Хімічні сенсори на безпілотних літальних апаратах: перспективний напрямок пошуку мінно-вибухових пристроїв

Автор(и)

  • Іван Мартинюк Національна академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-5996-7687
  • Євгеній Шматов Національна академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного,Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-5220-6295
  • Тетяна Погребняк Національна академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного,Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-3947-3951
  • Андрій Каршень Національна академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного,Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-0387-0370
  • Олена Стаднічук Національна академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-9710-9015
  • Ольга Лаврененко Науково-дослідний інститут воєнної розвідки, Ukraine http://orcid.org/0009-0002-0190-985X

DOI:

https://doi.org/10.33577/2312-4458.29.2023.102-110

Ключові слова:

вибухонебезпечні предмети, міни, хімічний модуль, хімічні сенсори, безпілотні літальні апарати, виявлення мінно-вибухових пристроїв

Анотація

Підвищення ефективності протимінного захисту військ, вчасне виявлення та позначення на місцевості мінно-вибухових пристроїв, оперативне інформування особового складу підрозділів, що діють у цьому районі, пошук методів та засобів, що збільшують надійність пошуку та знижують рівень помилкових виявлень, можливої ідентифікації та позначення мін (вибухонебезпечних предметів), є надзвичайно актуальними і, зважаючи на масштаби розмінувань, що необхідно буде здійснити на території України після завершення бойових дій, – перспективними завданнями. Досягнути цього можна за допомогою запровадження сучасних, надійних, ефективних, дистанційних методів і засобів пошуку, виявлення, ідентифікації та позначення мінно-вибухових пристроїв, що працюють в режимі реального часу з доволі високою швидкодією. Мета дослідження – обґрунтування необхідності використання хімічних модулів (обладнаних набором хімічних сенсорів), встановлених на безпілотні літальні апарати для проведення інженерно-розвідувальних дій з пошуку, виявлення та позначення мінно-вибухових пристроїв. Встановлено, що поєднання безпілотних літальних апаратів мультироторного типу з відповідним хімічним модулем переважатиме інші засоби розвідки мінно-вибухових пристроїв (загороджень), що знаходяться на озброєнні, та відповідатиме таким критеріям, як мобільність, швидкість (оперативність), чутливість, достовірність, вибірковість, надійність, стабільність. Необхідно до складу хімічного модуля включати різні відповідні сенсори, що доповнюватимуть один одного і охоплюватимуть весь спектр вибухових речовин, що використовуються для спорядження мін та вибухонебезпечних предметів. Перспективними є хімічні сенсори, що працюють за принципом пригнічення флуоресцентного випромінювання парою вибухової речовини. Ефективність розмінування за допомогою безпілотних літальних апаратів з хімічним модулем буде залежати від ймовірності потрапляння у зону дії хімічного модуля парів вибухових речовин та ймовірності виявлення мінно-вибухових пристроїв. Водночас обладнання безпілотних літальних апаратів, призначених для ведення інженерної розвідки не лише хімічним модулем, але й іншими, додатковими датчиками для виявлення мін (вибухонебезпечних предметів) за вторинними ознаками дозволить збільшити надійність пошуку та виявлення мінно-вибухових пристроїв.

Посилання

Cluster Munition Monitor 2023. URL: https://reliefweb.int/report/world/cluster-munition-monitor-2023.

Горбулін В. П. Світова глобальна проблема розмінування: український вектор. Вісник НАН України. 2022. № 2. С. 3-13. DOI: https://doi.org/10.15407/visn2022.02.003.

Gürkan S., Karapınar M., Doğan S. Detection and Imaging of Underground Objects for Distinguishing Explosives by Using a Fluxgate Sensor Array. Аpplied sciences. 2019. Is. 9. pp. 5415; doi: 10.3390/app9245415

Федоренко Г., Фесенко Г., Харченко В. Аналіз методів і розроблення концепції гарантованого виявлення та розпізнавання вибухонебезпечних предметів. Сучасний стан наукових досліджень та технологій в промисловості. 2022. № 4 (22) С. 20-31. DOI: https://doi.org/10.30837/ITSSI.2022.21.020

Hussein E., Waller E. Landmine detection: The problem and the challenge. Applied Radiation and Isotopes. 2000. Is. 53, pp. 557–563. doi: 10.1016/S0969-8043(00)00218-9.

Bajić, M. Jr.; Potočnik B. UAV Thermal Imaging for Unexploded Ordnance Detection by Using Deep Learning. Remote Sensing. 2023. Is. 15, pp. 967. https://doi.org/10.3390/rs15040967

Шматов Є., Мартинюк І, Стаднічук О., Ларіонов В., Ніконець І. Застосування безпілотних літальних апаратів для виявлення хімічної обстановки. Військово-технічний збірник. 2021. Вип. № 24. С. 21–30. https://doi.org/10.33577/2312-4458.24.2021.21-30

Молочко С.М., Башинський В.Г., Каламурза О.Г., Журахов В.А. Аналіз сучасного стану, характеристик та перспектив розвитку датчиків виявлення вибухонебезпечних предметів, встановлених на БпАК. Збірник наукових праць Державного науково-дослідного інституту випробувань і сертифікації озброєння та військової техніки. 2021. № 2(8). С.80-90. DOI: 10.37701/dndivsovt.8.2021.09.

Коцюруба В.І., Цибуля С.А., Рибалко В.В. Обґрунтування доцільності використання способу повітряної розвідки районів інтенсивного застосування мінної зброї. Social development & Security. 2019. №. 9 (1). С. 60–68. DOI: http://doi.org/10.33445/sds.2019.9.1.5 URL:https://paperssds.eu/index.php/JSPSDS/article/view/88/85

Fattah, S.A.; Haider, M.Z.; Chowdhury, D.; Sarkar, M.; Chowdhury, R.I.; Islam, M.S.; Karim, R.; Rahi, A.; Shahnaz, C. An aerial landmine detection system with dynamic path and explosion mode identification features. In Proceedings of the IEEE Global Humanitarian Technology Conference (GHTC), Seattle, WA, USA, 13–16 October 2016. pp. 745–752.

Colorado, J.; Perez, M.; Mondragon, I.; Mendez, D.; Parra, C.; Devia, C.; Martinez-Moritz, J.; Neira, L. An integrated aerial system for landmine detection: SDR-based Ground Penetrating Radar onboard an autonomous drone. Advanced Robotics. 2017. Is. 31. рр. 791–808.

Fernández, M.G. López, Y.Á.; Arboleya, A.A.; Valdés, B.G.; Vaqueiro, Y.R.; Andrés, F.L.H.; García, A.P. Synthetic aperture radar imaging system for landmine detection using a ground penetrating radar on board a unmanned aerial vehicle. IEEE Access. 2018. Is. 6. рр. 45100–45112.

Šipoš, D.; Gleich, D. A. lightweight and low-power UAV-borne ground penetrating radar design for landmine detection. Sensors. 2020. Is. 20. Р. 2234.

Wei-Hua Deng, Ming-Shui Yao Min-Yi Zhang, Masahiko Tsujimoto, Kenichi Otake, Bo Wang, Chun-Sen Li, Gang Xu, Susumu Kitagaw Non-contact real-time detection of trace nitro-explosives by MOF composites visible-light chemiresistor. National Science Review. 2022. Is. 9(10), DOI: 10.1093/nsr/nwac143

Cumming C.J., Aker C., Fisher M., Fox M., la Grone M.J., Reust D., Rockley M.G., Swager T.M., Towers E., Williams V. Using Novel Fluorescent Polymers as Sensory Materials for Above-Ground Sensing of Chemical Signature Compounds Emanating from Buried Landmines. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2001. Is. 39 (6). DOI: 10.1109/36.927423

Engel, Y., Elnathan, R., Pevzner, A., Davidi, G., Flaxer, E., & Patolsky, F.. Supersensitive detection of explosives by silicon nanowire arrays. Angewandte Chemie - International Edition, 2010. Is. 49(38), рр. 6830-6835. https://doi.org/10.1002/anie.201000847

Звиглянич С.М. Ізюмський М.П., Орлов С.В. Вибір раціонального варіанту проведення повітряної розвідки безпілотними літальними апаратами. Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України: електрон. наук. фахове вид. Харків. ХНУПС. 2018. № 4(33). С. 21–27. DOI: 10.30748/nitps.2018.33.03

Мирончук Ю, Оверчук С., Ткач А. Інженерно-штурманський розрахунок польотів безпілотних літальних апаратів тактичних класів. Військово-технічний збірник. 2023. № 28. С. 42–53. https://doi.org/10.33577/2312-4458.28.2023.42-53

Barnawi, A.; Kumar, K.; Kumar, N.; Thakur, N.; Alzahrani, B.; Almansour, A. Unmanned Ariel Vehicle (UAV) Path Planning for Area Segmentation in Intelligent Landmine Detection Systems. Sensors. 2023, Is. 23, Р. 7264. https://doi.org/10.3390/s23167264

Liu J. N itro-explosives detection realized by core-sheath pillar architecture. URL: https://phys.org/news/2022-10-nitro-explosives-core-sheath-pillar-architecture.html

Смольков О.Ю., Коцюруба В.І. Гунбін К. Ю. Математична модель пошуку та виявлення вибухових пристроїв з неконтактними датчиками цілі методом нелінійної радіолокації. Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. 2020. № 2 (38). DOI: 10.33099/2311-7249/2020-38-2-113-118

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-28

Як цитувати

Мартинюк , І. ., Шматов , Є. ., Погребняк , Т. ., Каршень , А. ., Стаднічук , О. ., & Лаврененко , О. . . (2023). Хімічні сенсори на безпілотних літальних апаратах: перспективний напрямок пошуку мінно-вибухових пристроїв. Військово-технічний збірник, (29), 102–110. https://doi.org/10.33577/2312-4458.29.2023.102-110

Номер

Розділ

ЗАХИСТ ОВТ ВІД ЗАСОБІВ ВИЯВЛЕННЯ ТА УРАЖЕННЯ