【摘 要】
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地雷是一种用于军事的常规防御武器,因地雷成本低廉且效果显著在战时被大量使用,在现代战争中发挥了巨大的作用。地雷是构成雷场的核心,是雷场探测的目标。然而地雷虽然容易埋设,但却很难清除,战争结束后,雷场区域中没有清除完的地雷等爆炸物严重威胁当地人民的生命安全,给战场地区的恢复带来了阻碍。超宽带(UWB)脉冲电磁波探测技术是利用宽频带的高频脉冲电磁波探测地下介质情况和掩埋物质信息的技术方法,其作为一种非
【基金项目】
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十三五装备预先研究项目“雷场探测技术”(项目编号:41413050502);
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地雷是一种用于军事的常规防御武器,因地雷成本低廉且效果显著在战时被大量使用,在现代战争中发挥了巨大的作用。地雷是构成雷场的核心,是雷场探测的目标。然而地雷虽然容易埋设,但却很难清除,战争结束后,雷场区域中没有清除完的地雷等爆炸物严重威胁当地人民的生命安全,给战场地区的恢复带来了阻碍。超宽带(UWB)脉冲电磁波探测技术是利用宽频带的高频脉冲电磁波探测地下介质情况和掩埋物质信息的技术方法,其作为一种非接触式无损探测手段,在雷场探测中得到了广泛的关注。在国际人道主义扫雷的实践中,UWB脉冲电磁波探测技术发挥了重要作用。论文以UWB脉冲电磁波探测技术检测雷场区域为研究内容,通过阅读大量文献资料,结合UWB电磁脉冲在地下介质中的传播特性,构建雷场模型并仿真UWB电磁脉冲经雷场模型后的探测数据形式,围绕基于UWB电磁脉冲的雷场探测系统及方法、探测回波信号的预处理、雷场判别方法等关键问题展开研究,主要内容包括:(1)以雷场的物理属性为对象,对雷场物质的组成形态和介电特性进行了分析,基于时域有限差分法(FDTD)原理利用gpr Max软件建立雷场仿真模型,并进行了基于UWB电磁脉冲的雷场探测模拟仿真。(2)通过分析UWB电磁脉冲在雷场介质中的传播特性,设计了基于UWB电磁脉冲的雷场探测系统并研究了基于探测系统的探测方法,利用无人机编队搭载UWB电磁脉冲探测系统实现了对雷场的安全、高效探测。(3)在研究分析UWB电磁脉冲回波信号数据形式的基础上,总结了未爆炸地雷与其周围土壤因介电特性差异而在探测回波信号上表现出的不同特征,提出了基于探测回波信号能量统计的雷场判别方法。(4)利用无人机雷场探测系统在学校的雷场探测试验场进行了基于UWB电磁脉冲的雷场探测试验,实际探测处理结果表明,论文设计的雷场探测系统和提出的雷场判别方法能实现雷场安全高效探测和准确识别。论文在分析UWB电磁脉冲传播特性、构建雷场仿真模型的基础上,设计了基于UWB电磁脉冲的雷场探测系统,提出了基于探测回波信号能量统计的雷场判别方法,利用无人机雷场探测系统对湖南科技大学北校雷场实验室探测场地进行了UWB脉冲电磁波雷场探测试验,验证了该方法及系统对浅层雷场有很好的探测与判别效果,以及具有较高的雷场探测效率和识别速度。
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