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Bodeneinflüsse auf die sensorgestützte Landminensuche

In weltweit mehr als 75 Ländern sind als Relikte bewaffneter Konflikte Landminen und / oder Blindgängermunition im Boden verborgen, die noch lange nach Beendigung der Kriege eine große Gefahr vor allem für die Zivilbevölkerung darstellen. Heutzutage fordern diese Hinterlassenschaften bis zu 6000 Opfer pro Jahr, wobei eine erhebliche Dunkelziffer einkalkuliert werden muss. Einer der Gründe für die weite Verbreitung der Minen sind ihre geringen Herstellungskosten von teilweise nur 3-5 USD, wohingegen die Räumung einer Mine 300-500 USD kostet.
Zur Räumung der im Boden liegenden Landminen werden häufig elektromagnetische Suchverfahren eingesetzt um die Zielobjekte zu detektieren. Unter den zahlreichen Detektionsverfahren ist der Metalldetektor wegen seiner geringen Kosten und leichten Anwendbarkeit das am weltweit verbreitetste Suchgerät. Während Blindgängermunition wegen ihrer hohen Metallanteile in der Regel gut zu detektieren ist, sind vor allem moderne Landminen mit ihren sehr geringen Metallanteilen nur schwer zu orten.

Die häufig auftretende Problematik beim Einsatz des Metalldetektors stellt sich wie folgt dar: Mit diesem Gerät, das auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion beruht, können Metallteile im Boden detektiert werden. Viele Minen besitzen jedoch nur sehr geringe Metallanteile, so dass die Detektoren sehr empfindlich eingestellt werden müssen. Dies führt wiederum zu einer sehr hohen Fehlalarmrate, die entweder durch Metallpartikel im Boden als auch die Bodeneigenschaften selbst verursacht werden. Insbesondere tropische Böden stellen häufig Probleme bei der Landminensuche mittels Metalldetektoren dar. Fehlalarmraten von 1000:1 sind dabei keine Seltenheit. Ziel der Untersuchungen ist es, insbesondere die magnetischen Bodeneigenschaften zu charakterisieren, zu klassifizieren und den Einfluss auf die Funktionsweise der Metalldetektoren zu bestimmen.

In neuerer Zeit werden vermehrt auch Dual-Sensoren eingesetzt, bei denen durch eine Kombination von Metalldetektoren und Radarsensoren die Fehlalarmrate verringert werden soll. Im Gegensatz zum Metalldetektor können mit dem Georadar (GPR) auch metallfreie Minen detektiert werden. Bei der Ortung von Minen mit dem GPR macht sich besonders die kleinräumige Variabilität elektrischer und dielektrischer Bodeneigenschaften bemerkbar. Diese beiden physikalischen Größen korrelieren mit dem Wassergehalt, welcher wiederum stark von der Witterung und der Vegetation beeinflusst wird und sind somit zeitlich und räumlich stark variabel. Unter ungünstigen Bedingungen, d.h. bei geringem Kontrast zwischen Mine und Boden und einer heterogenen Feuchteverteilung kann das Signal einer Mine im Radargramm kaum vom Hintergrundrauschen des Bodens unterschieden werden.

Zur Klärung der Bodeneinflüsse auf die Detektionstechnik werden folgende Parameter untersucht:

  • magnetische Suszeptibilität und deren Frequenzabhängigkeit
  • elektrische Leitfähigkeit
  • Dielektrizitätskoeffizient

Die Untersuchung der Parameter wird im Gelände und im Labor durchgeführt. Ein großer Teil der Laboruntersuchungen erfolgt dabei im gesteinsmagnetischen Labor der Sektion S5 des Instituts in Grubenhagen unter der Leitung von Dr. C. Rolf.

Zusammengefasst werden folgende Fragestellungen und Ziele verfolgt:

  • magnetische Bodeneigenschaften und deren Ursachen
  • Untersuchung der Frequenzabhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität
  • räumliche Variabilität physikalischer Bodeneigenschaften
  • Erstellung von Karten zur Prognose der Beeinträchtigung von Detektoren
  • Einfluss von Bodenheterogenitäten auf Radar-Sensoren

Team

Projektleitung

Dr. Jan Igel
+49 511 643-2770

Förderung

Bundesministerium für Verteidigung

Laufzeit
01.04.2007 - 31.12.2013

HuMin/MD
01.01.2004 - 31.03.2007

Partner

BGR Hannover (S. Altfelder, V. Hennings)
DRDC Suffield, Canada
Sato Laboratory, Tohoku University, Japan
RMA Brüssel, Belgien
NRIAG, Helwan, Ägypten (Dr. Hafez)
D. Gülle (GMA Berlin)