DE19731560A1

DE19731560A1 - Localisation and identification method of buried mine, bomb, etc.

Info

Publication number: DE19731560A1
Application number: DE1997131560
Authority: DE
Inventors: Joerg Dr Dipl Phys Laukemper; Dirk Dipl Ing Kilfitt; Helmut Dr Dipl Phys Neff; Juergen Prof Leonhard; Wolfgang Prof Rohrbeck; Gerd Prof Lehmann; Hans-Dieter Prof Liess
Original assignee: Tzn Forschung & Entwicklung; Rheinmetall Industrie AG
Current assignee: Tzn Forschung & Entwicklung; Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-18

Abstract

A magnetic probe is used to produce magnetic fields over the surface (2) of an area to be examined, and an orientation signal (16) caused by a buried metal body is measured. A peak value and an integral measurement of the orientation signal over a predetermined time interval are determined in an electronic evaluation unit (4) to form a relative measurement, and the shape of the buried metal body is estimated from the spatial course of the relative measurement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Orten und zur Iden tifizierung unterhalb der Erdoberfläche befindlicher ferro magnetischer Munitionskörper, wie Erdminen, Bombenblindgänger u. dgl.The invention relates to a method for locating and for identifying certification of ferro located below the earth's surface magnetic ammunition, such as earth mines, bomb blinders u. the like

Aus der DE 36 19 308 C2 ist eine tellerförmig ausgebildete Magnetsonde für ein Metallsuchgerät bekannt, die eine Sende spule zur Erzeugung impulsförmiger Magnetfelder und zwei Em pfängerspulen umfaßt. Durch die sich impulsförmig ändernden Magnetfelder der Sendespule werden in unterhalb der Erdober fläche befindlichen metallischen Objekten Wirbelströme indu ziert, die ihrerseits ein Sekundärfeld erzeugen, welches als magnetisches Echo bzw. Ortungssignal auf die Sande zurück wirkt. Die Verwendung derartiger Magnetsonden zur Ortung unterhalb der Erdoberfläche befindlicher Munitionskörper ist beispielsweise aus der DE 42 42 541 A1 oder der EP 0 738 868 A2 bekannt. DE 36 19 308 C2 has a plate-shaped design Magnetic probe for a metal detector known to transmit coil for generating pulse-shaped magnetic fields and two Em includes receiver coils. Due to the changing pulse Magnetic fields of the transmitter coil are in below the ground surface of metallic objects eddy currents indu adorns, which in turn generate a secondary field, which as magnetic echo or location signal back to the sands works. The use of such magnetic probes for location ammunition located below the earth's surface for example from DE 42 42 541 A1 or EP 0 738 868 A2 known.

Nachteilig bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist vor allem, daß zwar Metallkörper geortet werden können, daß aber in aller Regel nicht ermittelt werden kann, ob es sich bei den georteten Objekten tatsächlich auch um Munitionskör per handelt, die geräumt werden müssen. Bei der Bergung mit Magnetsonden georteter Objekte hat sich in der Praxis viel mehr gezeigt, daß es sich bei der Mehrzahl der erfaßten Ob jekte entweder gar nicht um Munitionskörper oder um Muni tionsteile (z. B. Splitter) handelt, auf deren Räumung hätte verzichtet werden können. Aufgrund der hohen Fehlalarinrate (in der Regel < 90%) bei der Verwendung bekannter Verfahren ist die Räumung eines mit Munitionskörpern (z. B. Minen) kontaminierten Gebietes außerordentlich zeitaufwendig und damit auch kostenintensiv.A disadvantage of the known methods and devices especially that metal bodies can be located that but usually can not be determined whether it is in the case of the located objects, actually also about ammunition per trades that need to be cleared. When recovering with Magnetic probes of located objects have a lot in practice showed more that the majority of the ob either not for ammunition or for ammunition tion parts (e.g. splinters) that would have been cleared can be dispensed with. Because of the high false alarm rate (usually <90%) when using known methods is the evacuation of one with ammunition bodies (e.g. mines) contaminated area is extremely time consuming and thus also cost-intensive.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem mittels einer Magnetsonde nicht nur Munitionskörper geortet, sondern auch hinsichtlich ihrer Form identifiziert werden können, so daß vor der Ber gung des entsprechenden Objektes entschieden werden kann, ob es sich überhaupt um einen zu räumenden Munitionskörper han delt.The present invention is therefore based on the object to specify a method by means of a magnetic probe not only located ammunition but also in terms of their shape can be identified so that before the Ber appropriate object can be decided whether it is actually an ammunition to be cleared delt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This object is achieved by the features of Claim 1 solved. Further advantageous embodiments of the Invention disclose the subclaims.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, einen für das Material des ferromagnetischen Munitionskörpers charakteristischen Signalwert zu bestimmen, dessen ortsabhän giger Verlauf dann vorzugsweise in zwei zueinander orthogona len Richtungen ermittelt wird. Aus dem jeweiligen ortsabhän gigen Verlauf der Signalwerte (bzw. beider Signalwerte) schließt dann ein geübter Beobachter direkt auf das Vorhan densein eines zu räumenden Munitionskörpers. Alternativ kön nen die Signalwerte auch in dem Speicher einer elektronischen Auswerteeinheit abgelegt und mit für die entsprechende Muni tionsart typischen Signalwerten verglichen werden. Das Ergeb nis des Vergleiches kann dann anschließend auf einem Sichtge rät angezeigt werden.Essentially, the invention is based on the idea one for the material of the ferromagnetic ammunition to determine the characteristic signal value, its location-dependent then course preferably in two mutually orthogonal len directions is determined. From the respective location current course of the signal values (or both signal values) an experienced observer then concludes directly on the curtain being an ammunition to be cleared. Alternatively, the signal values are also stored in the memory of an electronic Evaluation unit filed and with for the corresponding Muni typical signal values are compared. The result The comparison can then be made on a visual inspection advises to be displayed.

Zur Gewinnung charakteristischer Signalwerte für das Material der Munitionskörper wird der für ferromagnetische Metallkör per typische Abfall des Ortungssignales herangezogen. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß der durch Inte gration des jeweiligen Ortungssignales über ein vorgegebenes Zeitintervall (T3-T2) sich ergebende integrale Meßwert (S2) (bzw. des entsprechenden auf den Maximalwert (S1) normierten relativen Meßwertes (S2/S1)) innerhalb eines typischen für das jeweilige Material und die Form des Metallkörpers charak teristischen Wertebereiches liegt. So ergibt sich z. B. für einen langgestreckten ferromagnetischen Munitionskörper ein relativer Meßwert, der etwa zwischen 1 und 2 liegt, während man für einen entsprechenden Körper aus Aluminium oder Kupfer einen integralen Meßwert erhält, der oberhalb 3 liegt (glei ches Integrationszeitintervall vorausgesetzt).To obtain characteristic signal values for the material the ammunition body becomes that for ferromagnetic metal bodies per typical drop in the location signal. It has Surprisingly, it has been shown that the Inte of the respective location signal over a predetermined Time interval (T3-T2) resulting integral measured value (S2) (or the corresponding normalized to the maximum value (S1) relative measured value (S2 / S1)) within a typical for the respective material and shape of the metal body character teristic range of values. So there is z. B. for an elongated ferromagnetic ammunition relative measured value, which is approximately between 1 and 2, during one for a corresponding body made of aluminum or copper receives an integral measured value that is above 3 (equ assuming the integration time interval).

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispielen. Es zeigen:Further details and advantages of the invention emerge from the following embodiment explained with reference to figures examples. Show it:

Fig. 1 ein Blockdiagramin einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figure 1 is a block diagram of an apparatus for performing the method according to the invention.

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf eines die Sendespule erregenden Stromimpulses; Fig. 2 shows the time course of the transmit coil exciting current pulse;

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der in den Empfängerspulen beim Orten eines Metallobjektes induzierten Spannung; Fig. 3 shows the time course of the induced in the receiver coils in locating a metal object voltage;

Fig. 4-6 die Abhängigkeit des Maximalwertes (S1), des integra len Meßwertes (S2) und des relativen Meßwertes (S3) von der räumlichen Lage des Magnetsensors, wobei der Sensor einmal in Richtung der Längsachse eines länglichen Mu nitionskörpers (durchgezogene Linien) und einmal in einer zur Längsachse senkrechten Richtung (gestrichelte Linien) verschoben wurde und Fig. 4-6 the dependence of the maximum value (S1), the integra len measured value (S2) and the relative measured value (S3) on the spatial position of the magnetic sensor, the sensor once in the direction of the longitudinal axis of an elongated munition body (solid lines) and once in a direction perpendicular to the longitudinal axis (dashed lines) and

Fig. 7-9 die den Fig. 2-4 entsprechenden Abhängigkeiten für ein kompaktes, z. B. kugelförmiges, ferromagnetisches Ob jekt. Fig. 7-9 the dependencies corresponding to Figs. 2-4 for a compact, z. B. spherical, ferromagnetic object.

In Fig. 1 ist mit 1 ein unterhalb der Erdoberfläche 2 befind licher ferromagnetischer Munitionskörper aus einem ferromag netischen Material, mit 3 eine an sich bekannte Magnetsonde und mit 4 eine mit der Sonde verbundene, hinsichtlich ihres hardwaremäßigen Aufbaus ebenfalls im wesentlichen bekannte elektronische Auswerteeinheit bezeichnet, die mit einem Sichtgerät 5 verbunden ist.In Fig. 1, 1 a below ground 2 befind Licher ferromagnetic ammunition body made of a ferromagnetic material, with 3 a known magnetic probe and 4, connected to the probe, in terms of their hardware-based structure referred to also substantially known electronic evaluation unit, which is connected to a viewing device 5 .

Die Magnetsonde 3 umfaßt eine Sendespule 6 und zwei Empfän gerspulen 7 und 8. Die Sendespule 6 ist mit einem elektri schen Impulsgeber 9 verbunden, der seinerseits durch einen Mikrocomputer (µC) 10 der elektronischen Auswerteeinheit 4 getriggert wird. Die von den Empfängerspulen 7 und 8 gemes senen Ortungssignale werden jeweils über einen Verstärker 11 verstärkt und dann von einem Analog-Digitalwandler 12 digita lisiert und ebenfalls dem Mikrocomputer 10 zur Auswertung zugeführt.The magnetic probe 3 comprises a transmitter coil 6 and two receiver coil 7 and 8th The transmitter coil 6 is connected to an electrical pulse generator 9 , which in turn is triggered by a microcomputer (.mu.C) 10 of the electronic evaluation unit 4 . The location signals measured by the receiver coils 7 and 8 are each amplified via an amplifier 11 and then digitized by an analog-digital converter 12 and also fed to the microcomputer 10 for evaluation.

Die elektronische Auswerteeinheit 4 umfaßt ferner zwei Speicher 13 und 14, in denen die digitalisierten Meßwerte sowie für unterschiedlich geformte Munitionskörper charak teristische Meßwertverläufe abgespeichert werden können.The electronic evaluation unit 4 further comprises two memories 13 and 14 , in which the digitized measured values and characteristic measured value profiles for differently shaped ammunition bodies can be stored.

Im folgenden wird näher auf das erfindungsgemäße Verfahren eingegangen. Entsprechend einem vorgegebenem Programm erzeugt der Mikrocomputer 10 Triggersignale, die den Impulsgeber 9 aktiviert. Dieser erzeugt einen entsprechenden Stromimpuls 15 (Fig. 2), der die Sendespule 6 erregt, welche ihrerseits ein entsprechendes sich zeitlich änderndes Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld induziert in dem ferromagnetischen Munitions körper 1 Wirbelströme, die ein Sekundärfeld bewirken, welches ein entsprechendes elektrisches Signal (Ortungssignal) 16 in den Empfängerspulen 7 und 8 induziert (Fig. 3) und über den Verstärker und den Analog-Digitalwandler dem Mikrocomputer zugeführt werden.The method according to the invention is discussed in more detail below. In accordance with a predetermined program, the microcomputer 10 generates trigger signals which activate the pulse generator 9 . This generates a corresponding current pulse 15 ( FIG. 2), which excites the transmitter coil 6 , which in turn generates a corresponding magnetic field that changes over time. The magnetic field induces eddy currents in the ferromagnetic ammunition body 1 , which cause a secondary field, which induces a corresponding electrical signal (location signal) 16 in the receiver coils 7 and 8 ( FIG. 3) and are fed to the microcomputer via the amplifier and the analog-digital converter .

Erfindungsgemäß erfolgt eine Integration des Ortungssignales 16 für ein vorgegebenes Zeitintervall T3-T2 nach Erreichen des Maximalwertes S1. Der derart ermittelte integrale Meßwert S2 (entspricht in Fig. 3 der schraffierten Fläche) wird auf den entsprechenden maximalen Meßwert S1 bezogen (S3 = S2/S1) und der ortsabhängige Verlauf dieses relativen Meßwertes wird anschließend zur Ermittlung der Munitionsart herangezogen. Dieses erfolgt in dem vorliegenden Fall dadurch, daß der ortsabhängige Verlauf der relativen Meßwerte in dem Speicher 13 der elektronischen Auswerteeinheit abgelegt und mit in dem Speicher 14 abgespeicherten charakteristischen Meßwertverläu fen verglichen wird.According to the invention, the location signal 16 is integrated for a predetermined time interval T3-T2 after the maximum value S1 has been reached. The integral measured value S2 determined in this way (corresponds to the hatched area in FIG. 3) is related to the corresponding maximum measured value S1 (S3 = S2 / S1) and the location-dependent course of this relative measured value is then used to determine the type of ammunition. In the present case, this is done by storing the location-dependent course of the relative measured values in the memory 13 of the electronic evaluation unit and comparing them with the characteristic measured value curves stored in the memory 14 .

In den Fig. 4-9 ist dieses Verfahren noch einmal anhand von zwei Beispielen dargestellt. Dabei zeigt Fig. 4 den typischen ortsabhängigen Verlauf des Maximalwertes S1 der Ortungssig nale für einen länglichen Munitionskörper, wobei die durchge zogene Kurve den Fall darstellt, daß eine Verschiebung der Magnetsonde 3 entlang der Längsachse des Munitionskörpers 1 erfolgt (X-Richtung). Die gestrichelt dargestellte Kurve gibt hingegen den Maximalwertverlauf für den Fall wieder, daß die Magnetsonde 3 senkrecht zur Längsachse des Munitionskörpers 1 verschoben wird (Y-Richtung). Diese Meßwerte, die bei bekann ten Verfahren zur Ortung von Metallkörpern herangezogen wer den, unterscheiden sich hinsichtlich der Form ihres Verlaufes kaum voneinander. Auch wenn unterschiedlich geformte Metall körper vermessen werden, ergibt sich ein ähnlicher zum Maxi mum symmetrischer Verlauf der Maximalwerte S1.In FIGS. 4-9, this process is illustrated once again with reference to two examples. Fig. 4 shows the typical location-dependent course of the maximum value S1 of the locating signals for an elongated ammunition body, the solid curve representing the case that a displacement of the magnetic probe 3 takes place along the longitudinal axis of the ammunition body 1 (X direction). The curve shown in dashed lines, on the other hand, shows the maximum value profile in the event that the magnetic probe 3 is displaced perpendicular to the longitudinal axis of the ammunition body 1 (Y direction). These measured values, which are used in known methods for locating metal bodies, hardly differ from one another in terms of the shape of their course. Even if differently shaped metal bodies are measured, there is a similar course of the maximum values S1, symmetrical to the maximum.

So ist beispielsweise in Fig. 7 der entsprechende ortsabhän gige Verlauf des Maximalwertes der Ortungssignale für einen runden ferromagnetischen Metallkörper dargestellt. Auch in diesem Fall ergibt sich ein symmetrischer Kurvenverlauf, der dem der länglichen Munitionskörper weitgehend entspricht.For example, in Fig. 7 the corresponding location-dependent course of the maximum value of the location signals for a round ferromagnetic metal body is shown. In this case, too, there is a symmetrical curve which largely corresponds to that of the elongated ammunition bodies.

Anders sind die Verhältnisse jedoch, wenn man den ortsabhän gigen Verlauf der integralen Meßwerte S2 (Fig. 5 und 8) und der relativen Meßwerte S3 (Fig. 6 und 9) betrachtet. Während im Falle des kugelförmigen Metallkörpers der relative Meßwert S2 im wesentlichen konstant ist (Fig. 9), weist er, je nach der Richtung, in welcher die Magnetsonde in bezug auf die Längsachse des Munitionskörpers verschoben wird, einen an steigenden oder fallenden Verlauf auf (Fig. 6). Diese für den länglichen Munitionskörper 1 typischen Verläufe werden erfin dungsgemäß ausgenutzt, um zu ermitteln, ob es sich bei dem georteten ferromagnetischen Metallkörper um ein längliches Teil (z. B. eine Granate), ein kugel- bzw. zylinderformähnli ches Teil (z. B. eine Mine) oder ein von diesen Formen abwei chendes Teil (z. B. ein Munitionssplitter oder anderes Metall teil) handelt. The situation is different, however, if one considers the location-dependent course of the integral measured values S2 (FIGS . 5 and 8) and the relative measured values S3 ( FIGS. 6 and 9). While in the case of the spherical metal body the relative measured value S2 is essentially constant ( FIG. 9), depending on the direction in which the magnetic probe is displaced with respect to the longitudinal axis of the ammunition body, it has an increasing or decreasing course ( Fig. 6). These courses, which are typical for the elongated ammunition body 1, are used according to the invention to determine whether the located ferromagnetic metal body is an elongated part (e.g. a grenade), a spherical or cylindrical shape-like part (e.g. . a mine) or a part deviating from these forms (e.g. an ammunition splinter or other metal part).

Reference list

11

Munitionskörper, Metallkörper
Ammunition body, metal body

22nd

Erdoberfläche
Earth's surface

33rd

Magnetsonde
Magnetic probe

44th

elektronische Auswerteeinheit
electronic evaluation unit

55

Sichtgerät
Display device

66

Sendespule
Transmitter coil

77

, ,

88th

Empfängerspulen
Receiver coils

99

Impulsgeber
Impulse generator

1010th

Mikrocomputer
Microcomputer

1111

Verstärker
amplifier

1212th

Analog-Digitalwandler
Analog-digital converter

1313

, ,

1414

Speicher
Storage

1515

Stromimpuls
Current pulse

1616

elektrisches Signal, Ortungssignal
electrical signal, location signal

Claims

1. A method for locating and identifying below the earth's surface ( 2 ) located metallic Muni tion body ( 1 ), such as earth mines, bomb blasters u. Like., With the features:

a) with a magnetic probe ( 3 ) above the earth's surface ( 2 ) of the area to be examined, magnetic fields are generated by means of corresponding current pulses and the location signals ( 16 ) caused by a metal body ( 1 ) located in the ground are measured,
b) with one of the magnetic probe (3) downstream electronic evaluation unit (4) is determined by the respective locating signal (16) of the maximum value (S1) and an integral measurement value (S2) which is located at by integrating the tracking signal (16) log connecting the maximum value (S1) of the specified time interval (T3-T2),
c) the respective integral measured value (S2) is related to the corresponding maximum measured value (S1) and the resulting relative measured value (S3 = S2 / S1) as a function of the location of the magnetic probe ( 3 ) and
d) finally closed ge from the position-dependent course of the re lativen measured value (S3) to the shape of the detected with the magnetic sensor (3) the metal body (1).

2. The method according to claim 1, characterized in that the respective detected metal body ( 1 ) is scanned in mutually orthogonal directions, and that from the detected metal body ( 1 ) associated location-dependent courses of the relative measured values (S3) on the shape of the metal body ( 1 ) is closed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the location-dependent courses of the relative measured values (S3) are stored in a memory ( 13 ) of the electronic evaluation unit ( 4 ) and compared with the stored measured value courses characteristic of the types of ammunition.