Експериментальна перевірка працездатності електромагнітного методу детекції вибухонебезпечних предметів

 

Карпов Артем Андрійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0009-0007-9895-1574

 

Кустов Максим Володимирович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-6960-6399

 

Корнієнко Руслан Валерійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-4854-283X

 

Іваненко Олександр Олександрович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0009-0006-8566-0084

 

 Шаріпова Дар’я Сергіївна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-9926-6041

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2025-41-3

 

Ключові слова: вибухонебезпечні предмети, гуманітарне розмінування, електромагнітне випромінювання, радіолокаційна карта

 

Анотація

 

Розроблена детальна функціональна схема електромагнітного детектора вибухонебезпеч-них предметів, яка базується на високопродуктивному цифровому процесорі типу Blackfin. Апа-ратна частина детектора включає випромінюючу антену, яка генерує електромагнітні хвилі, та приймаючу антену, що реєструє відбитий сигнал. Також до її складу входять блок підсилення сигналу, система автоматичного регулювання підсилення, яка забезпечує стабільність сигналу при змінних умовах середовища, цифро-аналогові та аналого-цифрові перетворювачі для оброб-ки сигналів у цифровій формі, а також блок таймінгів, що синхронізує всі апаратні компоненти. Така архітектура дозволяє здійснювати ефективний збір та обробку даних з високою швидкістю передавання та забезпечує оперативне оновлення синхроімпульсів для перетворювачів. На осно-ві розробленого прототипу детектора була проведена комплексна експериментальна перевірка, метою якої було підтвердження адекватності раніше створених теоретичних моделей, описаних у попередніх дослідженнях. Експерименти показали, що електромагнітні властивості середови-ща, зокрема рівень обводненості ґрунту, а також геометричні параметри вибухонебезпечного об’єкта і його конструктивні особливості, істотно впливають на результати детектування. Аналіз радіолокаційних зображень, отриманих під час тестування детектора на зразках мін типу ПМН-2, ПФМ-1 та ТМ-62, підтвердив ефективність розробленого підходу. Зокрема, детектор демон-струє здатність виявляти міну ТМ-62 на глибинах до 50 см, а для протипіхотних мін (ПМН-2 та ПФМ-1) ефективна глибина детектування становить до 20 см. Ці показники повністю відповіда-ють тактичним вимогам до виявлення протипіхотних та протитанкових мін. Для подальшого пі-двищення точності розпізнавання та роздільної здатності сигналів пропонується застосування сучасних математичних моделей та методів обробки потоку даних.

 

Посилання

 

  1. Требін М. П., Іванов С. В., Мельник О. А., Разумова Г. В. Війна як виклик існуванню цивілізації. Деструктивні мегатенденції сучасності: від пандемії до війни: монографія. Аналіт. центр сучас. гуманітаристики. Харків : Право. 2025. С. 105–130. URL: http://repository.hneu.edu.ua/handle /123456789/35712
  2. Songtao Li. Study on Ground-Penetrating Radar (GPR) Application in Pavement Deep Distress Detection. Chengchao Guo Journal of Transportation Technologies. 2019. Vol. 9. № 2. P. 18. doi: 10.4236/jtts.2019.92015
  3. Frank J. W. P., Anthony J. P., David W. A. GPR combined with a positioning system to detect anti-personnel landmines. 8th International Workshop on Advanced Ground Penetrating Radar (IWAGPR). 2015. P. 1–4. doi: 10.1109/IWAGPR.2015. 7292660
  4. Elsheakh D. M. Linear/circular polarizations slot antennas for millimmiter wave applications. Microwave and Optical Technology Letters. 2017. Vol. 59(4). P. 976–983. doi: 10.1002/mop.30435
  5. Indelicato A. The Impact of Frequency in Surveying Engineering Slopes Using Ground Penetrating Radar. International Journal of Geosciences. 2017. Vol. 8 № 3. P. 296–304. doi: 10.4236/ijg.2017.83014
  6. Saranya S., Sudha G., Rithika B., Alagappan A., Sanjeev D. Ground Penetrating Radar For Identifying Mines In A Minefield. In 2024 International Conference on Power, Energy, Control and Transmission Systems (ICPECTS) IEEE. 2024. P. 1–5. doi: 10.1109/ICPECTS62210.2024.10780419
  7. Abufares L., Chen Y., Al-Qadi I. L. Asphalt concrete density monitoring during compaction using roller-mounted GPR. Automation in Construction. 2025. Vol. 174. P. 106158. doi: 10.1016/j.autcon.2025.106158
  8. Liu Y., Zhang Z., Yuan Y., Zhu Y., Wang K. Quantitative Evaluation of Internal Pavement Distresses Based on 3D Ground Penetrating Radar. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering. 2025. Vol. 20(1). P. 45–69. doi: 10.7250/bjrbe.2025-20.653
  9. Cui L., Li L., Zhang W., Sun F., Fan D., Zhang H. Advances of deep learning application in qualitative and quantitative detection of road subsurface distress using ground penetrating radar: A review. Measurement. 2025. Vol. 247. P. 116760. doi: 10.1016/j.measurement.2025.117007
  10. Wang W., Du W., Cheng S., Zhuo J. Numerical Simulation Study on the Impact of Blind Zones in Ground Penetrating Radar. Sensors. 2025. Vol. 25(4). P. 1252. doi: 10.3390/s25041252
  11. Lambot S., Wu K., Sluÿters A., Vanderdonckt J. The Full‐Wave Radar Equation for Wave Propagation in Multilayered Media and Its Applications. Ground Penetrating Radar: From Theoretical Endeavors to Computational Electromagnetics, Signal Processing, Antenna Design and Field Applications. 2024. P. 123–160. doi: 10.1002/9781394284405.ch5
  12. Sainson S., Sainson L., Sainson S. Electromagnetic seabed logging. Springer International Publishing. 2017. Vol. 19. P. 536. doi: 10.1007/978-3-319-45355-2
  13. Kustov M., Karpov A. Sensitivity of explosive materials to the action of electromagnetic fields. Проблеми надзвичайних ситуацій. Харків: НУЦЗ України. 2023. № 1(37). C. 4–17. doi: 10.52363/2524-0226-2023-37-1
  14. Кустов М. В., Кулаков О. В., Карпов А. А., Басманов О. Є., Михайловська Ю. В. Електродинамічна модель взаємодії електромагнітної хвилі з поверхнею вибухонебезпечної речовини. Проблеми надзвичайних ситуацій: Науковий журнал, Харків: НУЦЗ України. 2024. № 1(39). С. 81–95. doi: 10.52363/2524-0226-2024-39-6

     15. Карпов А. А., Кустов М. В., Кулаков О. В., Басманов О. Є., Михайловська Ю. В. Взаємодія електромагнітної хвилі з поверхнею реальної вибухонебезпечної речовини. Проблеми надзвичайних ситуацій. Черкаси: НУЦЗ України. 2024. № 2(40). C. 57–71. doi: 10.52363/2524-0226-2024-40-5