系的现实世界结构的位置。这不同于探测位置的其他装置，诸如GPS、无线电信标方法和QR码读取器。GPS、无线电信标方法和QR码读取器依赖于测量到在坐标系中具有已知位置的卫星、信标或QR码的距离。读取器的位置可以通过测量到多个卫星、信标或QR码的距离并求解方程式来确定，从而确定读取器在该坐标系中的位置。这些方法不涉及将测得的到卫星、信标或QR码的距离与参考范围数据对准。本专利技术不需要为了位置确定的目的而对任何现实世界物体进行安装。特别地，本专利技术不需要任何卫星、信标或QR码。现实世界结构不是卫星、信标或QR码。相反，范围传感器1、2测量到恰好出现在那里的物体的范围。不需要知道物体在另一坐标系中的位置。测量的范围数据与参考范围数据对准，使得现实世界结构自身成为固定参考系。范围数据的对准可通过能够计算当前范围数据与参考范围数据中的一个或多个示例之间的转换的任何算法来实现。在本申请中，为了使辐射测量设备的物理空间和功率需求保持较低，优选的是将这种算法设计成使计算需求保持到最小。描述一种尤其适合于对准水平平面范围数据的算法：1)水平平面范围数据(当前的或参考的)的每个示例都是基于数据的内在特性而不是通过与参考数据比较来“旋转归一化的”。这将对准问题空间的维度从三个维度(X、Y、Θ)降低到两个维度(X、Y)。在人造环境中的内在取向(intrinsicorientation)的良好测量是施加候选旋转、计算范围数据的X值和Y值的一维直方图H、然后计算该直方图的熵(近似为H乘以H的自然对数的和)。内在取向是使熵得分最小化的取向。注意，仅需要在90度的取向范围内搜索，因为取向的这种测量对于90度的旋转是不变的。2)然后，可以通过比较当前范围数据和参考范围数据的X直方图和Y直方图将二维搜索降低成两个一维搜索。为了将当前数据的X轴线与参考扫描对准，搜索关于Xo的F(Rx(X)，Cx(X+Xo))的最大值就足够了，其中，F是相似性测量函数，当直方图对准时，该相似性测量函数的输出最大化，Rx(X)是参考数据的X值的直方图，Cx(X)是当前数据的直方图，并且Xo是参考数据和当前数据之间的X偏移量的候选值。F可以是直方图或概率分布之间相似性的任何测量；最简单的方法是两个输入直方图的点积。因为该方法在计算方面廉价，所以通常可以通过穷举搜索使F(Rx(i)，Cx(i+Xo))最大化。注意，由于关于90度旋转的取向归一化步骤的对称性，将Cx(i)与Rx(i)进行比较和将Cy(i)与Ry(i)进行比较是不够的，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量辐射的便携式检测仪，所述便携式检测仪包括：辐射探测器，所述辐射探测器被配置成执行辐射的测量；范围传感器，所述范围传感器被配置成在至少两个维度上测量从所述便携式检测仪到现实世界结构的距离的范围数据；以及处理单元，所述处理单元被配置成将所测量的范围数据与参考范围数据对准，以便确定所述便携式检测仪相对于作为固定参考系的所述现实世界结构在至少两个维度中的瞬时位置，由此在已知的位置处执行每个测量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.30 GB 1611429.01.一种用于测量辐射的便携式检测仪，所述便携式检测仪包括：辐射探测器，所述辐射探测器被配置成执行辐射的测量；范围传感器，所述范围传感器被配置成在至少两个维度上测量从所述便携式检测仪到现实世界结构的距离的范围数据；以及处理单元，所述处理单元被配置成将所测量的范围数据与参考范围数据对准，以便确定所述便携式检测仪相对于作为固定参考系的所述现实世界结构在至少两个维度中的瞬时位置，由此在已知的位置处执行每个测量。2.根据权利要求1所述的便携式检测仪，其中，所述辐射探测器被配置成在软件确定所述便携式检测仪的瞬时位置的同时执行测量。3.根据前述权利要求中任一项所述的便携式检测仪，包括：位置反馈提供器，所述位置反馈提供器被配置成向用户输出信息以帮助所述用户将所述便携式检测仪移动到相对于所述现实世界结构的目标位置。4.根据前述权利要求中任一项所述的便携式检测仪，其中，所述辐射探测器被配置成当所述便携式检测仪的瞬时位置和目标位置之间的差小于阈值位置差时自动执行测量。5.根据权利要求4所述的便携式检测仪，包括：目标位置设定单元，所述目标位置设定单元被配置成在所述辐射探测器已经在所述目标位置执行测量后，从一系列目标位置之中设定新的目标位置。6.根据权利要求5所述的便携式检测仪，其中，所述目标位置设定单元被配置成当根据用户命令跳过目标位置时，从一系列目标位置之中设定新的目标位置。7.根据前述权利要求中任一项所述的便携式检测仪，其中，所述范围传感器被配置成使用LIDAR、SONAR或RADAR测量所述范围数据。8.根据前述权利要求中任一项所述的便携式检测仪，包括：输入设备，所述输入设备被配置成允许用户命令所述辐射探测器在所述便携式检测仪的当前位置执行测量。9.根据前述权利要求中任一项所述的便携式检测仪，包括：取向探测器，所述取向探测器被配置成确定所述便携式检测仪相对于所述现实世界结构的瞬时偏航、瞬时滚转和瞬时俯仰中的至少一个。10.根据从属于权利要求3时的权利要求9所述的便携式检测仪，其中，所述位置反馈提供器被配置成向所述用户输出信息以帮助所述用户将所述便携式检测仪的偏航、滚转和俯仰中的至少一个分别改变为相对于所述现实世界结构的目标偏航、目标滚转和目标俯仰。11.根据权利要求9或10所述的便携式检测仪，其中，所述辐射探测器被配置成当所述便携式检测仪的瞬时位置与目标位置之间的差小于阈值位置差并且所述便携式检测仪的瞬时偏航、瞬时滚转和瞬时俯仰中的至少一个分别与目标偏航、目标滚转和目标俯仰之间的差分别小于阈值偏航差、阈值滚转差和阈值俯仰差时，自动执行测...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·保罗·梅勒，阿什利·纳皮耶，
申请(专利权)人：创造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB