Германский центр авиации и космонавтики тестирует роботизированную платформу для дистанционного обнаружения опасных веществ

Репортаж от Wedoany，Германский центр авиации и космонавтики (DLR) разработал и протестировал платформу для дистанционной оценки опасных химических и биологических веществ. Система может быть развернута на автономных вездеходах и беспилотных летательных аппаратах, объединяя компактную многодатчиковую матрицу, лазерную спектроскопию и алгоритмы искусственного интеллекта, что способствует быстрой оценке обстановки для аварийно-спасательных служб.

Для снижения физических рисков при проведении аварийно-спасательных операций разработка была сосредоточена на автоматизации обнаружения опасностей с помощью интеграции нескольких датчиков. Система объединяет мультиспектральные камеры, лазерные измерительные технологии и обработку данных с использованием искусственного интеллекта, что позволяет автономно идентифицировать жидкие и порошкообразные твердые угрозы. Установленная на наземных беспилотных платформах, таких как малые вездеходы или роботизированная платформа SHERP, проходящая испытания на объекте DLR в Оберпфаффенхофене, система способна самостоятельно добираться до целевой зоны и обнаруживать аномалии без вмешательства человека. В ходе предварительных испытаний система идентифицировала подозрительные контейнеры, бочки, а также локальные участки порошковых или жидких утечек на дорожном покрытии и открытой местности. После завершения визуального распознавания встроенный лазерный спектроскопический прибор может оценивать целевое местоположение на расстоянии нескольких метров без необходимости прямого физического контакта. Измеряя взаимодействие между падающим лазерным излучением и целевым веществом, оптическая система способна проводить прямое полевое обнаружение, классификацию и идентификацию химических и биологических опасностей.

Данный технологический комплекс разработан совместно Институтом технической физики DLR, Институтом программных технологий DLR и Институтом робототехники и мехатроники DLR. Верификация системы включала лабораторные оценки, проведенные совместно с Федеральным ведомством по гражданской защите и помощи при катастрофах Германии (BBK) и Институтом защитных технологий и защиты от химических, биологических, радиологических и ядерных угроз Бундесвера (WIS). Операционные симуляции проводились на полигоне DLR в Лампольдсхаузене с использованием специально построенной технологической инфраструктуры для воспроизведения реальных химических производственных объектов. Томас Декорси, директор Института технической физики DLR, отметил, что методы обнаружения и идентификации различаются в зависимости от специфических свойств каждого опасного вещества, что требует автоматизированной интеграции нескольких датчиков, позволяющей системе самостоятельно ориентироваться в целевой зоне, локализовать объекты и определять класс вещества. Кроме того, для борьбы с угрозами, переносимыми по воздуху при пожарах, промышленных авариях, технических неисправностях или умышленных действиях, DLR по поручению BBK также разработал платформу для отбора проб воздуха. Система, установленная на беспилотных летательных аппаратах или мобильных платформах, позволяет дистанционно собирать образцы окружающих газов и аэрозолей для последующего лабораторного анализа, заменяя ручной метод отбора проб, требующий от спасателей в защитных костюмах входа в опасную зону.

Дистанционное оптическое обнаружение опасных веществ обычно основано на активных лазерных спектроскопических методах, включая лазерно-искровую эмиссионную спектроскопию (LIBS), рамановскую спектроскопию и лазерно-индуцированную флуоресценцию (LIF). В установке LIBS с помощью телескопа Кассегрена высокоэнергетические наносекундные лазерные импульсы фокусируются на целевом образце, что позволяет индуцировать микроплазму на расстоянии до нескольких десятков метров. При охлаждении возбужденных ионов испускаются атомные спектры, характерные для элементов, что позволяет проводить количественную идентификацию элементов без подготовки образца. Для молекулярной идентификации органических соединений метод дистанционной рамановской спектроскопии измеряет смещение неупруго рассеянных фотонов, вызванное молекулярными колебательными модами. Собирающая оптика фокусирует обратно рассеянный сигнал на охлаждаемом детекторе на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС). Временной стробирующий детектор синхронизируется с импульсным лазерным освещением для подавления фонового дневного света и флуоресценции, что позволяет получить высокое отношение сигнал/шум в полевых условиях.