electromagnetic modeling of improvised explosive...
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Electromagnetic Modeling of
Improvised Explosive Devices
II International Meeting on Technologies and Innovation for Humanitarian
John J. Pantoja, Félix Vega, Francisco Román.
Bogota, 20th October 2016
1
Los siguientes avances fueron desarrollados en parte en la tesis doctoral titulada “Electromagnetic Susceptibility of Electro-Explosive Devices” dentro del proyecto de investigación internacional: Y en parte en la reciente investigación dentro del:
Application of High Power Electromagnetics to Human Safety (HPEM‐HS)
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Artefacto Explosivo Improvisado
Material explosivo
Alambres de conexión
Batería
Artefacto explosivo improvisado (AEI) de activación eléctrica Electric improvised explosive device (IED)
Contenedor
Interruptor
La activación remota de detonadores eléctricos es posible debido a que son Susceptibles frente a perturbaciones Electromagnéticas.
Susceptibilidad Electromagnética
4
Detonador eléctrico Electroexplosive device (EED)
Susceptibilidad Electromagnética
Circuito de ignición
Corriente
Activación convencional
Detonador eléctrico
Activación remota
Antena
Corriente inducida
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Variabilidad de los AEIs
6
Modelado de AEI
Caracter. físicas
Medio
Respuesta EM
Variabilidad
Materiales Dimensiones
Explosivos Suelos
Modelo numérico Simulación de onda completa
Parametrización Análisis estadístico
Caracter. físicas
Medio
Estadísticas basadas en reportes de incautaciones de AEIs de la Agencia de Noticias del Ejército Nacional de Colombia entre marzo de 2013 y marzo de 2014.
Sistematización de reportes
Caracter. físicas
Medio
Estadísticas basadas en reportes de incautaciones de AEIs de la Agencia de Noticias del Ejército Nacional de Colombia entre marzo de 2013 y marzo de 2014.
4%
73%
23% AEIs Alto Poder
MAPs
Otros (PaqueteBomba, Tatuco)
Sistematización de reportes
Caracter. físicas
Medio
Sistematización de reportes
Estadísticas basadas en reportes de incautaciones de AEIs de la Agencia de Noticias del Ejército Nacional de Colombia entre marzo de 2013 y marzo de 2014.
75%
8%
17%
Eléctrico*
Ineléctrico
No Identificado
Respuesta EM
Región de Resonancia
Región de Integración
Región de Pequeñas Antenas
fl fh Banda 1 Banda 2 Banda 3
Frecuencia
Función de Transferencia
Respuesta EM
• Determinación de elementos representativos • Modelo Electromagnético y Térmico • Verificación experimental del modelo
-0.1
0
0.1-0.1
0
0.1
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
yx
z
Shielded Room
Detonator
Differential
Adapter
VNA
Coaxial
Cables
Respuesta EM
• Determinación de resonancias de los elementos
J. J. Pantoja, et al., ASIAEM, 2016.
Respuesta EM
• Determinación de resonancias de los elementos
0.5 1 1.5 2 2.5 30
2000
4000
6000
8000
10000
Frequency (GHz)
Re
al P
art
Im
pe
da
nce
(
)
EEDs with 7.9 mm lead-in wires
EED1
EED2
EED3
EED4
EED5
EED6
Fumelec
EXSA
Unknown
X
J. J. Pantoja, et al., submitted to Microw. Theory and Tech.., 2016.
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Caso canónico: Dipolo
Detonador
Frecuencias de resonancia
0 0.55 0.9 1.5 2 2.5 3-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
FREQUENCY (GHz)
AB
SO
RB
ED
PO
WE
R (
dB
m)
ZL =
ZE
ED
Respuesta del sistema a un campo eléctrico de 1 V/m:
Potencia disipada en un detonador eléctrico
PO
TE
NC
IA I
ND
UC
IDA
EN
EL
DE
TO
NA
DO
R (
dB
m)
FRECUENCIA (GHz)
Campo Incidente
Respuesta EM
J. J. Pantoja, et al., Defense Science Journal., 2013.
Variabilidad
Modelo parametrizable
AEI
Suelo
Aire
Variabilidad
J. J. Pantoja, et al., IEEE Trans. Electromagn. Compat, 2013.
Frecuencias de resonancia media de AEIs
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-60
-50
-40
-30
-20
Frecuencia (GHz)
Po
ten
cia
in
du
cid
a p
rom
ed
io (
dB
m)
Modelo numérico
Mediciones
Variabilidad
J. J. Pantoja, et al., submitted to Radio Science., 2016.
Variación debido al tipo de suelo
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
Frequency (GHz)
Cu
rre
nt (d
Bm
A)
Black soil
Clay with sand
Communication model
Free space
Respuesta estadística
del AEI
Caracter. físicas
Medio
Respuesta EM
Variabilidad
Optimización
Configuración de uso
Frecuencias de resonancia
Probabilidad de éxito
[email protected] Departamento de Ingeneiría Eléctrica y Electrónica
Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá
John J. Pantoja