FR3088306A1 - AIR DRONE FOR THE AIRPORTED MAPPING OF AN AREA OF INTEREST BY MEASURING GAMMA RADIATION - Google Patents
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Description
Drone aérien pour la cartographie aéroportée d’une zone d’intérêt par mesure du rayonnement gammaAerial drone for airborne mapping of an area of interest by measuring gamma radiation
La présente invention concerne un drone aérien pour la cartographie aéroportée d’une zone d’intérêt par mesure du rayonnement gamma, du type comprenant :The present invention relates to an aerial drone for the airborne mapping of an area of interest by measuring gamma radiation, of the type comprising:
- un fuselage comprenant un logement,- a fuselage comprising a housing,
- au moins une aile fixée au fuselage, l’aile présentant une surface destinée à être orientée vers le sol, et- at least one wing fixed to the fuselage, the wing having a surface intended to be oriented towards the ground, and
- au moins un scintillateur.- at least one scintillator.
La cartographie par mesure du rayonnement gamma (radiométrie ou spectrométrie) est une méthode géophysique directe, basée sur la mesure du rayonnement gamma émis depuis le sol, principalement par les radioéléments naturels (40K, 238U, 232Th) et leurs descendants présents naturellement dans les roches. Ce type de mesure est particulièrement approprié pour la cartographie géologique et pédologique. La cartographie par mesure du rayonnement gamma est particulièrement utile en exploration et exploitation minières et dans le domaine de l’environnement pour mieux appréhender l’état géochimique du sol, par exemple lors du démantèlement et de la réhabilitation de sites miniers et industriels.Mapping by measuring gamma radiation (radiometry or spectrometry) is a direct geophysical method, based on the measurement of gamma radiation emitted from the ground, mainly by natural radioelements ( 40 K, 238 U, 232 Th) and their naturally occurring descendants in the rocks. This type of measurement is particularly suitable for geological and soil mapping. Mapping by gamma radiation is particularly useful in mining exploration and exploitation and in the field of the environment to better understand the geochemical state of the soil, for example during the dismantling and rehabilitation of mining and industrial sites.
La cartographie aéroportée du rayonnement gamma s’effectue généralement à l’aide d’une plateforme aéroportée, comme par exemple un avion ou un hélicoptère, et d’un scintillateur, généralement un cristal d’iodure de sodium (Nal) ou de Germanium (Ge), fixé sur la plateforme aéroportée, et orienté vers la surface du sol. Ce type de levé aéroporté est particulièrement adapté pour couvrir rapidement de vastes zones d’intérêt (e.g. plusieurs dizaines de km2) mais avec une résolution assez faible compte tenu de la vitesse de l’avion ou de l’hélicoptère (e.g. de 80 km/h à 200 km/h), de la distance entre les lignes de vols (e.g. quelques centaines de mètres) et de l’altitude élevée par rapport au sol (e.g. de quelques dizaines à plusieurs centaines de mètres). La résolution du levé dépend également du volume et de la surface orientée vers le sol du scintillateur embarqué. A vitesse et altitude constantes, plus le volume du scintillateur et la surface orientée vers le sol sont grands, meilleure est la résolution.Airborne gamma radiation mapping is generally performed using an airborne platform, such as an airplane or helicopter, and a scintillator, usually a sodium iodide (Nal) or Germanium crystal ( Ge), fixed on the airborne platform, and oriented towards the ground surface. This type of airborne survey is particularly suitable for quickly covering large areas of interest (eg several tens of km 2 ) but with a fairly low resolution taking into account the speed of the plane or helicopter (eg 80 km / h at 200 km / h), the distance between the flight lines (eg a few hundred meters) and the high altitude above the ground (eg from a few tens to several hundred meters). The resolution of the survey also depends on the volume and the surface oriented towards the ground of the on-board scintillator. At constant speed and altitude, the larger the volume of the scintillator and the surface oriented towards the ground, the better the resolution.
Une alternative pour cartographier des zones d’intérêt de dimensions plus réduites (e.g. quelques centaines de mètres carrés à quelques kilomètres carrés) avec une résolution plus élevée consiste à utiliser un drone aérien sans pilote. Ce type de plateforme aéroportée est particulièrement adapté pour couvrir des zones trop petites pour justifier économiquement la mobilisation d’un avion ou d’un hélicoptère. Le drone aérien est également un outil idéal pour accéder à des zones d’intérêt potentiellement dangereuses ou difficiles d’accès pour un opérateur sur le terrain. Le drone est un outil précis, peu onéreux et facile d’utilisation.An alternative for mapping smaller areas of interest (e.g. a few hundred square meters to a few square kilometers) with higher resolution is to use an unmanned aerial drone. This type of airborne platform is particularly suitable for covering areas too small to economically justify the mobilization of an airplane or a helicopter. The aerial drone is also an ideal tool for accessing areas of interest that are potentially dangerous or difficult to access for an operator in the field. The drone is a precise, inexpensive and easy-to-use tool.
Les drones aériens actuels, du fait de leur capacité d’emport limitée, sont principalement équipés de scintillateurs de faible volume (i.e. de 0,5 cm3 à 100 cm3), généralement sous la forme de cristaux inorganiques (Nal ou Ge) et présentent par conséquent une faible capacité de détection, plus particulièrement dès lors que le rayonnement gamma à mesurer est faible.Current aerial drones, due to their limited carrying capacity, are mainly equipped with small volume scintillators (ie from 0.5 cm 3 to 100 cm 3 ), generally in the form of inorganic crystals (Nal or Ge) and consequently have a low detection capacity, more particularly when the gamma radiation to be measured is low.
L’invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un drone aérien pour la cartographie aéroportée par mesure du rayonnement gamma qui permette de réaliser des levés avec une résolution élevée et ainsi de détecter des sources de rayonnement gamma au sol ponctuelles ou de faible activité.The invention aims to overcome these drawbacks by proposing an aerial drone for airborne mapping by measuring gamma radiation which makes it possible to carry out surveys with a high resolution and thus to detect sources of punctual gamma radiation on the ground or of low activity. .
Pour ce faire, l’invention a pour objet un drone aérien du type précité dans lequel :To do this, the invention relates to an aerial drone of the aforementioned type in which:
- l’aile comprend un logement,- the wing includes a housing,
- le scintillateur est un scintillateur organique plastique, et- the scintillator is an organic plastic scintillator, and
- au moins une partie du scintillateur est reçu dans au moins une partie du logement de l’aile, et/ou au moins une partie du scintillateur est reçu dans au moins une partie du logement du fuselage.- at least part of the scintillator is received in at least part of the wing housing, and / or at least part of the scintillator is received in at least part of the fuselage housing.
Ainsi, le volume et la surface du scintillateur orientée vers le sol sont maximisés permettant d’améliorer la résolution de détection. De plus, la faible densité des scintillateurs organiques plastiques et le fait qu’il est techniquement aisé de leur donner n’importe quelle forme et n’importe quelle taille, permettent de tenir compte des contraintes liées à l’utilisation d’un drone aérien.Thus, the volume and the surface of the scintillator oriented towards the ground are maximized, making it possible to improve the detection resolution. In addition, the low density of plastic organic scintillators and the fact that it is technically easy to give them any shape and any size, allow to take into account the constraints related to the use of an aerial drone .
Suivant des modes particuliers de réalisation, le drone selon l’invention comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possible :According to particular embodiments, the drone according to the invention comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination:
- le scintillateur occupe au moins 30% du volume total de l’aile, de préférence au moins 50% du volume total de l’aile, de préférence encore 80% du volume total de l’aile ;- The scintillator occupies at least 30% of the total volume of the wing, preferably at least 50% of the total volume of the wing, more preferably 80% of the total volume of the wing;
- la surface d’une projection du scintillateur sur la surface de l’aile destinée à être orientée vers le sol représente au moins 30% de la surface de l’aile destinée à être orientée vers le sol ;- The surface of a projection of the scintillator on the surface of the wing intended to be oriented towards the ground represents at least 30% of the surface of the wing intended to be oriented towards the ground;
- l’aile s’étend selon un plan moyen, le scintillateur s’étendant principalement dans un plan sensiblement parallèle au plan moyen ou confondu avec le plan moyen ;- the wing extends along a mean plane, the scintillator extending mainly in a plane substantially parallel to the mean plane or coincident with the mean plane;
- le volume du scintillateur) est compris entre 0,3 I et 3 I ;- the volume of the scintillator) is between 0.3 I and 3 I;
- le drone comprend en outre au moins un photomultiplicateur connecté au scintillateur ;- the drone further comprises at least one photomultiplier connected to the scintillator;
- le scintillateur comprend une portion de liaison destinée à être connectée directement au photomultiplicateur ;- The scintillator includes a connecting portion intended to be connected directly to the photomultiplier;
- le drone comprend deux ailes définissant respectivement un premier logement et un deuxième logement, un premier scintillateur et un deuxième scintillateur reçus respectivement par le premier logement et le deuxième logement ;- The drone comprises two wings respectively defining a first housing and a second housing, a first scintillator and a second scintillator received respectively by the first housing and the second housing;
- le drone comprend deux ailes définissant respectivement un premier logement et un deuxième logement, et un unique scintillateur reçu au moins en partie par le premier logement et le deuxième logement.- The drone comprises two wings respectively defining a first housing and a second housing, and a single scintillator received at least in part by the first housing and the second housing.
Selon un autre aspect, l’invention porte sur un procédé de cartographie aéroportée d’une zone d’intérêt par mesure du rayonnement gamma, à l’aide d’un drone aérien tel que décrit précédemment.According to another aspect, the invention relates to a method of airborne mapping of an area of interest by measuring gamma radiation, using an aerial drone as described above.
D’autres aspects et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexées parmi lesquels :Other aspects and advantages of the invention will appear on reading the description which follows, given by way of example and made with reference to the appended drawings among which:
- la figure 1 présente une vue schématique d’un drone aérien selon un premier mode de réalisation de l’invention,FIG. 1 presents a schematic view of an aerial drone according to a first embodiment of the invention,
- la figure 2 présente une section transversale d’une aile du drone de la figure 1,- Figure 2 shows a cross section of a wing of the drone of Figure 1,
- la figure 3 présente une vue schématique d’un drone aérien selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, etFIG. 3 presents a schematic view of an aerial drone according to a second embodiment of the invention, and
- la figure 4 présente une vue schématique d’un drone selon un troisième mode de réalisation.- Figure 4 shows a schematic view of a drone according to a third embodiment.
La figure 1 présente un drone aérien 10 selon un premier mode de réalisation de l’invention. Le drone 10 est adapté pour la cartographie aéroportée d’une zone d’intérêt par mesure du rayonnement gamma.FIG. 1 shows an aerial drone 10 according to a first embodiment of the invention. The drone 10 is suitable for airborne mapping of an area of interest by measuring gamma radiation.
Le drone 10 est du type à voilure fixe.The drone 10 is of the fixed-wing type.
Le drone 10 comprend un fuselage 12 définissant un logement interne 14. Le drone 10 comprend en outre deux ailes 16 fixées sur le fuselage 12.The drone 10 comprises a fuselage 12 defining an internal housing 14. The drone 10 further comprises two wings 16 fixed to the fuselage 12.
Chacune des ailes 16 s’étend selon un plan moyen P. Comme visible sur la figure 2, l’aile 16 présente par exemple un profil convexe. En variante, le profil de l’aile 16 est de tout type adapté, tel que biconvexe symétrique ou biconvexe dissymétrique.Each of the wings 16 extends along a mean plane P. As can be seen in FIG. 2, the wing 16 has for example a convex profile. As a variant, the profile of the wing 16 is of any suitable type, such as symmetrical biconvex or asymmetrical biconvex.
Les deux ailes 16 définissent respectivement un premier logement 18 et un deuxième logement 20.The two wings 16 respectively define a first housing 18 and a second housing 20.
Préférentiellement, le premier logement 18 et le deuxième logement 20 forment une cavité interne dans chacune des ailes 16.Preferably, the first housing 18 and the second housing 20 form an internal cavity in each of the wings 16.
Les ailes 16 et le fuselage 12 sont par exemple en mousse de polypropylène expansée (Expanded polypropylene ou EPP en langue anglaise). Ce matériau présente l’avantage d’être léger et robuste.The wings 16 and the fuselage 12 are for example made of expanded polypropylene foam (Expanded polypropylene or EPP in English). This material has the advantage of being light and robust.
Le drone 10 comprend un scintillateur 22 reçu en partie par le premier logement 18, en partie par le deuxième logement 20 des ailes 16, et en partie par le logement interne 14 du fuselage 12.The drone 10 comprises a scintillator 22 received in part by the first housing 18, in part by the second housing 20 of the wings 16, and in part by the internal housing 14 of the fuselage 12.
Le drone 10 comprend en outre un photomultiplicateur 24 connecté au scintillateur 22.The drone 10 further comprises a photomultiplier 24 connected to the scintillator 22.
Comme représenté dans l’exemple, le scintillateur 22 s’étend principalement dans un plan sensiblement confondu avec le plan moyen P.As shown in the example, the scintillator 22 mainly extends in a plane substantially coincident with the mean plane P.
En variante, le scintillateur 22 s’étend principalement dans un plan sensiblement parallèle au plan moyen P.As a variant, the scintillator 22 mainly extends in a plane substantially parallel to the mean plane P.
Sur l’exemple représenté sur la figure 1, le scintillateur 22 comprend une première partie 26 et une deuxième partie 28 reliées entre elles par une portion de liaison 30 formant un collecteur optique 32.In the example shown in FIG. 1, the scintillator 22 comprises a first part 26 and a second part 28 connected together by a connecting portion 30 forming an optical collector 32.
La première partie 26 et la deuxième partie 28 sont respectivement reçues par le premier logement 18 et le deuxième logement 20 des ailes 16.The first part 26 and the second part 28 are respectively received by the first housing 18 and the second housing 20 of the wings 16.
En référence à la figure 2, chaque aile 16 est formée par exemple de deux pièces 16a, 16b fixées entre elles.Referring to Figure 2, each wing 16 is formed for example of two parts 16a, 16b fixed together.
Les deux pièces 16a, 16b sont par exemple fixées par encliquetage.The two parts 16a, 16b are for example fixed by snap-fastening.
Les deux pièces 16a, 16b fixées entre elles définissent le logement 18, 20 apte à recevoir au moins une partie du scintillateur 22.The two parts 16a, 16b fixed together define the housing 18, 20 capable of receiving at least part of the scintillator 22.
En variante, l’aile 16 est faite d’un seul tenant.Alternatively, the wing 16 is made in one piece.
La première partie 26 et la deuxième partie 28 présentent par exemple une forme prismatique.The first part 26 and the second part 28 have for example a prismatic shape.
En variante, la première partie 26 et la deuxième partie 28 présentent une forme similaire à l’aile 16, par exemple convexe, biconvexe symétrique ou biconvexe dissymétrique.As a variant, the first part 26 and the second part 28 have a shape similar to the wing 16, for example convex, symmetrical biconvex or asymmetrical biconvex.
La première partie 26 et la deuxième partie 28 du scintillateur 22 présentent préférentiellement un volume identique.The first part 26 and the second part 28 of the scintillator 22 preferably have an identical volume.
Le collecteur optique 32 est reçu par le logement interne 14 du fuselage 12.The optical collector 32 is received by the internal housing 14 of the fuselage 12.
Avantageusement, le scintillateur 22, et plus précisément le collecteur optique 32 comprend une portion de connexion 34 destinée à être connectée directement au photomultiplicateur 24. Par «directement», on entend qu’aucune liaison optique supplémentaire n’est nécessaire pour connecter le scintillateur 22 au photomultiplicateur 24.Advantageously, the scintillator 22, and more precisely the optical collector 32 comprises a connection portion 34 intended to be connected directly to the photomultiplier 24. By “directly”, it is meant that no additional optical link is necessary to connect the scintillator 22 to photomultiplier 24.
De manière générale, un scintillateur est fait d’un matériau qui émet de la lumière à la suite d’un dépôt d’énergie par interaction avec un rayonnement gamma.Generally, a scintillator is made of a material which emits light following an energy deposition by interaction with gamma radiation.
Le scintillateur 22 du drone aérien 10 selon l’invention est un scintillateur organique plastique.The scintillator 22 of the aerial drone 10 according to the invention is a plastic organic scintillator.
Le scintillateur organique plastique comprend deux composants fondamentaux : un solvant et au moins un soluté. Le solvant absorbe l’énergie du rayonnement gamma et son excitation est transférée au soluté qui émet la lumière. Les solvants présents dans les scintillateurs organiques plastiques sont par exemple l’anthracène, le trans-stilbène, la naphtaline, le polyvinylbenzène, le polyvinyltoluène, ou le polystyrène. Les solutés sont par exemple le p-terphényle, le 2,5-Diphényloxazote (DPO), le 2-(4-Biphénylyl)-5-phényl1,3,4-oxadiazole (PBD), le 1,4-bis(5-phényloxazol-2-yl) benzène (POPOP), le 2,5-bis([1, 1’-biphenyl]-4-yl)-oxazole (BBO) ou le 2-(4-Biphényl)-5-phényloxazole (BPO).The plastic organic scintillator has two basic components: a solvent and at least one solute. The solvent absorbs energy from gamma radiation and its excitation is transferred to the solute which emits light. The solvents present in plastic organic scintillators are, for example, anthracene, trans-stilbene, naphthalene, polyvinylbenzene, polyvinyltoluene, or polystyrene. The solutes are for example p-terphenyl, 2,5-Diphenyloxazote (DPO), 2- (4-Biphenylyl) -5-phenyl1,3,4-oxadiazole (PBD), 1,4-bis (5 -phenyloxazol-2-yl) benzene (POPOP), 2,5-bis ([1, 1'-biphenyl] -4-yl) -oxazole (BBO) or 2- (4-Biphenyl) -5-phenyloxazole (BPO).
Le scintillateur 22 présente par exemple une densité comprise entre 1,1 g/cm3 et 1,3g/cm3, par exemple 1,2 g/cm3. Ceci est particulièrement avantageux compte tenu de la capacité d’emport limitée, de l’ordre de 0,1 kg à 5 kg, du drone.The scintillator 22 has for example a density of between 1.1 g / cm 3 and 1.3 g / cm 3 , for example 1.2 g / cm 3 . This is particularly advantageous given the limited carrying capacity, of the order of 0.1 kg to 5 kg, of the drone.
Le scintillateur 22 occupe avantageusement au moins 30% du volume total de l’aile 16, de préférence au moins 50% du volume total de l’aile 16, de préférence encore 80% du volume total de l’aile 16. Le volume du scintillateur 22 est avantageusement compris entre 0,3 I et 3 I, par exemple 1 I.The scintillator 22 advantageously occupies at least 30% of the total volume of the wing 16, preferably at least 50% of the total volume of the wing 16, more preferably 80% of the total volume of the wing 16. The volume of the scintillator 22 is advantageously between 0.3 I and 3 I, for example 1 I.
Préférentiellement, la surface d’une projection du scintillateur 22 sur la surface de l’aile 16 destinée à être orientée vers le sol représente au moins 30% de la surface de l’aile 16 destinée à être orientée vers le sol, de préférence au moins 50% de la surface orientée vers le sol de l’aile 16, de préférence encore 80% de la surface orientée vers le sol de l’aile 16.Preferably, the surface of a projection of the scintillator 22 on the surface of the wing 16 intended to be oriented towards the ground represents at least 30% of the surface of the wing 16 intended to be oriented towards the ground, preferably at minus 50% of the ground-facing surface of wing 16, more preferably 80% of the ground-facing surface of wing 16.
A titre d’exemple, la surface de la projection du scintillateur 22 sur la surface de l’aile 16 destinée à être orientée vers le sol est comprise entre 200 cm2 et 2 m2, par exemple 1 m2.By way of example, the surface of the projection of the scintillator 22 on the surface of the wing 16 intended to be oriented towards the ground is between 200 cm 2 and 2 m 2 , for example 1 m 2 .
Le photomultiplicateur 24 permet la détection des photons émis par l’interaction entre le rayonnement gamma et le scintillateur 22.The photomultiplier 24 allows the detection of photons emitted by the interaction between the gamma radiation and the scintillator 22.
Le photomultiplicateur 24 est du type connu de l’état de la technique et n’est pas décrit ici.The photomultiplier 24 is of the type known from the state of the art and is not described here.
Préférentiellement, le drone 10 comprend un système de commande 35 connecté au photomultiplicateur 24.Preferably, the drone 10 comprises a control system 35 connected to the photomultiplier 24.
Le système de commande 35 comprend une unité de commande 36, une unité de positionnement 38, une centrale inertielle 40, une source d’alimentation 42, un émetteur/récepteur 44, et/ou le support de stockage de données 46, et un altimètre 47.The control system 35 comprises a control unit 36, a positioning unit 38, an inertial unit 40, a power source 42, a transmitter / receiver 44, and / or the data storage medium 46, and an altimeter 47.
L’unité de commande est connectée à l’unité de positionnement 38, l’altimètre 47, la centrale inertielle 40, la source d’alimentation 42, l’émetteur/récepteur 44, et/ou le support de stockage de données 46, et est destinée à commander chacun de ces éléments.The control unit is connected to the positioning unit 38, the altimeter 47, the inertial unit 40, the power source 42, the transmitter / receiver 44, and / or the data storage medium 46, and is intended to control each of these elements.
L’unité de positionnement 38 est par exemple une unité de positionnement GNSS (pour Global Navigation Satellite System en langue anglaise) ou DGNSS (pour Differential Global Navigation Satellite System en langue anglaise). L’unité de positionnement 38 permet d’obtenir la position précise du drone 10 pendant le vol et ainsi d’associer à chaque mesure du rayonnement gamma des coordonnées géographiques.The positioning unit 38 is for example a GNSS positioning unit (for Global Navigation Satellite System in English) or DGNSS (for Differential Global Navigation Satellite System in English). The positioning unit 38 makes it possible to obtain the precise position of the drone 10 during the flight and thus to associate geographic coordinates with each gamma radiation measurement.
La source d’alimentation 42 est par exemple une batterie lithium-polymère ou lithium-ion, qui permet une autonomie de vol comprise entre 30 minutes et 2 heures.The power source 42 is for example a lithium-polymer or lithium-ion battery, which allows a flight autonomy of between 30 minutes and 2 hours.
La source d’alimentation 42 est avantageusement amovible.The power source 42 is advantageously removable.
L’émetteur/récepteur 44 permet la communication entre le drone 10 et un dispositif de contrôle au sol (non représenté).The transmitter / receiver 44 allows communication between the drone 10 and a ground control device (not shown).
L’émetteur/récepteur 44 permet notamment de communiquer en temps réel les paramètres de vol du drone 10 comme par exemple, la position, la vitesse, l’altitude etc. vers le dispositif de contrôle au sol ainsi que la mesure du rayonnement gamma.The transmitter / receiver 44 makes it possible in particular to communicate in real time the flight parameters of the drone 10 such as, for example, the position, the speed, the altitude, etc. to the ground control device as well as the measurement of gamma radiation.
Le support de stockage de données 46 permet par exemple de stocker les mesures du rayonnement gamma, les coordonnées géographiques associées à chacune des mesures, ainsi que les paramètres de vol du drone 10.The data storage medium 46 makes it possible for example to store the gamma radiation measurements, the geographic coordinates associated with each of the measurements, as well as the flight parameters of the drone 10.
Par exemple, le support de stockage 46 est utilisé comme support de stockage temporaire, avantageusement lorsque se produit un problème de communication entre l’émetteur/récepteur du drone 10 et l’émetteur/récepteur du dispositif de contrôle au sol.For example, the storage medium 46 is used as a temporary storage medium, advantageously when a communication problem occurs between the transmitter / receiver of the drone 10 and the transmitter / receiver of the ground control device.
En variante, seuls les paramètres de vol sont échangés entre l’émetteur/récepteur du drone 10 et l’émetteur/récepteur du dispositif de contrôle au sol. Les mesures du rayonnement gamma et les coordonnées géographiques associées sont stockés sur le support de stockage 46. Les données sont ensuite récupérées par l’utilisateur une fois le vol terminé.As a variant, only the flight parameters are exchanged between the transmitter / receiver of the drone 10 and the transmitter / receiver of the ground control device. The gamma radiation measurements and the associated geographic coordinates are stored on the storage medium 46. The data is then recovered by the user once the flight is finished.
Le support de stockage 46 est par exemple une carte mémoire ou un disque dur, avantageusement amovible.The storage medium 46 is for example a memory card or a hard disk, advantageously removable.
Le dispositif de contrôle au sol comprend typiquement un calculateur connecté à un émetteur/récepteur.The ground control device typically comprises a computer connected to a transmitter / receiver.
Le calculateur comprend un processeur et une mémoire recevant au moins un module logiciel. Le processeur est adapté pour exécuter le ou les module(s) logiciel(s).The computer comprises a processor and a memory receiving at least one software module. The processor is adapted to execute the software module (s).
La mémoire contient par exemple un module de pilotage automatique. Le module de pilotage automatique reçoit notamment en entrée les paramètres de vol du drone 10 en temps réel via l’émetteur-récepteur. Le module de pilotage automatique calcule ensuite les corrections à apporter pour maintenir la trajectoire du drone 10 le long d’un plan de vol déterminé par l’utilisateur. Les corrections sont envoyées depuis l’émetteur/récepteur du dispositif de contrôle vers l’émetteur/récepteur 44 du drone 10.The memory contains for example an automatic pilot module. The autopilot module receives in particular the flight parameters of the drone 10 in real time via the transceiver. The autopilot module then calculates the corrections to be made to maintain the trajectory of the drone 10 along a flight plan determined by the user. The corrections are sent from the transmitter / receiver of the control device to the transmitter / receiver 44 of the drone 10.
Le module de pilotage automatique permet notamment de contrôler la fréquence d’échantillonnage des mesures de rayonnement gamma, le plan de vol du drone 10, l’altitude du drone, etc. Le module de pilotage automatique analyse en continu les données fournies par l’unité de positionnement 38 et de la centrale inertielle 40 du drone 10.The autopilot module makes it possible in particular to control the sampling frequency of the gamma radiation measurements, the flight plan of the drone 10, the altitude of the drone, etc. The automatic pilot module continuously analyzes the data supplied by the positioning unit 38 and the inertial unit 40 of the drone 10.
Le dispositif de contrôle comprend en outre une unité d’affichage et une interface homme-machine.The control device further includes a display unit and a man-machine interface.
L’unité d’affichage est par exemple un écran d’ordinateur.The display unit is for example a computer screen.
L’interface homme-machine est préférentiellement une souris ou un clavier.The human-machine interface is preferably a mouse or a keyboard.
Un procédé de cartographie aéroportée d’une zone d’intérêt par mesure du rayonnement gamma, à l’aide d’un drone 10 tel que décrit plus haut va maintenant être décrit.A method of airborne mapping of an area of interest by measuring gamma radiation, using a drone 10 as described above will now be described.
Le procédé comprend par exemple une première étape au cours de laquelle le plan de vol et les caractéristiques du levé sont définis par l’utilisateur. De manière non exhaustive, les caractéristiques du levé sont par exemple l’altitude, la longueur des lignes de vol, la distance entre les lignes de vols, la fréquence d’échantillonnage etc.The method comprises for example a first step during which the flight plan and the characteristics of the survey are defined by the user. In a non-exhaustive manner, the characteristics of the survey are for example the altitude, the length of the flight lines, the distance between the flight lines, the sampling frequency, etc.
La définition du plan de vol et des caractéristiques du levé est avantageusement réalisée à l’aide de la station de contrôle au sol.The definition of the flight plan and the characteristics of the survey is advantageously carried out using the ground control station.
Le drone 10 est ensuite lancé manuellement par l’utilisateur ou au moyen d’un lanceur.The drone 10 is then launched manually by the user or by means of a launcher.
Le drone 10 communique alors en temps réel avec la station de contrôle au sol à l’aide de l’émetteur/récepteur 44 tout au long du vol.The drone 10 then communicates in real time with the ground control station using the transceiver 44 throughout the flight.
Au cours du vol, le rayonnement gamma du sol est mesuré à l’aide du scintillateur 22 auquel est connecté le photomultiplicateur 24. L’unité de positionnement 38 détermine pour chacune de ces mesures les coordonnées géographiques associées.During the flight, the gamma radiation from the ground is measured using the scintillator 22 to which the photomultiplier 24 is connected. The positioning unit 38 determines the associated geographic coordinates for each of these measurements.
Les mesures de rayonnement gamma, les coordonnées géographiques et les paramètres de vols sont transmis par l’émetteur/récepteur 44 à la station de contrôle au sol. Le module de pilotage automatique permet de maintenir le drone 10 le long du plan de vol défini par l’utilisateur.The gamma radiation measurements, the geographic coordinates and the flight parameters are transmitted by the transceiver 44 to the ground control station. The autopilot module makes it possible to maintain the drone 10 along the flight plan defined by the user.
Lorsque l’acquisition des mesures est terminée, le drone 10 revient à sa position de décollage, à proximité de l’utilisateur.When the acquisition of the measurements is complete, the drone 10 returns to its take-off position, close to the user.
Les mesures du rayonnement gamma sont ensuite représentées sous la forme de carte, généralement par interpolation des mesures. Les cartes obtenues représentent alors des outils d’aide à la décision pour la caractérisation géologique, minière ou environnementale de la zone d’intérêt.The gamma radiation measurements are then represented in the form of a map, generally by interpolation of the measurements. The maps obtained then represent decision support tools for the geological, mining or environmental characterization of the area of interest.
La figure 3 présente un deuxième mode de réalisation d’un drone aérien 100 selon l’invention.FIG. 3 shows a second embodiment of an aerial drone 100 according to the invention.
Dans cet exemple, le scintillateur 22 présente une géométrie différente par rapport au scintillateur 22 du drone 10 selon le premier mode de réalisation. Comme expliqué précédemment, un scintillateur organique plastique peut prendre n’importe quelle forme et peut donc s’adapter à la géométrie du drone aérien.In this example, the scintillator 22 has a different geometry compared to the scintillator 22 of the drone 10 according to the first embodiment. As explained above, an organic plastic scintillator can take any shape and can therefore adapt to the geometry of the aerial drone.
Sur la figure 3, l’unité de commande 36, l’unité de positionnement 38, la centrale inertielle 40, la source d’alimentation 42, l’émetteur/récepteur 44, et l’espace de stockage de données 46 ne sont pas représentés. Ils sont reçus par un logement interne du fuselage non représenté.In FIG. 3, the control unit 36, the positioning unit 38, the inertial unit 40, the power source 42, the transmitter / receiver 44, and the data storage space 46 are not represented. They are received by an internal housing of the fuselage, not shown.
La figure 4 présente un troisième mode de réalisation d’un drone aérien 200 selon l’invention. Ce mode de réalisation sera décrit par différences par rapport au premier mode de réalisation.FIG. 4 shows a third embodiment of an aerial drone 200 according to the invention. This embodiment will be described by differences from the first embodiment.
Dans cet exemple, le drone 200 comprend un premier scintillateur 22A et un deuxième scintillateur 22B disposés respectivement dans le premier logement 18 et le deuxième logement 20 des ailes 16.In this example, the drone 200 comprises a first scintillator 22A and a second scintillator 22B disposed respectively in the first housing 18 and the second housing 20 of the wings 16.
Avantageusement, les ailes 16 sont fixées sur le fuselage 12 de manière amovible, par exemple par encliquetage. Ceci facilite le transport du drone 200 sous forme démontée jusqu’au point de décollage et permet un montage facile du drone 200.Advantageously, the wings 16 are fixed to the fuselage 12 in a removable manner, for example by snap-fastening. This facilitates the transport of the drone 200 in disassembled form to the take-off point and allows easy mounting of the drone 200.
En variante (non représentée), le drone comprend une unique aile, par exemple de forme triangulaire, fixée sur une partie supérieure du fuselage.As a variant (not shown), the drone comprises a single wing, for example of triangular shape, fixed on an upper part of the fuselage.
En variante encore (non représentée), le premier logement 18 et le deuxième logement 20 sont des logements débouchant au niveau d’une partie inférieure de l’aile 16, c’est-à-dire au niveau de la surface de l’aile 16 destinée à être orientée vers le sol au cours du vol du drone 10, 100, 200.In another variant (not shown), the first housing 18 and the second housing 20 are housings opening out at the level of a lower part of the wing 16, that is to say at the level of the surface of the wing 16 intended to be oriented towards the ground during the flight of the drone 10, 100, 200.
Ainsi, le drone 10, 100, 200 selon l’invention est particulièrement avantageux car l’utilisation d’un scintillateur organique plastique, du fait de la faible densité du matériau qui le compose, permet de maximiser le volume du scintillateur 22. De plus, avec un scintillateur organique plastique, le rendement lumineux est élevé et la transmission du signal est rapide.Thus, the drone 10, 100, 200 according to the invention is particularly advantageous because the use of an organic plastic scintillator, due to the low density of the material which composes it, makes it possible to maximize the volume of the scintillator 22. In addition , with a plastic organic scintillator, the light output is high and the signal transmission is fast.
En intégrant le scintillateur 22 dans les ailes 16 du drone 10, 100, 200 la surface de détection exposée au rayonnement gamma est également maximisée. Ceci permet une meilleure détection des sources de faible activité. De plus, intégré dans les ailes 16, le scintillateur 22 est protégé des éléments extérieurs et/ou des chocs pouvant altérer son efficacité.By integrating the scintillator 22 into the wings 16 of the drone 10, 100, 200 the detection surface exposed to gamma radiation is also maximized. This allows better detection of low activity sources. In addition, integrated in the wings 16, the scintillator 22 is protected from external elements and / or shocks which may impair its effectiveness.
En intégrant le scintillateur 22, 22A, 22B dans les ailes 16 et/ou le fuselage 12, le 5 scintillateur 22, 22A, 22B est protégé mécaniquement par les ailes 16 et/ou le fuselageBy integrating the scintillator 22, 22A, 22B in the wings 16 and / or the fuselage 12, the scintillator 22, 22A, 22B is mechanically protected by the wings 16 and / or the fuselage
12.Ceci permet de protéger le scintillateur 22, 22A, 22B des chocs par exemple lors de l’atterrissage du drone et ainsi de prolonger sa durée de vie.12.This protects the scintillator 22, 22A, 22B from shocks, for example when the drone lands, and thus extends its service life.
La mise en oeuvre du drone 10, 100, 200 selon l’invention permet la réalisation rapide et à faible coût de cartographie du rayonnement gamma de façon autonome et à 10 distance.The implementation of the drone 10, 100, 200 according to the invention allows rapid and low-cost mapping of gamma radiation independently and at a distance.
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