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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明提供了一种基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法。所述基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法包括如下步骤：步骤一：建立相对计数RC的位置响应函数PRF；步骤二：根据待测雷区的土壤条件和地雷种类，设计并建造模拟雷区并用探测装置对其进行扫描探测；步骤三：对步骤二的结果进行处理，得到探测系统的相对响应计数；步骤四：基于步骤三和步骤一的结果，利用数据拟合方法得到位置响应函数PRF中的参数；步骤五：基于步骤四中得到的参数，建立针对不同土壤环境和地雷种类的位置响应函数PRF，用于未知雷区的探测。

主权项：1.一种基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：建立相对计数RC的位置响应函数PRF；步骤二：根据待测雷区的土壤条件和地雷种类，设计并建造模拟雷区并用探测装置对其进行扫描探测；步骤三：对步骤二的结果进行处理，得到探测系统的相对响应计数；步骤四：基于步骤三和步骤一的结果，利用数据拟合方法得到位置响应函数PRF中的参数；步骤五：基于步骤四中得到的参数，建立针对不同土壤环境和地雷种类的位置响应函数PRF，用于未知雷区的探测。

全文数据：一种基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法技术领域本发明涉及一种基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法，属于地雷探测技术领域。背景技术目前，在地雷的探测中，PGNAA技术正逐渐成为一种重要的探测技术。其具备其他探测技术如电磁感应探测技术等不具备的优点，包括高穿透性、抗电磁干扰、可以直接识别特征核素等。PGNAA技术的原理是利用中子与物质发生非弹性散射n，n’γ，辐射俘获n，γ等反应放出的瞬发特征γ射线来对样品中的某种元素进行识别和定性、定量的分析，在地雷的检测中PGNAA技术可以通过对地雷中爆炸物特征信号进行检测，由此完成对地雷的检出。然而目前基于PGNAA技术的地雷探测研究主要集中在地雷的检出方面，而对于地雷位置的精确确定，目前有的一种方式是利用伴随α粒子技术进行符合测量来对地雷的方位进行确定，但该种方法一方面要求中子源只能是加速器中子源，另一方面其位置探测精度也不高。总的来说，在地雷探测领域。目前没有一种成熟、有效的在探测限内确定地雷位置的探测方法。因此，本发明建立了一种基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法，以填补该方面技术的空缺。发明内容本发明的目的是为了提供一种基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法。本发明采用的技术方案是：一种基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法包括如下步骤：步骤一：建立相对计数RC的位置响应函数PRF；步骤二：根据待测雷区的土壤条件和地雷种类，设计并建造模拟雷区并用探测装置对其进行扫描探测；步骤三：对步骤二的结果进行处理，得到探测系统的相对响应计数；步骤四：基于步骤三和步骤一的结果，利用数据拟合方法得到位置响应函数PRF中的参数；步骤五：基于步骤四中得到的参数，建立针对不同土壤环境和地雷种类的位置响应函数PRF，用于未知雷区的探测。优选的，步骤一中，相对计数RC定义为中子源发出的每一个中子产生的信号计数，其计算依据下式：其中C为信号净计数总计数-本底计数；为中子源的平均中子产额ns；t为测量时间活时间。探测器相对计数与诸参量的关系可表示为：RC＝FR，r，M，ε，fγ，fnε＝εr·fεrfγ＝fγr·fγrfn＝fnr·fnR其中：M与地雷本身的结构材料和所选取特征γ信号固有属性有关；R和r为地雷的相对位置；εr为探测器的本征探测效率；fεr为空间角对ε的修正；fγr为探测器与地雷结构对γ射线的屏蔽；fγr为地雷与探测器的距离对γ屏蔽的修正；fnr为地雷与中子源引起的中子能谱改变，fnR为地雷与中子源之间的土壤对中子能谱的修正；位置响应函数PRF为相对响应与地雷位置的关系函数：RC＝PRFR，r；其计算式如下：探测限内：探测限外：PRFR,r＝0；其中R和r为地雷相对源和探测器的位置；B，m，n，a，b和探测限为拟合参数，A与M，εr，fγr，fnr有关。优选的，步骤二中所述探测系统包括中子源和两个闪烁体探测器。中子源为氘氚DT中子发生器，闪烁体探测器为碘化钠NaI探测器、锗酸铋BGO探测器或溴化镧LaBr3探测器中的一种。且探测器与中子源的相对位置需要明确且固定。优选的，步骤三中相对计数RC的计算公式为：其中Ct为总计数，Cb为本底计数；为中子源的平均中子产额ns；t为测量时间活时间。优选的，步骤四中利用步骤三得到的数据对位置响应函数PRF中的各参数进行拟合：A，n，m，a，b可利用拟合软件对其进行拟合，在拟合中需要对各参量赋予拟合初值，其中令n，m为正，分别选取a，b1和a，b1和a，b1作为拟合条件进行拟合，再根据拟合结果对参数进行选取。步骤五：基于步骤四中得到的参数，建立针对不同土壤环境和地雷种类的位置响应函数PRF，用于未知雷区的探测。具体的，对于步骤五，本发明提供两种确定地雷位置的方式：1.对于只含有一个或更多探测器的探测系统，在对未知雷场扫描后，对地雷位置的计算方式如下：根据得到的探测器响应及探测限确定地雷可能出现的范围：x，y∈PP为地雷可能出现的区域根据探测器的扫描步长和地雷的大小将区域P划分为小块，并得到若干个可能的地雷埋布位置：xi，yi∈P。对每一个xi，yi利用位置响应函数PRFR，r，根据探测系统的扫描路线得到其对应的扫描响应：Ric＝{PRFiRj，rj|j＝0，1，2……}PRFiRj，rj为地雷位置为xi，yi时，随着探测器的移动，地雷的相对位置分别取Rj，rj时，根据位置响应函数PRF算得的探测器响应。根据Ric和实际探测器得到的响应Rd，求出每一个可能位置xi，yi对应的相对偏方差Di，Di计算式如下：最后根据所取得的Di确定地雷的位置x，y：地雷的位置为使Di取到最小的xi，yi。x，y＝{xi，yi|minDi}；下面通过具体实例来对本发明进行进一步说明：图2为实验用探测装置，该装置包括一个D-T中子发生器和一个4×4BGO闪烁体探测器，探测器与中子发生器之间用16cm聚乙烯进行屏蔽。模拟用土壤为SiO2，地雷模拟物为20×20×10cm的三聚氰胺，地雷埋布于土壤下3cm，将地雷以5cm为间距布设于探测系统周围进行测量，根据测量结果对位置响应函数PRF中的参数进行拟合，得到PRFR，r为：表1各参数拟合取值图3为模拟实际扫雷的扫描路线图，分为两个扫描路径，每个扫描路径扫描步长为5cm，每个测量点的测量时间均为3600s，D-T中子发生器的产额为108ns，以扫描起始点D-T中子发生器位置为坐标原点，地雷布设位置为50，-14。图4为探测器的扫描响应曲线图已将计数转化为相对计数，我们可以确定出地雷的可能布设范围P＝{x，y|45x50；-20y0}。以12扫描步长2.5cm为单位将地雷的可能布设范围P分块，并得到可能的埋设位置xi，yi，令探测器的位置为xd，yd，中子源的位置为xs，ys则地雷位置xi，yi与其相对位置R,r的关系为：再利用拟合得到的PRFR，r分别求出每个位置对应的相对偏方差Di，结果如表2所示：由表2可以看出使Di取值最小的点为50，-15Di＝3.83481E-12，得出地雷的布设点为50，-15，与实际的地雷布设点50，-14非常接近，达到了在探测系统探测限内精确确定地雷位置的目的。本发明基于PGNAA技术，通过研究在地雷探测中探测器响应与地雷位置的关系，利用数据拟合的方式建立了探测系统的位置响应函数，对在探测系统探测限内得地雷位置进行精确确定，效果良好，是一种可行，良好的基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

权利要求：1.一种基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：建立相对计数RC的位置响应函数PRF；步骤二：根据待测雷区的土壤条件和地雷种类，设计并建造模拟雷区并用探测装置对其进行扫描探测；步骤三：对步骤二的结果进行处理，得到探测系统的相对响应计数；步骤四：基于步骤三和步骤一的结果，利用数据拟合方法得到位置响应函数PRF中的参数；步骤五：基于步骤四中得到的参数，建立针对不同土壤环境和地雷种类的位置响应函数PRF，用于未知雷区的探测。2.根据权利要求1所述的一种基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法，其特征在于，步骤一中，相对计数RC定义为中子源发出的每一个中子产生的信号计数，其计算依据下式：其中C为信号净计数总计数-本底计数；为中子源的平均中子产额ns；t为测量时间活时间。探测器相对计数与诸参量的关系可表示为：RC＝FR，r，M，ε，fγ，fnε＝εr·fεrfγ＝fγr·fγrfn＝fnr·fnR其中：M与地雷本身的结构材料和所选取特征γ信号固有属性有关；R和r为地雷的相对位置；εr为探测器的本征探测效率；fεr为空间角对ε的修正；fγr为探测器与地雷结构对γ射线的屏蔽；fγr为地雷与探测器的距离对γ屏蔽的修正；fnr为地雷与中子源引起的中子能谱改变，fnR为地雷与中子源之间的土壤对中子能谱的修正；位置响应函数PRF为相对响应与地雷位置的关系函数：RC＝PRFR，r；其计算式如下：探测限内：探测限外：PRFR,r＝0；其中R和r为地雷相对源和探测器的位置；A，m，n，a，b和探测限为拟合参数，A与M，εr，fγr，fnr有关。3.根据权利要求1中所述的基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法，其特征在于：步骤二中所述探测系统包括中子源和两个闪烁体探测器。中子源为氘氚DT中子发生器，闪烁体探测器为碘化钠NaI探测器、锗酸铋BGO探测器或溴化镧LaBr3探测器中的一种。且探测器与中子源的相对位置需要明确且固定。4.根据权利要求1中所述的基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法，其特征在于：步骤三中相对计数RC的计算公式为：其中Ct为总计数，Cb为本底计数；为中子源的平均中子产额ns；t为测量时间活时间。5.根据权利要求1中所述的基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法，其特征在于：步骤四中利用步骤三得到的数据对位置响应函数PRF中的各参数进行拟合：A，n，m，a，b可利用拟合软件对其进行拟合，在拟合中需要对各参量赋予拟合初值，其中令n，m为正，分别选取a，b1和a，b1作为拟合条件进行拟合，再根据拟合结果对参数进行选取。6.根据权利要求1中所述的基于PGNAA技术的地雷位置精确确定方法，其特征在于：步骤五中在对未知雷场扫描后，由以下方法对地雷位置进行计算：对于只含有一个或更多探测器的探测系统，在对未知雷场扫描后，对地雷位置的计算方式如下：根据得到的探测器响应及探测限确定地雷可能出现的范围：x，y∈PP为地雷可能出现的区域根据探测器的扫描步长和地雷的大小将区域P划分为小块，并得到若干个可能的地雷埋布位置：xi，yi∈P；对每一个xi，yi利用位置响应函数PRFR，r，根据探测系统的扫描路线得到其对应的扫描响应：Ric＝{PRFiRj，rj|j＝0，1，2……}PRFiRj，rj为地雷位置为xi，yi时，随着探测器的移动，地雷的相对位置分别取Rj，rj时，根据位置响应函数PRF算得的探测器响应；根据Ric和实际探测器得到的响应Rd，求出每一个可能位置xi，yi对应的相对偏方差Di，Di计算式如下：最后根据所取得的Di确定地雷的位置x，y：地雷的位置为使Di取到最小的xi，yi：x，y＝{xi，yi|minDi}。

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