热信号有助于追查古老而仍然致命的地雷

安装在无人机上的红外摄像机可以帮助定位旧爆炸物,以便将其移除。
4月30日,美国东部时间2019-6:45
阿富汗雷区

这个用英语和阿拉伯语写的标志警告那些在阿富汗仍有地雷的行人。

Manxman/Istock/Getty图像增强版

这是一系列关于技术和创新的新闻中的一个,在莱梅尔森基金会的慷慨支持下成为可能。

华盛顿,直流电- 即使战争结束了,杀戮还可以继续。遗留在前冲突地区的地雷仍有可能造成人员伤亡。现在,研究人员开发了一种技术,可以帮助发现一种塑料矿。这是一种很难发现的类型。有一天,这种新技术可以用来定位和消除这些爆炸物,尤其是在儿童玩耍的领域。

1979年末,苏联军队入侵阿富汗,中亚中南部的一个国家。在九年多的时间里,苏联军队在那里,他们开了很多地雷,亚历克斯·尼库林说。他是纽约宾厄姆顿大学的地球物理学家。这些不是大爆炸物,针对坦克设计的类型。相反,士兵们的意图是伤害或杀害人。主要由塑料制成,这些地雷很难找到通常的方法——用金属探测器四处走动。

矿用暗盒
80年代,数百万人从阿富汗的直升机上投下了PFM-1“蝴蝶”地雷(右图为一个非爆炸性地雷)。左边是一个金属架,上面装满了这样的地雷。它被用来从直升机上分配地雷。
T德梅特 / 常规武器销毁杂志二千零一十八

苏联直升机投下了数百万枚地雷,每个都足够小,可以放进成年人的手掌里。他们的正式名称是PFM-1矿。但由于它们的形状,人们经常称它们为“蝴蝶地雷”,贾斯珀·鲍尔说。他是宾厄姆顿大学的地质学学生。鲍尔是包括尼古林在内的一个团队的一员,该团队开发了新的矿井定位技术。

苏联人经常给蝴蝶地雷涂上颜色,帮助它们融入背景。这有助于人眼想念他们,Baur解释说。他的团队的创新依赖于热惯量,许多材料都具有的特性。惯性是物体保持原位的倾向,即使有什么东西在推动它。热惯性是物体在环境变暖或变冷时仍保持恒温的趋势。所以当气温变化相当快的时候,地面上的物体比周围的岩石和土壤保持温度的时间更长。还有一个特殊的摄像头,可以感知热量——或者红外线的波长——应该能够突出那些比周围地面更冷或更热的物体。

矿井红外
地雷(其中三个,标签a)在可见光下很难看到。他们出现得vwin手机很好,然而,在这张红外波段拍摄的照片中。用于分配此类地雷(B和C)的金属架也很好地显示出来。vwin手机这是一项新技术背后的创新,该技术可用于阿富汗的采矿工作。(右侧的比例尺显示图像中对象的温度。)vwin手机
T德梅特 / 常规武器销毁杂志二千零一十八

为了检验这个想法,该小组在无人机上安装了一个红外摄像机。然后他们让机器人飞行器在一个区域来回飞行。他们已经在现场放置了一些人造地雷——没有炸药的地雷。他们还增加了一些小金属架,用来在从直升机上落下之前装上这样的地雷。最后,研究人员使用计算机软件从无人机的相机数据中创建视频图像。

当研究小组分析红外图像时,经常很容易看到矿井。它们比周围的岩石更冷,使它们在图像上显示为不同vwin手机的颜色。在日出后大约30分钟到2小时拍摄的图像中,这种颜色的差异通常是明显的。那时土地正在迅速变暖。当日落后不久收集到数据时,这项技术也很有效。因为土地正在冷却。这些时候矿井和岩石之间的温差通常最大。

在测试中,研究人员每10颗人造地雷就可以探测到8颗。他们每一次都会从这些图片中挑出金属架。鲍尔的小组在这里分享了他们的新发现,去年十二月,在美国地球物理联盟年会上。

加快寻找地雷

根据这些数据,该小组估计,其无人机摄像头系统可以在10分钟或更短的时间内扫描大约20米(66英尺)长和10米(33英尺)宽的区域。这将大大加快寻找地雷的速度,鲍尔和尼库林说。在一个面积相当(棒球场内场面积的三分之一左右)的地方徒步仔细寻找地雷可能需要几个小时,他们注意到。

靶标图像
在顶部的红外图像中,用于分散它们的PFM-1“蝴蝶”地雷和金属架清晰可见(红色斑点和长方形)。但在底部可见光图像中,弹药(标记)基本上是不可见的。
T德梅特 J 常规武器销毁二千零一十八

赛义德·阿格哈·阿提克是联合国阿富汗东北部除矿行动的技术顾问。在那里,他在昆都士城外工作。阿蒂克说,宾厄姆顿小组的技术“有趣,而且有点前途”。仍然,他警告说,在他工作的山区使用可能有挑战性。

穆罕默德·瓦基尔·贾姆希迪同意并解释了原因。总部设在喀布尔,阿富汗首都,他和他的上司负责监督联合国在阿富汗各地的采矿工作。它们还为该国的地雷定位和清除计划提供技术支持。这里有一个潜在的问题,贾姆希迪说:阳光每天只会在很短的时间内照射到谷底。另外,树木和灌木可能遮蔽地面。这样的条件会限制阳光到达表面加热的数量。如此之多的阿富汗东北部地区可能不会经历这种技术所依赖的快速地面加热和冷却。贾姆希迪希望,因此,与地势平坦的地区相比,这里的矿井热惯性较小。植被也会使无人机摄像机很难看到地面。

也,一年中大部分时间,雪覆盖着地面。那条毯子,贾姆希迪指出,会挡住它所覆盖的任何地雷的视野。最后,在陡坡上的矿井会随着时间的推移而被掩埋。在那种情况下,土壤会挡住视线。

所有这些因素都可能会妨碍用新技术探测矿井,他怀疑。

Fazel Rahman在喀布尔为阿富汗的采矿局工作,国家地雷行动局。他说,对该小组的寻雷技术进行实地试验,将有助于确定这种新技术有多有用。

研究人员解释并演示了他们基于无人驾驶飞机的技术,该技术使用红外摄像机来定位大部分由塑料制成的地雷。
宾厄姆顿大学地球物理学

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八点四

引用

期刊:t德赛梅等。无人机和“蝴蝶”:一种用于快速探测和识别非常规雷区的低成本无人机系统.常规武器销毁杂志.卷。22,2018年11月,P.50。

会议:J鲍尔等人。利用航空偏振热成像改进塑料地雷探测.2018年美国地球物理联盟秋季会议。12月12日,2018。华盛顿,直流电海报/演示文稿NS33B-0792。