RU2248018C1 - Method for searching for mines by an ultra-broadband geo-radar - Google Patents
Method for searching for mines by an ultra-broadband geo-radar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2248018C1 RU2248018C1 RU2004102281/28A RU2004102281A RU2248018C1 RU 2248018 C1 RU2248018 C1 RU 2248018C1 RU 2004102281/28 A RU2004102281/28 A RU 2004102281/28A RU 2004102281 A RU2004102281 A RU 2004102281A RU 2248018 C1 RU2248018 C1 RU 2248018C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- mines
- anomaly
- soil
- search
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к разведке или обнаружению подповерхностных объектов с использованием электромагнитных волн, в частности сверхширокополосных (СШП) зондирующих сигналов. Изобретение может быть использовано для обнаружения и идентификации мин и других объектов, расположенных как на поверхности, так и в глубине грунта.The invention relates to the exploration or detection of subsurface objects using electromagnetic waves, in particular ultra-wideband (UWB) sounding signals. The invention can be used to detect and identify mines and other objects located both on the surface and in the soil.
В целом на сегодняшний день ситуация с поиском мин выглядит следующим образом.In general, today the situation with the search for mines is as follows.
- Поиск мин связан с затратами, на порядки превосходящими затраты на их установку.- The search for mines is associated with costs that are orders of magnitude greater than the costs of installing them.
- Поиск мин опасен, и низкая вероятность обнаружения мины приводит к людским потерям.- The search for mines is dangerous, and the low probability of detecting mines leads to casualties.
- Высокая вероятность “ложной тревоги” приводит к снижению скорости разминирования, что неприемлемо в боевых условиях.- The high probability of “false alarm” leads to a decrease in the speed of clearance, which is unacceptable in combat conditions.
- Отсутствуют универсальные способы поиска мин, применимые во всех условиях.- There are no universal mine search methods applicable in all conditions.
- Каждый технический способ обнаружения мин требует соответствующей поддержки в виде методик действия оператора (сапера), способов подготовки миноискателя, проведения поиска, взаимодействия с сапером и т.п. В действительности эти стороны тесно взаимосвязаны: технические возможности аппаратуры непосредственно влияют на специфику их использования.- Each technical method for detecting mines requires appropriate support in the form of operator actions (sapper), methods for preparing a mine detector, conducting a search, interacting with a sapper, etc. In reality, these parties are closely interrelated: the technical capabilities of the equipment directly affect the specifics of their use.
Физические основы построения миноискателей можно разделить (Дикарев В.И. и др. Взрывоопасные объекты. - С.Пб, “Лексикон”, Агентство “Вит-принт”, 2002. - 320 с. Иллюстр.) на следующие.The physical foundations of building mine detectors can be divided (Dikarev V.I. et al. Explosive objects. - S.Pb, “Lexicon”, Agency “Vit-print”, 2002. - 320 p. Illustrat.) Into the following.
- Способы поиска вторичных факторов, сопровождающих наличие мины на поверхности или в подповерхностном слое грунта. К таким факторам относятся, например, изменения температуры поверхностного слоя грунта. Задача поиска мин в этом случае решается измерителями инфракрасного излучения, как правило, воздушного базирования и решают только задачу общего обзора территории. Такие методы имеют существенные ограничения и мало пригодны для поиска обнаружения конкретной мины в любое время суток, а также при наличии помех в виде снежного, травяного или лиственного покрова.- Ways to search for secondary factors accompanying the presence of mines on the surface or in the subsurface layer of soil. Such factors include, for example, changes in the temperature of the surface layer of the soil. The search for mines in this case is solved by measuring infrared radiation, as a rule, air-based and solve only the problem of a general overview of the territory. Such methods have significant limitations and are not very suitable for searching for the detection of a specific mine at any time of the day, as well as in the presence of interference in the form of snow, grass or leaf cover.
- Способы поиска веществ, входящих в состав мин, которые подразделяются на методы поиска металла, содержащегося в корпусе или взрывателе мины, и на методы обнаружения взрывчатки (по химическому составу веществ, входящих в мины). Способы поиска металла не позволяют обнаруживать пластиковые мины. Способы обнаружения взрывчатого вещества основаны, например, на использовании радиоактивных излучений, например, ядерного магнитного резонанса, однако габариты таких устройств малопригодны для применения в реальных (боевых) условиях.- Methods of searching for substances that are part of mines, which are divided into methods of searching for metal contained in a mine shell or fuse, and methods for detecting explosives (according to the chemical composition of substances included in mines). Metal search methods do not allow to detect plastic mines. Methods for detecting explosives are based, for example, on the use of radioactive radiation, for example, nuclear magnetic resonance, but the dimensions of such devices are unsuitable for use in real (combat) conditions.
- Способы построения изображения подповерхностных объектов. К этой группе способов относятся способы исследования грунта с использованием проникающей радиации, например рентгеновские и нейтронные, и радиолокационные способы подповерхностного зондирования. Первые малопригодны для практического применения из-за габаритов технических средств. Эти способы в меньшей степени подвержены влиянию возмущающих факторов. При успешной реализации они позволяют не только обнаруживать, но и идентифицировать объекты в автоматическом или интерактивном режимах. Перспективность радиолокационных способов подтверждает то, что принимаемый на вооружение армии США миноискатель HSTAMIDS сочетает традиционный металлоискатель и георадар.- Ways to construct images of subsurface objects. This group of methods includes methods for investigating soil using penetrating radiation, for example, X-ray and neutron, and radar methods of subsurface sounding. The first are unsuitable for practical use because of the dimensions of the technical means. These methods are less affected by disturbing factors. Upon successful implementation, they allow not only to detect, but also to identify objects in automatic or interactive modes. The prospect of radar methods is confirmed by the fact that the HSTAMIDS mine detector adopted by the US Army combines a traditional metal detector and ground penetrating radar.
Основной проблемой радиолокационных способов является извлечение максимальной информации из отраженных сигналов, причем, чем шире спектр зондирующего сигнала, тем больше информации несет отраженный сигнал. С этой точки зрения наиболее интересно зондирование сверхширополосными сигналами, при котором отраженный сигнал содержит огромное количество информации о подповерхностном слое грунта, а проблема поиска мин состоит в возможности обработки этой информации современными техническими средствами в реальном масштабе времени.The main problem of radar methods is to extract the maximum information from the reflected signals, and the wider the spectrum of the probing signal, the more information the reflected signal carries. From this point of view, probing with ultra-wideband signals is most interesting, in which the reflected signal contains a huge amount of information about the subsurface soil layer, and the problem of mine search is the possibility of processing this information with modern technical means in real time.
Известны способы поиска мин с использованием инфракрасного излучения (Дикарев В.И. и др. Взрывоопасные объекты. - С.Пб, “Лексикон”, Агентство “Вит-принт”, 2002. - 320 с. Иллюстр.) стр.170, при которых исследуемую область сканируют в инфракрасном диапазоне, принимают сигналы, сравнивают их с пороговым значением, при превышении амплитуды сигнала указанного порога вырабатывается сигнал, по которому судят о наличии аномального объекта. Принцип инфракрасного обнаружения основывается на возникновении температурных аномалий при наличии инородных подповерхностных включений, особенно в местах недавней установки мин. В частности, известен способ обнаружения мин в почве [патент РФ 2122224)], при котором облучают поверхность почвы энергией СВЧ и контролируют прирост температуры, получающийся в результате нагрева почвы, разный на участках, где имеется мина в почве и где ее нет. Сопоставляя контуры прироста температуры с характерными размерами мины, судят о ее наличии в почве.Known methods for searching for mines using infrared radiation (Dikarev V.I. et al. Explosive objects. - S.Pb, “Lexicon”, Agency “Vit-print”, 2002. - 320 p. Illustrat.) P. 170, with which the studied area is scanned in the infrared, receive signals, compare them with a threshold value, when the signal amplitude of the specified threshold is exceeded, a signal is generated by which the presence of an abnormal object is judged. The principle of infrared detection is based on the occurrence of temperature anomalies in the presence of foreign subsurface inclusions, especially in the areas of the recent installation of mines. In particular, there is a known method for detecting mines in soil [RF patent 2122224)], in which the soil surface is irradiated with microwave energy and the temperature increase resulting from heating the soil is controlled, different in areas where there is a mine in the soil and where it is not. Comparing the contours of the temperature increase with the characteristic size of the mine, they are judged on its presence in the soil.
Недостатком этого способа является низкое качество обнаружения. Инфракрасные обнаружители имеют сильную погодную зависимость, плохо обнаруживают заглубленные объекты, на качество их работы сильно влияет состав грунта, травяной и лиственный покров, идентификация подповерхностного объекта таким способом практически невозможна.The disadvantage of this method is the low quality of detection. Infrared detectors have a strong weather dependence, poorly detect buried objects, the quality of their work is greatly affected by the composition of the soil, grass and leaf cover, identification of a subsurface object in this way is almost impossible.
Известен способ поиска мин, реализованный в устройстве для поиска и идентификации пластиковых мин [Патент РФ 2206907], заключающийся в перемещении антенны, приеме пассивного излучения от поверхностных и подповерхностных объектов, частотном анализе полученных излучений, сравнении специфических частотных составляющих с заданными пороговыми уровнями и выделении сигналов, спектр которых характерен для материала корпусов и взрывчатых веществ мин.A known method of searching for mines, implemented in a device for searching and identifying plastic mines [RF Patent 2206907], which consists in moving the antenna, receiving passive radiation from surface and subsurface objects, frequency analysis of the received radiation, comparing specific frequency components with predetermined threshold levels and extracting signals , the spectrum of which is characteristic of the material of the shells and explosives min.
Недостатком такого способа является низкое качество обнаружения, связанное с проблемами выделения собственных излучений материалов корпуса и взрывчатых веществ мин из шумовых составляющих.The disadvantage of this method is the low quality of detection associated with the problems of separation of the intrinsic emissions of the materials of the body and explosives of mines from noise components.
Известны способы поиска мин индукционным миноискателем (Дикарев В.И. и др. Взрывоопасные объекты. - С.Пб, “Лексикон”, Агентство “Вит-принт”, 2002. - 320 с. Иллюстр.) стр.151-165, при которых зондируют грунт электромагнитными колебаниями, создаваемыми в катушке индуктивности, перемещая миноискатель, принимают отраженные сигналы и сравнивают с установленным порогом, при превышении амплитуды отраженного сигнала указанного порога вырабатывается сигнал, пропорциональный амплитуде отраженного сигнала, по которому судят о характере обнаруженного объекта. Простота применения этого способа и реализующих его технических средств приводит к тому, что на вооружении всех армий мира стоят именно такие миноискатели.Known methods of mine search by induction mine detector (Dikarev V.I. et al. Explosive objects. - S.Pb, “Lexicon”, Agency “Vit-print”, 2002. - 320 p. Illustrat.) P. 151-165, which probe the soil with electromagnetic waves generated in the inductor by moving the mine detector, receive the reflected signals and compare with the set threshold, when the reflected signal exceeds the specified threshold amplitude, a signal is generated proportional to the reflected signal amplitude, which is used to judge the nature of the detected project. The simplicity of the application of this method and the technical means that realize it leads to the fact that such mine detectors are in service with all the armies of the world.
Недостатком этого способа является низкое качество обнаружения. Индукционные миноискатели являются по своей сути металлоискателями. Однако многие из современных мин (пластиковые) не содержат металлических деталей или количество металла в них снижено до долей грамма. Пластиковые мины индукционный металлоискатель не обнаруживает совсем. Повышение чувствительности прибора для обнаружения мало металлических мин приводит к резкому возрастанию “ложных тревог”, и снижению скорости разминирования, так как грунт в местах боевых действий, как правило, содержит много металлических деталей. Кроме того, даже при наличии металлических деталей в мине, сигнал металлоискателя мало информативен. Во-первых, в общем случае маленькая металлическая деталь на небольшой глубине даст такой же отклик, как и большая деталь на большей глубине. Во-вторых, огромное количество разнообразных мин, выпускаемых в мире, не позволяет идентифицировать тип мины по содержанию металла.The disadvantage of this method is the low quality of detection. Induction mine detectors are essentially metal detectors. However, many of the modern mines (plastic) do not contain metal parts or the amount of metal in them is reduced to fractions of a gram. Induction metal detector does not detect plastic mines at all. Increasing the sensitivity of the device for detecting small metal mines leads to a sharp increase in “false alarms”, and a decrease in the speed of clearance, as the ground in the battlefield, as a rule, contains a lot of metal parts. In addition, even if there are metal parts in the mine, the signal of the metal detector is not very informative. First, in the general case, a small metal part at a shallow depth will give the same response as a large part at a greater depth. Secondly, a huge number of different mines produced in the world does not allow to identify the type of mines by metal content.
Наиболее близким к заявляемому является способ поиска мин СШП георадаром, изложенный в патенте РФ № 2105330 “Геофизический радиолокатор”, заключающийся в том, что перед началом поиска мин оценивают и вводят в память георадара предполагаемые характеристики грунта в области поиска и радиолокационные образы типовых мин, зондируют с выбранным по времени разрешением грунт, для чего антенной георадара излучают сверширокополосный сигнал, принимают отраженный сигнал, нормируют с учетом затухания в грунте, сравнивают амплитуду отклика с установленным порогом обнаружения, при превышении установленного порога вырабатывают сигнал обнаружения аномалии и оценивают глубину ее залегания, перемещают антенну георадара, повторяя зондирование, до точки пропадания сигнала обнаружения аномалии, сканируют аномалию, для чего перемешают антенну георадара над аномалией, многократно повторяя зондирование, запоминают отклики, по которым оценивают характеристики аномалии, формируют ее радиолокационное изображение, автоматически сравнивают его с радиолокационными образами типовых мин и идентифицируют мину, сообщают оператору результаты идентификации, по запросу оператора отображают радиолокационное изображение аномалии, глубину залегания и некоторые характеристики.Closest to the claimed one is a method for searching for UWB mines by a georadar, described in RF patent No. 2105330 “Geophysical radar”, which consists in the fact that prior to the search for mines, the estimated soil characteristics in the search area and the radar images of typical mines are evaluated and probed with a time resolution of the soil selected, for which the GPR antenna emits an ultra-wideband signal, a reflected signal is received, normalized taking into account the attenuation in the soil, the response amplitude is compared with the setting If the detection threshold is exceeded, an anomaly detection signal is generated and the depth of its occurrence is estimated, the georadar antenna is moved, repeating probing, to the point where the anomaly detection signal disappears, the anomaly is scanned, for which the georadar antenna is mixed over the anomaly, repeating the probing several times, the responses are stored, by which they evaluate the characteristics of the anomaly, form its radar image, automatically compare it with the radar images of typical mines and they will mine the mine, inform the operator of the identification results, and upon request of the operator, they will display a radar image of the anomaly, the depth of occurrence, and some characteristics.
Недостатками этого способа является низкое качество обнаружения. Рассмотрим их более подробно.The disadvantages of this method is the low quality of detection. Let's consider them in more detail.
Поиск мин СШП георадарами принципиально отличается от поиска других подповерхностных объектов тем, что в силу опасности предмета поиска антенна георадара не должен касаться грунта во избежание взрыва. Это существенно усложняет поиск мин СШП георадарами, по сравнению с поиском других объектов (трубопроводов, кабелей и т.п.). В результате “отрыва” антенны СШП георадара от грунта при зондировании возникает мощное отражение от поверхности грунта, значительно превосходящее амплитуду сигнала от подповерхностных объектов. Кроме того, имеет место прямая передача зондирующего сигнала непосредственно в приемный тракт георадара - “просак”, который также имеет большую амплитуду. Эти сигналы необходимо исключить из полезного сигнала. В прототипе эта задача решается за счет выключения приемного тракта на время прихода этих сигналов, т.е. за счет выбора окна приема (с использованием линии задержки). Однако длительность выключения должна зависеть от высоты антенны георадара над поверхностью грунта, которая неизвестна и меняется из-за действий оператора и рельефа грунта. При малых высотах антенны СШП георадара относительно грунта сигналы прямой передачи и отражения от поверхности могут накладываться друг на друга. Мина может располагаться на поверхности грунта или близко к ней, поэтому такой способ устранения сигнала поверхностного отражения приводит к возможности пропуска мины. Вид указанных выше сигналов существенно зависит от условий зондирования: характеристики грунта и окружающей среды, текущих параметров георадара и т.п. и заранее неизвестен. Таким образом, оценка и учет этих сигналов в реальных условиях поиска позволит повысить качество поиска мин.The search for UWB mines by georadars is fundamentally different from the search for other subsurface objects in that, due to the danger of the search object, the georadar antenna should not touch the ground in order to avoid an explosion. This significantly complicates the search for UWB mines by georadars compared to the search for other objects (pipelines, cables, etc.). As a result of the “separation” of the UWB GPR antenna from the ground during sounding, powerful reflection from the ground surface occurs, significantly exceeding the signal amplitude from subsurface objects. In addition, there is a direct transmission of the probing signal directly to the receiving path of the georadar - “leak”, which also has a large amplitude. These signals must be excluded from the wanted signal. In the prototype, this problem is solved by turning off the receiving path at the time of arrival of these signals, i.e. by selecting a receive window (using a delay line). However, the duration of the shutdown should depend on the height of the georadar antenna above the ground surface, which is unknown and changes due to the actions of the operator and the terrain. At low heights of the UWB GPR antenna relative to the ground, the direct transmission and reflection signals from the surface can overlap each other. The mine can be located on the ground surface or close to it, therefore, this method of eliminating the surface reflection signal leads to the possibility of missed mines. The appearance of the above signals significantly depends on the sensing conditions: soil and environmental characteristics, current GPR parameters, etc. and unknown in advance. Thus, the assessment and accounting of these signals in real search conditions will improve the quality of the search min.
Отраженный СШП сигнал в силу множества факторов оказывается в значительной степени “зашумлен” нестационарными помехами. В идеальных условиях СШП георадар способен построить абсолютно адекватное изображение объекта. Однако наличие помех существенно затрудняет решение этой задачи. Проблема состоит в увеличении соотношения сигнал/шум.Due to many factors, the reflected UWB signal is largely “noisy” by non-stationary interference. Under ideal conditions, a UWB georadar is capable of constructing an absolutely adequate image of an object. However, the presence of interference substantially complicates the solution of this problem. The problem is to increase the signal to noise ratio.
При поиске мин СШП георадарами фактически объектом поиска является участок грунта с аномальными электромагнитными характеристиками. Однако такими характеристиками обладают не только мины, но и камни, пучки травы и другие инородные включения. Основная проблема, стоящая перед оператором, состоит в дифференциации мин от прочих аномальных объектов. Эту задачу можно решать путем автоматического распознавания подповерхностного объекта (с использованием компьютерных методов обработки) или возложить ее на сапера. Каждый из вариантов имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому разумным компромиссом является их сочетание. При этом необходимо выбрать средство общения (интерфейс) между георадаром и оператором. Обычно для этих целей в СШП георадарах качестве основного средства используется дисплей, на котором изображается подповерхностный объект. Дисплей располагается либо на шлеме сапера [ФИГ.4 - миноискатель CIMMD] или на штанге георадара [ФИГ.4 Миноискатель HSTAMIDS], [Патент РФ на промышленный образец № 46371, Прибор неразрушающего контроля]. Однако такой способ существенно отвлекает сапера от наблюдения за положением антенн георадара и поверхностью грунта.When searching for UWB mines with georadars, the actual object of the search is a site of soil with anomalous electromagnetic characteristics. However, such characteristics are possessed not only by mines, but also stones, bunches of grass and other foreign inclusions. The main problem facing the operator is the differentiation of mines from other abnormal objects. This problem can be solved by automatically recognizing a subsurface object (using computer processing methods) or assigning it to a sapper. Each of the options has its own advantages and disadvantages. Therefore, a reasonable compromise is their combination. In this case, it is necessary to choose a communication tool (interface) between the georadar and the operator. Usually for these purposes, in UWB georadar, a display on which a subsurface object is depicted is used as the main means. The display is located either on the sapper helmet [FIG.4 - mine detector CIMMD] or on the georadar rod [FIG.4 Mine detector HSTAMIDS], [RF Patent for industrial design No. 46371, Non-destructive testing device]. However, this method significantly distracts the sapper from observing the position of the georadar antennas and the soil surface.
Задача заявляемого способа состоит в повышении вероятности обнаружения мин СШП георадаром за счет более точного учета мешающих отражений и других помех, улучшении способов обработки отраженных сигналов, рационализации действий сапера по перемещению антенн СШП георадара при поиске мин.The objective of the proposed method is to increase the likelihood of detecting UWB mines by a georadar due to more accurate consideration of interfering reflections and other interference, improving methods of processing reflected signals, streamlining the actions of a sapper to move UWB antennas of a georadar when searching for mines.
Для решения этой задачи в способе поиска мин сверхширокополосным георадаром, заключающемся в том, что перед началом поиска мин оценивают и вводят в память георадара радиолокационные образы типовых мин и предполагаемые характеристики грунта в области поиска, зондируют с выбранным по времени разрешением грунт, для чего антенной георадара излучают сверширокополосный сигнал, принимают отраженный сигнал, нормируют с учетом затухания в грунте, сравнивают амплитуду отклика с установленным порогом обнаружения, при превышении установленного порога вырабатывают сигнал обнаружения аномалии и оценивают глубину ее залегания, перемещают антенну георадара, повторяя зондирование, до точки пропадания сигнала обнаружения аномалии, сканируют аномалию, для чего перемешают антенну георадара над аномалией, многократно повторяя зондирование, запоминают отклики, по которым оценивают характеристики аномалии, формируют ее радиолокационный образ, автоматически сравнивают его с радиолокационными образами типовых мин и идентифицируют мину, сообщают оператору результаты идентификации, по запросу оператора отображают радиолокационное изображение аномалии, глубину залегания и ее характеристики, дополнительно перед началом поиска мин зондируют пространство без грунта, выделяют и запоминают калибровочный сигнал прямой передачи источник излучения - приемник, зондируют грунт, заведомо не содержащий мин, выделяют и запоминают калибровочные сигналы, отраженные от поверхности грунта при разных высотах антенны георадара относительно грунта, при зондировании грунта принятые нормированные отраженные сигналы, полученные в нескольких последовательных зондированиях усредняют, оценивают текущую высоту антенны георадара относительно грунта по расстоянию между сигналами прямой передачи источник излучения - приемник и поверхностного отражения, вычитают из усредненного сигнала калибровочный сигнал прямой передачи источник излучения - приемник и калибровочный отклик от поверхности грунта с соответствующей высоты, полученный сигнал используют в качестве отклика, при обнаружении аномалии перемещают антенну георадара вдоль и поперек зоны поиска, определяют размеры аномалии, сканирование проводят над геометрическим центром обнаруженной аномалии.To solve this problem, in the method of searching for mines by an ultra-wideband GPR, which consists in the fact that before starting the search for mines, radar images of typical mines and estimated characteristics of the soil in the search area are evaluated and entered into the search area, the soil is probed with a time resolution, for which the GPR antenna emit a broadband signal, receive a reflected signal, normalize it taking into account the attenuation in the ground, compare the response amplitude with a set detection threshold, when the set threshold is exceeded threshold, an anomaly detection signal is generated and the depth of its occurrence is estimated, the georadar antenna is moved, repeating probing, to the point where the anomaly detection signal disappears, the anomaly is scanned, for which the georadar antenna is mixed over the anomaly, repeating sounding several times, the responses are recorded by which the anomaly characteristics are estimated, its radar image, automatically compare it with the radar images of typical mines and identify the mine, inform the operator of the identification results, p At the operator’s request, they display a radar image of the anomaly, the depth and its characteristics, additionally, before the search for mines, probe the space without soil, select and store the calibration signal of direct transmission, the radiation source is the receiver, probe the soil, obviously not containing mines, highlight and remember the calibration signals reflected from the ground surface at different heights of the georadar antenna relative to the ground, when probing the ground, the normalized reflected signals received in Sequential sequential soundings are averaged, the current height of the GPR antenna relative to the ground is estimated from the distance between the direct transmission signals, the radiation source - the receiver and surface reflection, the direct transmission calibration signal - the receiver and the calibration response from the ground surface from the corresponding height, is subtracted from the averaged signal, the received signal used as a response, when anomalies are detected, the georadar antenna is moved along and across the search zone, the size is determined Xer anomalies, scanning is performed over the geometric center of the detected anomaly.
Существенными отличиями заявляемого способа являются.Significant differences of the proposed method are.
Зондирование перед началом поиска мин пространства без грунта, выделение и запоминание калибровочного сигнала прямой передачи источник излучения - приемник позволяет получить достаточно точный вид сигнала прямого просачивания в конкретных условиях поиска - состояния окружающей среды, аппаратуры георадара и т.п., а затем устранить влияние прямого просачивания на отраженный сигнал.Sounding before searching for min of land without soil, isolating and storing the calibration signal of direct transmission, the radiation source - the receiver allows you to get a fairly accurate type of direct leakage signal in specific search conditions - environmental conditions, GPR equipment, etc., and then eliminate the influence of direct leakage to the reflected signal.
В прототипе сигнал прямого просачивания не принимают, что может привести к пропуску поверхностной мины.In the prototype, the direct leakage signal is not received, which can lead to the passage of a surface mine.
Зондирование перед началом поиска мин грунта, заведомо не содержащего мин, выделение и запоминание калибровочных сигналов, отраженных от поверхности грунта при разных высотах антенны георадара относительно грунта позволяет получить типовые отклики от поверхности грунта в конкретных условиях поиска, а затем скомпенсировать влияние этого отражения.Sounding prior to the search for mines of soil known to be free of mines, the selection and storing of calibration signals reflected from the soil surface at different heights of the GPR antenna relative to the soil allows obtaining typical responses from the soil surface in specific search conditions, and then compensating for the effect of this reflection.
В прототипе сигналы отражения от поверхности не принимаются, что может привести к пропуску поверхностной мины.In the prototype, reflection signals from the surface are not received, which can lead to the passage of a surface mine.
Усреднение сигналов, полученных в нескольких последовательных зондированиях, позволяет улучшить соотношение сигнал/шум.Averaging the signals obtained in several sequential soundings improves the signal-to-noise ratio.
Усреднение, как способ улучшения соотношения сигнал/шум, известно, однако в прототипе такая операция не производится.Averaging, as a way to improve the signal-to-noise ratio, is known, however, in the prototype such an operation is not performed.
Оценка текущей высоты антенны георадара относительно грунта по отраженному сигналу позволяет оперативно определить эту величину без дополнительных средств измерения и воспользоваться тем калибровочным сигналом отклика от поверхности, который соответствует этой высоте. Кроме того, оценка текущего положения антенны георадара относительно поверхности грунта позволяет с большей точностью оценить глубину залегания аномалии (мины), а также масштаб радиолокационного изображения.Evaluation of the current height of the georadar antenna relative to the ground from the reflected signal allows you to quickly determine this value without additional measurement tools and use the calibration response signal from the surface that corresponds to this height. In addition, an assessment of the current position of the georadar antenna relative to the soil surface makes it possible to more accurately assess the depth of the anomaly (mines), as well as the scale of the radar image.
В прототипе оценка высоты не производится, а контроль над высотой антенны по отношению к грунту возлагается на сапера.In the prototype, height is not estimated, and control over the height of the antenna with respect to the soil is assigned to the sapper.
Вычитание из нормированного отраженного сигнала калибровочного сигнала прямой передачи источник излучения - приемник позволяет исключить его из последующего анализа, а за счет этого повысить точность поиска.Subtraction from the normalized reflected signal of the calibration signal of direct transmission of the radiation source - the receiver allows you to exclude it from the subsequent analysis, and thereby improve the accuracy of the search.
В прототипе сигнал прямой передачи не принимается.In the prototype, the direct signal is not received.
Вычитание из нормированного отраженного сигнала калибровочного отклика от поверхности грунта с соответствующей высоты позволяет исключить его из последующего анализа, а за счет этого повысить точность поиска.Subtraction of the calibration response from the soil surface from the normalized reflected signal from the soil surface from the appropriate height allows us to exclude it from the subsequent analysis, and thereby improve the accuracy of the search.
В прототипе отклик от поверхности грунта не принимается.In the prototype, the response from the soil surface is not accepted.
Перемещение антенны георадара вдоль и поперек зоны поиска позволяет определить геометрические размеры подповерхностной аномалии, что само по себе является достаточно информативным показателем. Кроме того, оконтуривание аномалии позволяет определить ее геометрический центр.Moving the georadar antenna along and across the search zone allows you to determine the geometric dimensions of the subsurface anomaly, which in itself is a fairly informative indicator. In addition, the contouring of the anomaly allows you to determine its geometric center.
В прототипе операция по оконтуриванию аномалии не предусматривается.In the prototype, the operation for contouring the anomaly is not provided.
Сканирование над геометрическим центром обнаруженной аномалии позволяет получить отклики, а впоследствии радиолокационный образ наиболее информативной - центральной части мины, где практически всегда располагается взрыватель. Этот элемент дает очень яркую радиолокационную картину.Scanning above the geometric center of the detected anomaly allows you to get feedback, and subsequently the radar image of the most informative - the central part of the mine, where the fuse is almost always located. This element gives a very bright radar picture.
В прототипе сканирование обнаруженной аномалии производится в произвольном месте.In the prototype, scanning of the detected anomaly is performed in an arbitrary place.
Схема устройства, реализующего заявляемый способ, представлена на фиг.1, где:A diagram of a device that implements the inventive method is presented in figure 1, where:
1. Передающая антенна.1. Transmitting antenna.
2. Приемная антенна.2. The receiving antenna.
3. Формирователь СШП сигнала.3. Shaper UWB signal.
4. Смеситель.4. The mixer.
5. Формирователь строба.5. Shaper of a gate.
6. Усилитель.6. The amplifier.
7. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП).7. An analog-to-digital converter (ADC).
8. Компьютер.8. The computer.
9. Клавиатура.9. The keyboard.
10. Блок сигнализации и индикации.10. Alarm and indication unit.
11. Устройство звуковой сигнализации.11. The sound alarm device.
12. Дисплей.12. The display.
Конструктивное исполнение устройства, реализующего заявляемый способ, представлено на фиг.2, где:The design of the device that implements the inventive method is presented in figure 2, where:
13. Штанга.13. The barbell.
14. Электронный блок.14. The electronic unit.
На ФИГ.3 приведено изображение миноискателя CIMMD.Figure 3 shows the image of the mine detector CIMMD.
На ФИГ.4 приведено изображение миноискателя HSTAMID.Figure 4 shows the image of the mine detector HSTAMID.
На ФИГ.5 приведены результаты зондирования грунта и основные этапы обработки отраженных сигналов.Figure 5 shows the results of sounding of the soil and the main stages of processing the reflected signals.
Передающая антенна 1 предназначена для излучения зондирующего СШП сигнала, поступающего от формирователя СШП сигнала 3. Приемная антенна 2 предназначена для приема отраженного сигнала. Смеситель 4 предназначен для выборки из отраженного сигнала одного отсчета. Формирователь строба 5 предназначен для выработки сдвинутых по времени стробирующих сигналов, задающих момент выборки отсчета отраженного сигнала. Усилитель 6 предназначен для усиления амплитуды отсчета отраженного сигнала с учетом затухания, таким образом, усилитель 6 производит нормировку отраженного сигнала. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7 осуществляет преобразование отсчета в цифровую форму. На входе АЦП 7 находится устройство выборки и хранения, которое фиксирует входной аналоговый сигнал по управляющему сигналу Y. Компьютер 8 осуществляет управление устройствами излучения и приема сигналов и обработку результатов поиска. Клавиатура 9 предназначена для задания исходных данных для работы георадара и управления режимами работы. Блок сигнализации и индикации 10 предназначен для информирования сапера о результатах поиска и содержит звуковую сигнализацию 11 (наушники) и дисплей 12.The transmitting antenna 1 is designed to emit a probe UWB signal coming from the UWB driver 3. The receiving
Штанга 13 предназначена для манипулирования антеннами георадара сапером. С одной стороны к штанге прикреплены излучающая 1 и приемная 2 антенны, с другой - электронный блок 12, в котором размещены: формирователь СШП сигнала 3, смеситель 4, формирователь строба 5, усилитель 6, аналого-цифровой преобразователь 7 и компьютер. К электронному блоку 12 прикреплена клавиатура 9. Звуковая сигнализация 13, например наушники, предназначены для информирования сапера об обнаружении аномалии. Дисплей 14 по запросу оператора отображает радиолокационное изображение и другую информацию о подповерхностном объекте. Особенностью данного конструктивного исполнения СШП георадара является отсутствие проводной связи дисплея с остальными частями георадара. Эта связь осуществляется по радиоканалу. Данный факт является принципиальным, т.к. основным средством общения сапера с георадаром является сигнализация (наушники 11) и средства автоматизированного обнаружения и идентификации мины. Радиолокационное изображение подповерхностного объекта выводится на дисплей и используется сапером только “по запросу”, если в этом возникает необходимость. Такой подход позволяет устранить из поля зрения сапера дисплей, который в обычном режиме поиска мин находится в кармане или ранце сапера. При этом внимание сапера сосредотачивается на области поиска, в том числе с возможностью визуального обнаружения признаков мины (нарушение поверхностного слоя грунта, растяжки и т.п.).
Рассмотрим процесс зондирования СШП георадаром.Consider the process of sensing UWB georadar.
В качестве зондирующего сигнала на всех этапах поиска мин СШП георадаром может использоваться перепад напряжения с длительностью фронта в единицы пикосекунд. Этот сигнал обладает очень широким спектром (СШП сигнал), а отраженный сигнал содержит огромное количество информации о подповерхностном объекте, однако прием таких сигналов в реальном масштабе времени современными техническими средствами невозможен. Для разрешения этой проблемы используют стробоскопические преобразователи [Рябинин Ю.А. Стробоскопическое осциллографирование. - Москва, "Сов. радио", 1972 г.]. Такие преобразователи позволяют выбрать из каждой реализации отраженного сигнала один отсчет. Этот отсчет можно запомнить и преобразовать в цифровую форму при помощи технически реализуемых (достаточно медленных) аналого-цифровых преобразователей и ввести в компьютер соответствующий код (что происходит тоже не быстро) для последующей обработки. Повторяя зондирование с относительно низкой частотой (обычно - десятки, сотни килогерц) и сдвигая точку выборки, можно получить множество отсчетов отраженного сигнала si, т.е. принять отраженный сигнал S={s1,...,sN}. В результате такого масштабно-временного преобразования открывается возможность реализовать сложные алгоритмы обработки очень “быстрых” СШП сигналов в “медленном” компьютере, но не в реальном масштабе времени.As a probing signal at all stages of the search for UWB min by a georadar, a voltage drop with a front duration of several picoseconds can be used. This signal has a very wide spectrum (UWB signal), and the reflected signal contains a huge amount of information about the subsurface object, however, real-time reception of such signals by modern technical means is impossible. To solve this problem using stroboscopic converters [Ryabinin Yu.A. Stroboscopic oscillography. - Moscow, "Sov. Radio", 1972]. Such converters allow one sample to be selected from each implementation of the reflected signal. This readout can be memorized and converted to digital form using technically feasible (reasonably slow) analog-to-digital converters and enter the appropriate code into the computer (which is also not fast) for further processing. By repeating sounding at a relatively low frequency (usually tens, hundreds of kilohertz) and shifting the sampling point, you can get many samples of the reflected signal s i , i.e. receive the reflected signal S = {s 1 , ..., s N }. As a result of such a time-scale transformation, it is possible to implement complex algorithms for processing very “fast” UWB signals in a “slow” computer, but not in real time.
При технической реализации процесс зондирования происходит следующим образом. Компьютер 8 перед началом зондирования через первый порт передает код на формирователь строба 5, устанавливающий нулевой t1 сдвиг точки выкусывания отсчета по отношению к зондирующему сигналу. Через второй порт компьютер 8 передает в усилитель код коэффициента усиления k1 на усилитель 6. По управляющему сигналу Y из третьего порта компьютера 8 формирователь 3 вырабатывает СШП сигнал, который поступает и излучается антенной 1. По этому же управляющему сигналу Y запускается формирователь строба 5, который подает стробирующий сигнал на управляющий вход смесителя 4. Отраженный СШП сигнал поступает на приемную антенну 2, а с нее на сигнальный вход смесителя 4. В результате на выходе последнего появляется первый отсчет отраженного сигнала s1, который усиливается в блоке 6. По управляющему сигналу Y усиленный сигнал запоминается в АЦП 7 и после аналого-цифрового преобразования код через соответствующий порт считывается компьютером 8. После приема первого отсчета s1 компьютер 8 через первый порт передает другой код t2 в формирователь строба 5, т.е. изменяет положение строба по отношению к зондирующему сигналу, в результате точка выборки отраженного сигнала смещается. Через второй порт компьютера 8 устанавливается другой коэффициент к2 усиления усилителя 6, так, чтобы сигналы, отраженные от близких и удаленных объектов, имели одинаковый динамический диапазон. После этого по управляющему сигналу Y с третьего порта компьютера 8 запускается процесс приема следующего отсчета s2 отраженного сигнала и т.д. После сотен (тысяч) повторений в компьютер 8 будут введены все отсчеты S={s1,...,sN} отраженного сигнала с выбранным разрешением с точностью до масштабно-временного преобразования. Количество отсчетов и периодичность посылки зондирующих сигналов выбирается из следующих противоречивых условий:With technical implementation, the sensing process occurs as follows. Computer 8 before starting sensing through the first port transmits a code to the gate former 5, setting zero t 1 shift of the bite point of the reference relative to the probing signal. Through the second port, computer 8 transfers to the amplifier the gain code k 1 to
- Увеличение числа отсчетов N отраженного сигнала повышает точность восстановления отраженного сигнала и качество обнаружения мины.- An increase in the number of samples N of the reflected signal improves the accuracy of reconstruction of the reflected signal and the quality of mine detection.
- Максимальная частота выборки отсчетов определяются быстродействием аналого-цифрового преобразователя 7 и компьютера 8.- The maximum sampling frequency of the samples is determined by the speed of the analog-to-digital Converter 7 and the computer 8.
- Для улучшения соотношения сигнал/шум необходимо провести несколько зондирований из одной и той же точки и усреднить результаты.- To improve the signal-to-noise ratio, it is necessary to conduct several soundings from the same point and average the results.
- Антенны 1, 2 георадара при поиске мины перемещаются, что приводит к смещению точки зондирования и соответствующей апертурной погрешности, снижающей точность.-
На современном уровне развития микроэлектроники реальными являются следующие параметры зондирования:At the current level of development of microelectronics, the following sensing parameters are real:
- Частота посылки зондирующих сигналов: десятки-сотни килогерц.- Frequency of sending sounding signals: tens to hundreds of kilohertz.
- Количество отсчетов в одном зондировании: сотни - тысячи.- The number of samples in one sounding: hundreds - thousands.
- Количество зондирований для усреднения: десятки.- Number of soundings for averaging: tens.
Реализация заявляемого способа поиска мин СШП георадаром заключается в следующем.Implementation of the proposed method for searching for UWB min by ground penetrating radar is as follows.
Перед началом поиска мин вводят в память компьютера 8 радиолокационные образы типовых мин. В простейшем варианте такие изображения могут представлять собой бинарные или многоуровневые растровые изображения [Рудаков П.И., Сафонов В.И. Обработка сигналов и изображений MATLAB 5X. Под ред. Потешкина В.Г., М.: Диалог МИФИ. 2000. - 416 стр.], стр.382-385. В случае бинарного изображения матрица содержит единицы в тех элементах, где сигнал, отраженный от типовой мины, превышает установленный порог обнаружения аномального объекта. При многоуровневом изображении каждый элемент матрицы пропорционален амплитуде отраженного сигнала. Однако такой вариант требует хранения большого количества радиолокационных изображений разных мин, при различных ракурсах и масштабах, а также существенно усложняет идентификацию мины. Для уменьшения объема хранимой в компьютере информации и упрощения процесса идентификации в состав радиолокационного образа мины помимо матрицы растрового изображения могут вводиться и обобщенные признаки [там же, стр.385-387], такие как эквивалентный диаметр мины, соотношение между осями симметрии и другие.Before starting the search for mines, 8 radar images of typical mines are entered into the computer's memory. In the simplest version, such images can be binary or multi-level raster images [Rudakov P.I., Safonov V.I. Signal and image processing MATLAB 5X. Ed. Poteshkina V.G., M .: Dialog MEPhI. 2000. - 416 pp.], Pp. 382-385. In the case of a binary image, the matrix contains units in those elements where the signal reflected from the typical mine exceeds the set detection threshold of the anomalous object. In a multi-level image, each matrix element is proportional to the amplitude of the reflected signal. However, this option requires the storage of a large number of radar images of different mines, at different angles and scales, and also significantly complicates the identification of mines. In order to reduce the amount of information stored in the computer and simplify the identification process, in addition to the raster image matrix, generalized features can also be introduced into the composition of the radar image of the mine [ibid, p. 385-387], such as the equivalent diameter of the mine, the ratio between the axes of symmetry and others.
Перед началом поиска мин оценивают и через клавиатуру 8 вводят в память компьютера 8 предполагаемые характеристики грунта в области поиска. Задачей этого этапа является задание электромагнитных характеристик грунта для последующей обработки. Грунты, отличающиеся влажностью (сухой или мокрый), типом (песок, глина и другие), имеют разные свойства, которые влияют на распространение зондирующих сигналов. Оценка характеристик грунта может быть произведена на основе опыта сапера или инструментальным путем, например, поместив калибровочную меру в грунт на известную глубину, проводят зондирование и определяют электромагнитные характеристики грунта.Before starting the search, the mines are evaluated and the estimated soil characteristics in the search area are entered into the memory of the computer 8 through the keyboard 8. The objective of this stage is to set the electromagnetic characteristics of the soil for subsequent processing. Soils that differ in humidity (dry or wet), type (sand, clay and others) have different properties that affect the propagation of sounding signals. Evaluation of the characteristics of the soil can be made based on the experience of the sapper or by instrumental means, for example, by placing a calibration measure in the soil to a known depth, they probe and determine the electromagnetic characteristics of the soil.
Зондируют пространство без грунта, что позволяет оценить текущие свойства георадара с точки зрения формы и амплитуды сигнала прямого просачивания зондирующего сигнала из передающего в приемный тракт. Этот сигнал легко выделить, поскольку при зондировании воздуха отражения от других объектов отсутствуют. Калибровочный сигнал прямой передачи источник излучения - приемник Sпп запоминают в компьютере 8.Probe space without soil, which allows you to evaluate the current properties of the GPR from the point of view of the shape and amplitude of the signal direct leakage of the probe signal from the transmitting to the receiving path. This signal is easy to distinguish, since there are no reflections from other objects when sensing air. The calibration signal of the direct transmission of the radiation source - receiver S PP stored in the computer 8.
Зондирование грунта, заведомо не содержащего мин, при разных (известных) высотах антенн 1 и 2 георадара относительно грунта в области поиска, позволяет оценить форму и амплитуду сигналов, отраженных от поверхности грунта Sнгi. При известных форме и амплитуде сигнала прямого просачивания и отсутствии (малой амплитуде) сигналов от других подповерхностных объектов, выделить такой сигнал можно достаточно легко - путем вычитания в компьютере 8 калибровочного сигнала прямого просачивания из сигнала поверхностного отражения. Калибровочные сигналы отражения от поверхности грунта запоминают в компьютере 8.The sounding of soil known to be free of mines at different (known) heights of the
После окончания подготовительных операций приступают к зондированию области поиска. Для этого сапер включает при помощи клавиатуры 9 режим поиска и, держась за штангу 13, перемещает антенны 1 и 2 георадара в области поиска (см. фиг.2). При этом в соответствии с приведенным выше описанием компьютер 8 начинает процесс зондирования (многократно запускает излучение зондирующих СШП сигналов с помощью формирователя 3 и антенны 1, антенна 2 принимает отраженные сигналы, смеситель 4 выкусывает отсчеты по стробирующим сигналам с формирователя 5 и т.д.). В усилителе 6 принятые отраженные сигналы нормируются так, чтобы обеспечить одинаковый динамический диапазон отраженных сигналов, поступивших с разных глубин. АЦП 7 преобразует отсчет в цифровую форму, компьютер 8 считывает его и записывает в запоминающее устройство. В результате повторения этой процедуры в памяти компьютера оказывается совокупность S={s1,...,sN) из N отсчетов отраженного сигнала, полученных в результате N кратного излучения зондирующих сигналов.After the preparatory operations are completed, they begin to probe the search area. To do this, the sapper turns on the search mode using the
Повторяют зондирование несколько (К) раз и в компьютере 8 усредняют нормированные отраженные сигналы S, полученные в нескольких последовательных зондированих, путем сложения соответствующих отсчетов и деления на число зондирований (К). В результате получают сигнал Sср.The probes are repeated several (K) times and the normalized reflected signals S obtained in several successive probes are averaged in computer 8 by adding the corresponding samples and dividing by the number of probes (K). The result is a signal S cf.
Из полученного сигнала Scp вычитают калибровочный сигнал прямой передачи источник излучения - приемник Sпп и получают сигнал Scp-пп.From the received signal S cp subtract the calibration signal direct transmission radiation source - receiver S PP and receive the signal S cp-PP .
Оценивают текущую высоту антенны георадара относительно грунта. Для этого оценивают временной интервал между сигналами прямого просачивания и поверхностного отражения и по известной скорости распространения сигнала рассчитывают высоту антенн георадара над грунтом.The current height of the GPR antenna relative to the ground is estimated. For this, the time interval between the direct leakage and surface reflection signals is estimated, and the height of the GPR antennas above the ground is calculated from the known signal propagation speed.
Вычитают калибровочный отклик Sпri от поверхности грунта с соответствующей высоты из поученного в предыдущем пункте Scp-пп, и получают “чистый” сигнал, отраженный от подповерхностных объектов Sобъекта=Scp-пп-Sпгi.Subtract the calibration response S pr from the soil surface from the corresponding height from the S cp-pp learned in the previous paragraph, and get a “clean” signal reflected from the subsurface objects S object = S cp-pp -S pgi .
На фиг.5а приведены результаты многократного зондирования СШП георадаром. Здесь присутствуют сигналы прямого просачивания и отражения от поверхности. На фиг.5б представлен результат устранения сигнала прямого просачивания. На фиг.5в приведены результаты устранения сигнала отражения от поверхности. Здесь достаточно четко видны отражения от подповерхностной аномалии.On figa shows the results of multiple sounding of UWB georadar. There are signals of direct seepage and reflection from the surface. On figb presents the result of eliminating the direct leakage signal. Figure 5c shows the results of eliminating the reflection signal from the surface. Here, reflections from the subsurface anomaly are quite clearly visible.
Сравнивают амплитуду отклика (отсчетов Sобъекта) с установленным порогом обнаружения Sпорог. Порог обнаружения Sпорог устанавливается исходя из свойств грунта, заданных при подготовке к поиску мин.Compare the amplitude of the response (samples S of the object ) with the set detection threshold S threshold . The detection threshold S threshold is set based on soil properties specified in preparation for the search for mines.
При превышении установленного порога Sпорог через устройство звуковой сигнализации 11 сообщают саперу об обнаружении аномалии.If the set threshold S is exceeded, the threshold through the
Оценка глубины залегания осуществляется путем измерения временного интервала от момента излучения зондирующего сигнала до приема сигнала, отраженного от аномалии, учета времени распространения сигнала в воздухе и расчета глубины залегания при известной скорости распространения.Assessment of the depth is carried out by measuring the time interval from the moment of emission of the probe signal to the reception of the signal reflected from the anomaly, taking into account the propagation time of the signal in the air and calculating the depth at a known propagation speed.
Перемещают антенну георадара над аномалией, повторяя зондирование, до точки пропадания сигнала обнаружения аномалии, что позволяет оценить начало и конец аномалии в выбранном направлении перемещения.The georadar antenna is moved over the anomaly, repeating the sounding, to the point where the anomaly detection signal disappears, which makes it possible to estimate the beginning and end of the anomaly in the selected direction of movement.
Аналогичные действия при движении антенн 1,2 георадара вдоль и поперек зоны поиска позволяет оконтурить аномалию и оценить ее геометрические размеры, что является достаточно информативной характеристикой подповерхностного объекта. В частности, можно определить положение ее геометрического центра.Similar actions with the movement of
Для сканирования аномалии сапер переводит георадар в этот режим, используя клавиатуру 9. Сущность сканирования заключается в перемещении антенн 1,2 георадара над аномалией и многократном зондировании грунта с запоминанием откликов.To scan for anomalies, the sapper puts the GPR into this mode using the
Сканирование проводят над геометрическим центром обнаруженной аномалии. Такой способ позволяет провести исследование наиболее информативной части мины, где обычно располагается взрыватель. Достаточно сложная форма и структура взрывателя дает очень яркую картину радиолокационного отклика, облегчающую дифференциацию мины от других подповерхностных объектов, а также идентификацию типа мины.Scanning is performed over the geometric center of the detected anomaly. This method allows the study of the most informative part of the mine, where the fuse is usually located. The rather complex shape and structure of the fuse gives a very vivid picture of the radar response, facilitating the differentiation of mines from other subsurface objects, as well as identification of the type of mines.
По результатам сканирования оценивают характеристики мины. В частности, по характеру отклика, в частности по амплитуде отклика можно оценить электромагнитные свойства подповерхностного объекта и соответственно определить его тип: металл, пластик и т.п.Based on the scan results, the characteristics of the mine are evaluated. In particular, by the nature of the response, in particular by the amplitude of the response, it is possible to evaluate the electromagnetic properties of the subsurface object and accordingly determine its type: metal, plastic, etc.
Формируют радиолокационный образ, так же, как это было описано выше.A radar image is formed, just as described above.
Автоматическое сравнение полученного радиолокационного образа подповерхностного объекта с радиолокационными образами типовых мин может производиться известными методами, например, [Абламейко С.В. и др. Обработка изображений: технология, методы, применение. Учебное пособие - Мн., Амалфея. 2000, 304 стр.], стр.137-141 путем предварительного сравнения признаков объекта, указанных выше, а затем корреляционными методами сравнения по растровым изображениям.An automatic comparison of the obtained radar image of a subsurface object with radar images of typical mines can be made by known methods, for example, [Ablameiko S.V. et al. Image processing: technology, methods, application. Textbook - Mn., Amalfey. 2000, 304 pp.], Pp. 137-141 by preliminary comparison of the features of the object specified above, and then by correlation methods of comparison on raster images.
Сообщают оператору результаты идентификации через звуковую сигнализацию 15. Результатом идентификации может быть голосовое сообщение о типе обнаруженной мины или о том, что объект не опознан.The operator is informed of the identification results via an audible alarm 15. The identification result may be a voice message about the type of mine detected or that the object is not recognized.
В последнем случае оператор, через клавиатуру 9 запрашивает радиолокационное изображение подповерхностного объекта. В качестве него может быть использовано растровое изображение, преобразованное в яростную или цветовую палитру. Получив изображение, глубину залегания и другие характеристики аномалии, оператор оценивает его и принимает решение о характере аномалии и о необходимых действиях.In the latter case, the operator, through the
Реализация заявляемого способа позволяет следующее.The implementation of the proposed method allows the following.
- Достаточно точно учесть и исключить из дальнейшего рассмотрения очень сильные сигналы прямого просачивания и поверхностного отражения, что позволяет с удовлетворительной точностью анализировать сигналы, отраженные от подповерхностных объектов.- It is enough to accurately take into account and exclude from further consideration very strong signals of direct leakage and surface reflection, which allows with satisfactory accuracy to analyze signals reflected from subsurface objects.
- Оценить текущую высоту антенн георадара относительно грунта, а за счет этого точнее определить глубину залегания подповерхностного объекта (мины).- Assess the current height of the georadar antennas relative to the ground, and due to this, more accurately determine the depth of the subsurface object (mines).
- Повысить качество радиолокационных изображений и улучшить условия распознавания подповерхностных объектов за счет усреднения откликов.- Improve the quality of radar images and improve the recognition conditions of subsurface objects by averaging responses.
- Получить и построить радиолокационное изображение наиболее информативной средней части подповерхностного объекта части, что повышает вероятность распознавания мины. Таким образом, заявляемый способ позволяет повысить точность обнаружения мин.- Obtain and construct a radar image of the most informative middle part of the subsurface object of the part, which increases the likelihood of recognition of mines. Thus, the inventive method improves the accuracy of detection of min.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004102281/28A RU2248018C1 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Method for searching for mines by an ultra-broadband geo-radar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004102281/28A RU2248018C1 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Method for searching for mines by an ultra-broadband geo-radar |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2248018C1 true RU2248018C1 (en) | 2005-03-10 |
Family
ID=35364699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004102281/28A RU2248018C1 (en) | 2004-01-26 | 2004-01-26 | Method for searching for mines by an ultra-broadband geo-radar |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2248018C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008035997A1 (en) * | 2006-09-18 | 2008-03-27 | Sergey Sergeevich Sergeev | Scanning mechanism for scanning by means of a search head |
| RU2469350C2 (en) * | 2010-12-27 | 2012-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный университет" | Radar monitoring device |
| RU2485556C1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-20 | Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" | System to search for and detect mines |
-
2004
- 2004-01-26 RU RU2004102281/28A patent/RU2248018C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008035997A1 (en) * | 2006-09-18 | 2008-03-27 | Sergey Sergeevich Sergeev | Scanning mechanism for scanning by means of a search head |
| RU2469350C2 (en) * | 2010-12-27 | 2012-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный университет" | Radar monitoring device |
| RU2485556C1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-20 | Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" | System to search for and detect mines |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Won et al. | GEM-2: A new multifrequency electromagnetic sensor | |
| US6559645B2 (en) | Detector apparatus and method | |
| KR101588215B1 (en) | System for exploring underground properties and method for analyzing underground properties using thereof | |
| AU2011100086A4 (en) | A method for measuring biomass of tree-roots by ground-penetrating radar | |
| US6813948B1 (en) | Device for investigating materials | |
| Holser et al. | Radar logging of a salt dome | |
| CN106405661A (en) | Hand-held safety-check device and safety-check method | |
| RU2248018C1 (en) | Method for searching for mines by an ultra-broadband geo-radar | |
| AU2013201248A1 (en) | A method for displaying metal detection information | |
| Lhomme et al. | EMI sensor positioning using a beacon approach | |
| Sato et al. | Evaluation of ALIS GPR for humanitarian demining in colombia and cambodia | |
| Rasol et al. | Analysis and calibration of ground penetrating radar shielded antennas | |
| RU2460090C1 (en) | Apparatus for probing building structures | |
| Capineri et al. | Background Removal for the Processing of Scans Acquired with the,“UGO-1 st”, Landmine Detection Platform | |
| Sato et al. | The development of the hand-held dual-sensor ALIS | |
| Kruger et al. | Handheld metal detector with online visualisation and classification for the humanitarian mine clearance | |
| US20020010546A1 (en) | Apparatus and method for determining the propagation velocity of an electromagnetic signal in a subsurface medium utilizing ground penetrating radar | |
| Strange et al. | What is the true time range of a GPR system? | |
| Sato et al. | CCD camera and IGPS tracking of geophysical sensors for visualization of buried explosive devices | |
| RU2234694C2 (en) | Device for probing building constructions | |
| RU2533311C2 (en) | Apparatus for probing building structures | |
| Nelson et al. | Wide-bandwidth time decay responses from low-metal mines and ground voids | |
| JP3511026B2 (en) | Calibration method of relative permittivity of electromagnetic wave probe and electromagnetic wave probe | |
| Guy et al. | DISCRIMINATING SAXON SHIELD BOSS FROM UNEXPLODED ORDINANCE BY ADVANCED TIME DOMAIN ELECTROMAGNETICS: AN EVALUATION STUDY | |
| Brown et al. | Thinned arrays for ground penetrating imaging radar |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100127 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110227 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140127 |