GPR Development for Landmine Detection

Under the research project supported by Japanese Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), we have conducted the development of GPR systems for landmine detection. Until 2005, we have finished development of two prototype GPR systems, namely ALIS (Advanced Landmine Imaging System) and SAR-GPR (Synthetic Aperture Radar-Ground Penetrating Radar). ALIS is a novel landmine detection sensor system combined with a metal detector and GPR. This is a hand-held equipment, which has a sensor position tracking system, and can visualize the sensor output in real time. In order to achieve the sensor tracking system, ALIS needs only one CCD camera attached on the sensor handle. The CCD image is superimposed with the GPR and metal detector signal, and the detection and identification of buried targets is quite easy and reliable. Field evaluation test of ALIS was conducted in December 2004 in Afghanistan, and we demonstrated that it can detect buried antipersonnel landmines, and can also discriminate metal fragments from landmines. SAR-GPR (Synthetic Aperture Radar-Ground Penetrating Radar) is a machine mounted sensor system composed of B GPR and a metal detector. The GPR employs an array antenna for advanced signal processing for better subsurface imaging. SAR-GPR combined with synthetic aperture radar algorithm, can suppress clutter and can image buried objects in strongly inhomogeneous material. SAR-GPR is a stepped frequency radar system, whose RF component is a newly developed compact vector network analyzers. The size of the system is 30cm x 30cm x 30 cm, composed from six Vivaldi antennas and three vector network analyzers. The weight of the system is 17 kg, and it can be mounted on a robotic arm on a small unmanned vehicle. The field test of this system was carried out in March 2005 in Japan.

지뢰탐지를 위한 GPR 시스템의 개발

일본 문부과학성의 연구 지원하에 지뢰 탐지를 위한 GPR 시스템 개발에 관한 연구를 수행하였다. 2005 년도까지 두 종류의 새로운 지뢰탈지 GPR 시스템 원형의 개발을 완성하였으며 이를 ALIS (Advanced Landmine Imaging System)와 SAR-GPR (Synthetic Aperture Radar-Ground Penetrating Radar)이라고 명명하였다. ALIS는 금속탐지기와 GPR을 결합한 새로운 형태의 휴대용 지뢰탐지 시스템이다. 센서의 위치를 실시간으로 추적하는 시스템을 장착하여 센서에 감지된 신호를 실시간으로 영상화할 수 있도록 하였으며, 센서 위치의 추적은 센서의 손잡이에 장착한 CCD 카메라만을 이용하여 가능하도록 고안하였다. 그리고 GPR과 금속탐지기 신호를 CCD 카메라에 포착된 영상에 중첩하여 동시에 영상화하도록 설계하였기 때문에 매설된 탐지 목적물을 용이하게 그리고 신뢰할 만한 수준으로 탐지하고 구별할 수 있다. 2004년 12월에 아프가니스탄에서 ALIS의 현장 검증 실험을 수행하였으며, 이를 통해 이 연구에서 개발한 시스템을 이용하여 매설된 대인지뢰를 탐지할 수 있을 뿐만 아니라 대인지뢰와 금속 파편의 구분 또한 가능함을 보였다. SAR-GPR은 이동 로보트에 장착한 지뢰탐지 시스템으로 GPR과 금속탐지기 센서로 구성된다. 다수의 송, 수신 안테나로 구성된 안테나 배열을 채택하여 개선된 신호처리 기법의 적용을 가능하며, 이를 통해 좀 더 나은 지하 영상의 획득이 가능하다. SAR-GPR에 합성개구 레이다 알고리듬을 채용함으로써 원하지 않는 클러터(clutter)신호를 억제하고 불균질도가 높은 매질 내부에 매설된 목적물을 영상화할 수 있다. SAR-GPR은 새로이 개발한 휴대용 벡터 네트워크 분석기를 이용한 스텝 주파수 레이다 시스템(stepped frequency radar system)으로 6 개의 Vivaldi 안테나와 3 개의 벡터 네트워크 분석기로 구성된다. SAR-GPR의 크기는 $30cm{\times}30cm{\times}30cm$, 중량은 17 kg 정도이며 소형 무인 차량의 로보트 팔에 장착된다. 이 시스템의 현장 적용 실험은 2005 년 3 월 일본에서 성공적으로 실시된 바 있다.