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发信人: dragon (猎鹰), 信区: Green
标  题: 现代地雷探测技术的发展 
发信站: 紫 丁 香 (Sat Oct  9 18:44:31 1999), 转信

现代地雷探测技术的发展
地雷的发展和广泛应用，促进了探雷和扫雷技术的发展。现代探雷采用了电磁感应、热
成像、地面探测雷达、热中子激活、生物传感器等技术，可以有效地探测出埋设的地雷
。一些探雷系统还使用了两种以上的探雷技术，使探测性能最佳，虚警率最小。
电磁感应探雷技术
电磁感应法仅能探测含有金属零件的地雷。采用电磁感应原理的探雷器采用两个线圈。
第一个线圈中有电流通过，产生随时间变化的磁场。地雷的金属零件在这个磁场感应的
涡流中产生副磁场。用第二个线圈探测该副磁场，即可确定地雷的存在。
单兵手持和车载探雷器往往使用电磁感应原理。加拿大施莱伯公司正在研制的 “松博”
系统，以手持ＡＮ－１９／２型探测器技术为基础，采用一个包含多个线圈的线阵，并
将线圈装在挠性底座上，确保在各种地形上均保持与地面的接触，从而能发现包含金属
最少的地雷。该系统能以１０ｋｍ／ｈ的速度作业，扫描２～６ｍ宽的范围。
热成像探雷技术
布撒在地面的地雷和埋设地雷时翻动的土壤，均会出现热辐射波长和强度的变化。红外
热成像装置具有足够的空间和温度分辨率，可以发现这种异常。埋设深度在１０～２０
ｃｍ以上的地雷一般对土壤表面温度没有影响，但造成的拢动却几个月都能被热像装置
发现。在海湾战争中，坦克乘员注意到利用热观察仪往往能看到埋设的地雷。美国的车
载探雷器以这个发现为基础，采用３～５ μｍ和８～１２μｍ的双波段热像仪，做为报
警器或标示器，当发现异常时，向操作员报警，再用其它探测器进一步予以确认。
美国陆军的机载远距离雷场探测系统，采用“猎人”无人机携带一个以上的热成像传感
器，将拍摄的图像发送回地面控制站，由处理机利用雷场探测算法进行分析。该系统的
雷场探测能力，可使指挥官及时决定是另选行军路线，还是呼唤工兵排雷。美国陆军计
划１９９７年开始该系统的工程和制造发展工作，２０００财年开始生产，２００１年
装备第一套系统。
美国海军和高级研究计划局的超波谱地雷探测计划，采用空间调制成像傅里叶变换光谱
仪技术，提供更有效、更安全的探测埋设地雷的方法。这种红外传感器已在直升机上进
行了短波和中波红外波段的试验。下一步计划将设备尺寸减小到可在飞机和其它平台上
实用的水平，并把工作波段延伸到长波红外。
地面探测雷达
地面探测雷达也称地面穿透雷达，用于探测埋设的地雷。２０多年来已经设计、研制出
采用脉冲法、连续波法、调频连续法、分离孔径法、阶跃频率法、平衡桥法等不同的结
构的便携式、车载、机载地面探测雷达。
英国在马岛战争后，已利用ＥＲＡ技术公司的地面穿透雷达，探测阿根廷埋设的塑料地
雷。最近ＥＲＡ技术公司又推出了超扫描型地面穿透雷达。该雷达使用约２０ｃｍ的短
波长，脉冲持续时间仅１ｎｓ，土壤型地面的穿透深度为１～２ｍ，可发现小型物体。
整个系统重约１０ｋｇ，用挂在腰带上的电池组供电，可连续工作３～４ｈ。
以色列ＥＬＴＡ电子工业公司的ＥＬ／Ｍ－２１９０型地面穿透雷达重５２ｋｇ，装在
遥控探雷车上。该车以１ｍ／ｓ的速度行进，扫描２ｍ宽的地面，可发现埋设深度达３
０ｃｍ的非金属地雷。该雷达在美国桑迪亚实验室进行了野外试验，据ＥＬＴＡ公司说
优于演示的其它所有系统，被认为是目前能利用的最成熟的技术。
瑞典国防研究局与埃利克森微波系统公司正合作研制相干全无线电波带感知脉冲雷达。
该雷达可能用做博福斯公司综合扫雷方案功能样机的探雷传感器。
美国在海湾战争期间进行了“鸵鸟”计划，以确定机载地面穿透合成孔径雷达是否能探
测到埋设在干燥土地中的地雷。该雷达虽未发现埋设的地雷，但分辨出安设了武器的堑
壕。桑迪亚实验室、ＳＲＩ国际公司等一直在研制机载长波长地面穿透合成孔径雷达。
桑迪亚实验室已研制出２００～９００ＭＨｚ的雷达。ＳＲＩ公司的１００～６００Ｍ
Ｈｚ和２００～８００ＭＨｚ的雷达，已在几个地点对各种土壤条件进行了试验，证明
探测效率一般受地面杂波影响，而不是受土壤吸收影响。
美国能源部大西洋实验室研制出探测掩埋废物的超宽带全息雷达，并提出研制探测地雷
用的派生型。该派生型采用１７个天线阵元组成的阵列，其中９个阵元发射，８个阵元
接收。操作员背负计算机和影像处理器，采用探测器横扫过道路，用虚拟视觉眼镜观看
地面下的情况。该实验室已研制出旋转天线阵列和５ＧＨｚ短脉冲前端。阵列旋转一周
可产生大约４００个各种深度的像点。短脉冲前端将土壤表面反射持续时间减少到２０
０ｐｓ以下，从而将深度和横向分辨率提高到３ｃｍ以下。
热中子激活法探雷
热中子激活法利用放射性同位素源或电中子发生器产生的慢中子，激励氮１４原子核，
使其发射特征γ射线（１０．８Ｍｅｖ）。炸药含氮量为１５～４０％（重量），而土
壤含氮量不足０．１％，因而根据炸药中氮１４激发出的γ 射线，很容易分辨出装有炸
药的地雷。ＳＡＩＣ加拿大公司正在研制的使用锎２５２源的探测装置，能探测到埋设
深度最大为１５ｃｍ的５００ｇ地雷，照射时间不足１０ｓ。
生物传感器探雷
利用生物传感器探雷被认为是最灵敏、迅速、安全的方法。利用遗传工程技术，近５年
生物传感器的灵敏度已提高１万倍。将蛋白质分子固定在各种单分子导电膜中的化学传
感器灵敏度达到１０。此外，还在研究能测量压电晶体表面与特定物质结合时频率改变
的传感器等。
综合探雷系统
目前研制的综合探雷系统有便携式的、车载的和机器人型的。
美国陆军正在发展的近距离便携式探雷器由装在头盔上的热像仪和手持地面穿透雷达组
成，打算供徒步部队使用。陆军要求该探雷器金属雷的探测率为９８～１００％，对非
金属反坦克雷的探测率为９５～１００％，对非金属杀伤地雷的探测率为７０％，虚警
率不大于１次／５ｍ，扫描速率为８ｍ／ｍｉｎ。热像仪工作波段３～５μｍ，利用自
动目标识别算法和并行处理机从杂乱回波中识别地雷。地面穿透雷达工作在０．４～４
ＧＨｚ频带，采用类似的处理机。１９９５年６月已完成了近距离便携式探雷器的先进
概念技术演示，其最低探测率已达到对金属雷９２％，对非金属反坦克雷８０％，对非
金属杀伤地雷５０％，扫描速率为１ｍ/ｍｉｎ。先进概念技术演示中，对热像仪和雷达
部件分别进行处理。１９９６财年初，陆军夜视和电子传感器局与两家承包商分别签订
了为期３年的演示／验证合同。在演示／验证阶段，将把热像仪和地面穿透雷达组合成
一个系统。探雷器将向操作人员提供视觉和音响指示。预计演示／验证完成后，从两家
承包商中选出一家承担工程和制造发展工作，可望２０００年开始试生产，２００２财
年装备部队。
美国陆军还在研制车载探雷器。该探雷器是热像仪、前视雷达和后向散射Ｘ射线探测器
的组合，可以装在高机动性多用途轮式车辆之类的战术车辆上，构成专用地雷搜索平台
，主要用于以５～８ｋｍ／ｈ的速度行进时探测所有埋设的地雷，以帮助扫清道路。热
像仪工作在３～５μｍ和８～１２μｍ两个波段，起报警和标示作用，向操作员报警。
前视雷达利用安装在车辆前部的３ｍ宽的阵列投射锥形波束，可在一次通过中将整个道
路宽度上埋设的物体成像，探测车辆前的较大的金属反坦克雷。后向散射Ｘ射线探测器
构成地雷确认装置的一部分。美国陆军计划１９９７财年进行车载探雷器的技术演示，
１９９８年开始演示／验证工作。
美国国防部高级研究计划局和陆军还支持ＳＡＩＣ辐射技术公司，研制出机器人探雷系
统。该系统将中子探测器和电磁感应探测器相结合。电磁感应探测器的 “施莱伯”搜索
头，使用嵌入玻璃纤维中的４个线圈，形成宽１．１３ｍ、重９ｋｇ的阵列，利用脉冲
涡流技术探测金属物体。中子探测器利用含有锎２５２的１．２ｍ宽的阵列辐照地面，
最小计数时间为１００ｍｓ。阵列距地面１５ｃｍ时，能以１．６ｋｍ／ｈ的速度探测
到埋设在干燥土壤中的直径１５ｃｍ的塑料地雷。
加拿大按照改进地雷探测计划，正在研制综合探雷系统。加拿大计算装置公司已获得了
合同，研制综合探雷系统样机。该系统采用遥控无人驾驶车辆，携带各种探雷传感器，
完成探雷任务。该公司正考虑使用电磁感应、热成像、地面探测雷达和热中子激活四种
探雷技术。加拿大部队希望１９９８～１９９９年将１２台样机部署给工程兵部队。
用有机复合材料制造战车的可行性研究
与传统的金属材料相比，有机复合材料在战车减重和提高生存力方面具有突出的作用。
因此，自１９９２年以来，美国陆军与联合防务有限公司合作，进行了用玻璃纤维增强
塑料代替金属制造战车的可行性研究。如果该研究获得成功，美国陆军将进行用有机复
合材料制造８～５０ｔ军用车辆的可行性研究，并提出使用有机复合材料改进装甲人员
输送车和迫击炮炮车结构的方案。
研究目的和计划
美国陆军在因裁军而逐步缩小编制和规模的新形势下，需要重量轻，能在世界范围内迅
速部署并具有较好生存力的战车。用有机复合材料代替金属制造战车是实现这一目标的
理想途径。计划战车用有机复合材料制结构件和装甲之后，将比金属战车减轻重量３３
％，达到减轻战车总重大约１０％的目标。
１９９２年，美国陆军坦克与机动车研究、发展和工程中心开始实施用有机复合材料制
造战车可行性的两阶段计划。第一个阶段的工作已经完成。通用动力地面系统和ＦＭＣ
公司（ＦＭＣ公司已与ＢＭＹ公司合并，成立联合防务有限公司）完成了主要设计方案
。他们对比研究了各种可能采用的设计和复合材料，确定了它们的优、缺点，初步探讨
了制造技术、成本及寿命等有关的问题。
１９９３年１２月，美国陆军坦克与机动车研究、发展和工程中心与联合防务有限公司
签订了一份制造和试验样车的合同后，开始了计划的第２个阶段。该合同总经费５３７
０万美元，完成时间为５７个月。在该阶段中，将深入研究选择的设计方案，进行材料
试验和车辆结构研究，大约于１９９６年１０月制成样车。样车将在坎普罗伯茨经受两
个月火炮射击试验。然后，它被送到阿伯汀试验场，进行一年的生存力试验以及９６５
４ｋｍ公路、地面越野耐久性试验。此外，在合同期内，还将完成一些有关的项目，例
如编制复合材料结构设计指南，制造供火炮射击试验用的一个抗弹试验车身以及用该车
身演示供战场和基地使用的复合材料维修工艺等。
样车的主要设计和结构
为了减少经费开支和突出复合材料可行性研究的重点，样车没有炮塔、火控、复杂的通
讯系统或其它的车上装备，是一种不参加战斗的特殊试验车。样车的最大设计重量为２
２ｔ，比Ｍ２和Ｍ３战车的重量大约轻１０ｔ，可方便地开进和开出Ｃ－１３０运输机
。
样车由上车身、下车身和双乘员舱三个主要部分组成。上车身是在玻璃纤维增强环氧材
料层间包着氧化铝陶瓷抗弹砖的夹层结构。下车身用玻璃纤维增强的聚苯撑硫热塑性塑
料制成。乘员舱由玻璃纤维增强环氧塑料构成，其上用螺栓固定模块装甲，以增强乘员
舱的抗弹性能。
此外，样车采用一台６Ｖ９２ＴＡ柴油机，Ｍ２与Ｍ３战车的传动装置，装甲火炮系统
上使用的Ｔ－１５０履带以及一家公司制造的液压气动悬挂装置。

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         ------没有比人更高的山，
                   没有比脚更长的路。

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