Autonomous localization of multiple ionizing radiation sources using miniature single-layer Compton cameras onboard a group of micro aerial vehicles

要約

この論文には、マイクロ航空車両（MAV）のグループを使用した複数のガンマ放射源の自律的な局在化のための新しい方法を示します。
このメソッドは、非常に軽量（44 g）のコンプトンカメラMINIPIX TPX3を利用しています。
検出器のコンパクトサイズにより、安全で機敏な小規模な無人航空機（UAV）の搭載を可能にします。
提案された放射マッピングアプローチは、複数の分散コンプトンカメラセンサーの測定を融合して、複数の放射性源の位置をリアルタイムで正確に推定します。
一般的に使用される強度ベースの検出器とは異なり、コンプトンカメラは、単一のイオン化粒子からの放射源に向けて可能な方向のセットを再構築します。
したがって、提案されたアプローチは、より長い測定を必要とする放射界または輪郭線の勾配を推定することなく、放射線源をローカライズすることができます。
即時推定は、非常に可動性のあるMAVの可能性を完全に活用することができます。
放射マッピング方法は、ソースの位置の推定の品質を改善し、関心のある領域をより速く探求するために、MAVの将来の行動を調整するアクティブな検索戦略と組み合わされます。
提案されたソリューションは、複数のセシウム137放射源を使用したシミュレーションおよび実世界実験で評価されます。

要約(オリジナル)

A novel method for autonomous localization of multiple sources of gamma radiation using a group of Micro Aerial Vehicles (MAVs) is presented in this paper. The method utilizes an extremely lightweight (44 g) Compton camera MiniPIX TPX3. The compact size of the detector allows for deployment onboard safe and agile small-scale Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). The proposed radiation mapping approach fuses measurements from multiple distributed Compton camera sensors to accurately estimate the positions of multiple radioactive sources in real time. Unlike commonly used intensity-based detectors, the Compton camera reconstructs the set of possible directions towards a radiation source from just a single ionizing particle. Therefore, the proposed approach can localize radiation sources without having to estimate the gradient of a radiation field or contour lines, which require longer measurements. The instant estimation is able to fully exploit the potential of highly mobile MAVs. The radiation mapping method is combined with an active search strategy, which coordinates the future actions of the MAVs in order to improve the quality of the estimate of the sources’ positions, as well as to explore the area of interest faster. The proposed solution is evaluated in simulation and real world experiments with multiple Cesium-137 radiation sources.

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