Local navigation methods for metal detectors
Authors
Supervisors
Reviewers
Editors
Other contributors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Date
Abstract
This dissertation addresses the implementation
of navigation capabilities for
metal detection, in particular landmines.
The precise aim of this thesis is to find
a professional handheld metal detector
search head position. This allows the creation
of a magnetic image of the area
searched, which opens a new prospective
to increase the discrimination ability of
metal detection between conductive scrap
and the surveillance of unexploded ordnance.
This thesis has two parts. The first and
main part focuses on the enhancement of
professional handheld metal detector discrimination
functionality. This was the
main stream of my research work. The
second part deals with position estimation
as a tool to reach the objectives of the first
part. The navigation is based on low-cost
MEMS inertial sensors of angular rate and
acceleration, which have minimum metal
content. The required precision, in centimetres,
can only be achieved by using
calibration and signal enhancement procedures.
The utilization of the magnetic
position markers directly detected by a
metal detector itself is my main original
scientific contribution to the knowledge
in the scientific area of aiding navigation.
Position markers with specific characteristics
are placed in a known location
and are recognised by a metal detector
during its overhead movement.
The metal position markers described
are a connection link between the navigation
part and the part dealing with metal
detector enhancement. Their usage is only
enabled due to previous research made on
the signal dependency of the metal detector’s
output on a detected object’s material,
size and distance from the detector’s
search head. Metal position markers are
a by-product of this research, which focuses
in particularly on the improvement
of metal detector discrimination abilities.
The ability of metal detector discrimination
can also be increased by using
several excitation signal frequencies. The
methods published up to now use multitone
signals composed of sinewaves with
two to four frequencies. In the presented
papers we show that using sin(x)/x excitation
signal brings new possibilities in
this area.
Tato dizertacní práce se zabývá implementací navigacních schopností na detektory kovových predmetu a zejména min. Urcení pozice detekcní hlavy profesionálního detektoru kovu je presný cíl této dizertacní práce. Známá pozice umožní vytvorení magnetického obrazu zkoumané oblasti a tím zvýší diskriminacní schopnost detektoru kovu odlišit nevybuchlou munici od vodivého odpadu. Dizertacní práce má dve cástí. První, hlavní cást, je zamerena na zvýšení diskriminacních schopností profesionálního rucního detektoru kovu. Toto byl hlavní smer mé výzkumné cinnosti. Druhá cást se zabývá odhadem pozice detektoru jako nástroje k dosažení cíle první cásti práce. Navigacní schopnost je založena na využití levných inerciálních senzoru typu MEMS merících zrychlení a úhlovou rychlost, u kterých byl kladen duraz na minimální obsah kovu. Vyžadované presnosti jednoho centimetru je možné dosáhnout pouze za pomoci kalibrace a zpresnujících postupu. Využití magnetických pozicních znacek prímo detekovaných detektorem kovu je mým vlastním vedeckým prínosem vedecké znalosti v oblasti navigacního zpresnování. Popisované kovové pozicní znacky jsou pojítkem mezi navigacní cástí a cástí zabývající se vylepšením detektoru kovu. Jejich využití je umožneno pouze díky predchozímu výzkumu provádeného na závislosti výstupního signálu detektoru kovu na materiálu detekovaného objektu, jeho velikosti a vzdálenosti od detekcní hlavy detektoru kovu. Kovové pozicní znacky jsou vedlejším produktem tohoto výzkumu, který cílil predevším na zvýšení diskriminacních schopností detektoru kovu. Zvýšení diskriminacních schopností detektoru kovu muže být dále docíleno i za pomoci využití více frekvencí použitých v budícím signálu. Publikované metody využívají více tónového signálu vytvoreného ze sinusoid o dvou až ctyrech frekvencích. V prezentovaných výsledcích jsme ukázali, že využití sin (x)/x budicího signálu prináší nové možnosti v této oblasti.
Tato dizertacní práce se zabývá implementací navigacních schopností na detektory kovových predmetu a zejména min. Urcení pozice detekcní hlavy profesionálního detektoru kovu je presný cíl této dizertacní práce. Známá pozice umožní vytvorení magnetického obrazu zkoumané oblasti a tím zvýší diskriminacní schopnost detektoru kovu odlišit nevybuchlou munici od vodivého odpadu. Dizertacní práce má dve cástí. První, hlavní cást, je zamerena na zvýšení diskriminacních schopností profesionálního rucního detektoru kovu. Toto byl hlavní smer mé výzkumné cinnosti. Druhá cást se zabývá odhadem pozice detektoru jako nástroje k dosažení cíle první cásti práce. Navigacní schopnost je založena na využití levných inerciálních senzoru typu MEMS merících zrychlení a úhlovou rychlost, u kterých byl kladen duraz na minimální obsah kovu. Vyžadované presnosti jednoho centimetru je možné dosáhnout pouze za pomoci kalibrace a zpresnujících postupu. Využití magnetických pozicních znacek prímo detekovaných detektorem kovu je mým vlastním vedeckým prínosem vedecké znalosti v oblasti navigacního zpresnování. Popisované kovové pozicní znacky jsou pojítkem mezi navigacní cástí a cástí zabývající se vylepšením detektoru kovu. Jejich využití je umožneno pouze díky predchozímu výzkumu provádeného na závislosti výstupního signálu detektoru kovu na materiálu detekovaného objektu, jeho velikosti a vzdálenosti od detekcní hlavy detektoru kovu. Kovové pozicní znacky jsou vedlejším produktem tohoto výzkumu, který cílil predevším na zvýšení diskriminacních schopností detektoru kovu. Zvýšení diskriminacních schopností detektoru kovu muže být dále docíleno i za pomoci využití více frekvencí použitých v budícím signálu. Publikované metody využívají více tónového signálu vytvoreného ze sinusoid o dvou až ctyrech frekvencích. V prezentovaných výsledcích jsme ukázali, že využití sin (x)/x budicího signálu prináší nové možnosti v této oblasti.