Identifikace ohnisek radioaktivního záření pomocí autonomního dronu

Abstract

Práce se věnuje identifikaci ohnisek radioaktivity pomocí bezpilotního letounu (UAV) vybaveným radiačním senzorem Timepix3. Práce se zaměřuje především na nalezení správného počtu zdrojů, které se nachází v prohledávané předem definované oblasti a následným určením jejich polohy. Pro samotné vyhledávání se v práci využívá EM algoritmus se speciální inicializací, která pracuje s Gausovským modelem a odhaduje počet komponent, které se v modelu nacházejí. Pro sbírání dat dron autonomně prolétá oblast podle vygenerovaného letového plánu a zachycuje radioaktivní částice. Při zachycení částice se ukládá poloha drona, ve které byla částice zachycena. Když je nasbíráno dostatečné množství částic, spustí se algoritmus na vyhledávání radiačních ohnisek. Zdroje lze vyhledávat v reálném čase i dodatečně po ukončení experimentu.

The thesis focuses on utilizing an unmanned aerial vehicle (UAV) equipped with a Timepix3 radiation sensor to identify radioactive hotspots. The primary goal of the thesis is to determine the correct number of sources within a predefined search area and accurately determine their locations. For the search itself, the thesis employs an Expectation--Maximization algorithm with a specialized initialization approach based on a Gaussian mixture model. This initialization method estimates the number of components present in the model. For data collection, the UAV autonomously flies through the designated area following a generated flight plan and captures radioactive particles. The position of the drone at the time of particle capture is recorded. Once a sufficient number of particles have been collected, an algorithm is triggered to search for radiation hotspots. The sources can be searched for in real--time during the flight and additionally, after the experiment is completed.