표제지
목차
요약 4
약어 정리 11
용어 정리 12
I. 서론 15
II. 지뢰/지뢰탐지관련 배경 및 기술 분석 17
1. 연구배경 및 연구의 필요성 17
1) 연구배경 및 목적 17
2) 연구 범위 및 중점 18
3) 스마트 웨어러블 지뢰탐지기 필요성 18
4) 미래 전장 환경 분석 18
2. 지뢰 및 지뢰지대 소개 21
1) 개요 21
2) 한국군 지뢰 23
3) 북한군 지뢰 30
4) 지뢰지대 33
3. 다양한 지뢰탐지 방법 33
1) 육안에 의한 탐지 34
2) 탐침에 의한 탐지 34
3) 금속 탐지(MD) 34
5) 지반침투 레이더(GPR)탐지 36
6) NQR (핵사 극공명) 기폭제 탐지 38
7) 기타 지뢰 탐지 방법 39
4. 지뢰탐지 센서의 기술 동향 39
1) 센서 기술의 성숙도 39
2) 국, 내외 연구 동향 40
5. 지뢰탐지 기술 적용위한 국내토양 특성 분석 45
1) 한국 표준 토양의 전기적 특성 분석 46
2) FDTD 수치해석 결과 49
6. 육군 운용 지뢰탐지기 현 실태 및 문제점 분석 52
1) 특성 및 제원(PRS-17K) 52
2) 현 실태 분석 및 문제점 53
3) 향후 발전방향 54
III. 스마트 웨어러블 지뢰탐지기 구현에 관한 연구 56
1. 스마트 웨어러블 지뢰탐지기, 컨트롤 알고리즘 56
2. 스마트 웨어러블 지뢰탐지기, 유닛부 구성 59
1) 휴먼바디 안테나부 59
2) 스마트 안경부 68
3) 블랙박스형 카메라부 70
4) 무선데이터 송수신부 71
3. 전투병 신체에 스마트 웨어러블 유닛부 착용 고찰 71
IV. 스마트 웨어러블 지뢰탐지의 실험 및 분석 74
1. 스마트웨어러블 지뢰탐지를 위한 실험 구성 74
2. UWB기반의 매설 지뢰탐지 시뮬레이션 연구 84
1) 지뢰탐지기반 UWB 신호의 송수신 성능에 대한 연구 84
2) UWB 기반 지뢰탐지 시뮬레이션 분석 86
3. 카메라기반 지뢰탐지 모의실험 91
1) 카메라를 이용한 지뢰탐지 및 영상 레코딩 기능 구성 92
2) 카메라기반 지뢰탐지를 위한 모의실험 및 분석 93
4. 연구결과에 대한 고찰 98
V. 결론 104
참고문헌 106
Abstract 110
표 2-1. 지뢰의 발달 과정 21
표 2-2. 지뢰의 발전 추세 21
표 2-3. 대인용탄(ADAM)과 대전차용탄(RAAM) 특징 30
표 2-4. 기타 지뢰 탐지 방법 39
표 2-5. 센서 기술의 성숙도 및 비용 40
표 2-6. 미국에 공개된 특허 42
표 2-7. 유럽 연합에 공개된 특허 42
표 2-8. 한국에 공개된 특허 42
표 2-9. 각 국 연도별 특허 공개 건수 현황 43
표 2-10. 센서 기술 특성 45
표 2-11. 센서 종류별, 연도별 특허 공개 건수 45
표 2-12. 토양 조건에 따른 수분 함유량 47
표 2-13. 지뢰탐지기 보유모델 및 보유율 53
표 2-14. 지뢰탐지기 제조회사 및 모델 53
표 4-1. 링크 버짓 항목 88
표 4-2. 지뢰의 종류 90
표 4-3. 거리에 따른 수신 전력 103
표 5-1. 제안한 지뢰탐지기의 기술 비교 105
그림 2-1. M16A1 대인지뢰 구성 24
그림 2-2. M14 대인지뢰 구성 25
그림 2-3. M15 대전차지뢰 구성 26
그림 2-4. M19 대전차지뢰 구성 27
그림 2-5. KM18A1 대인지뢰 구성 28
그림 2-6. M49 조명지뢰 구성 28
그림 2-7. POMZ계열파편지뢰 31
그림 2-8. PMD계열 목함 지뢰 31
그림 2-9. 철재 반보병 지뢰 32
그림 2-10. TMD-44 반땅크 지뢰(좌)와 철재 반땅크 지뢰 TM-41(우) 32
그림 2-11. 탐지자세(서서탐지, 포복탐지) 36
그림 2-12. NQR센서 부분 38
그림 2-13. 경륜차량과의 통합 38
그림 2-14. 각국에서 조사된 공개 특허 수 43
그림 2-15. 각국의 특허 공개 건수 44
그림 2-16. 각 국의 특허 공개 비율 44
그림 2-17. 센서 종류별 각국에서 공개한 특허 건수 45
그림 2-18. 식양토의 수분 함유량 변화에 따른 상대 유전율 48
그림 2-19. 식양토의 수분 함유량 변화에 따른 도전율 48
그림 2-20. 주파수 및 토양 조건에 따른 감쇠 49
그림 2-21. 지뢰탐지를 위한 FDTD 시뮬레이션 구성 49
그림 2-22. FDTD 시뮬레이션 결과 50
그림 2-23. 토양 조건에 따른 표적 신호 대 클러터 신호 비 50
그림 2-24. 주파수 및 수분 함유량에 따른 레이더 수신 전력 51
그림 2-25. 지뢰탐지기 주요 구성품 53
그림 2-26. 지뢰탐지판 고무링 54
그림 2-27. 운반상자/ 구성품 54
그림 2-28. 지뢰탐지기 헤드 셋 54
그림 2-29. 단·장손잡이 연결부위 54
그림 2-30. 미래 병사를 위한 센서 네트워크 55
그림 3-1. 스마트 웨어러블 지뢰탐지기 컨트롤 알고리즘 57
그림 3-2. 스마트 웨어러블 지뢰탐지기 구성 59
그림 3-3. 휴먼바디 안테나부 구성 59
그림 3-4. 휴먼바디 안테나부 몸체 구성 60
그림 3-5. 휴먼바디 안테나부 몸체 세부 구성 60
그림 3-6. 제 1 배터리부 구성 61
그림 3-7. 초고주파 방사빔 금속, 비금속, 기폭제 탐지 전경 61
그림 3-8. 초고주파 방사빔 패턴 62
그림 3-9. 금속, 비금속, 기폭제 전처리부 구성 62
그림 3-10. 비선형 회귀모델 알고리즘 엔진부 구성 64
그림 3-11. 비선형특성보정모드 결과 그래프 65
그림 3-12. 시공간적 상관성 분석모드 구성 67
그림 3-13. 스마트 안경부 68
그림 3-14. 스마트 안경부 구성 69
그림 3-15. 제 2 배터리부 구성 69
그림 3-16. 블랙박스형 카메라부 70
그림 3-17. 블랙박스형 카메라부 구성 70
그림 3-18. 스마트 웨어러블 구성 72
그림 3-19. 스마트 웨어러블 금속, 비금속, 기폭제 탐지 단계 72
그림 3-20. 휴먼바디 안테나부 구체적 동작과정 73
그림 4-1. UWB 및 카메라기반 지뢰탐지 및 검출 실험 구성 74
그림 4-2. UWB 및 카메라 기반, 지뢰탐지 실험장소 75
그림 4-3. 훈련용 M19대전차지뢰 76
그림 4-4. 훈련용 M15대전차지뢰 76
그림 4-5. 훈련용 M14대인지뢰(좌)와 M16A1대인지뢰(우) 76
그림 4-6. 플라스틱 병(좌)와 알루미늄 캔(우) 77
그림 4-7. 각 지뢰의 외형 측정 77
그림 4-8. 실험장소에 매설할 지뢰 배치 78
그림 4-9. M15대전차지뢰 배치 78
그림 4-10. 배치된 각종 지뢰 지면 굴토 79
그림 4-11. 각 지뢰 매설깊이 굴토 및 배치 80
그림 4-12. 각 지뢰 매설 전 깊이 측정 80
그림 4-13. M19대전차지뢰 중심으로 구성된 지뢰군 81
그림 4-14. M15대전차지뢰 중심으로 구성된 지뢰군 81
그림 4-15. 각 위치에 배치된 지뢰 매설 및 위장 82
그림 4-16. M19대전차지뢰 중심으로 매설된 지뢰군 82
그림 4-17. M15대전차지뢰를 중심으로 매설된 지뢰군 83
그림 4-18. 폭우 등 자연 환경으로 흙이나 위장이 제거 된 환경 구축 83
그림 4-19. 최종적으로 지뢰를 매설한 지역 측정 84
그림 4-20. 실시간 물체 탐지 거리 측정 시스템 신호처리 과정 85
그림 4-21. 시뮬레이션 분석 구체적 동작과정 86
그림 4-22. UWB Radar 시스템 87
그림 4-23. UWB 송신 신호 파형 89
그림 4-24. UWB 수신신호 파형(지뢰 미감지시) 89
그림 4-25. 지뢰의 종류에 따른 UWB 수신신호 파형 90
그림 4-26. 카메라기반 지뢰탐지 실험 구성 91
그림 4-27. 매설된 지뢰탐지 플로어 차트 92
그림 4-28. 액션카메라 93
그림 4-29. 액션카메라 활용 예 93
그림 4-30. 카메라 이동시 지뢰 매설지역 촬영 영상 94
그림 4-31. Foreground 추출결과(좌) 및 Background Model(우) 95
그림 4-32. 카메라 이동시 지면에 노출된 지뢰 탐지 영상 95
그림 4-33. Foreground 추출결과(좌) 및 Background Model(우) 96
그림 4-34. Blob 검출(좌) 및 지뢰탐지 검출 결과(우) 96
그림 4-35. 지면 위로 노출 된 지뢰의 Blob(좌) 및 지뢰탐지 검출 결과(우) 96
그림 4-36. 지뢰탐지 결과 및 지뢰 영역 표시 결과 97
그림 4-37. 지뢰 검출 실험 영상 이미지 98
그림 4-38. 지뢰 검출 실험 영상에 사람이 지뢰지역을 표시한 이미지 99
그림 4-39. 지뢰 검출 성능평가를 위한 비교 데이터 이미지 100
그림 4-40. 매설된 지뢰, 검출 성능평가를 위한 모의실험 101
그림 4-41. 매설된 지뢰, 검출 성능 실험을 통한 결과 분석 102
그림 4-42. 전방 커버지리 반경에 따른 감지 전력 102
(수식 2-1) (제목없음) 47
(수식 2-2) (제목없음) 47
(수식 2-3) (제목없음) 47
(수식 2-4) (제목없음) 48
(수식 2-5) (제목없음) 51
(수식 3-1) (제목없음) 64
(수식 3-2) (제목없음) 65
(수식 3-3) (제목없음) 65
(수식 3-4) (제목없음) 66
(수식 3-5) (제목없음) 66
(수식 3-6) (제목없음) 67
(수식 4-1) (제목없음) 87
(수식 4-2) (제목없음) 87
(수식 4-3) (제목없음) 87
(수식 4-4) (제목없음) 88
(수식 4-5) (제목없음) 100
(수식 4-6) (제목없음) 101
(수식 4-7) (제목없음) 101
(수식 4-8) (제목없음) 101