一种改进人工势场的寻源路径规划方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种改进人工势场的寻源路径规划方法、装置及存储介质，该方法包括构建初始的多源辐射场，并对其重建，并建立人工势场模型，机器人根据规划的寻源路径的方向进行移动并进行沿途的放射源的信号测量，若探测到多个放射源中存在辐射强度极大值点时，在所述机器人所在位置增加附加势场来得到新的人工势场模型，通过新的人工势场模型得到新的寻源路径的方向以进行下一放射源搜索；本发明专利技术将“探明热点”对人工势场的影响由引力转变为斥力，在机器人所在位置增加附加势场来得到新的人工势场模型，从而让新的人工势场模型可以指引机器人顺利离开当前放射源并开始下一放射源的搜索，解决传统人工势场方法在多源环境下会陷入势场陷阱的问题。陷入势场陷阱的问题。陷入势场陷阱的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种改进人工势场的寻源路径规划方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术主要涉及放射源检测
，具体涉及一种改进人工势场的寻源路径规划方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]放射源为促进我国经济发展和社会进步做出了重要贡献，但在放射源的使用、储存、运输过程中，也曾发生过一些放射源丢失、被盗、非法转移而失去控制引发的放射性事故，这些事故如果不能及时有效进行处理，将会给公众健康带来极大风险。对于丢失、被盗放射源等安全事故发生情况下,如何根据若干探测器数据迅速反演出放射源的位置信息并给出辐射场分布信息，是快速搜索定位并安全清除散落放射源的关键环节，是保障核技术安全高效利用的重要手段，对核安全应急响应策略具有重大现实意义。
[0003]目前，针对多源辐射环境下的寻源，大多是针对空旷简单的场景，很少考虑障碍物对寻源的影响。但真实放射性事故中，可能由于放射性物质泄露等原因导致同时存在多个放射源，且放射源所处的环境非常复杂，存在建筑物、办公设施、杂物等障碍物，已有的基于粒子滤波的多源辐射场重建方法中没有考虑障碍物对源分布概率密度函数的影响，当出现新的障碍物时，原有的源分布概率密度函数与实际分布存在巨大差异，无法表征真实辐射场，并且传统基于人工势场方法的路径规划，当存在多个放射源时，寻找到一个“探明热点”后无法规划后续路径去需找另外的源，效果并不理想。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种改进人工势场的寻源路径规划方法、装置及存储介质。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种改进人工势场的寻源路径规划方法，包括如下步骤：
[0006]在辐射区域内布置多个粒子，将多个粒子作为多个放射源，通过预设的机器人在所述辐射区域内进行放射源的信号探测，得到多个放射源的参数信息，通过多个放射源的参数信息构建初始的多源辐射场；
[0007]对初始的多源辐射场进行辐射场重建，并在重建的多源辐射场中建立人工势场模型，通过所述人工势场模型得到当前放射源的寻源路径的方向；
[0008]所述机器人根据规划的寻源路径的方向进行移动并进行沿途的放射源的信号测量，若探测到多个放射源中存在辐射强度极大值点时，在所述机器人所在位置增加附加势场来得到新的人工势场模型，通过新的人工势场模型得到新的寻源路径的方向以进行下一放射源搜索。
[0009]本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种改进人工势场的寻源路径规划装置，其特征在于，包括：
[0010]多源辐射场构建模块，用于在辐射区域内布置多个粒子，将多个粒子作为多个放
射源，通过预设的机器人在所述辐射区域内进行放射源的信号探测，得到多个放射源的参数信息，通过多个放射源的参数信息构建初始的多源辐射场；
[0011]辐射场重建及人工势场模型建立模块，用于对初始的多源辐射场进行辐射场重建，并在重建的多源辐射场中建立人工势场模型，通过所述人工势场模型得到当前放射源的寻源路径的方向；
[0012]人工势场模型更新模块，用于所述机器人根据规划的寻源路径的方向进行移动并进行沿途的放射源的信号测量，若探测到多个放射源中存在辐射强度极大值点时，在所述机器人所在位置增加附加势场来得到新的人工势场模型，通过新的人工势场模型得到新的寻源路径的方向以进行下一放射源搜索。
[0013]本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种改进人工势场的寻源路径规划装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的改进人工势场的寻源路径规划方法。
[0014]本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的改进人工势场的寻源路径规划方法。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术实现多源复杂环境下辐射场重建，并建立人工势场模型，将“探明热点”对人工势场的影响由引力转变为斥力，在机器人所在位置增加附加势场来得到新的人工势场模型，从而让新的人工势场模型可以指引机器人顺利离开当前放射源并开始下一放射源的搜索，解决传统人工势场方法在多源环境下会陷入势场陷阱的问题。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的改进人工势场的寻源路径规划方法的流程示意图；
[0017]图2为本专利技术实施例提供的改进人工势场的寻源路径规划装置的模块框图。
具体实施方式
[0018]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0019]实施例1：
[0020]如图1所示，一种改进人工势场的寻源路径规划方法，包括如下步骤：
[0021]在辐射区域内布置多个粒子，将多个粒子作为多个放射源，通过预设的机器人在所述辐射区域内进行放射源的信号探测，得到多个放射源的参数信息，通过多个放射源的参数信息构建初始的多源辐射场；
[0022]对初始的多源辐射场进行辐射场重建，并在重建的多源辐射场中建立人工势场模型，通过所述人工势场模型得到当前放射源的寻源路径的方向；
[0023]所述机器人根据规划的寻源路径的方向进行移动并进行沿途的放射源的信号测量，若探测到多个放射源中存在辐射强度极大值点时，在所述机器人所在位置增加附加势场来得到新的人工势场模型，通过新的人工势场模型得到新的寻源路径的方向以进行下一
放射源搜索。
[0024]上述实施例中，实现多源复杂环境下辐射场重建，并建立人工势场模型，将“探明热点”对人工势场的影响由引力转变为斥力，在机器人所在位置增加附加势场来得到新的人工势场模型，从而让新的人工势场模型可以指引机器人顺利离开当前放射源并开始下一放射源的搜索，解决传统人工势场方法在多源环境下会陷入势场陷阱的问题。
[0025]具体地，所述通过多个放射源的参数信息构建初始的多源辐射场，具体为：
[0026]将多个粒子作为多个放射源，通过预设的机器人在所述辐射区域内进行放射源的信号探测，设每个粒子都有自身的权重，所述权重为在辐射区域内存在放射源的比重值，所述多个放射源的参数信息包括用{X
i,0,k
，Y
i,0,k
，I
i,0,k
，w i,0,k
}表示所有粒子集合，其中X
i,0,k
和Y
i,0,k
表示放射源的位置，I
i,0,k
表示放射源的源强，w i,0,k
表示粒子的权重，且在第k次探测后所有粒子的权重值的总和为1，所述初始的多源辐射场为带有障碍物的多源辐射场，采用多层介质的点核计算公式，最终收敛后，得到所述初始的多源辐射场为：
[0027][0028]其中，δ表示狄拉克函数，A
0:k
表示根据当前辐射源项计算出的辐射计数率值，式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进人工势场的寻源路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：在辐射区域内布置多个粒子，将多个粒子作为多个放射源，通过预设的机器人在所述辐射区域内进行放射源的信号探测，得到多个放射源的参数信息，通过多个放射源的参数信息构建初始的多源辐射场；对初始的多源辐射场进行辐射场重建，并在重建的多源辐射场中建立人工势场模型，通过所述人工势场模型得到当前放射源的寻源路径的方向；所述机器人根据规划的寻源路径的方向进行移动并进行沿途的放射源的信号测量，若探测到多个放射源中存在辐射强度极大值点时，在所述机器人所在位置增加附加势场来得到新的人工势场模型，通过新的人工势场模型得到新的寻源路径的方向以进行下一放射源搜索。2.根据权利要求1所述的寻源路径规划方法，其特征在于，所述通过多个放射源的参数信息构建初始的多源辐射场，具体为：将多个粒子作为多个放射源，通过预设的机器人在所述辐射区域内进行放射源的信号探测，设每个粒子都有自身的权重，所述权重为在辐射区域内存在放射源的比重值，所述多个放射源的参数信息包括用{X
i,0,k
，Y
i,0,k
，I
i,0,k
，w i,0,k
}表示所有粒子集合，其中X
i,0,k
和Y
i,0,k
表示放射源的位置，I
i,0,k
表示放射源的源强，w
i,0,k
表示粒子的权重，且在第k次探测后所有粒子的权重值的总和为1，所述初始的多源辐射场为带有障碍物的多源辐射场，采用多层介质的点核计算公式，得到所述初始的多源辐射场为：其中，δ表示狄拉克函数，A
0:k
表示根据当前辐射源项计算出的辐射计数率值，式中，B表示辐射场中多层介质的累积因子，μ
j
表示穿过介质j时的衰减系数，t
j
表示穿过介质j中的距离，F(E)为选取的通量
‑
剂量转换因子。3.根据权利要求2所述的寻源路径规划方法，其特征在于，所述对初始多源辐射场进行辐射场重建，具体为：S1.1：进行粒子的重要性采样：通过重要性概率密度函数q(A
0:k
|z
1:k
)进行初始样本的抽样，其中，通过序贯重要性采样方法，使得下一观测点的重要性权重仅与上一次重要性权重相关联，w
i,k
(A
0:k
)＝w
i,k
‑1(A
0:k
)
·
p(z
k
|A
i,k
)；S1.2：基于实时探测信息的重采样：在机器人得到新的探测信息时，重复步骤S1.1重新进行粒子的重要性采样，并且复制权重值高的粒子，舍弃权重值低的粒子，并且复制的粒子个数等同于舍弃的粒子个数；S1.3：放射源参数估计：基于当前机器人得到的辐射场源项的位置和源强，利用粒子输运计算工具进行辐射剂
量场的计算，得到当前探测点探测到的辐射剂量值，将所述辐射剂量值进行线性拟合，得到线性拟合方程其中，其中，计算线性拟合的标准差与不确定度与不确定度与不确定度其中，表示第M个探测点处估计源强引起的误差，计算拟合优度R2，其中，RSS表示总体平方和，TSS表示残差平方和，计算品质因数计算品质因数如果品质因数满足预设精度要求时停止迭代，否则计算加权函数，对原方程组进行加权，得到WAx＝Wb，重复求解最小二乘解法计算加权初始源强，加权函数如下式：
对加权初始化源强带入方程组，继续进行迭代，最终得到重建的多源辐射场。4.根据权利要求3所述的寻源路径规划方法，其特征在于，所述在重建的多源辐射场中建立人工势场模型，通过所述人工势场模型得到当前放射源的寻源路径，具体为：S2.1：建立待探明放射源的引力势场函数，所述待探明放射源的引力势场函数为：其中，ξ表示引力尺度因子，d(x,x
t
)表示机器人当前位置(x)与待探明的放射源位置(x
t
)的距离，通过引力势场的负梯度计算得到所述机器人受到的引力，所述引力表示为：并在上式中引入修正引力函数，所述机器人受到的引力修正为：S2.2：建立障碍物的斥力势场函数，所述障碍物的斥力势场函数为：其中，η表示斥力尺度因子，d(x,x
b
)代表物体当前位置(x)和障碍...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：安徽中科超安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：