Land- en zeemijnen: landmijndetectietestbed (1997 – )

Landmijndetectietestbed (1997+)

Detectie van landmijnen als onderdeel van humanitaire ontmijningsoperaties vereist extreem hoge detectiepercentages. In een humanitaire ontmijningsoperatie mag personeel niet gewond raken door ontploffende mijnen. Daarom moeten de detectieprestaties extreem hoog zijn. Dit werd nagestreefd door state-of-the-art sensoren en de toepassing van sensorfusie te combineren als onderdeel van het Humanitaire Ontmijningsproject ‘HOM-2000‘ van de Nederlandse overheid. Verschillende sensorfusietechnieken werden toegepast om betere detectieresultaten te bereiken.
Rond 1997 werd achter het TNO laboratorium op de Waalsdorpervlakte een buitentestfaciliteit gerealiseerd om detectieapparatuur voor landmijnen te testen, verbeteren en ontwikkelen zoals thermische- en grondradarsensoren om een driedimensionaal beeld van de ondergrond op te bouwen. Dankzij deze geavanceerde faciliteit werd het mogelijk om de prestaties van de individuele en gecombineerde sensoren (sensorfusie) te vergelijken. De testfaciliteit omvat zes teststroken van elk 30 vierkante meter gevuld met verschillende grondsoorten. De grondwaterstand van elk van de teststroken kon afzonderlijk worden geregeld en de temperatuur van de grond en van de testmijnen werd bewaakt. Het verplaatsbare meetplatform was volledig vrij van elektrisch geleidende materialen. Met dit platform konden de individuele en gefuseerde detectiesystemen automatisch worden verplaatst over de hele testlocatie met een nauwkeurigheid van één centimeter in iedere richting.

De afmetingen van de teststroken zijn 10 x 3 x 1,5 meter (lengte, breedte, diepte) met een onderlinge afstand van 1 meter. Om de afmetingen te bepalen, werd het volgende overwogen. De minimale breedte van de rijstroken is gebaseerd op een op een voertuig gemonteerd detectiesysteem met een maximale breedte van 1 meter. Op basis van die breedte en om randeffecten te voorkomen, werd een teststrookbreedte van drie meter gekozen. De diepte van 1,5 meter is gekozen om het aan te brengen bodemprofiel zo natuurlijk mogelijk te op te bouwen. Storende radarreflecties van de laag onder dit bodemprofiel zijn naar verwachting minimaal. Om zoveel mogelijk verschillende mijnen in de stroken te kunnen plaatsen en te kunnen meten met voorwaartsgericht infraroodsysteem werd een lengte van tien meter gekozen. Een afstand van een meter tussen de verschillende stroken werd voldoende geacht om meetverstoringen door objecten in de aangrenzende stroken te voorkomen. Om vervorming van metal detector (MD)-metingen te voorkomen, werden de stroken met hout zonder gebruik te maken van metalen onderdelen afgeperkt. Rond deze zes stroken is een zone van vijf meter breed en 1,5 meter diep vrijgemaakt van metaal.

Landmijnen overal ter wereld zijn te vinden in verschillende grondsoorten zoals klei, zand, stenen, gesteente etc. Bij voorkeur werd inheemse grond uit landen met een grote landmijnverspreiding gebruikt. Nederlandse milieuvoorschriften stonden gebruik van dergelijke grond niet toe; alleen Nederlandse grondsoorten mochten worden gebruikt. Daarom is gekozen voor enkele bodemsoorten die een breed scala aan verschillende bodemtypen dekken. De teststroken zijn daarom gevuld met de volgende grondsoorten: zandgrond, klei, turf, ijzerhoudende grond, een zandige bosbodem (deels met wortels), en een strook met een met gras begroeide zandige bodem. Voor de eerste vijf bodemsoorten was een chemische en fysische beschrijving beschikbaar van de textuur en structuur. Tijdens het vullen van de stroken werd de natuurlijke laagstructuur van de grond zo goed mogelijk behouden.

Een belangrijke parameter is het bodemvochtgehalte omdat die de elektromagnetische en thermische bodemeigenschappen van de bodem beïnvloedt en daarmee (mogelijk) de detectieprestaties van de landmijndetectiesystemen. In de testfaciliteit was het mogelijk om het bodemvochtgehalte van de toplaag enigszins te regelen door het grondwaterpeil te regelen. Om die reden was de binnenkant van elke strook bedekt met plasticfolie om het grondwater in de strook te scheiden van het grondwater buiten de strook. Onderin iedere teststrook was een drainagebuis geplaatst die verbonden was met een reservoir. Het waterniveau in de reservoirs, die zich buiten de vijf meter metaalvrije zone bevonden, werd automatisch geregeld.

Er is een meetplatform ontwikkeld dat individuele sensoren (Thermal infrared spectroscopy (TIR), metal detector (MD) en ground prenetrating radar (GPR)) en een combinatie van sensoren kon vervoeren. Net als de teststroken was het meetplatform gemaakt van materialen die niet elektrisch geleidend zijn. Het bestond uit een 17 meter lange glasvezelversterkte polyester buis met een diameter van 90 centimeters. Bovenop deze waren rails geconstrueerd die uitgelijnd waren zodat een vlakheid van ca. 5 millimeter over de volledige 17 meter bereikt werd. Een sensorplatform met een draaglast van 600 kg bewoog zich automatisch over deze rails. De elektromotor voor deze beweging bevond zich buiten de metaalvrije zone. De hoogte van de sensoren kon worden ingesteld tussen 0 cm en twee meter. Ook kon de kijkhoek van de sensoren worden gewijzigd om het oppervlak vanuit een ander perspectief (hoek) te bekijken. De polyesterbuis werd handmatig van baan naar baan over rails verplaatst. In deze richting kon het platform in stappen van 5 cm worden gepositioneerd. De reproduceerbaarheid van het platform is 1 cm in alle richtingen. De positie van het sensorplatform langs de buis werd continu gemeten met een laserafstandsmeter en geregistreerd. Deze meting had een nauwkeurigheid van 2,5 mm en 50 ms. Deze positiewaarden werden ook gebruikt om de meetdata te analyseren. De positiewaarden werden ook gebruikt om de data te analyseren.

Het meetplatform is te zien op de onderstaande foto. Het hekwerk rond de faciliteit is overigens diep ingegraven om verstoring van het testbed door konijnen te voorkomen.

Het landmijndetectietestbed
Het landmijndetectietestbed