Минные поля, как правило, устанавливаются смешанными, т.е. содержат как противотанковые, так и противопехотные мины. Основная масса мин имеет круглую в плане форму. Противотанковые мины имеют диаметр около 300 мм, а средний диаметр противопехотных мин составляет - 75 мм. Некоторые типы мин практически не содержат металла, что значительно затрудняет их обнаружение. В этом случае основным демаскирующим признаком является взрывчатка мины, диэлектрическая постоянная которой отличаются от аналогичной характеристики грунта. Так, диэлектрическая постоянная для типичных взрывчатых веществ составляет от 3.5 до 4.0. В тоже время диэлектрические свойства грунта в рассматриваемом диапазоне частот в зависимости от состава и влажности меняются в широком диапазоне от 2.6 до 25. Нижнее значение диапазона относятся к абсолютно сухому песку, который встречается в пустыне. В подавляющем большинстве случаев диэлектрическая постоянная для грунта превосходит аналогичное значение для взрывчатки.

В лаборатории разработан голографический радиолокатор подповерхностного зондирования "МиРаскан", который позволяет обнаруживать и идентифицировать малозаглубленные (до 20 см) предметы по их форме. В основу конструкции радиолокатора положен принцип многочастотного зондирования конденсированных сред (строительных конструкций, грунтов и т.д.). Предлагаемый метод в настоящее время не имеет аналога в мировой практике.

Радиолокатор имеет 5 рабочих частот в диапазоне от 1.5 до 2.0 ГГц, а приём сигнала осуществляется в двух поляризациях. Излучаемая мощность генератора на каждой из последовательно переключаемых частот составляет 10мВт, что обеспечивает полную безопасность для обслуживающего персонала. В процессе сканирования по поверхности земли осуществляется последовательный приём сигналов на каждой из частот и в обеих поляризациях. Скорость переключения частот такова, что обеспечивает пространственное совпадения радиоизображений на отдельных частотах.

Макет миноискателя "МиРаскан"

Сканирование в поперечном направлении осуществляется за счёт электромеханического перемещения СВЧ-устройства радиолокатора, а в продольном направлении - за счёт перемещения всего устройства. Результаты сканирования отображаются в виде полутоновых изображений на экране монитора. Учитывая, что оператору трудно осуществлять одновременный анализ всех изображений на разных частотах, строиться одно анимационное изображение, в котором последовательные кадры соответствуют различным частотам.

Структурная схема радиолокатора "МиРаскан"

Макет миноискателя позволяет просматривать полосу движения шириной 112 см и отображает результаты сканирования на экране ПЭВМ типа ноутбук в реальном масштабе времени.

Для проведения испытаний в натурных условиях были проведены эксперименты по обнаружению и идентификации макетов пластиковых противопехотных и противотанковых мин. Эксперименты проводились на специальном грунтовом полигоне. На полигоне имелись площадки с основными типами почв: песок, чернозём, суглинок и т.д., что обеспечивает широкую вариацию в их диэлектрических свойствах.

В качестве исследуемых объектов использовались макеты противотанковых пластиковых мин типа ТМ-62П3 (производство РФ), ТС-6.1 и ТС-2.5 (производство Италии), противопехотных пластиковых мин типа ПМН-2 и МС-3 (производство РФ), а также металлических противотанковой мин типа ТМ-62М и ПТМ-3 (производство РФ). Все мины, кроме ПТМ-3, имели круглую в плане форму, ПТМ-3 - прямоугольную.

Макеты противотанковых
пластиковых мин
ТМ-62М,
TC-6.1, TC-2.5, ТМ-62П3,
ПМН-2, МС-3

Мины заглублялись в грунт на глубину 1см для противопехотных мин и на 5-8 см для противотанковых мин. Эксперименты проводились на двух типах грунтов: сильно увлажненном песке и сильно увлажненном черноземе с дерновым покровом. Грунты имели естественную влажность, близкую к насыщению, т.к. эксперименты проводились спустя сутки после продолжительных ливневых дождей.

Расположение мин на площадке с песчаным грунтом и результаты сканирования поверхности площадки приведено на рисунках.

Схема расположения
объектов

Радиоизображения
макетов мин в исследуемой
полосе с песчаным грунтом

На рисунках ниже показаны результаты сканирования противопехотных мин, полученные при фрагментарном сканировании только этих объектов в песке, при размере фрагмента 0.5x0.5м.

Радиоизображение
противопехотной мины
типа ПМН-2

Радиоизображение
противопехотной мины
типа МС-3
Сканирование площадки с черноземным грунтом осуществлялась только фрагментарно. Объекты заглублялись на подготовленном участке поочередно. Размер фрагмента сканируемой поверхности 0.5x0.5м. Результаты сканирования поверхности площадки с черноземным грунтом приведены ниже.

Радиоизображение
макета мины типа TC-2.5

Радиоизображение
макета мины типа TC-6.1

Все использованные в экспериментах до сих пор мины имели круглую в плане форму. Для изучения возможности обнаружения мин, имеющих форму отличную от круглой, был проведен следующий эксперимент. В песчаный грунт на глубину 5 см был закопан макет противотанковой противоднищевой мины отечественного производства типа ПТМ-3. Данная мина имеет форму прямоугольного контейнера с квадратным поперечным сечением, а ее размеры составляют 84x330 мм. Радиоизображение макета мины ПТМ-3 приведено на рисунке ниже. Видно, что это изображение кардинально отличается от всех предыдущих.

Радиоизображение
макета мины ПМН-2
в чернозёме

Радиоизображение
макета мины ПТМ-3
в песчаном грунте

Предлагаемый метод получения радиоизображений объектов в грунте с возможностью их последующего распознавания может служить основой для создания перспективных миноискателей. Еще одним возможным применением разрабатываемой аппаратуры может быть зондирование строительных покрытий и конструкций (ВПП, мостов, путепроводов, дорог и т.д.) с целью обнаружения в них дефектов.

В ходе последующих испытаний макет миноискателя "МиРаскан" прошёл модернизацию. Основные доработки состояли в следующем:

  • На нижнем торце антенны подповерхностного радиолокатора была установлена индукционная петля антенны металлоискателя;
  • На верхнем фланце антенны радиолокатора был установлен генераторный блок металлоискателя;
  • На осях передних колёс шасси миноискателя установлены электродвигатели, работающие в импульсном режиме;
  • Смонтирована система дистанционного управления движением миноискателя.
Изображения получались как по радиоканалу для двух поляризаций, так и по каналу металлодетектора. На каждом рисунке, из представленных ниже, расположены три изображения: левое получено по СВЧ-каналу на кросс-поляризации приёмного и передающего трактов, среднее относится к параллельной поляризации в СВЧ-канале, а правое даёт изображение по каналу металлодетектора.

Изображения российской противопехотной мины ПФМ
в песчаном грунте

Изображения американской противотанковой мины M70
в черноземе

Изображения стеклянной и пластиковой бутылок с водой
в песчаном грунте

В настоящее время ведутся работы по разработке телеуправляемого робота-разведчика минных полей. Для ориентации в пространстве и привязки результатов сканирования к местности самоходное шасси радиолокатора будет оснащено системой GPS и телевизионной камерой. Управление движением шасси будет осуществляться с дистанционного пульта управления. Предполагаемый вид и компоновка шасси с установленными на нём датчиками приведены на рисунке.



© RSLab, 1999-2014 Тел.: (499) 263-6509, (495) 632-2219
Моб.: 8-903-687-2291
E-mail: sivashov@rslab.ru