CN108369082B - 武器和爆炸物检测器和检测方法 - Google Patents

武器和爆炸物检测器和检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及武器和爆炸物检测器，其至少包括：受控磁场传感器(10)，其连接至少一个天线(11)；其中所述天线(11)配置成单个电极；和其中所述受控静电场传感器(10)配置用于检测在由连接传感器(10)的至少一个天线(11)产生的静电场(3)内的干扰；或者天线布置在车辆车身周围，或布置在单兵作战武器；其中每个传感器(10)连接至少一个控制装置(100)。

Description

武器和爆炸物检测器和检测方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测武器和爆炸物的武器和爆炸物检测器和方法，更具体地，本发明涉及车辆通过时的IED(简易爆炸装置)检测、汽车炸弹检测、地雷检测和/或城市区和隐匿区的武器检测。
背景技术
文献WO2015/044487描述作为现有技术，其描述了一种用于内部空间的静电场传感器和安全系统，其可以通过一个作为天线或捕捉探针的金属导体测量静电场和其变化。此探针连接一个能够解码天线金属导体周围静电场的这些变化的电子电路。
此系统允许通过单个天线来测量干扰，并且随后推断出人的存在，通过测量单个天线上的自身干扰来将人从动物或物体区分开来。所述系统设想为通过靠近、通过检测来自单个电极传输上的干扰的预防性警报检测器。
然而，此系统设想为安全检测器系统和警报，但它没有描述作为爆炸物和武器检测器。关于此，文献WO2015/044487涉及的系统需要修改以使其能够用于长期处于危险和具有敌人制造的应对措施的环境中。
在现有技术中，描述了用于IED检测的系统，例如文献US9036985和US2015/114144。
另一方面，文献US2014/077993描述一种枢轴块，其中装配有至少传输和接收天线以用于检测简易爆炸装置并且以此方式放置以使得他们照射至少一个相同空间，和检测相机以通过这些传输和接收天线来确认其面向照射区域并以此方式能够产生所述区域的图像，以及用于控制此枢轴块方向的方法，其可以引起所述块的移动以产生利用此检测方法对所述空间的一部分的检查。
文献US2009/182525也描述了一种包括了通过检测IED非线性电子元件存在进行IED检测的方法。IED非线性电子元件的存在可以通过利用高功率微波信号照射所述装置来检测并且随后进行辐射，其中高功率微波信号包含由信号照射与非线性IED元件相互作用制得的所有和/或不同频率的元件的多种电磁辐射射频和接收。
通常地，相对于现有技术，利用配置成电极的单个天线来检测静电场干扰的静电传感器，并且以此方式能够明显简化检测，因为利用单个天线，任何干扰都能被检测和分析，不管危险物是如何制造的(其制造使用的材料不重要)，这意味着需要在某个环境中检测危险物的更高的安全性和依赖性，此环境根据定义是不断变化的并且需要快速、有效、便宜的检测以允许友方/敌方在战场上被识别并且同时能够抵抗敌人制造的应对措施。
发明内容
本发明的目的为用于检测武器和爆炸物的武器和爆炸物的检测器和方法。更准确地，本发明涉及车辆通过时IED(简易爆炸装置)检测、汽车炸弹检测、地雷检测和/或隐匿区或其他地区的武器检测。
相对于现有技术中描述的方案，所述武器和爆炸物的检测器和发明方法能够更加准确(能够检测来自任何类型危险物的任何干扰)和容易实施(基于利用至少一个包含一个单个发射器-接收器电极的天线)。因此，通过测量由于其附近存在任何物体而在静电场内产生的干扰来进行实施。
本发明所述的武器和爆炸物检测器包括能够测量由天线周围的人、物体或动物产生的干扰的至少一个静电传感器，其中天线相应地为静电场的发射器并且检测透射场内产生的干扰。此天线，通常为电极，以定向的方式发射静电场，换句话说，它可以朝向其周围空间发射而不全向地，屏蔽不需要的部分。这就是此天线的设定针对每次使用时不同的原因，因此尽管连接到单个电路，每个天线能够自由地检测其周围产生的静电场内的干扰。由于所述天线的此种设定，使通过透射场来限定“被覆盖”的物理空间成为可能，这依赖于其简单的并不需要任何限制来实施的物理结构(修改用于每个特定使用的不同元件的设定)。
利用独立权利要求中描述的不同方面能够得到这些优点，并且包含在此以作为参考。本发明其他的特定实施方式也在从属权利要求中进行描述，其类似地包含在此作为参考。
由于所附权利要求中描述的武器和爆炸物检测器，可以得到用于检测武器和爆炸物的武器和爆炸物检测器和方法。更准确地，本发明涉及通过检测人的靠近和/或分析自身被认定为危险物的异常元件来进行的车辆通过时的IED(简易爆炸装置)检测、汽车炸弹检测、地雷检测和/或武器检测。
贯穿说明书和权利要求书，术语“包括”和其变型不会旨于排除其他技术特征、附加物、组件或步骤。对于此领域的技术人员来说，本发明的其他目标、优点和特点可以部分源自本发明的说明书和部分源自本发明的实施方式。提供如下示例和附图作为举例说明并且不是旨于限制本发明。另外，本发明覆盖此处所示的所有可能的组合和优先实施方式。
附图说明
提供如下一系列附图的简要说明以帮助更好理解本发明并且明确地与本发明作为非限定示例的实施方式相关。
图1是根据本发明的传感器块(10)的示意图；
图2是本发明用于检测车辆(2a)或手动(2b)中地雷的武器和爆炸物检测器的示意图；
图3是本发明用于IED检测和/或汽车炸弹检测的武器和爆炸物检测器的示意图；
图4是本发明的实施到单兵武器的武器和爆炸物检测器；
图5是根据本发明的控制装置(100)的框图。
具体实施方式
本发明的目的为包括不同实际实施的武器和爆炸物检测器，如下所示，每个组成关于本发明的所述武器和爆炸物检测器的部分的具体实施方式。
所述静电场传感器(10)是基于WO2015/044487描述的传感器但是改善其作为武器和爆炸物检测器的用法的方案。
然而，在图1中，描述了此传感器的替代方案。如图1中所示，静电场传感器(10)包括天线(11)，其中天线包含一个可以同时作为发射器和接收器(发射器-接收器电极)的单个电极，并且所述天线(11)用于发明中的每个实施方式中，即使具有不同的能够改善功能性的物理结构和连接。应该理解的是，在一个实施方式中，多个天线可以并行共存，即使他们中每个同时保持作为发射器和接收器的特性。
然而，受控静电场传感器(10)也包括生成电路和场测量，优选地具有小于5MHz的工作频率并且包含RLC电路和相位稳定器电路的调谐器电路。所述天线接收的信号，测量之后，通过过滤状态并且随后此信号通过数字模拟转换器，其相应地连接配置用于检测静电场中变量的处理器，利用这些变量产生三维地图，能够明确产生此变量的物体的体积和密度。此处理器，相应地，连接将加密信号传送到控制装置(100)的射频电路，其中如图5所示，控制装置位于传感器(10)自身的外部。所述电路具有数据存储器。
地雷检测
如图2所示，为两种潜在用于检测地雷的装置，配置用于检测地雷的车辆(图2a)和个人或手动使用的装置(图2b)。
本领域的技术人员知道存在多种类型的地雷，其通常分成两大组：反坦克地雷和人员杀伤性地雷。
所述反坦克地雷，相应地，具有不同类型，这取决于它们如何激活，尽管最通常采用应答车辆靠近的磁力激活方式和那些通过接触激活，或通过接触或在激活机构上减轻压力的方式激活。
另一方面，通常地，所述人员杀伤性地雷，通过它们上的接触或压力激活并且它们的制造材料可以相应地的变化，使得它们优选为塑性的以避免被检测到，或者老式地雷采用金属。
因此，危险物的多样性意味着用于检测它们的方法应当足够灵活以能够在任何位置检测到任何材料。所以，所述地雷检测车辆包括在其正面的附着件，其中所述附着件放置至少一个连接到至少一个传感器(10)的天线(11)。
在优选的实施方式中，显示为图2a，此正面的附着件仅包含附接于车辆(2)上的至少一个杆(1)，以此方式能够让它为可缩回的或可伸缩的，因为它需要仅在发生战争时释放，并且例如，当车辆在基地或营房时不释放。
如图2a所示的实施方式，所述优选的实施方式显示为所述杆(1)在车辆(2)的正面形成45°的角(α)，因此，以此方式，使得在一次清除过程中控制路边和其沟渠的通路成为可能。然而，具有与所述车辆正面成其他角度的杆的其他方案可以根据每次使用或具体应用来考虑采用。
所述天线(11)可以放置在杆(1)内部，以此方式使得静电场(3)产生在杆(1)的周围并且利用杆(1)上部的屏蔽引导下部方向(可见图2c，杆正面横截面A-A)。通过此操作，所述场可以仅面向反坦克或杀伤性地雷埋藏的地面。同样地，从图中可以看到具有能够产生第二场(3)的周边天线(11)，其放置于车辆(2)自身的周围。
以相同方式，如图2b所示用于步兵使用手动装置，其中基本上是由轻质材料制成的杆(1a)，例如采用塑料或其他非导电电子聚合物，并且这可以同样延伸到个人使用。与车辆(2)上的杆(1)一样，单个杆(1a)除一侧外的所有侧被屏蔽，并且它为天线本身(11)(可见图2c，所述杆截面A-A的前部)，以此方式能够使通过天线(11)在杆(1a)内产生的静电场面向开放空间，以产生能够检测其区域或影响范围内干扰的静电场(3)，以发出关于存在干扰的警告给携带它的士兵，其不仅是地雷而且还是IED，或甚至是藏匿区内存在的隐藏武器或能够被与天线(11)连接以形成单个杆(1a)的传感器(10)识别的其他类型干扰。
IED和汽车炸弹检测器
检测IED和汽车炸弹的应用，是基于图2a所示的地雷的实施方式和杆(1)的数量，因为针对检测IED和汽车炸弹，需要车辆的360°保护。
因此，在优选实施方式中，如图3所示，车辆(2)包括第一天线(11)，其围绕车辆并且能产生靠近所述车辆自身车身的第一静电场(3)，以此方式能够检测和分析最近的危险物，如靠近的人或附着于它上的异物。
另一方面，如图2a所示，具有配置用于检测IED的系统的车辆包括用于检测地雷中所示的相同类型，优选为多个杆(1)，但是由于IED产生的特殊危险，它们必须也能在车辆周围产生360°的电场(3)，甚至在上部，因为一些设备会停靠在城市区的窗户和壁架位置或在具有高树枝树木的区域。因此，这些设备的检测必须采用车辆(2)的全覆盖操作。每个天线(11)，优选地每个杆对应一个天线，连接放置所述车辆(2)内的至少一个传感器(10)。
优选地，所述杆(1)也可以与车辆(2)的正面形成45度角(α)，正如图2a所示，以至于它能够覆盖所述区域并更好覆盖通路和路边。
以相同方式，需要牢记的是如图2a和图3所示实施方式中的杆(1)不仅具有一个可变角度(α)(可以理解为此可变角度，两者以特定角度在一个固定位置并且进行变化，甚至杆(1)可以为可移动的以用以清除过程)而且它的长度能够在一个合适安全范围内检测，优选地为10米，但此范围不能低于车辆(2)的总体长度并且必须优选地至少为携带它的车辆总体长度的两倍。
实施到单兵武器上的武器和爆炸物检测器
除了用于检测地雷或藏匿区的武器的图2b中的单个杆(1a)，相同的单个杆(1a)可以用于检测其他类型的危险物，如检测隐藏在建筑物或可隐藏区域中的人的存在。
在其他实施方式中，如图4所示，天线(11)包含在士兵单兵武器内，利用传感器(10)连接到能够警告士兵所述危险物并且甚至可以识别友方/敌方的控制装置(100)，这对这种类型的战斗是非常重要的。
控制装置(100)
对于所有的实施方式，所有传感器(10)连接到控制装置(100)，其中控制装置包括：一个或多个处理器(101)；存储器(102)；和一个或多个程序；其中程序存储在存储器(102)内并且配置成至少被处理器(101)执行，其包含指令程序用于：(i)分析至少一个传感器(10)检测到的干扰；(ii)将至少一个相机(12)聚焦到具有检测到的干扰的至少一个传感器(10)的操作区域；(iii)利用传感器(10)监控具有检测到的干扰的操作区域；(iv)产生控制信号并且(v)通知作战管理系统或BIMS(战场信息管理系统)。
所述控制装置(100)在所有实施方式中是相同的并且是包含在士兵的步兵作战装备中或甚至可以安装在战斗车辆发动机内的特殊电子装置，或者甚至为任何其他电子装置，如果它能满足每个实施方式所示的单个特征。
在本发明不同的实际实施方式中，所述装置(100)产生的控制信号可以变化。例如，所述控制信号通常为可以利用作战管理系统或直接地与友方/敌方识别信号相关联的警报/警告，并且如果作战管理系统(其可以明显包含地面军队指挥官或士兵自己)识别危险物为敌意的或假定敌意的，可以使用自动武器站进行自动射击。考虑到在IED检测的实施方式中，在爆炸之前，IED可以在检测时和就在识别之后自动摧毁而不给予敌方反应时间。

Claims (5)

1.武器和爆炸物检测器，其至少包括：
自动武器；
受控磁场传感器(10)，其连接至少一个天线(11)；
其中所述天线(11)配置成单个电极；和，
其中所述受控磁场传感器(10)配置用于检测在由连接所述受控磁场传感器(10)的至少一个天线(11)产生的静电场(3)内的干扰；
至少一个天线(11)被布置在杆(1)，或布置在车辆车身周围，或布置在单兵作战武器；和
每个受控磁场传感器(10)连接到控制装置(100)，其中控制装置(100)包括：
一个或多个处理器(101)，
存储器(102)，和
一个或多个程序，其中所述程序存储在所述存储器(102)内并且配置成至少由所述处理器(101)执行，并且包含指令程序用于：
分析由连接至少一个受控磁场传感器(10)的至少一个天线(11)检测到的干扰；
将至少一个相机(12)聚焦到由连接至少一个受控磁场传感器(10)的至少一个天线(11)检测到干扰的区域；
通过相机(12)监控由连接至少一个受控磁场传感器(10)的至少一个天线(11)检测到干扰的至少一个区域；
产生控制信号；和
通知作战管理系统；
在作战管理系统内识别危险物为友方/敌方；
其特征在于，所述控制信号包括如下信号：
激活警报；
将自动武器指向由连接至少一个受控磁场传感器(10)的至少一个天线(11)检测的干扰的区域；和
如果认定为敌意的，朝向由连接至少一个受控磁场传感器(10)的至少一个天线(11)检测到干扰的区域自动射击武器。
2.如权利要求1所述的检测器，其中至少一个天线(11)放置在可缩回的或可伸缩的杆(1)上。
3.如权利要求1或2所述的检测器，其中所述杆(1)连接地附接于车辆(2)。
4.在权利要求1至3任一项所述的检测器实施的武器和爆炸物检测方法，其包括如下步骤：
分析由连接受控磁场传感器(10)的至少一个天线(11)检测到的干扰；
将至少一个相机(12)聚焦到由连接至少一个受控磁场传感器(10)的至少一个天线(11)检测到干扰的区域；
通过相机(12)监控由连接到至少一个受控磁场传感器(10)的至少一个天线(11)检测到干扰的至少一个区域；
产生控制信号；
通知作战管理系统；
在作战管理系统内识别危险物为友方/敌方；和，
如果干扰认定为敌意的，将武器自动地指向检测到干扰的区域并且射击武器。
5.如权利要求4所述的方法，其包括伸展内部具有至少一个天线(11)的至少一个杆(1)的过程。
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