ES2826828T3 - Detector de armas y explosivos y método de detección - Google Patents

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Abstract

Detector de armas y explosivos que comprende al menos un sensor de campos magnéticos controlados (10) conectado con al menos una antena (11); donde dicha antena (11) está configurada como un único electrodo; y donde el sensor de campos electrostáticos controlados (10) está configurado para detectar una perturbación en el campo electrostático (3) generado por al menos una antena (11) conectada con dicho sensor (10); y donde al menos una antena (11) está dispuesta en una pértiga (1); o perimetralmente respecto de la carrocería de un vehículo (2); o en un arma individual de combate; donde cada sensor (10) está conectado con al menos un dispositivo de control (100).

Description

DESCRIPCIÓN
Detector de armas y explosivos y método de detección
La presente invención está referida a un detector de armas y explosivos un método para la detección de armas y explosivos. Más concretamente, la presente invención está referida a la detección de IED (del inglés Improvised Explosive Device, artefacto explosivo improvisado) al paso de vehículos, detección de bombas lapa, detección de minas terrestres y/o detección de armas urbano y en zulos.
ESTADO DE LA TÉCNICA
En el estado de la técnica se describe el documento WO2015/044487 describe un sensor de campos electrostáticos y un sistema de seguridad en espacios interiores que es capaz de medir campos electrostáticos y sus variaciones a lo largo de un conductor metálico que actúa como antena o sonda de captación. Esta sonda está conectada a un circuito electrónico capaz de decodificar dichos cambios en el campo electrostático alrededor del conductor metálico de la antena.
Este sistema permite medir la perturbación mediante una única antena y, a partir de ahí, inferir la presencia de una persona, distinguiéndola de un animal o cosa a través de la medición de la propia perturbación en una única antena. Este sistema está pensado como un detector de alarma preventiva, por proximidad, mediante la detección de una perturbación en la emisión del único electrodo.
No obstante, este sistema está pensado como sistema detector de seguridad y alarma, pero no describe un detector de explosivos y armas, para lo cual sería necesario modificar el sistema descrito en el documento WO2015/044487 de tal forma que pueda emplearse en un ambiente de constante amenaza y con fuertes contramedidas por parte del enemigo.
En el estado de la técnica se describen sistemas para la detección de IED como por ejemplo los documentos US9036985 y US2015/114144.
Por otro lado, el documento US2014/077993 describe un bloque orientable, en la que están montados al menos antenas de transmisión y recepción de medios para la detección de dispositivos explosivos improvisados, que se dirigen de una manera tal como para iluminar al menos una y la misma zona del espacio, y una cámara de confirmación de detección que se dirige hacia la zona iluminada por estas antenas de transmisión y recepción de tal manera como para ser capaz de formar una imagen de esta zona, así como medios para controlar la orientación de dicho bloque orientable, que provocan un desplazamiento de dicho bloque de una manera tal como para generar una exploración de una parte del espacio por dichos medios de detección.
También el documento US2009/182525 describe un método que puede incluir la detección de IED mediante la detección de la presencia de un componente electrónico no lineal de un IED. La presencia de un componente electrónico no lineal del IED puede ser detectado por iluminando el dispositivo con una señal de microondas de alta potencia que contiene una pluralidad de frecuencias de radio de la radiación electromagnética y la recepción de suma y/o diferencia componentes de frecuencia que se producen por interacción de la iluminando las señales con un componente de IED no lineal y posteriormente re-irradiada.
El documento EP 1754983 A1 da a conocer o proporciona una tecnología relativa a un dispositivo de detección de la posición de un objeto y un método para especificar la posición de un objeto a detectar en una configuración simple sin la necesidad de un dispositivo de fijación. . El dispositivo para especificar una posición de minas terrestres antipersonal enterradas incluye una bobina de detección de metales (unidad de sensor) montada en una parte del extremo distal de un brazo de soporte, una cámara CCD montada en las proximidades de una parte de agarre del brazo de soporte, un computadora personal (PC) como medio de análisis de imágenes que importa la información enviada desde la unidad de sensor y la cámara CCD a través de una línea de señal y marcadores colocados en el suelo (GL). La cámara CCD se fija al brazo de soporte para que la unidad de sensor y los marcadores se puedan incluir en un campo de visión simultáneamente.
Por otro lado, el documento US 2012/092019 divulga un detector de firma de campo eléctrico para detectar e identificar objetos que utiliza múltiples nodos sensores electrostáticos, cada uno con un electrodo de detección pasivo cuyos electrones de conducción libre se desplazan en respuesta a un potencial de campo eléctrico aplicado o detectado externamente. y un convertidor y amplificador de transimpedancia que exhibe una impedancia de entrada ultra alta para traducir la corriente de desplazamiento de entrada de bajo nivel de un electrodo sensor en una señal de salida utilizable en respuesta a una señal de desplazamiento de carga inducida en el electrodo sensor pasivo por un campo eléctrico externo. El detector de firma de campo eléctrico incluye además un excitador para proporcionar un campo eléctrico de referencia utilizado en la recuperación y procesamiento de una firma de campo eléctrico representativa de un objeto y clase de objeto bajo investigación. El detector de firmas de campo eléctrico tiene usos que incluyen militares, de seguridad, antiterroristas y relacionados con la defensa.
En general, frente al estado de la técnica, el empleo de un sensor electrostático que detecte las perturbaciones del campo electrostático mediante una única antena, configurada como un electrodo dispuesto de tal manera que simplifica notablemente la estructura de detección, ya que con una única antena es posible detectar y caracterizar cualquier perturbación independientemente de la composición de la amenaza (daría igual el material con el que esté compuesta) permitiendo una mayor seguridad y fiabilidad en la detección de amenazas en un ambiente que, por definición, es cambiante y requiere de un sistema de detección rápido, eficaz, de bajo coste, que permita la identificación amigo/enemigo en el campo de batalla e inmune a las contramedidas electrónicas que puedan establecerse por parte del enemigo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es un detector de armas y explosivos y un método para la detección de armas y explosivos. Más concretamente, la presente invención está referida a la detección de IED (del inglés Improvised Explosive Device, artefacto explosivo improvisado) al paso de vehículos, detección de bombas lapa en dichos vehículos, detección de minas terrestres y/o detección de armas en zulos u otros lugares.
El detector de armas y explosivos y método de la invención es más preciso (puede detectar cualquier perturbación generada por cualquier amenaza) y sencillo de implementar (se basa en el uso de al menos una antena que consiste en un único electrodo emisor-receptor) que los descritos en el estado de la técnica, por lo que se implementa mediante la medición de las perturbaciones producidas en un campo electrostático debido a la presencia de cualquier objeto en sus proximidades.
El detector de armas y explosivos de la invención comprende, al menos, un sensor electrostático capaz de medir las perturbaciones generadas por personas, objetos o animales alrededor de una antena que es, a su vez, emisora de un campo electrostático y que detecta las perturbaciones que se producen en el campo emitido. Esta antena, que consiste en un único electrodo, emite el campo electrostático de forma direccionada, es decir, que puede emitir hacia una porción del espacio que la rodea y no de manera omnidireccional, apantallando la parte de emisión no deseada. Es por ello que la disposición de esta antena es distinta en cada aplicación puesto que cada antena es autónoma para detectar una perturbación en el campo electrostático generado a su alrededor, aunque estén conectadas a un único sensor. Gracias a la disposición de la antena o antenas será posible definir un espacio físico “cubierto” por el campo emitido, en función de la estructura física donde se implemente (modificándose la disposición de los distintos elementos para cada caso particular) sin limitación alguna y de forma muy sencilla.
Estas ventajas se alcanzan con los distintos aspectos descritos en las reivindicaciones independientes 1 y 4. Otras realizaciones particulares de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes 2 y 3, 5 y 6.
Gracias al detector de armas y explosivos descrito en dichas reivindicaciones adjuntas se obtiene un detector de armas y explosivos y método para la detección de armas y explosivos. Más concretamente, la presente invención está referida a la detección de IED (del inglés Improvised Explosive Device, artefacto explosivo improvisado) al paso de vehículos, detección de bombas lapa, detección de minas terrestres y/o detección de armas, mediante la detección de la aproximación de la persona y/o caracterización de un elemento extraño que pueda considerarse en sí misma una amenaza.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas, como se reivindican en las reivindicaciones adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
FIG 1 - Diagrama de bloques de un sensor (10) de acuerdo con la invención.
FIG 2 - Esquema del detector de armas y explosivos de la invención para detección de minas en vehículo (fig.2a) o manual (fig.2b).
FIG 3 - Esquema del detector de armas y explosivos de la invención para detección de IED y/o bombas lapa.
FIG 4 - Esquema del detector de armas y explosivos de la invención, implementado en un arma individual. FIG 5 - Muestra el diagrama de bloques de un dispositivo de control (100) de acuerdo con la presente invención.
EXPOSICIÓN DE UN MODO DETALLADO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
Es un objeto de la invención un detector de armas y explosivos que comprende distintas realizaciones prácticas, tal y como se muestra a continuación se detalla cada una de las realizaciones particulares de las partes que componen el detector de armas y explosivos objeto de la invención.
El sensor de campos electrostáticos (10) es una solución basada en el sensor descrito en WO2015/044487 pero mejorado para su empleo como detector de armas y explosivos.
No obstante, en la figura 1 se describe una realización alternativa a dicho sensor. Tal y como se puede apreciar en dicha figura 1 el sensor de campo electrostático (10) comprende una antena (11) que consiste en un único electrodo que es, al mismo tiempo, emisor y receptor (electrodo emisor-receptor) y que es la antena (11) utilizada en todas y cada una de las realizaciones que se proponen en la presente invención, si bien en distintas configuraciones físicas y conectividades que permiten mejorar su funcionalidad. Se ha de tener en cuenta que en algunas realizaciones pueden coexistir varias antenas en paralelo, si bien, cada una de ellas conserva la particularidad de ser emisora y receptora al mismo tiempo.
No obstante, el sensor de campos electrostáticos (10) controlados también comprende un circuito de generación y medida de campos, preferentemente un circuito sintonizador de frecuencia de trabajo inferior a 5 MHz que comprende un circuito RLC y un circuito estabilizador de fase. La señal recibida en la antena, tras la medida, pasa por una etapa de filtrado y, posteriormente, dicha señal pasa a un convertidor analógico-digital, que a su vez está conectado con un procesador configurado para detectar las variaciones del campo electrostático, estableciendo un mapa tridimensional con dichas variaciones, pudiendo determinar el volumen y densidad del objeto que ha generado dicha variación. Este procesador, a su vez, está conectado con un circuito de radio frecuencia que emite una señal encriptada hacia un dispositivo de control (100), que es externo al propio sensor (10) tal y como se puede observar también en la figura 5. El circuito se completa con una memoria de almacenamiento de datos.
Detección de minas
Como se puede observar en la figura 2, hay dos posibles dispositivos para la detección de minas, un vehículo adaptado para la detección de minas (figura 2a) y un dispositivo de uso individual o manual (figura 2b).
Es conocido por los expertos en la materia que existen distintos tipos de minas terrestres que, generalmente, se clasifican en dos grandes grupos: las minas antitanque y las minas antipersona.
Las minas antitanque, a su vez, son de distintos tipos en función de su tipo de activación, aunque las más comunes son las de activación magnética, que se activan por proximidad del vehículo y las de activación por contacto, bien sea al tocarlas o al aliviar la presión sobre el mecanismo de activación.
Por otro lado, las minas antipersona son, generalmente, activadas por contacto o presión sobre las mismas y sus materiales de fabricación varían notablemente, siendo preferentemente de material plástico, para evitar su detección o de material metálico las más antiguas.
Por tanto, la variedad de amenazas hace que los medios para detectar dichas amenazas también tengan que ser suficientemente flexibles como para detectar cualquier material en cualquier posición. Para ello, el vehículo para la detección de minas comprende un implemento frontal que incorpora al menos una antena (11) conectada con al menos un sensor (10).
En una realización preferida, mostrada en la figura 2a, este implemento frontal consiste simplemente en al menos una pértiga (1) fijada al vehículo (2) de tal forma que pueda ser retráctil o telescópica ya que su despliegue sólo es necesario en caso de combate y no, por ejemplo, cuando el vehículo está en la base o acuartelamiento.
En la realización de la figura 2a se muestra la realización preferida donde la pértiga (1) forma un ángulo (a) de 45° con la frontal del vehículo (2) puesto que de esta forma es posible en un único barrido controlar tanto el camino como los arcenes o cunetas del mismo. No obstante, otras soluciones de la pértiga formando otros ángulos con el frontal del vehículo pueden ser contemplados en función de cada uso o aplicación concreta.
En el interior de la pértiga (1) quedará alojada la antena (11) de tal forma que se crea un campo electrostático (3) alrededor de la pértiga (1) y direccionado en sentido inferior, mediante el apantallamiento de la parte superior de la pértiga (1) (ver detalle 2c, sección A-A' frontal de la pértiga). Con ello, el campo está exclusivamente orientado hacia el suelo, que es la zona donde están enterradas las minas antitanque o antipersona. Del mismo modo, en la figura se observa como existe también una antena perimetral (11') que permite crear un segundo campo (3') perimetral respecto del propio vehículo (2).
Del mismo modo, en la figura 2b se observa un dispositivo manual para uso de infantería, que consiste esencialmente en una pértiga (1a) de un material ligero, por ejemplo un plástico u otro polímero no conductor eléctricamente y que puede ser igualmente extensible para facilitar su uso individual. Al igual que en las pértigas (1) de los vehículos (2), la pértiga individual (1a) estará apantallada (11a) por todos lados menos por uno, que es la propia antena (11) (ver detalle 2c, sección A-A' frontal de la pértiga), de tal forma que el campo electrostático generado en el interior de la pértiga (1a) por la antena (11) se orienta hacia la zona abierta, creando un campo electrostático (3) que permite detectar la perturbación en su región o zona de influencia para avisar al soldado portador de la presencia de cualquier perturbación, que puede ser no sólo una mina, sino también un IED o incluso la presencia de armas enterradas en zulos o cualquier otro tipo de perturbación que pueda ser caracterizada por el sensor (10) al que está conectada la antena (11) de la pértiga individual (1a).
Detector de IED y bombas lapa en vehículos
En aplicaciones para la detección de IED y bombas lapa en vehículos se parte de la realización para la detección de minas mostrada en la figura 2a y se incrementa el número de pértigas (1), ya que para la detección de IED y bombas lapa se requiere una protección del vehículo en 360°.
Así pues, en una realización preferida, tal y como se muestra en la figura 3, el vehículo (2) comprende una primera antena (11) que rodea perimetralmente el vehículo y que crea un primer campo electrostático (3) próximo a la carrocería del propio vehículo, de tal forma que se puedan detectar y caracterizar las amenazas más próximas, como aproximación de personas u objetos extraños adheridos al mismo.
Por otro lado, al igual que en la figura 2a, el vehículo con el sistema configurado para la detección de IED comprenderá, preferentemente una pluralidad de pértigas (1) del mismo tipo que las indicadas para la detección de minas pero que, dada la especial amenaza que suponen los IED deberán generar un campo electrostático (3) también de 360° alrededor del vehículo incluso por la zona superior, ya que muchos de estos artefactos están situados en áreas urbanas en cornisas y ventanas o bien en zonas arbóreas en las ramas superiores, por lo que la detección de dichos artefactos ha de hacerse con cobertura total del vehículo (2). Cada una de las antenas (11), preferentemente una por pértiga (1), estarán conectadas con al menos un sensor (10) sito en el interior del vehículo (2) .
Preferentemente, las pértigas (1) también formarán un ángulo (a) de 45° con el frontal del vehículo (2) como en el caso de la figura 2a para que pueda abarcar el campo una mayor cobertura en el camino y en los arcenes. Del mismo modo, cabe recordar que las pértigas (1) de las realizaciones mostradas en las figuras 2a y 3 no sólo pueden tener un ángulo (a) variable (entendiendo este ángulo variable, tanto que están en una posición fija en un determinado ángulo que puede cambiar como incluso que la pértiga (1) puede ser móvil para realizar barridos) sino que la longitud de la misma debe ser tal que permita una detección a una distancia de seguridad adecuada, que puede ser, en una realización preferida 10 metros, pero que nunca debe ser inferior a la longitud total del vehículo (2) y que preferentemente debe ser al menos del doble de la longitud total del vehículo portador.
Detector de armas y explosivos implementado en un arma individual
Además de la pértiga individual (1a) de la figura 2b para la detección de minas o zulos con armas, la misma pértiga individual (1a) puede ser empleada para detectar otro tipo de amenazas, como por ejemplo, detectar la presencia de personas ocultas en edificaciones o zonas ocultas.
En otra realización, mostrada en la figura 4, la antena (11) puede estar integrada en la propia arma individual del soldado, junto con el sensor (10) conectado con un dispositivo de control (100) que avisará al soldado de la amenaza e, incluso, establecer la identificación amigo/enemigo, muy importante en este tipo de combate.
Dispositivo de control (100)
En todas las realizaciones, todos los sensores (10) están conectados con un dispositivo de control (100) que comprende: uno o más procesadores (101); una memoria (102); y uno o más programas en el que el o los programas están almacenados en la memoria (102) y configurados para ejecutarse mediante, al menos, el o los procesadores (101), incluyendo los programas instrucciones para: (i) caracterizar una perturbación detectada por al menos un sensor (10); (ii) enfocar al menos una cámara (12) hacia la zona de acción de al menos un sensor (10) con una perturbación detectada; (iii) monitorizar la zona de acción de un sensor (10) con una perturbación detectada; (iv) generar una señal de control y (v) comunicarse con un sistema de gestión de combate o BIMS (Battlefield Information Management System, literalmente sistema de gestión e información del campo de batalla).
El dispositivo de control (100) es el mismo en todas las realizaciones y puede ser un dispositivo electrónico específico integrado en el equipo de combate del soldado de infantería o bien estar integrado en la centralita de un vehículo de combate, o ser cualquier otro dispositivo electrónico siempre y cuando cumpla con las características propias indicadas para cada realización.
En las distintas realizaciones prácticas de la invención la señal de control generada por el dispositivo (100) puede variar. Por ejemplo, la señal de control es generalmente una alarma/aviso que puede, además, estar asociada con una señal de identificación amigo/enemigo a través del sistema de gestión de combate o bien directamente con una estación automática de armas para realizar automáticamente una acción de fuego, siempre y cuando el sistema de gestión de combate (que incluye obviamente al mando militar sobre el terreno o al propio soldado) identifica la amenaza como hostil o presuntamente hostil. Nótese que, en las realizaciones en la detección de IED es posible destruir el IED una vez esté detectado automáticamente antes que este explosione y justo tras su identificación, sin dar tiempo a reacción del enemigo.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1.- Sistema que combina un detector de armas y explosivos, y un arma automática, comprendiendo el sistema al menos:
una cámara;
un sensor de campos magnéticos controlados (10) conectado con al menos una antena (11);
donde dicha antena (11) está configurada como un único electrodo; y donde el sensor de campos electrostáticos controlados (10) está configurado para detectar una perturbación en el campo electrostático (3) generado por la, al menos una, antena (11) conectada con dicho sensor (10);
en el que la, al menos una, antena (11) está montada:
en una pértiga (1); o
en el perímetro de la carrocería de un vehículo (2); o
en un arma de combate individual; y
en el que cada sensor de campos magnéticos controlados (10) está conectado con un dispositivo de control (100) que comprende:
uno o más procesadores (101);
una memoria (102); y
uno o más programas en los que el programa o los programas están almacenados en la memoria (102) y configurados para ser ejecutados por, al menos, el procesador o los procesadores (101), incluidos los programas de instrucción para:
perfilar una perturbación detectada por la al menos una antena (11) conectada al, al menos un, sensor (10);
enfocar la al menos una cámara (12) en al menos un área donde la al menos una antena (11) conectada a al menos un sensor (10) ha detectado una perturbación;
monitorear por la cámara (12) al menos un área donde la, al menos una, antena (11) conectada al, al menos un, sensor (10) ha detectado una perturbación;
generar una señal de control; y
notificar un sistema de gestión de combate;
y la señal de control comprende las siguientes señales: activar una alarma; apuntar el arma automática hacia un área donde al menos una antena (11) conectada con al menos un sensor (10) ha detectado una perturbación; y disparar automáticamente el arma automática hacia un área donde la al menos una antena (11) conectada a al menos un sensor (10) ha detectado una perturbación, si esta perturbación es identificada como hostil.
2. - El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 donde al menos una antena (11) está situada en al menos una pértiga (1) retráctil o extensible telescópicamente.
El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 donde la pértiga (1) está solidariamente unida a un vehículo (2).
4. - Método de detección de armas y explosivos implementado en un detector de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 que comprende las etapas de:
caracterizar una perturbación detectada por al menos una antena (11) conectada a un sensor (10);
enfocar la al menos una cámara (12) hacia al menos una zona donde al menos una antena (11) conectada con al menos un sensor (10) ha detectado una perturbación;
monitorizar mediante al menos una cámara (12) al menos una zona donde al menos una antena (11) conectada con al menos un sensor (10) ha detectado una perturbación;
generar una señal de control;
comunicarse con un sistema de gestión de combate;
caracterizado porque comprende una etapa de identificación de la amenaza como amigo/enemigo en el sistema de gestión de combate.
5. - El método de acuerdo con la reivindicación 4 que comprende una etapa de desplegar al menos una pértiga (1) con al menos una antena (11) alojada en su interior.
6. - El método de acuerdo con la reivindicación 4 que comprende una etapa de apuntar automáticamente un arma hacia la zona donde se ha detectado una perturbación y disparar dicho arma si se identifica la perturbación como hostil.
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