PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69828747T2 29.12.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000919833
Titel Vorrichtung zum Entdecken von verdeckten Gegenständen, insbesondere Minen
Anmelder Thales, Neuilly sur Seine, FR
Erfinder Parizet, Stephane, 94117 Arcueil Cedex, FR;
Chekroun, Claude, 94117 Arcueil Cedex, FR
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69828747
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 24.11.1998
EP-Aktenzeichen 984029249
EP-Offenlegungsdatum 02.06.1999
EP date of grant 26.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.12.2005
IPC-Hauptklasse G01S 13/02
IPC-Nebenklasse G01V 3/12   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspüren vergrabener Gegenstände. Sie bezieht sich insbesondere auf das Aufspüren aller Arten von Minen. Allgemeiner betrifft sie das Aufspüren von im Boden vergrabenen gefährlichen Gegenständen, wie zum Beispiel abgesehen von Minen alle Arten von Munitionen, die noch nicht explodiert sind.

Die Verbreitung von Minen, insbesondere Antipersonenminen, stellt ein großes Problem beim Schutz von Personen dar, und dies noch lange Zeit nach der Beendigung von Konflikten. Diese Minen sind im Allgemeinen von sehr niedrigen Kosten, sowohl was ihre Herstellung als auch was ihr Verlegen betrifft, was ihre Verbreitung auf der ganzen Welt natürlich erleichtert.

Es gibt Minensuchgeräte. Sie basieren auf bekannten Radartechniken, zum Beispiel vom Typ GPR, gemäß dem angelsächsischen Begriff «Ground Penetrating Radar», oder vom Typ SPR, gemäß dem angelsächsischen Begriff «Surface Penetrating Radar». Das Prinzip des Aufspürens von im Boden vergrabenen Gegenständen durch Radartechniken besteht darin, eine Höchstfrequenzwelle in Richtung des Bodens zu senden und dann die reflektierte Welle zu analysieren. Die für die gesendete Höchstfrequenzwelle erforderlichen Eigenschaften hängen insbesondere von der Art des aufzuspürenden Gegenstands ab, zum Beispiel bezüglich seiner Abmessungen und seiner Tarnung. Diese Eigenschaften können auch noch von der Tiefe abhängen, in der er vergraben ist, sowie von der Beschaffenheit des Geländes. Die Hauptabmessung einer Mine von oben gesehen kann zwischen etwa 30 cm für Panzerabwehrminen bis zu 10 cm oder sogar weniger für Antipersonenminen variieren. Was ihre Lokalisierung angeht, so sind sie im Allgemeinen in einer Tiefe von etwa 0 cm, für die an der Oberfläche angeordneten Minen, bis zu 20 cm und sogar 50 cm tief für andere Arten von Vergrabung eingegraben. Der Boden kann von beliebiger Art sein.

Die Antipersonenminen sind im Allgemeinen sehr nahe an der Oberfläche vergraben. Der Bereich des Bodens nahe der Luftgrenze kann aber eine große dielektrische Permittivität aufweisen, und dies insbesondere aufgrund der von der Umgebung verursachten Feuchtigkeit oder auch von den Boden bedeckenden Stoffen. So kann die dielektrische Permittivität des Bereichs, in dem eine Mine vergraben ist, von 2,5 bis 25 und sogar noch weiter gehen bei Böden, die mit Wasser gesättigt sind. Eine Mine aus Kunststoff zum Beispiel, die keine unendliche Permittivität besitzt, und in manchen Fällen sogar eine Metall enthaltende Mine, wird dann aufgrund mangelnder Unterscheidungsmöglichkeit zwischen ihrer eigenen Permittivität und derjenigen der Umgebung schwierig aufspürbar.

Bei einer Antipersonenmine, die außerdem geringe Abmessungen aufweist, muss die Auflösungsanforderung in der Größenordnung von zum Beispiel 1,5 cm liegen, was etwa dem Drittel der Dicke der Mine entspricht. Eine Wellenlänge im Boden, die geringer als oder gleich den Abmessungen der Mine ist, ist ein deutlicher Vorteil für das Aufspüren. Dann ist eine hohe Sendefrequenz notwendig. Bei hohen Frequenzen werden die ausgesendeten Wellen aber im Boden, insbesondere in feuchtem Boden, wegen der Dielektrizitätsverluste aufgrund der hohen Permittivität beträchtlich abgeschwächt.

Außerdem muss angemerkt werden, dass die vom Radar gesehene Radarrückstrahlfläche (SER – Surface Equivalente Radar) der Mine von der Ausrichtung dieser Mine im Boden abhängt. Es genügt, dass letztere zum Beispiel durch den Willen der Minenverleger oder aufgrund einer Geländeunebenheit geneigt ist und ihre vom Radar gesehene Radarrückstrahlfläche (SER), die im wesentlichen senkrecht angeordnet ist, reduziert ist. Das Aufspüren wird dadurch noch erschwert.

Es zeigt sich also, dass das Aufspüren von Minen durch Radartechniken kompliziert in der Anwendung ist und eine mangelnde Zuverlässigkeit aufweisen kann. Das Aufspüren von Minen muss aber so sicher wie möglich sein. Der Aufspürgrad muss sich dem Maximum von 100% annähern. Außerdem setzt die beträchtliche Menge von in der ganzen Welt verstreuten Minen voraus, dass die Aufspürgeräte insbesondere ohne Preiszwänge verwendet werden können. Tatsächlich haben nämlich die meisten Länder, die der Geißel der Minen ausgesetzt sind, geringe Einkünfte.

Es ist insbesondere Ziel der Erfindung, die Herstellung eines Aufspürgeräts mit einem höchstmöglichen Aufspürgrad und gleichzeitig geringen Kosten zu ermöglichen. Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein Aufspürgerät für vergrabene Gegenstände zum Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens ein kreuzförmiges Antennennetz aufweist, von dem ein Zweig nur Sendeantennen und ein Zweig nur Empfangsantennen enthält, wobei die Sendeantennen nacheinander senden und die Empfangsantennen die von einem Gegenstand reflektierten Signale nach jedem Sendevorgang einer Antenne empfangen, um ein dreidimensionales Bild des Gegenstands zu bilden.

Die Erfindung hat insbesondere die Hauptvorteile, dass sie es den Benutzern erlaubt, zusätzlich zu den durch die Radarfunktionen gelieferten Möglichkeiten, die Umgebung besser wahrzunehmen, dass sie es ermöglicht, eine sehr große Vielfalt von Gegenständen mit der gleichen Vorrichtung aufzuspüren und dass sie wenig wiegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:

1 ein Beispiel einer Aufspürvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;

2 einen Gegenstand, zum Beispiel eine Mine, der in geneigter Haltung in den Boden eingegraben ist;

die 3a und 3b ein ebenes Antennennetz, das es ermöglicht, einen Gegenstand dreidimensional wiederherzustellen;

4 eine Darstellung des Herstellungsprinzips einer erfindungsgemäßen Aufspürvorrichtung;

5 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

6 eine mögliche Art des Halts des kreuzförmigen Netzes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

7 ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, das es ermöglicht, das Aufspür-Frequenzband zu vergrößern;

8 ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mehrere kreuzförmige Netze aufweist.

1 stellt eine Aufspürvorrichtung gemäß dem Stand der Technik dar, die gemäß Radartechniken funktioniert. Ein Gegenstand 1, zum Beispiel eine Mine, die in den Boden 2 vergraben ist, soll aufgespürt werden. Ein lineares Antennennetz AE, AR sendet ein Signal zum Boden 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Netz monostatisch und weist ebenso viele Sendeantennen AE wie Empfangsantennen AR auf, die abwechselnd angeordnet sind. Eine andere Ausführungsform kann zum Beispiel eine einzige Sendeantenne AE aufweisen, die in der Mitte der Empfangsantennen AR angeordnet ist; dann handelt es sich um eine multistatische Konfiguration. Die Sendeantenne(n) AE sendet (senden) eine Höchstfrequenzwelle zum Boden. Der nicht dargestellte Verarbeitungsmodul des Aufspürgeräts verarbeitet die vom Gegenstand 1 reflektierten und von den Empfangsantennen AR empfangenen Impulse, um ein zweidimensionales Bild des aufgespürten Gegenstands 1 zu liefern. Die waagrechte Auflösung dx wird durch die folgenden Beziehungen gegeben:

wobei
&lgr;
die Länge der zum Gegenstand gesendeten welle,
hsol
die Entfernung der Antennen AE, AR zum Boden,
L
die gleichwertige Länge des Antennennetzes darstellt.

Wie oben erwähnt, kann diese Auflösung unzureichend sein, um ein zuverlässiges Aufspüren von Gegenständen wie insbesondere Minen zu gewährleisten. Insbesondere wenn, wie es 2 darstellt, die Mine absichtlich oder aufgrund der Umgebungsbedingungen geneigt ist, kann ihre Wahrnehmung, die von einem zweidimensionalen Radarbild stammt, unzureichend sein. In diesem Fall ist nämlich tatsächlich die vom Radar gesehene Radarrückstrahlfläche der Mine beträchtlich verringert, und die Wahrnehmung der Mine in einem zweidimensionalen Bild 2 gibt ihre Form oder sogar ihre Existenz nur schlecht wieder. Ein dreidimensionales Bild würde es ermöglichen, den Gegenstand besser wahrzunehmen. Hierzu muss man von einem linearen Empfangsantennennetz zu einem zweidimensionalen, ebenen Netz übergehen. Ein solches Netz erhöht aber beträchtlich die Komplexität eines Aufspürsystems und somit seine Kosten.

3a stellt ein ebenes Antennennetz 31 dar. Dieses Netz entfaltet sich gemäß zwei waagrechten Achsen x, z. Eine sowohl das Senden als auch den Empfang gewährleistende Antenne befindet sich in der Mitte der anderen Antennen 32, die den Empfang gewährleisten. Die Anzahl von Antennen ist gleich N×M, wobei N die Anzahl von Antennen gemäß einer der erwähnten Achsen x und M die Anzahl von Antennen gemäß der anderen Achse z ist. Diese Anzahl von Antennen ist sehr groß. Sie verkompliziert die Herstellung einer Aufspürvorrichtung. Sie erhöht auch beträchtlich ihre Kosten, einerseits durch die Herstellungskomplexität aber auch andererseits durch die Anzahl von Antennen.

3b zeigt dieses Netz gegenüber einem aufzuspürenden Gegenstand 1 in der Entfernung D angeordnet. Wenn das Netz zum Beispiel N×M Empfangsantennen aufweist, folgt daraus, dass N×M Messungen der vom Gegenstand 1 zum Netz 31 reflektierten Signale notwendig sind.

4 stellt das Prinzip einer Aufspürvorrichtung gemäß der Erfindung dar, die es ermöglicht, ein dreidimensionales Bild eines Gegenstands zu erhalten. Um ihre Komplexität und somit ihre Kosten zu verringern, sieht die Erfindung kein vollständig ebenes Netz vor, sondern ein Netz von kreuzförmig angeordneten Antennen 41. Die Vorrichtung weist also mindestens ein kreuzförmiges Netz 41 auf, dessen Zweige zum Beispiel orthogonal sind. Ein Zweig 42 weist nur Sendeantennen E und der andere Zweig 43 nur Empfangsantennen R auf. Die Schnittstelle der beiden Zweige weist keine Antenne oder eine Antenne 44 auf, die sowohl das Senden als auch den Empfang oder eine der beiden Funktionen gewährleistet. Die beiden Zweige weisen zum Beispiel die gleiche Anzahl von Antennen auf. Diese Anzahl kann zum Beispiel in der Größenordnung von 50 liegen. Die Sendeantennen E senden nacheinander. Die Empfangsantennen R empfangen die reflektierten Signale nach jedem Aussenden von einer Sendeantenne E. Wenn so der Sendezweig 42 N Antennen und der Empfangszweig 43 M Antennen aufweist, sind N×M Messungen von vom Gegenstand 1 zum Netz 31 reflektierten Signalen notwendig. Für eine gleiche Aufspürfläche ist die Anzahl von Messungen also gleichwertig derjenigen der Ausführungsform der 3. Dagegen ist die Anzahl von Antennen wesentlich geringer, sie beträgt N+M statt N×M, während in beiden Fällen die abgedeckte Aufspürfläche die gleiche ist. Die erfindungsgemäße Aufspürvorrichtung ermöglicht also den Erhalt eines dreidimensionalen Bilds mit einer verringerten Anzahl von Antennen, d.h. mit verringerter Komplexität und Kostenaufwand. Die von der Anmelderin durchgeführten Berechnungen und die Erfahrungen haben gezeigt, dass die Aufspürleistungen außerdem der Ausführungsform der 3 gleichwertig sind. Für ein Aufspüren einer Mine zum Beispiel, bei der das wiederherzustellende Raumvolumen in der Größenordnung von 0,25 m3 liegen kann, und dies zum Beispiel in weniger als einer Sekunde, ist es außerdem vorzuziehen, keinen zu komplizierten Widerherstellungsalgorithmus, sondern nur einen einfachen Algorithmus zu verwenden, der auf einer holographischen Wiederherstellung basiert. Auf diese Weise können Ziele der Wiederherstellungsgeschwindigkeit erreicht werden.

Die gesendeten Impulse sind zum Beispiel synthetisch. Dies ermöglicht es insbesondere, die Fehler des Aufspürsystems besser zu beherrschen. Es ist dann nämlich einfach, die Frequenzparameter der Erzeugung der Signale in Höhe der sie erzeugenden Prozessoren zu nutzen. Außerdem ermöglicht dies dem Aufspürsystem, selbst in Gegenwart einer so genannten natürlichen elektromagnetischen Verschmutzung, die zum Beispiel durch Mobiltelefone oder andere Telekommunikationen verursacht wird, oder einer militärischen Verschmutzung zum Beispiel durch Störsender, zu funktionieren, da diese Verschmutzung nur auf einigen Frequenzen des Impulsspektrums wirkt. Die nicht verschmutzten Frequenzen reichen dann aus, um die Übertragung der für das Aufspüren notwendigen Informationen zu gewährleisten.

5 stellt in einem Schaltbild die Radarfunktionen eines erfindungsgemäßen Aufspürgeräts dar. Ein Verarbeitungsmodul 51, zum Beispiel auf der Basis von Mikroprozessoren und zugeordneten Schaltungen, misst die Merkmale der empfangenen Signale und stellt demzufolge mit Hilfe eines gespeicherten, zum Beispiel holographischen Algorithmus ein dreidimensionales Bild wieder her. Wenn das wiederhergestellte Bild das Vorhandensein eines Gegenstands anzeigt, sendet der Verarbeitungsmodul ein Signal, das jede Bild- oder Ton-Form annehmen kann. Es ist auch möglich, diesem Modul Schnittstellen- und Anzeigeschaltungen zuzuordnen, die es einem Benutzer ermöglichen, das wiederhergestellte Bild in Perspektive zu sehen. Es können weiter Übertragungsmittel vorgesehen sein, um dieses Bild an eine von der Aufspürzone entfernte Station zu übertragen. So ist es möglich sich vorzustellen, dass der Träger des Aufspürgeräts kein Mensch, sondern ein ferngesteuerter Roboter ist. Der Verarbeitungsmodul 51 ist über eine Zweirichtungsleitung mit einem Vorverarbeitungs- und Takterzeugungsmodul 52 verbunden. Letzterer liefert ein Taktsignal sowie einen Wert f0 der zu synthetisierenden Frequenz an Frequenzsynthesemittel 53. Die Synthesemittel 53 liefern dann ein Frequenzsignal f0 an den Zweig 42 von Sendeantennen über Verteilermittel 54. Letztere weisen zum Beispiel elektronische Niedrigpegel- und Leistungsschaltungen auf. Die elektronischen Niedrigpegelschaltungen steuern insbesondere in bekannter Weise das Leiten des Höchstfrequenzsignals f0 nacheinander zu jeder der Antennen E des Zweigs 42. Dieses Leiten wird zum Beispiel vom Takterzeugungs- und Vorverarbeitungsmodul 52 über eine Leitung 55 gesteuert. Man muss nämlich dieses Leiten mit demjenigen der Empfangsschaltungen synchronisieren, die nachfolgend beschrieben werden. Die elektronischen Leistungsschaltungen der Verteilermittel ermöglichen es ihrerseits, das von den Synthesemitteln gelieferte Signal zu verstärken. Eine Verstärkungsschaltung ist zum Beispiel allen Sendeantennen gemeinsam. Die Verstärkung erfolgt zum Beispiel auf der Basis von Leistungsdioden oder -transistoren in dem Fachmann bekannter Weise. Die Sendeantennen können aktive Module sein, die in der Lage sind, eine elektronische Abtastung durchzuführen; in diesem Fall weisen die Verteilermittel 54 Phasenverschiebungsschaltungen der aktiven Module auf. Man kann außerdem in Betracht ziehen, die Verstärkungsschaltungen in Höhe jeder Sendeantenne anzuordnen, aber eine solche Lösung kann sich als teurer erweisen. Die Sendeantennen sind zum Beispiel Bipolarantennen. Sie weisen zum Beispiel eine senkrechte Polarisation und eine waagrechte Polarisation auf, wobei die Bipolarisation insbesondere eine Klassifizierung der Gegenstände ermöglicht, indem die Anzahl von Informationen bezüglich dieser Gegenstände erhöht wird. Die Verteilermittel weisen dann Leitschaltungen für die jeder Polarisation zugeordneten Signale auf.

Die Synthesemittel 53 liefern außerdem ein Sendefrequenzsignal der Frequenz f0, erhöht um eine Zwischenfrequenz fi, an die Empfangsschaltungen, zum Beispiel über zweite Verteilermittel 56. Die Empfangsschaltungen weisen zum Beispiel dritte Verteilermittel 57 und elementare Empfangsschaltungen 58 auf, die insbesondere je einen Analog-Digital-Wandler enthalten. Die dritten Verteilermittel 57, die über eine Leitung 59 vom Vorverarbeitungsmodul 52 gesteuert werden, leiten die von den Antennen des Empfangszweigs 43 empfangenen Signale zu den elementaren Empfangsschaltungen 58. Eine Empfangsantenne ist eineindeutig einer Elementarschaltung 58 zugeordnet. Die Antennen sind zum Beispiel mit den dritten Verteilermitteln über Höchstfrequenzleitungen vom koaxialen Typ verbunden. Wenn die Antennen bipolar sind, liefern die Verteilermittel 57 an jede elementare Empfangsschaltung 58 das senkrechte Polarisationssignal V oder das waagrechten Polarisationssignal H, wenn es sich um eine senkrechte Polarisation und um eine waagrechte Polarisation handelt. Jede Elementarschaltung 58 weist klassische Heterodynempfangsmittel auf der Basis von Mischstufen auf, wobei die Sendefrequenz, erhöht um die Zwischenfrequenz f0 + fi, von den zweiten Verteilermitteln 56 an jede Elementarschaltung 58 geliefert wird. Im Inneren einer Elementarschaltung 58 werden die Empfangssignale digital umgewandelt und dann an den Vorverarbeitungsmodul 52 über einen Datenbus 520 übertragen, der alle Ausgänge der Analog-Digital-Wandler mit diesem Modul 52 verbindet. Die digitalisierten Empfangssignale werden dann vom Verarbeitungsmodul 51 verarbeitet. Aufgrund der hohen Betriebsfrequenzen sind die Funktion Empfang und die Funktion der Analog-Digital-Wandlung der elementaren Empfangsschaltungen 58 zum Beispiel materiell in den gleichen Modul integriert, insbesondere, um die Längen der Verbindungen zu minimieren.

Ein Kontrollbus 521 verbindet die Steuerleitungen 55, 57 der ersten und dritten Verteilermittel mit dem Vorverarbeitungsmodul 52. Dieser gleiche Kontrollbus 521 verbindet zum Beispiel auch die Kontrolleingänge der Analog-Digital-Wandler mit dem Vorverarbeitungsmodul, insbesondere mit dem Ziel, den Zustand der Ausgänge dieser Wandler auf dem Datenbus und die Abtastung der Empfangssignale zu steuern.

6 stellt eine mögliche Teilausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dar und ermöglicht es, zumindest die Vorteile aufzuzeigen, die durch die Erfindung beigebracht werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird das kreuzförmige Netz 41 von einem steifen Ring 61 gehalten, der die mögliche Integration eines Magnetdetektors erlaubt. Die Länge der Zweige 42, 43 beträgt zum Beispiel etwa 25 Zentimeter. Nicht dargestellte Verbindungsmittel verbinden zum Beispiel den Ring mechanisch fest mit einem Stiel oder einem beliebigen anderen Transportmittel. Da die Elektronikschaltungen vom Antennenetz entfernt liegen, transportieren elastische Leitungen vom koaxialen Typ zum Beispiel die Höchstfrequenzsignale zwischen diesen beiden Einheiten.

Das kreuzförmige Netz 41 lässt Freiräume 62 zwischen seinen Zweigen 42, 43, die es einem Benutzer ermöglichen, das Gelände besser wahrzunehmen. Beim Aufspüren von Minen, und zum Beispiel mit einer Aufspürvorrichtung gemäß 3a, wird die Aufspürzone für den Bediener verdeckt. Aus technischen, aber auch aus psychologischen Gründen, was für die betreffenden Vorgänge nicht vernachlässigbar ist, müssen die Bediener aber den Geländebereich sehen, in dem das Aufspüren durchgeführt wird. Die Sichtbarkeit dieses Geländebereichs vervollständigt nämlich das von der Vorrichtung durchgeführte elektronische Aufspüren. Für Bediener, die auf dem Gebiet des Aufspürens insbesondere von Minen Fachleute sind, kann die Sicht des Bodens nicht vernachlässigbare Informationen ergeben, die vorteilhafterweise dazu beitragen können, den allgemeinen Aufspürgrad zu erhöhen. Außerdem sind die Freiräume 62 synonym für eine Gewichtsverringerung, was ein wichtiger Vorteil für Bediener ist, die die Vorrichtung während möglicherweise langer Zeiträume tragen müssen.

7 stellt eine andere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, die es insbesondere ermöglicht, das verwendete Frequenzband zu vergrößern. Einer oder mehrere der oben erwähnten Freiräume zwischen den Zweigen des Netzes wird bzw. werden verwendet, um eine größere zusätzliche Antenne 71 anzuordnen. Im Ausführungsbeispiel der 7 sind die vier Freiräume alle von einer zusätzlichen Antenne besetzt. Es ist möglich, Ausführungsformen vorzusehen, die nur eine, zwei oder drei Antennen 71 verwenden, um insbesondere einen Sichtbereich des Bodens frei zu lassen, in dem aufgespürt wird. Die größeren zusätzlichen Antennen ermöglichen es insbesondere, das Frequenzband zu den niedrigen Frequenzen hin zu vergrößern, zum Beispiel zwischen 0,4 GHz und 2 GHz, während das kreuzförmige Netz zum Beispiel ein Aufspürband von 2 GHz bis etwa 12 GHz aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt also zwei Antennennetze mit getrennten Frequenzbändern, deren Komplementarität es ermöglicht, ein großes globales. Band zu erhalten, zum Beispiel von 0,4 GHz bis 12 GHz. Die niedrigen Frequenzen erlauben es insbesondere, die relativ tiefer eingegrabenen und voluminöseren Gegenstände als Antipersonenminen aufzuspüren, zum Beispiel Panzerabwehrminen oder Granaten, die nicht explodiert sind. Aufgrund eines großen Aufspür-Frequenzbands kann die erfindungsgemäße Vorrichtung also das Aufspüren einer großen Vielfalt von Gegenständen ermöglichen.

8 stellt ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, die mindestens zwei kreuzförmige Netze 41 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung vier fluchtend angeordnete kreuzförmige Netze 41 auf. Fünf zusätzliche Antennen 71 nehmen zum Beispiel die Zwischenräume zwischen den Zweigen ein. Diese Antennen haben größere Abmessungen als diejenigen der 7, da ihre Breite im Wesentlichen der Länge eines Zweigs anstelle etwa eines halben Zweigs entspricht. Dies ermöglicht es insbesondere, das Zusatzband zu den niedrigen Frequenzen noch zu vergrößern und somit das globale Aufspürband der Vorrichtung zu vergrößern. Der Zusammenbau mehrerer Netze ermöglicht es insbesondere, die Aufspürfläche der Vorrichtung zu vergrößern. Die Vorrichtung kann dann zum Beispiel vorne an einem Fahrzeug angeordnet sein.

Die Erfindung betrifft insbesondere das Aufspüren von Minen, aber sie kann sich tatsächlich auf das Aufspüren aller Arten von in den Boden oder anderswo eingegrabenen Gegenständen beziehen, vorausgesetzt, sie können durch elektromagnetische Wellen aufgespürt werden.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Aufspüren vergrabener Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein kreuzförmiges Antennennetz (41) aufweist, von dem ein Zweig (42) nur Sendeantennen (E) und ein Zweig (43) nur Empfangsantennen (R) enthält, wobei die Sendeantennen nacheinander senden und die Empfangsantennen die von einem Gegenstand (1) reflektierten Signale nach jedem Sendevorgang einer Antenne empfangen, um ein dreidimensionales Bild des Gegenstands (1) zu bilden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Verarbeitungsmodul (51) aufweist, der die empfangenen Signale verarbeitet, um ein Bild gemäß einem holographischen Algorithmus wiederherzustellen.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von ihr gesendeten Höchstfrequenzimpulse synthetisch sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen zweipolig sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen eine senkrechte Polarisierung (V) und eine waagrechte Polarisierung (H) aufweisen.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Verarbeitungsmodul (51) über eine bidirektionale Leitung mit einem Vorverarbeitungs- und Takterzeugungsmodul (52) verbunden ist, der ein Taktsignal an Frequenzsynthesemittel (53) liefert, die über Verteilermittel (54) ein Höchstfrequenzsignal (f0) an den Sendeantennenzweig (42) liefern.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilermittel (54) niederpeglige und Leistungs-Elektronikschaltungen aufweisen, wobei die niederpegligen Elektronikschaltungen das Leiten des Höchstfrequenzsignals (f0) nacheinander zu jeder der Antennen (E) des Zweigs (42) steuern, wobei dieses Leiten über eine Leitung (55, 521) vom Takterzeugungs- und Vorverarbeitungsmodul (52) gesteuert wird.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthesemittel (53) ein um eine Zwischenfrequenz (fi) erhöhtes Sendefrequenzsignal (f0) an die Empfangsschaltungen senden.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsschaltungen Verteilermittel (57) und Elementar-Empfangsschaltungen (58) aufweisen, die je einen Analog-Digital-Wandler enthalten, wobei die über eine Leitung (59, 521) vom Vorverarbeitungsmodul (52) gesteuerten Verteilermittel (57) die von den Antennen des Empfangszweigs (43) empfangenen Signale zu den Elementar-Empfangsschaltungen (58) leiten, wobei eine Empfangsantenne einer Elementarschaltung (58) eineindeutig zugeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kreuzförmige Netz (41) von einem steifen Ring (61) gehalten wird.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zusätzliche Antenne (71) zwischen den Zweigen (42, 43) des Netzes (41) angeordnet ist, um den globalen Erfassungsbereich zu vergrößern.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere fluchtende kreuzförmige Netze (41) aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweige (42, 43) eines Netzes (41) orthogonal sind.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netz (41) die gleiche Anzahl von Sendeantennen (E) und Empfangsantennen (R) enthält.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (1) eine Mine ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com