Characterization of Dielectric Containers used in Improvised Explosive Devices using Radar Cross-Section techniques

Abstract

This document presents the experimental development using an M-Sequence radar, the response of the Radar Cross-Section (RCS) for Improvised Explosive Devices (IED) used in Colombia. The construction and manipulation of these artifacts were carried out under the supervision of the Army. These artifacts are built mostly with glass bottles, plastic containers, empty containers or plastic pipelines. Additionally, the IED have cables, batteries, insulating tape, detonator and some activation method (syringes, clothes hooks or whatever activation type). The samples were divided into three different groups to determine the characteristics of discrimination. The first group called clutter is made up of empty containers. The second group called IED with air inside, the empty container of the first group, but with some modifications, cables, batteries, detonator and activation method were added, this group does not contain any material inside, only air. Finally, the third group called IED with substitute material is the same artifact of the second group, but inside it has a synthetic material that has the same electrical behavior as the ANFO (from the English Ammonium Nitrate-Fuel Oil). The separation in these three groups allowed observing the difference of magnitude of the SCR that exists between them. In some frequencies the response of the RCS is divided into two groups, the first group corresponds to the clutters and the second group corresponds to the IED with air and substitute material inside it, and in others, the RCS of each group is not differentiated. These results were validated with a test using a Vector Network Analyzer (VNA) and the same radar of the first test with a different configuration. The validation allowed us to verify that regardless of whether a VNA or radar is used, the behavior for the three groups is similar to the first test.

Resumen: Este documento presenta el desarrollo experimental usando un radar M-Sequence, la respuesta del Radar Cross-Section (RCS) para Artefactos de Explosión Improvisada (AEI) usados en Colombia. La construcción y manipulación de estos artefactos se realizó bajo la supervisión del Ejercito Nacional. Estos artefactos están construidos en su mayoría con botellas de vidrio, envases plásticos, contenedores vacíos o tuberías de PVC. Adicionalmente se le agregan cables, baterías, cinta, detonador y algún método de activación (jeringas, ganchos de ropa, pulsadores, etc). Para determinar las características de discriminación las muestras se dividieron en tres diferentes grupos. El primer grupo llamado clutter, esta conformado por contenedores vacíos. El segundo grupo llamado AEI con aire en su interior, el contenedor vacío del primer grupo, pero con algunas modificaciones, se agregaron cables, baterías, detonador y el metodo de activación, este grupo no contiene ningún material en su interior, únicamente aire. Finalmente, el tercer grupo llamado AEI con material sustituto, es el mismo artefacto del segundo grupo, pero en su interior tiene un material sintético que tiene el mismo comportamiento eléctrico que el ANFO (del inglés Ammonium Nitrate-Fuel Oil). La separacion en estos tres grupos permitió observar la diferencia de magnitud del RCS que existe entre ellos. En algunas frecuencias la respuesta del RCS se divide claramente en dos grupos, el primer grupo corresponde a los clutters y el segundo grupo corresponde a los AEI con aire y material sustituto en su interior y en otras no se diferencia claramente el RCS de cada grupo. Para comprobar estos resultados se realizo una prueba de validación con un Vector Network Analyser (VNA) y el mismo radar usado durante la primera prueba con una configuración distinta. Esto permitió comprobar que sin importar si se usa un VNA o un radar el comportamiento para los tres grupos es similar al obtenido durante la primera prueba.