Download Characteristics of Improvised Explosive Devices in Colombia

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:
Application of High Power Electromagnetics to Human
Safety (HPEM‐HS)
Y en parte en la reciente investigación dentro del:
2
Artefacto Explosivo Improvisado
Interruptor
Batería
Alambres de conexión
Material explosivo
Contenedor
Artefacto explosivo improvisado (AEI) de activación eléctrica
Electric improvised explosive device (IED)
Susceptibilidad Electromagnética
La activación remota de detonadores eléctricos es posible debido a que son
Susceptibles frente a perturbaciones Electromagnéticas.
Detonador eléctrico
Electroexplosive device (EED)
4
Susceptibilidad Electromagnética
Activación
convencional
Circuito de
ignición
Detonador eléctrico
Corriente
Activación
remota
Antena
Corriente
inducida
5
Variabilidad de los AEIs
6
Caracter.
físicas
Materiales
Dimensiones
Parametrización
Análisis estadístico
Variabilidad
Modelado
de AEI
Medio
Explosivos
Suelos
Modelo numérico
Simulación de onda completa
Respuesta
EM
Caracter.
físicas
Sistematización de reportes
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.
Caracter.
físicas
Sistematización de reportes
23%
4%
AEIs Alto Poder
MAPs
73%
Otros (Paquete
Bomba, Tatuco)
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.
Medio
Caracter.
físicas
Sistematización de reportes
17%
Eléctrico*
8%
Ineléctrico
75%
No Identificado
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.
Medio
Función de
Transferencia
Región de
Resonancia
Región de
Pequeñas
Antenas
Banda 1
fl
Banda 2
Región de
Integración
fh
Banda 3
Frecuencia
Respuesta
EM
Determinación de elementos representativos
Modelo Electromagnético y Térmico
Verificación experimental del modelo
0.1
0.05
z
•
•
•
0
-0.05
-0.1
0.1
-0.1
0
0
-0.1
0.1
x
Respuesta
EM
y
•
Determinación de resonancias de los elementos
Shielded Room
Coaxial
Cables
Differential
Adapter
Detonator
VNA
Respuesta
EM
J. J. Pantoja, et al., ASIAEM, 2016.
•
Determinación de resonancias de los elementos
EEDs with 7.9 mm lead-in wires
Real Part Impedance ()
10000
8000
EED1
EED2
EED3
X EED4
EED5
EED6
Fumelec
6000
4000
EXSA
2000
0
Unknown
0.5
1
1.5
2
Frequency (GHz)
2.5
3
Respuesta
EM
J. J. Pantoja, et al., submitted to Microw. Theory and Tech.., 2016.
Caso canónico: Dipolo
Respuesta del sistema a un campo
eléctrico de 1 V/m:
Potencia disipada en un detonador eléctrico
Campo Incidente
EN EL
INDUCIDA
POTENCIA
POWER (dBm)
ABSORBED
=Z
Z
DETONADOR
L
EED(dBm)
0
-10
-20
Detonador
-30
-40
-50
-60
0
0.55 0.9
1.5
2
FREQUENCY
(GHz)
FRECUENCIA (GHz)
2.5
3
Frecuencias de resonancia
Respuesta
EM
J. J. Pantoja, et al., Defense Science Journal., 2013.
15
Modelo parametrizable
Aire
Suelo
AEI
Variabilidad
Variabilidad
Potencia inducida promedio (dBm)
Frecuencias de resonancia media de
AEIs
-20
-30
-40
-50
Modelo numérico
Mediciones
-60
0
0.5
1
1.5
2
Frecuencia (GHz)
2.5
3
J. J. Pantoja, et al., IEEE Trans. Electromagn. Compat, 2013.
Variación debido al tipo de suelo
10
0
Current (dBmA)
-10
Variabilidad
-20
-30
-40
-50
-60
-70
0
Black soil
Clay with sand
Communication model
Free space
0.5
1
1.5
2
Frequency (GHz)
2.5
J. J. Pantoja, et al., submitted to Radio Science., 2016.
3
Caracter.
físicas
Optimización
Probabilidad de
éxito
Variabilidad
Respuesta
estadística
del AEI
Medio
Configuración
de uso
Frecuencias de resonancia
Respuesta
EM
John J. Pantoja
[email protected]
Departamento de Ingeneiría Eléctrica y Electrónica
Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá