현재 지상군의 미래 지상전 개념은 전투력 운용의 시 공간적 제약요소를 극복하 여 전투력 발휘를 극대화 하는데 있으나, 육군이 운용하는 휴대용 지뢰탐지기 (PRS-17K)의 문제점으로 인해 미래 작전환경에 적합하지 못하다. 따라서 금속탐지 는 가능하나 오경보가 다수 발생하고 비금속은 탐지가 곤란하며, 운반상자(8kg)가 구성품(4kg)에 비해 중량화로 운반 및 휴대가 불편한 문제점이 있다. 또한 탐지병 중심으로 탐지거리가 1m(좌 우, 60도 회전, 1회전 시 20cm 전진)로 제한되어 지뢰 지대를 신속하게 통과 할 수 없고, 탐지병의 좌 우측 팔을 이용하여 탐지하다 보 니 ...
현재 지상군의 미래 지상전 개념은 전투력 운용의 시 공간적 제약요소를 극복하 여 전투력 발휘를 극대화 하는데 있으나, 육군이 운용하는 휴대용 지뢰탐지기 (PRS-17K)의 문제점으로 인해 미래 작전환경에 적합하지 못하다. 따라서 금속탐지 는 가능하나 오경보가 다수 발생하고 비금속은 탐지가 곤란하며, 운반상자(8kg)가 구성품(4kg)에 비해 중량화로 운반 및 휴대가 불편한 문제점이 있다. 또한 탐지병 중심으로 탐지거리가 1m(좌 우, 60도 회전, 1회전 시 20cm 전진)로 제한되어 지뢰 지대를 신속하게 통과 할 수 없고, 탐지병의 좌 우측 팔을 이용하여 탐지하다 보 니 탐지기의 중량화로 육체적 피로도가 증가하고 야간 탐지가 어려우며 개인화기 를 신체부위의 등 뒤로 각개 메어하고 탐지하다보니 적 출현 시 즉각 대응이 어 렵다는 문제점이 있다. 따라서 이런 문제점을 해결하고 미래 작전환경 변화에 부 합되게 전투병 신체에 탈 부착 가능한 UWB(Ultra WideBand) 및 카메라기반, 스마 트 웨어러블 지뢰탐지기 구현에 대해 연구를 하였다. 본 논문은 스마트 웨어러블 지뢰탐지기 구현을 위해 컨트롤 알고리즘과 유닛부 구성에 대하여 제안하였다. 컨트롤 알고리즘은 8단계로 전원제어부에서 조명제어 부까지 연구를 하였고, 전투병 신체에 적용 가능 유무를 고찰하기 위해 유닛부 구 성을 휴먼바디 안테나로 부터 무선데이터 송수신부까지 구성하여 전투병 신체에 적용하였다. 전투병이 전투복을 착용한 상태에서 신체에 탈, 부착식으로 장착하여 초고주파 RF(Radio Frequency)빔을 통해 지하 및 지상에 매설된 금속, 비금속, 기 폭제를 전방위(360도)로 탐지 가능함을 입증하기 위해 UWB와 카메라 기반, 모의 실험을 진행하였다. 먼저 실험구성은 실제 기본형 지뢰지대를 매설하는 지뢰군으 로 지뢰밀도를 1 : 2 : 1로 실제 매설환경과 동일한 장소를 선정하고, 실험 안정성 을 강구하기 위해 훈련용 지뢰를 사용하였다. UWB기반의 매설 지뢰탐지 시뮬레이션 연구에서는 UWB기반 지뢰탐지 성능을 분석하기 위해 매트랩(Matlab) 시뮬레이션을 이용하였으며, 시뮬레이션 진행결과 UWB수신신호에 탐지된 지뢰의 종류 및 매설 깊이에 따라 수신신호 파형 진폭이 각각 도출되었고, 직경과 높이가 크고 금속일수록 진폭파형이 높게 나타남을 알 수 있었다. 다음은 카메라기반 지뢰탐지 모의실험 분석에서는 카메라 기반 지뢰탐지 성능을 분석하기 위해, GMMM(Gausian Mixture Model Meanshift)를 이용 하였으며 실험구 축 환경은 지면에 노출된 지뢰를 카메라를 이용한 영상으로 촬영하여 지뢰의 전 체 또는 일부 모형을 파악한 후 다수의 지뢰를 클러스터링 하여 지뢰의 종류별 탐지와 결과를 표시할 수 있는 환경을 구성하였다. 카메라 기반 지뢰탐지를 위한 모의실험 분석으로 액션카메라를 이용하여 지뢰매 설지역 영상을 획득 및 분석하였다. 카메라 영상에서 지뢰탐지를 위한 알고리즘을 활용하여 모니터링 영상의 대지 전경(Back Ground)과 지뢰 전경(Fore Ground)을 분리한 후 추적(Tracking)하는 영상처리 기술을 적용하여 모의실험 결과, 지뢰가 노출된 곳은 사각형 실선으로, 지뢰가 매설되었으나 노출되지 않는 곳은 사각형 점선으로 도출하였다. UWB 및 카메라 기반, 스마트 웨어러블 지뢰탐지기의 지뢰탐지 가능성을 구현하 기 위해 시뮬레이션 연구 및 모의실험 분석을 통해 검증하였다. UWB를 이용하여 지하 및 지상에 매설된 지뢰를 탐지할 경우 신속하고 정확하게 지뢰탐지가 가능 함을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었고, 카메라를 이용하여 지상에 노출된 지 뢰를 탐지할 경우 지뢰탐지가 이중으로 가능함을 모의실험 결과를 통해 확인할 수 있었다. 따라서 휴먼바디 안테나부에 UWB센서를 적용하여 지하 및 지상에 노출된 지뢰 와 스마트 안경 및 블랙박스 카메라부에서 지상에 노출된 지뢰를 영상으로 촬영 한 후 분석해 본 결과 지뢰 매설 유무와 예상 매설지역을 이중으로 탐지할 수 있 었다. 또한 창의적이고 획신적인 차세대 지뢰 탐지기로 각종 지뢰지대에 매설된 지뢰를 회피하여 신속하게 기동할 수 있는 가능성을 확인하였다. 본 연구는 국방 과학연구소에서 발표한 미래의 한국군 병사 개인장비 체계와 연동하여 연구개발 하는데 유효한 자료가 될 것으로 판단된다. 아울러 향후 응용분야로는 지뢰탐지기 운용을 현재 공병병과에서 전투병과로 확 대하고 공항, 항만 등 국가 중요 산업시설의 폭약탐지 및 한국 민통선 지역과 동 남아 지역의 미확인 지뢰를 탐지할 수 있고, UWB센서를 전투복 재질에 내장하거 나 규격을 조정 시 전투병, 차량, 장갑차, 로봇 등에 장착가능하며, 네비게이션에 내장 시에는 독도법을 하지 않고도 목표지점 도착이 용이하고, 민수용으로 상용화 및 수출시장 확보에 따른 수익 증가가 기대된다.
현재 지상군의 미래 지상전 개념은 전투력 운용의 시 공간적 제약요소를 극복하 여 전투력 발휘를 극대화 하는데 있으나, 육군이 운용하는 휴대용 지뢰탐지기 (PRS-17K)의 문제점으로 인해 미래 작전환경에 적합하지 못하다. 따라서 금속탐지 는 가능하나 오경보가 다수 발생하고 비금속은 탐지가 곤란하며, 운반상자(8kg)가 구성품(4kg)에 비해 중량화로 운반 및 휴대가 불편한 문제점이 있다. 또한 탐지병 중심으로 탐지거리가 1m(좌 우, 60도 회전, 1회전 시 20cm 전진)로 제한되어 지뢰 지대를 신속하게 통과 할 수 없고, 탐지병의 좌 우측 팔을 이용하여 탐지하다 보 니 탐지기의 중량화로 육체적 피로도가 증가하고 야간 탐지가 어려우며 개인화기 를 신체부위의 등 뒤로 각개 메어하고 탐지하다보니 적 출현 시 즉각 대응이 어 렵다는 문제점이 있다. 따라서 이런 문제점을 해결하고 미래 작전환경 변화에 부 합되게 전투병 신체에 탈 부착 가능한 UWB(Ultra WideBand) 및 카메라기반, 스마 트 웨어러블 지뢰탐지기 구현에 대해 연구를 하였다. 본 논문은 스마트 웨어러블 지뢰탐지기 구현을 위해 컨트롤 알고리즘과 유닛부 구성에 대하여 제안하였다. 컨트롤 알고리즘은 8단계로 전원제어부에서 조명제어 부까지 연구를 하였고, 전투병 신체에 적용 가능 유무를 고찰하기 위해 유닛부 구 성을 휴먼바디 안테나로 부터 무선데이터 송수신부까지 구성하여 전투병 신체에 적용하였다. 전투병이 전투복을 착용한 상태에서 신체에 탈, 부착식으로 장착하여 초고주파 RF(Radio Frequency)빔을 통해 지하 및 지상에 매설된 금속, 비금속, 기 폭제를 전방위(360도)로 탐지 가능함을 입증하기 위해 UWB와 카메라 기반, 모의 실험을 진행하였다. 먼저 실험구성은 실제 기본형 지뢰지대를 매설하는 지뢰군으 로 지뢰밀도를 1 : 2 : 1로 실제 매설환경과 동일한 장소를 선정하고, 실험 안정성 을 강구하기 위해 훈련용 지뢰를 사용하였다. UWB기반의 매설 지뢰탐지 시뮬레이션 연구에서는 UWB기반 지뢰탐지 성능을 분석하기 위해 매트랩(Matlab) 시뮬레이션을 이용하였으며, 시뮬레이션 진행결과 UWB수신신호에 탐지된 지뢰의 종류 및 매설 깊이에 따라 수신신호 파형 진폭이 각각 도출되었고, 직경과 높이가 크고 금속일수록 진폭파형이 높게 나타남을 알 수 있었다. 다음은 카메라기반 지뢰탐지 모의실험 분석에서는 카메라 기반 지뢰탐지 성능을 분석하기 위해, GMMM(Gausian Mixture Model Meanshift)를 이용 하였으며 실험구 축 환경은 지면에 노출된 지뢰를 카메라를 이용한 영상으로 촬영하여 지뢰의 전 체 또는 일부 모형을 파악한 후 다수의 지뢰를 클러스터링 하여 지뢰의 종류별 탐지와 결과를 표시할 수 있는 환경을 구성하였다. 카메라 기반 지뢰탐지를 위한 모의실험 분석으로 액션카메라를 이용하여 지뢰매 설지역 영상을 획득 및 분석하였다. 카메라 영상에서 지뢰탐지를 위한 알고리즘을 활용하여 모니터링 영상의 대지 전경(Back Ground)과 지뢰 전경(Fore Ground)을 분리한 후 추적(Tracking)하는 영상처리 기술을 적용하여 모의실험 결과, 지뢰가 노출된 곳은 사각형 실선으로, 지뢰가 매설되었으나 노출되지 않는 곳은 사각형 점선으로 도출하였다. UWB 및 카메라 기반, 스마트 웨어러블 지뢰탐지기의 지뢰탐지 가능성을 구현하 기 위해 시뮬레이션 연구 및 모의실험 분석을 통해 검증하였다. UWB를 이용하여 지하 및 지상에 매설된 지뢰를 탐지할 경우 신속하고 정확하게 지뢰탐지가 가능 함을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었고, 카메라를 이용하여 지상에 노출된 지 뢰를 탐지할 경우 지뢰탐지가 이중으로 가능함을 모의실험 결과를 통해 확인할 수 있었다. 따라서 휴먼바디 안테나부에 UWB센서를 적용하여 지하 및 지상에 노출된 지뢰 와 스마트 안경 및 블랙박스 카메라부에서 지상에 노출된 지뢰를 영상으로 촬영 한 후 분석해 본 결과 지뢰 매설 유무와 예상 매설지역을 이중으로 탐지할 수 있 었다. 또한 창의적이고 획신적인 차세대 지뢰 탐지기로 각종 지뢰지대에 매설된 지뢰를 회피하여 신속하게 기동할 수 있는 가능성을 확인하였다. 본 연구는 국방 과학연구소에서 발표한 미래의 한국군 병사 개인장비 체계와 연동하여 연구개발 하는데 유효한 자료가 될 것으로 판단된다. 아울러 향후 응용분야로는 지뢰탐지기 운용을 현재 공병병과에서 전투병과로 확 대하고 공항, 항만 등 국가 중요 산업시설의 폭약탐지 및 한국 민통선 지역과 동 남아 지역의 미확인 지뢰를 탐지할 수 있고, UWB센서를 전투복 재질에 내장하거 나 규격을 조정 시 전투병, 차량, 장갑차, 로봇 등에 장착가능하며, 네비게이션에 내장 시에는 독도법을 하지 않고도 목표지점 도착이 용이하고, 민수용으로 상용화 및 수출시장 확보에 따른 수익 증가가 기대된다.
Nowadays the future war concepts of army is to maximize the combat power by overcoming restrictions of time and space, but it’s not suitable for future strategy background because the portable mine detector(PRS-17K) have some drawbacks. It can detect landmines but the false alarms occur frequently a...
Nowadays the future war concepts of army is to maximize the combat power by overcoming restrictions of time and space, but it’s not suitable for future strategy background because the portable mine detector(PRS-17K) have some drawbacks. It can detect landmines but the false alarms occur frequently and it can’s detect non-metal materials. Also it’s uncomfortable to carry detectors because of it’s weigh(transport box-8kg, composition-4kg) and distance of detecting area is 1meter so it’s hard to go through the mind fields rapidly and a soldier’s exhaustion is increasing, unavailable to detect at night and at rapid environment change. Therefore I studied detachable UWB(Ultra WideBand) and camera-based smart wearable mine detector to change future strategy environment and solve the problems above. This study suggests control-algorism and composition of unit parts for realization of smart wearable mine detector. In control algorism, it has studied into 8steps; from power control unit to lighting control unit, and each units are applied to a soldier’s body to check whether it works or not. after a soldier wears combat uniform, the experiment with UWB and camera-based unit is on progress to confirm whether detecting underground metal·non-metal·ignition is possible with RF(Radio Frequency)beam. Composition of experiments is mine cluster, which basic landmines are buried. and we selected experiment area as same as real laying landmines environment (density 1 : 2 : 1), also used training landmines for safety. In simulation study of UWB-based buried landmines detecting and used Matlab simulation for analyzing landmines-detecting efficiency. After process of simulation, it has been confirmed that types and burial depth of mines which are detected by UWB receive signals are detected by detector’s reception signal’s amplitude. In camera-based mock test, the Gausian Mixture Model Meanshift is used for analyzing. By using exposed camera from ground, capture it as video and notice the whole or part of landmines, compose environments which are clustered. In mock test’s analysis of camera-based landmines detection, the action-camera is used. We used Action cameras to analyze simulated results for the camera-oriented mine detection, acquire images on the area of buried mines and analyze it, apply algorithm for mine detection to the camera images and applied image processing techniques which separates the background and foreground in the monitoring images. The results of the simulation shows that the area where the mines are exposed are drew into square solid lines, and the area where unexposed into square dotted lines. By verifying through simulation study and analysis to implement detecting abilities for UWB and camera-oriented smart wearable mine detectors, the results showed us that we can use UWB to detect mines on the ground and underground swiftly and accurately, according to the simulations. We also found out that by using cameras to detect exposed mines on the ground enables us to detect mines twice over. So we can detect mines doubly be applying UWB to the human-body antennas to detect exposed mines over and under the ground, smart-glasses with black box cameras to shoot and analyze images of exposed mines on the ground and check whether mines are planted or not and detect possible mine planted areas. By using these creative and innovative next-gen mine detection techniques, we saw possibilities to overcome and maneuver swiftly on the various types of mine fields. Besides, these data can also prove its worthiness to future individual soldier equipment systems presented by the Agency for Defense Development, by interlocking, researching and developing these systems. Furthermore, we can expand the application fields of this mine detectors, which is now applied only on the engineering units, to combat units and airports, ports and vital industrial facilities for detecting explosives. It can also be used on the civilian access control areas and Southeast Asian areas to detect unidentified mines. UWB sensors can be equipped on the combat uniform fabrics and when the standards are adjusted, can be installed on combat vehicles and armored vehicles. Also, when equipped within the navigation systems, individuals can get to the target spot without map reading. We can commercialize this technique for civilian purposes and secure export market, resulting in increased profits.
Nowadays the future war concepts of army is to maximize the combat power by overcoming restrictions of time and space, but it’s not suitable for future strategy background because the portable mine detector(PRS-17K) have some drawbacks. It can detect landmines but the false alarms occur frequently and it can’s detect non-metal materials. Also it’s uncomfortable to carry detectors because of it’s weigh(transport box-8kg, composition-4kg) and distance of detecting area is 1meter so it’s hard to go through the mind fields rapidly and a soldier’s exhaustion is increasing, unavailable to detect at night and at rapid environment change. Therefore I studied detachable UWB(Ultra WideBand) and camera-based smart wearable mine detector to change future strategy environment and solve the problems above. This study suggests control-algorism and composition of unit parts for realization of smart wearable mine detector. In control algorism, it has studied into 8steps; from power control unit to lighting control unit, and each units are applied to a soldier’s body to check whether it works or not. after a soldier wears combat uniform, the experiment with UWB and camera-based unit is on progress to confirm whether detecting underground metal·non-metal·ignition is possible with RF(Radio Frequency)beam. Composition of experiments is mine cluster, which basic landmines are buried. and we selected experiment area as same as real laying landmines environment (density 1 : 2 : 1), also used training landmines for safety. In simulation study of UWB-based buried landmines detecting and used Matlab simulation for analyzing landmines-detecting efficiency. After process of simulation, it has been confirmed that types and burial depth of mines which are detected by UWB receive signals are detected by detector’s reception signal’s amplitude. In camera-based mock test, the Gausian Mixture Model Meanshift is used for analyzing. By using exposed camera from ground, capture it as video and notice the whole or part of landmines, compose environments which are clustered. In mock test’s analysis of camera-based landmines detection, the action-camera is used. We used Action cameras to analyze simulated results for the camera-oriented mine detection, acquire images on the area of buried mines and analyze it, apply algorithm for mine detection to the camera images and applied image processing techniques which separates the background and foreground in the monitoring images. The results of the simulation shows that the area where the mines are exposed are drew into square solid lines, and the area where unexposed into square dotted lines. By verifying through simulation study and analysis to implement detecting abilities for UWB and camera-oriented smart wearable mine detectors, the results showed us that we can use UWB to detect mines on the ground and underground swiftly and accurately, according to the simulations. We also found out that by using cameras to detect exposed mines on the ground enables us to detect mines twice over. So we can detect mines doubly be applying UWB to the human-body antennas to detect exposed mines over and under the ground, smart-glasses with black box cameras to shoot and analyze images of exposed mines on the ground and check whether mines are planted or not and detect possible mine planted areas. By using these creative and innovative next-gen mine detection techniques, we saw possibilities to overcome and maneuver swiftly on the various types of mine fields. Besides, these data can also prove its worthiness to future individual soldier equipment systems presented by the Agency for Defense Development, by interlocking, researching and developing these systems. Furthermore, we can expand the application fields of this mine detectors, which is now applied only on the engineering units, to combat units and airports, ports and vital industrial facilities for detecting explosives. It can also be used on the civilian access control areas and Southeast Asian areas to detect unidentified mines. UWB sensors can be equipped on the combat uniform fabrics and when the standards are adjusted, can be installed on combat vehicles and armored vehicles. Also, when equipped within the navigation systems, individuals can get to the target spot without map reading. We can commercialize this technique for civilian purposes and secure export market, resulting in increased profits.
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