Lokalizace zdroje radiace formací bezpilotních helikoptér

Abstract

Tato práce se zabývá využitím skupin kooperujících bezpilotních helikoptér při vyhledávání zdrojů ionizujícího záření. Tento inovativní přístup je umožněn kombinací unikátního lehkého detektoru částic Timepix, na jehož vývoji se podílí také Ústav technické a experimentální fyziky ČVUT, a neméně unikátního systému pro stabilizaci skupin bezpilotních helikoptér, vyvíjeného ve skupině Multirobotických systému z Katedry kybernetiky na FEL ČVUT. Helikoptéry jsou osazeny těmito senzory a následně vyslány k aktivnímu vyhledávání neznámého zdroje ionizujícího záření. V rámci této práce byly navrženy dvě metody vyhledávání. První z těchto metod využívá pouze jednu helikoptéru, zatímco druhá zapojuje do hledání hned tři. Vzhledem k tomu, že v laboratorních prostorách nebylo možné rozmístit dostatek radioaktivního materiálu, bylo nutné na základě dostupných dat vytvořit simulační prostředí obsahující jak model zářiče, tak model částicového detektoru. Obě metody vyhledávání byly úspěšně vyzkoušeny jak v tomto simulátoru, tak také s použitím skutečných helikoptér výzkumné skupiny Multirobotických systémů.

This thesis deals with cooperative use of multiple unmanned helicopters for localization of ionizing radiation sources. This novel approach was made possible by combining a unique, lightweight particle detector Timepix, and an equally unique system for stabilization of a group of unmanned helicopters developed by the Multi-Robot Systems research group at the Department of Cybernetics at FEE CTU. The Czech Technical University also contributes to the development of Timepix via the Institute of Experimental and Applied Physics. Helicopters are equipped with these detectors and used in an active searching for an unknown radiation source. Two methods for localization of the source were designed. The first approach is fairly simple and uses a single helicopter, while the second is much more complex and uses a formation of three helicopters. Since it was not possible to deploy the necessary ammounts of radioactive material in laboratories, a simulation enviroment was created with the use of avaliable data, to simulate a radiation source as well as the particle detector. Both localization methods were successfuly tested in this simulator and also with the use of real helicopters of the research group Multi-Robot Systems.