An. Simp. Cient. Tecnol. IEAv, v.1, p. 264-268, nov/2016-jul/2017 264

MONTAGEM E INTEGRAÇÃO DE SENSOR ELETROMAGNÉTICO EMBARCADO EM VANT PARA DETECÇÃO DE MINAS TERRESTRES W. F. Moreno1*, F. C. Nogueira1, 2, E. H. Shiguemori2 Projeto: PITER Artigo de: Iniciação Científica 1Faculdade de Tecnologia – Geoprocessamento – Jacareí - SP 2Instituto de Estudos Avançados – Divisão de Geointeligência, São José dos Campos – SP *topografar@gmail.com.br Resumo O Presente projeto trata da montagem de um sensor eletromagnético que gera indutância por pulso, de acordo com um estudo de Badja (2009), o qual é integrado a uma aeronave não tripulada, de modo a complementar os métodos atuais e agregar um novo equipamento utilizado na detecção de minas terrestres. O sensor eletromagnético localiza as minas terrestres implantadas no período de conflitos, essas minas matam ou mutilam pessoas inocentes diariamente, bloqueiam o desenvolvimento socioeconômico e ocasionam consequências severas por muitos anos. Com a utilização desse equipamento será possível voar sobre as áreas minadas e identificar o local exato de cada mina terrestre implantada. A aeronave utilizada neste projeto é classificada como VTOL (Vertical TakeOff and Landing), utiliza-se da decolagem e pouso verticais, capaz de pairar na mesma região para coletar os dados com precisão. Este projeto em sua totalidade é de código aberto e trabalhará em conjunto com os desminadores.

Palavras-chave: Minas terrestres, Sensor eletromagnético, Vant rastreador, PI polonês. 1. Introdução Mais de 5.000 pessoas são vítimas de

minas terrestres a cada ano no mundo, as que não morrem ficam mutiladas. Cerca de 65 países possuem minas terrestres implantadas em seus territórios (DHESARME 2017).

As minas terrestres ficam escondidas a poucos centímetros do solo, bastando um peso de 3 a 5 quilos para serem acionadas. (Ministério Da Defesa 2000). O artefato de baixo custo, cerca de 5

dólares é composto por um acionador que detona a carga explosiva interna. Porém, a retirada chega a ser 500 vezes mais cara. Em um dia inteiro de trabalho um

especialista em minas terrestres consegue examinar e limpar 20 metros quadrados de terreno (Ratier 2002). Com o advento da Convenção de Ottawa

em dezembro de 1997, estabeleceu-se a proibição do uso, armazenamento, produção e transferência de minas antipessoal (ONU 1997). Esta convenção baseou-se em regras internacionais da Declaração Universal dos Direitos Humanos, proibindo o uso de armas que não fazem distinção entre civis e militares, causando ferimentos ou sofrimentos desnecessários (ICRC 2010). Atualmente 162 países assinaram o

Tratado de Ottawa, acordo internacional que proíbem as minas terrestres antipessoal, umas das piores e mais covardes armas que o homem já inventou para matar e mutilar. Esses países decidiram em não fazer uso, armazenamento, produção e transferência dessa arma. Na última revisão foi estabelecido aos países participantes o prazo até 2025 para desminagem dos seus territórios e plena assistência às vítimas. Portanto, anunciou-se uma resposta internacional ao sofrimento generalizado causado pelas minas. Devido aos impactos causados pela

existência de minas terrestres, há um esforço global que visa o fim da sua utilização. Nesse sentido, destacamos a Ação Brasileira pelo Desarmamento Humanitário

An. Simp. Cient. Tecnol. IEAv, v.1, p. 264-268, nov/2016-jul/2017 265

(DHESARME), Campanha Internacional pela Erradicação de Minas Terrestres (ICBL – sigla em Inglês), Comitê Internacional da Cruz Vermelha (ICRC – sigla em inglês) e Monitor de Minas Terrestres e Munições Cluster (Landmine & Cluster Munition Monitor). Com isso foi instituído o “dia internacional para a sensibilização contra as minas antipessoal” celebrado em 04 de abril (DHESARME, 2017).

Existem várias técnicas para detecção de minas terrestres (Nunes 2006), entre elas estão: - Detecção por câmeras com sensor

infravermelho. São utilizadas para ver a diferença de capacitância térmica entre o solo e a mina.

- Detecção com cães, abelhas e ratos (fig. 1). São treinados para farejarem explosivos com grande precisão.

Fig.1. Ratos Fonte: http://www.hypeness.com.br - Detecção por inspeção superficial (figura

2). São utilizadas baionetas ou sondas metálicas com tamanho de aproximadamente 25 centímetros para procurar minas, centímetro por centímetro.

Fig. 2. Superficial Fonte: http://www.diepresse.com

- Detecção manual (fig. 3). São utilizados instrumentos que geram um campo magnético variável, induzindo uma corrente em objetos metálicos e acusando a sua presença. Utiliza-se 3 tipos clássicos de tecnologia: Frequência muito baixa (VLF) Indução de pulso (PI) Oscilação de frequência de batimento (BFO)

Fig. 3. Manual Fonte: http://www.defesaaereanaval.com.br O referencial teórico deste projeto está

baseado no trabalho de Tjahjadi, Gu e Popham (2003). Segundo os autores, as medições para detectar as minas terrestres são obtidas por sensores passivos embarcados numa aeronave com altitude de dez a centenas de metros. Contudo, a resolução espacial das imagens é bastante baixa, de modo que não é possível observar o pixel de uma mina terrestre. Assim deverão ser adotadas diferentes técnicas de detecção e utilizadas para comparação com as imagens de alta resolução, obtidas por meio da utilização de sensores a uma distância mais baixa, variando de 1 a 3 metros do solo. Com base na referência supracitada, será

adotado o uso de uma aeronave construída pelos autores deste trabalho, com integração do sensor eletromagnético para realizar a varredura do terreno a uma altura de 1 metro do solo. 2. Metodologia A elaboração do projeto consiste na

montagem de uma placa de circuito integrado de um PI Polonês, conforme fluxograma (fig. 4) criado por Bajda (2009).

An. Simp. Cient. Tecnol. IEAv, v.1, p. 264-268, nov/2016-jul/2017 266

Fig. 4. fluxograma do pi polonês Fonte: http://www.ep.com.pl

Foram colocados na placa os capacitores,

resistores, transistores, potenciômetros, trimpots, soquetes, sistemas integrados e demais componentes eletrônicos (fig. 5).

Fig. 5. placa Fonte: O Autor

Foi feita uma bobina (fig. 6) enrolada com

fio de cobre esmaltado com 25 voltas e diâmetro de 25 centímetros, que gera um campo magnético. Em seguida o sensor eletromagnético foi acoplado numa haste de plástico para evitar interferência com a bobina, ficando a poucos centímetros do solo e integrada com a placa controladora. O sonar na parte inferior da aeronave permite manter a altura de voo desejada.

Fig. 6. bobina Fonte: O Autor

O sensor eletromagnético gera um campo magnético (fig. 7) capaz de detectar interferências até 1 metro de distância.

Fig. 7. campo magnético Fonte: O Autor

Quando a aeronave está próxima de um

objeto metálico enterrado há uma oscilação no fluxo magnético gerado pela bobina, um alarme sonoro (fig. 8) e visual (fig. 9) é disparado, indicando a existência do objeto.

Fig. 8. sonoro Fig.9 visual Fonte: O Autor Fonte: O Autor As coordenadas da posição geográfica e

intensidade do sinal detectado do local do voo são armazenadas no cartão de memória e poderão ser utilizados para compor um mapa de localização das minas terrestres e análise da confiabilidade da detecção. Para proporcionar maior estabilidade, a

aeronave possui giroscópio, bússola e barômetro. Todas as informações de voo são

transmitidas pelo sistema de visualização em primeira pessoa FPV (First Person View), por meio do protocolo de comunicação para pequenas aeronaves MAVLink (Micro Air Vehicle Communication Protocol). Após a identificação as equipes de

remoção poderão desativar as minas terrestres. Os voos são em linhas longitudinais ou

transversais (fig. 10).

An. Simp. Cient. Tecnol. IEAv, v.1, p. 264-268, nov/2016-jul/2017 267

Longitudinal Transversal

Fig. 10. voos Fonte: O Autor 2.1. Subseção materiais empregados Placa universal, circuitos integrados,

diodos, transistores, capacitores, resistores, potenciômetros, trimpots, soquetes, alto falante, solda, luzes indicadoras, ferro de solda, estanho, fio de cobre esmaltado, fios diversos e bateria.

2.2. Processos desminagem humanitária Segundo Nascimento (2003), devem ser

realizados estudos para obtenção de informações dos locais a serem desminados, a fim de prever os riscos e necessidades da operação, conforme seguem:

Etapas

Gestão da qualidade

A detecção depende dos seguintes fatores: • Profundidade do objeto • Tipo de metal do objeto • Tamanho do objeto • Composição do solo • Forma do objeto • Interferência de outros objetos • Tipo do detector de metal • Tamanho da bobina

3. Resultados e Discussão Foi realizado o planejamento de voo com o

software Mission Planner sobre uma área com 3 pequenos objetos metálicos enterrados, simulando um campo minado. A

aeronave partiu do ponto de início (home) e seguiu para o primeiro ponto da rota (waypoint), estipulada a altura constante de 1 metro do solo, aguardou 10 segundos conforme estipulado no planejamento e seguiu num voo longitudinal ao observador para os próximos pontos da rota com a velocidade constante de 1 metro por segundo e em linhas paralelas com afastamento de 25 centímetros entre elas. A aeronave mostrou-se estável no voo realizado até o último ponto da rota e retornando para o ponto de decolagem (home) e pousando com precisão. O receptor de dados do sistema GNSS (Global Navigation Satellite System) acoplado na aeronave permitiu a navegação autônoma na rota estabelecida e recebimento dos dados posição geográfica dos objetos enterrados. Quando a aeronave passava por cima do

objeto metálico enterrado entre 5 a 20 centímetros no solo, foi constatado a emissão de um som variável no sensor eletromagnético e as luzes indicadoras acionaram-se de acordo com o nível do sinal. Foram encontrados os 3 objetos enterrados, comprovando a eficiência do sensor eletromagnético, sendo que quanto mais profundo estava o objeto o sinal era menos intenso. Não obstante a identificação do tipo de

objeto metálico e sua composição não foram possíveis. Cada objeto encontrado deve ser tratado como uma mina, mesmo não sendo. A intensidade e posição geográfica foram

armazenadas no cartão de memória acoplado na aeronave. Com os dados obtidos foi possível compor

um mapa georreferenciado dos objetos metálicos localizados. Os dados também poderão ser utilizados

em softwares de Sistema de Informação Geográfica (SIG), como por exemplo: Qgis, Google Earth e SPRING.

4. Conclusões O projeto mostrou-se eficaz na localização

de minas terrestres enterrada no solo. Contribuindo diretamente na evolução das

técnicas e equipamentos para detecção de

Planejar Administrar Executar

Conhecimento Equipamentos

Estrutura de apoio Procedimentos

Autorização para limpeza dos campos minados

An. Simp. Cient. Tecnol. IEAv, v.1, p. 264-268, nov/2016-jul/2017 268

minas terrestres, sendo complementar aos meios utilizados atualmente. O uso da aeronave com a integração do

sensor eletromagnético proporcionou a identificação do local da mina terrestre sem que o desminador precisasse andar sobre o campo minado, mostrando ser um eficiente aliado no que tange a segurança dos envolvidos. Finalizando, os mapas georreferenciados

gerados servirão para manter um histórico e serem utilizados para estudos e planejamento dos campos minados.

Agradecimentos Agradeço ao CNPq pela bolsa concedida, ao IEAv

por abrir as portas à pesquisa no projeto PITER edital 03/2017. À FATEC de Jacareí em especial ao Prof. Ms. Fabiano da Cruz Nogueira e Prof.ª Ms. Jane D. Verona, pelo incansável incentivo. Ao Prof. Dr. Élcio Hideiti Shiguemori pela confiança e transmissão de conhecimento. À minha esposa Prof.ª Valéria Velasco Bento pela revisão ortográfica e ao Prof. Dr. Amaury Flávio Silva pela adequação textual.

Referências BAJDA, L. Wykrywacz metali o duŜym zasięgu. Czyli coś dla poszukiwaczy zaginionych pamiątek Przeszłości. Elektronika Praktyczna, Polonia, 2009. Disponível em: < http://ep.com.pl/Archiwum/2009/Lipiec.html> Acesso em: 04 jun. 2016. DIEPRESSE. Kroatien: Vom Minenopfer zum Minenräumer. Disponível em: <http://www.diepresse.com/home/wirtschaft/international/631695/Kroatien_Vom-Minenopfer-zum-Minenraeumer> Acesso em: 12 mai. 2017. DHESARME. Dia Internacional de Conscientização sobre o Perigo das Minas Terrestres: secretário-geral das nações unidas emite declaração em apoio. Disponível em: < http://www.dhesarme.org/2017/04/07/dia-internacional-de-conscientizacao-sobre-o-perigo-das-minas-terrestres-secretario-geral-das-nacoes-unidas-emite-declaracao-em-apoio/> Acesso em: 05 mai. 2017. ICRC. Convención de 1997 sobre la prohibición de las minas antipersonal y sobre su destrucción. Disponível em: < http://www.icrc.org/spa/assets/files/other/1997_minas.pdf> Acesso em: 06 jul. 2016. ICRC. Métodos e os meios de guerra. Disponível em: <https://www.icrc.org/por/war-and-law/conduct-hostilities/methods-means-warfare/overview-methods-and-means-of-warfare.htm> Acesso em: 11 mai. 2017.

MINISTÉRIO DA DEFESA. Manual de campanha, Minas e armadilhas. Disponível em: <http://bdex.eb.mil.br/jspui/bitstream/123456789/367/1/C-5-37%20.pdf> Acesso em: 23 set. 2016. NASCIMENTO, N. B. A importância da desminagem humanitária para a desminagem militar. Disponível em: < http://www.esg.br/images/Monografias/2013/NASCIMENTON.pdf> Acesso em: 05 mai. 2017. NUNES, V.W. Detecção de Minas Terrestres por Radiação Penetrante. Disponível em: <http://antigo.nuclear.ufrj.br/DScTeses/Wallace/WallaceValloryNunes.pdf> Acesso em: 11 mai. 2017. ONU. Tratado de Ottawa. Disponível em: <http://www.un.org/es/disarmament/instruments/convention_landmines.shtml> Acesso em: 05 abr. 2017. RATIER, R. Por que as minas terrestres são tão perigosas? Super Interessante, n. 181, out. 2002. Disponível em: <http://super.abril.com.br/historia/por- -que-as-minas-terrestres-sao-tao-perigosas> Acesso em: 5 abr. 2017. TJAHJADI, T.; GU, I. Y.; POPHAM, T. J. Landmine Field Detection using Joint Temporal and Spatial-scale Detectors. Disponível em: <http://www.dcs.warwick.ac.uk/~tpopham/EUDEM.pdf> Acesso em: 12 jun. 2016.