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En profundidad Sistema de GPR embarcado en un UAV para la detección de objetos ocultos enterrados Autores: María García Fernández, Yuri Álvarez López, Ana Arboleya Arboleya, Fernando Las Heras Andrés, Universidad de Oviedo; Borja González Valdés, Yolanda Rodríguez Vaqueiro, Antonio Pino García, Universidad de Vigo. Palabras clave: Ground Penetrating Radar (GPR), Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), Synthetic Aperture Radar (SAR), detección de explosivos, minas antipersona. Metas Tecnológicas relacionadas: MT 2.2.2; MT 2.2.3; MT 3.5.1; MT 5.1.1. Introducción Las minas antipersona son responsables cada año de 4.000 muertes y mutilaciones, 90% correspondientes a población civil, en los aproximadamente 60 países en los que parte de su territorio se encuentra sembrado de este tipo de explosivos. Se estima que actualmente existen entre 60 y 70 millones de minas antipersona enterradas en el mundo. En 2016 se llevó a cabo la exploración de una superficie de 170 km2, decomisándose un total de 232.000 minas antipersona 1. Los métodos para la detección de minas antipersona pueden clasificarse en dos grandes grupos: • Métodos invasivos. Se emplea un dispositivo capaz de hacer detonar las posibles minas por contacto. Se han concebido sistemas de bajo coste pero de un solo uso, como por ejemplo el desarrollado por MineKafon 2, así como sistemas más robustos, capaces de soportar varias detonaciones a costa de incrementar la complejidad del dispositivo 3. El principal inconveniente de estos sistemas es su impacto en el terreno explorado. Como ventaja se puede destacar su velocidad, ya que pueden llevar a cabo la exploración de un área de 1 m2 por segundo. • Métodos no invasivos. A partir del adecuado procesado de un Fig. 1. Imagen GPR de 2 discos metálicos de 8 cm de diámetro enterrados 8 cm en arena. (a) Fotografía del setup. (b) Imagen GPR sin procesado SAR. (c) Imagen GPR con procesado SAR. (Fuente: propia). conjunto de señales recibidas es posible detectar la presencia de objetos enterrados, sin interactuar con el terreno. Los métodos no invasivos se pueden clasificar a su vez atendiendo al fenómeno físico en que se basa la detección 4: • Inducción electromagnética. Se basa en inducir una corriente eléctrica en los objetos metálicos enterrados empleando una bobina transmisora. La ventaja que presenta es su bajo coste y sencillez de funcionamiento, así como la madurez de la tecnología (ej. detectores de metales portátiles o de mano). Como inconveniente presenta una elevada tasa de falsa alarma, debido a la gran cantidad de objetos metálicos enterrados que puede haber en un escenario (restos de metralla, tornillos, etc.). Además, no permite detectar explosivos o minas antipersona que no contengan componentes metálicos. • Nuclear Quadrupole Resonance (NQR). Se basa en la observación de las señales de radiofrecuencia de ciertas sustancias características de materiales explosivos. Estos sistemas proporcionan una alta probabilidad de detección, si bien su complejidad es elevada. • Ground Penetrating Radar (GPR). Considerada como una de las mejores técnicas para obtener imágenes del subsuelo, se basa en emitir ondas electromagnéticas capaces de penetrar en el suelo. A partir de las ondas reflejadas es posible obtener una imagen radar del subsuelo, identificando posibles objetos enterrados 5. No obstante, es una técnica muy sensible a la composición y al relieve o rugosidad del suelo, requiriendo técnicas de procesado de señal para poder eliminar falsos ecos y otros artefactos presentes en la imagen radar (clutter). • Sistemas acústicos y sísmicos. Su principio de funcionamiento es similar a GPR, basándose en la emisión de ondas acústicas a través del suelo. El adecuado procesado de la señal recibida permite llevar a cabo la identificación de posibles objetos enterrados. Una desventaja es su tiempo de escaneado, que oscila entre 2 y 15 minutos por m2. Independientemente del principio físico, la aplicación de técnicas no invasivas para detección de minas requiere que el sistema detector guarde una distancia de seguridad con respecto a la posible localización de la mina para evitar que accidentalmente se provoque la detonación de la misma. En sistemas basados en GPR, para lograr este objetivo hay diferentes posibilidades: • Sistemas radar stand-off. En estos sistemas se ilumina el suelo con un ángulo de incidencia tal que se maximiza la cantidad de energía que penetra, a costa de una menor sensibilidad y resolución. • Sistemas de incidencia normal. El suelo se ilumina de forma normal (o perpendicular) a su superficie. Si bien no se logra acoplar la Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 57. Segundo trimestre 2018 15


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