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문제 정의
- 본 기고에서는 다차원 감시정찰 정보자산 통합 및 지능형 경계체계 기술 개발을 소개하고자 한다.
- 연구과제는 다중센서를 이용하여 지능형 신호/영상을 분석방법을 개발하여 이를 적용한 지능형 다중 센서 경계 시스템을 개발하는 것을 목표로 한다.
제안 방법
- 연구과제는 MMF (Multi-Modal and Format) 데이터 통합화 및 학습기반 지능형 분석 기술을 바탕으로 지능형 감시 정찰 플랫폼의 핵심 기술을 개발하여 MMF 통합 플랫폼을 고도화한다.
- 이 도플러 편이의 상대적 편이 특성을 이용해서 대상물과 레이더 안테나 사이의 거리차이에 대한 위상보정 방식을 쓰거나 수신지점은 다르지만 위상이 같은 신호를 더하여 합성된 안테나신호를 획득한다. 즉 레이더가 이동한다는 것을 이용하여 개구면이 작은 안테나로 수신된 연속적인 여러 개의 레이더 신호들을 합성하여 개구면이 큰 안테나의 개구면을 수학적 방법으로 합성한다는 것이다. 그래서 합성개구(合性開口) (syntheticaperture radar, SAR) 레이더라는 이름이 붙은 것이다.
성능/효과
- 이 때 전파가 반사돼 돌아오는 사이에 이동한 거리만큼 마치 레이더 안테나의 직경이 길어지는 효과가 나타나 좀 더 예리하게 반사파를 수신할 수 있습니다. 결과적으로 공중에서 넓은 범위의 지상의 고해상도의 영상을 획득하는 데 아주 효과적이다.
- 넷째, 경계시스템의 문제점을 종합하면, 지형적 장애로 인해 사각지점이 발생되고, 이동물체 자동추적 기능이 제한적이며, 저고도 카메라는 야간에 조명 없이 단독 운용할 때에는 감시가 제한적이고, IR 카메라는 원거리 감시가 가능하지만 적외선 및 레이저 조명의 노출 위험이 큰 것이 단점이다, 즉, 인공지능 CCTV를 이용한 감시/경계 시스템 구축에 대한 목표는 높으나, 기술적 한계로 실제적인 성과는 저조한 실정이다.
- 셋째, SAR방식은 합성개구레이더로 합성개구레이더는 구름을 통과하며 지하까지 투시할 수 있으나, 일반 적인 지상 물체관측에는 EO 카메라 보다 훨씬 선명하지 못한 편이며, SAR방식은 레이더 영상이다7).
- 첫째, Optical 방식은 일반 필름식 카메라로 기지에 귀환해서필름을 현상해야 한다.
- 첫째, SW측면에서는 인공지능 알고리즘 기술 수준이 저조하여 탐색 및 추적 시 잦은 오류가 발생하고, 축적된 데이터 부족으로 및 알고리즘 개발능력이 저조하며, GIS 등과 연계한 기술수준이 저조하다. 외산 SW를 커스터마이징하여 사용하거나, 영상 깨짐, 떨림, 지연 보정 기술 등이 저조하여 안정적인 통제시스템이 필요한 실정이다.
후속연구
- 광운대는 지능형 국방ICT 연구센터를 통해 지능형 ICT 국방감시정찰 · 경계 시스템 개발을 선도하고 초고용량 군 감시정찰정보를 통합 · 저장 · 관리 할 수 있는 플랫폼 개발과 다차원 정보 처리를 위한 기술 개발 등에 대해 연구를 진행할 예정이다.
- 다차원 감시정찰 정보에 대한 데이터 분석 및 처리기술을 적용하여 군 전장 환경 분석 통제 및 민간 분야에도 활용가능한 군 감시정찰 정보자산의 통합화 및 분석이 필요하며, 감시정찰, 정보분석, 정보색인, 영상감시 등 군 정보자산 체계의 연구개발을 통한 지능형 경계체계 핵심인재 양성이 필요하다.
- 둘째, 동작 탐지(Motion Detection) 기술 개발이 필요하다. 전방 GOP, 중요시설 등에 침투, 귀순 목적 등으로 활동하는 객체의 움직임을 탐지해야 하고, 다양하고 세부적인 데이터와 패턴 등을 분석하여 알고리즘을 개발해야 동물과 사람, 군인과 민간인, 남성과 여성, 성인과 어린이 등을 구분할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
- 위의 목표 달성을 위해서는 첫째, 다중센서를 이용한 지능형분석 및 보안 전송기술을 위해 경계 영상 내 목표물 탐지/추적/식별/분석을 위한 딥 러닝 기반의 지능형 인식/추적 알고리즘 개발하고, 군 보안 유/무선 네트워크의 보안성 강화 및 고도화필요 및 다중 센서 데이터의 안정적 획득 기술 연구 등이 필요하다. 둘째, 지능형 다중 센서 통합 경계 시스템 개발을 위해서는 경계 영상 (CCTV, IR 등)의 특성 추출/분석/목표인식/융합기술 개발을 통한 지능형 통합 관제영상 생성 기술 개발과 고해상도/고화질 영상 압축 기술 개발 및 다중 센서 기반의 암호화 및 지능형 통합 관제 데이터 생성 기술 개발 등이 필요하다.
- 위의 목표 달성을 위해서는 첫째, MMF 데이터 통합화 및 분석 기술 개발을 위해 MMF 초고용량 센서 데이터 (EO, ER,SAR) 분석 및 통합 관리기술 개발과 MMF 감시정찰 데이터의 관측 조건을 고려한 보정/정합기술 개발 및 MMF 감시정찰 데이터를 위한 영상 융합 기술 개발 등이 필요하다. 둘째, 특징 추출/분석/정합을 통한 MMF 데이터에 대한 자동인지/분석/색인 기능을 가진 자가 학습기반 지능형 분석 기술 개발을 위해서는 MMF 데이터의 특성 추출/분석/색인 기술과 딥 러닝 (Deep Learning) 기술을 통한 지능형 군 감시정찰 정보자산 분석/관리/예측 기술 개발 등이 필요하다. 마지막, MMF 데이터의 지능형 감시정찰 플랫폼 개발을 위해서는 MMF 센서 데이터의 실시간 트랜잭션 처리/분석 기술 개발 및 최신 HW와 의사결정 환경에 최적화된 MMF 초고용량 이종 센서 데이터의 통합 관제프레임워크 기술 개발 등이 필요하다.
- 둘째, 특징 추출/분석/정합을 통한 MMF 데이터에 대한 자동인지/분석/색인 기능을 가진 자가 학습기반 지능형 분석 기술 개발을 위해서는 MMF 데이터의 특성 추출/분석/색인 기술과 딥 러닝 (Deep Learning) 기술을 통한 지능형 군 감시정찰 정보자산 분석/관리/예측 기술 개발 등이 필요하다. 마지막, MMF 데이터의 지능형 감시정찰 플랫폼 개발을 위해서는 MMF 센서 데이터의 실시간 트랜잭션 처리/분석 기술 개발 및 최신 HW와 의사결정 환경에 최적화된 MMF 초고용량 이종 센서 데이터의 통합 관제프레임워크 기술 개발 등이 필요하다.
- 마지막, 기타 항목으로는 과학기술의 발전과 접목한 감시/경계 시스템 개발을 위해서는 Big Data, IoT, 생체 바이오 등의 기술과 접목이 필요하고, CCTV의 핵심 부품에 대한 국산화와 국제표준에 부합되는 검증기관의 표준설정 및 기술력, 도구 개발 등이 필요하다.
- 넷째, 추적(Track) 및 상황도(COP)와 연동이 필요하다. 불순객체(사람, 차량, 선박 등) 탐지 후 알람 및 객체 세부 Data를 자동 서정하여 추적 가능해야 하고, 통제시스템을 통해 상항도에 위치를 도시하고, 객체가 이동시 상황도에 추적경로를 도시하고, 인접 CCTV와 연동하여 관측 가능한 CCTV에서 지속 추적이 가능한 기술을 개발해야 한다.
- 셋째, 음원 및 영상 탐지 SW 기술 개발이 필요하다. 적 포탄이나 지뢰 폭파 등에 대한 소리 발생, 산불 및 연기 발생, 귀순자가 소리 질러 귀순의사를 밝힐 시 발생하는 소리 등을 감지하여 카메라가 자동으로 탐지하여 영상을 전송할 수 있는 기술 등이 필요하다.
- 영상정보 특징추출을 위해 개발될 딥 러닝 기반 예측기술은 영상 인식 분야뿐만 아니라 음성처리, 인공지능 등 다양한 분야로의 후속연구 파급효과가 매우 클 것으로 기대되며, 레이더 영상, 고해상도 광학 영상, 적외선 영상 등을 이용하여 관심 타겟을 탐지 및 인식하는 알고리즘/시스템에 대한 기술은 군사적 목적 이외에 민간 목적으로도 그 수요가 증가할 것으로 예상 된다.
- 위의 목표 달성을 위해서는 첫째, MMF 데이터 통합화 및 분석 기술 개발을 위해 MMF 초고용량 센서 데이터 (EO, ER,SAR) 분석 및 통합 관리기술 개발과 MMF 감시정찰 데이터의 관측 조건을 고려한 보정/정합기술 개발 및 MMF 감시정찰 데이터를 위한 영상 융합 기술 개발 등이 필요하다. 둘째, 특징 추출/분석/정합을 통한 MMF 데이터에 대한 자동인지/분석/색인 기능을 가진 자가 학습기반 지능형 분석 기술 개발을 위해서는 MMF 데이터의 특성 추출/분석/색인 기술과 딥 러닝 (Deep Learning) 기술을 통한 지능형 군 감시정찰 정보자산 분석/관리/예측 기술 개발 등이 필요하다.
- 위의 목표 달성을 위해서는 첫째, 다중센서를 이용한 지능형분석 및 보안 전송기술을 위해 경계 영상 내 목표물 탐지/추적/식별/분석을 위한 딥 러닝 기반의 지능형 인식/추적 알고리즘 개발하고, 군 보안 유/무선 네트워크의 보안성 강화 및 고도화필요 및 다중 센서 데이터의 안정적 획득 기술 연구 등이 필요하다. 둘째, 지능형 다중 센서 통합 경계 시스템 개발을 위해서는 경계 영상 (CCTV, IR 등)의 특성 추출/분석/목표인식/융합기술 개발을 통한 지능형 통합 관제영상 생성 기술 개발과 고해상도/고화질 영상 압축 기술 개발 및 다중 센서 기반의 암호화 및 지능형 통합 관제 데이터 생성 기술 개발 등이 필요하다.
- 둘째, 동작 탐지(Motion Detection) 기술 개발이 필요하다. 전방 GOP, 중요시설 등에 침투, 귀순 목적 등으로 활동하는 객체의 움직임을 탐지해야 하고, 다양하고 세부적인 데이터와 패턴 등을 분석하여 알고리즘을 개발해야 동물과 사람, 군인과 민간인, 남성과 여성, 성인과 어린이 등을 구분할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
- 첫째, 비정형 환경에 특화된 SW 기술 개발이 필요하다. 악천후, 저조도, 야간, 저화질 영상을 방해입자를 제거하고 화질 및 가시성 향상 알고리즘을 통해 실시간으로 복원, 송출하여 선명하고 깨끗한 영상 제공이 필요하고, 영상데이터 축적을 통해 계절별 환경(강설, 녹음기 등) 및 수목의 흔들림 등에 영향을 받지 않는 기술 등이 필요하다.
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