본 논문은 자성센서 기반 지뢰탐지기를 개발하는 과정에서 필요한 신호처리 알고리즘을 제안한다. 탐지신호의 세기는 탐지 코일에 수신된 자기장의 변화량을 이용하여 얻는다. 표적이 없을 때 대비 표적이 있을 때의 상대적인 신호세기를 계산하기 때문에 표적이 없는 상태에서 calibration data를 만든다. 자기장은 장비 자체의 전기적인 잡음 또는 주변 환경의 영향을 받으므로 calibration을 지속적으로 수행하고 갱신하는 것이 중요하다. 마지막으로 표적에 의해 발생하는 신호크기의 변화량, 즉 단위 시간 당 그래프의 기울기 값이 일정 수준 이상 도달하는지 감시하여 정확한 탐지지점과 신호크기를 판별한다.
저주파수 전자탐사 관로 탐지기 개발 및 현장 운용시의 지침을 마련하기 위해 3차원 유한요소법을 이용해서 수평 자기 쌍극자 송신원에 의한 도전성 지하 매설 관로의 전자기 반응을 계산하고 그 특성을 분석하였다. 단일 관로의 전자기 반응은 수평 자기장 및 수직 자기장의 수평 차분치 모두 관로 직상부에서 최대값을 나타낸다. 반응 곡선에서 최대값의 1/2이 되는 위치의 폭은 수평 자기장의 경우 수직 자기장의 수평 차분치보다 2배 정도 넓으며, 이는 수직 자기장의 수평 차분치가 관로 위치 분해능이 높은 것을 의미한다. 그리고 관로의 심도 계산식이 관로의 직상부에서만 정의되기 때문에 분해능이 높은 수직 자기장의 수평 차분치를 측정하는 것이 관로 심도 결정시 유리할 것이다. 서로 2 m 떨어진 이중 관로의 전자기 반응은 수직 자기장의 수평 차분의 경우 송신기 하부 및 인접 관로의 상부 모두에서 반응 곡선의 피크가 보인다. 이에 반해 수평 자기장의 경우는 인접 관로에 의한 자기장은 송신기 하부 관로에 의한 자기장에 의해 상쇄되어 송신기 하부 관로에 의한 피크만 나온다. 이로 미루어 볼 때 지하에 다수의 관로가 인접하여 매설되어 있는 상황에서는 수직 자기장의 수평 차분을 측정함으로써 다수 관로의 탐지도 가능할 것으로 보인다. 그리고 반응 곡선의 폭을 비교할 때, 단일 관로에서와 마찬가지로 분해능은 수직 자기장의 수평 차분치를 측정하는 것이 수평 자기장을 측정하는 것에 비해 뛰어난 것으로 판단된다.
입체시 계산 모형들은 국지적으로 대응 가능한 여러 대상들이 있는 경우 가설적인 부등 탐지기들간의 상호 작용을 통해 대응될 대상을 결정한다. 이 연구에서는 인간의 양안시 기제도 입체시 모형들의 가정과 유사하게 부등 탐지기들의 활성화 수준에 따라 대응될 대상을 선택하는 지를 알아보기 위해서 깊이가 다른 두 표면을 가지는 무선점 패턴을 입체 그림으로 사용하였다. 응시 표면과 같은 깊이에 놓여 있는 표면을 구성하는 점들은 무선적으로 선택되었으며(원 무선 패턴) 이 표면보다 앞에 놓여있는 표면을 구성할 점들은 원 무선 패턴의 각 점들과 다음과 같은 방식으로 짝지어졌다. 원 무선 패턴을 구성하는 점들의 위치를 발견하여 왼쪽 입체 그림에서는 무선 점들의 왼쪽 3분에 오른쪽 입체 그림에서는 무선 점들의 오른쪽 3분에 위치하도록 하여 6 분의 깊이에 해당하는 또 다른 표면을 만들었다. 원 무선점 패턴의 자기를 고정시킨 채 새로운 패턴의 밝기를 변화시키면 가설적인 탐지기들의 상대적인 활성화 수준이 서로 달라질 것을 추정할 수 있다. 상대적인 활성화 수준에 따라 대응될 대상이 변화되는 지를 알아보기 위해서 모든 점들의 위치는 고정시킨 채 두 표면을 구성하는 점들간의 상대적인 밝기를 변화시켜가면서 각 밝기 수준에서 두 표면의 깊이를 측정하였다. 쌍을 이루는 점들간의 밝기 차가 30% 이내인 조건에서는 3 분의 부등에 해당되는 하나의 표면이 지각되었지만, 두 점의 밝기가 타이가 날수록 이 표면 이외의 다른 표면과 더불어 모두 두개의 표면이 지각되었다. 특히 새로운 표면의 깊이는 무선점 패턴을 구성하는 점들과 추가된 점들의 상대적 밝기에 따라 달라겠다. 추가된 점들이 밝은 조건에서는 이 점들의 부등에 해당되는 깊이를 갖는 표면이 원 무선점 패턴이 밝은 조건에서는 무선점 패턴의 부등에 해당되는 깊이를 가진 표면이 추가적으로 지각되었다. 이러한 결과는 보다 활성화 된 탐지기들이 약한 탐지기들을 억제하여 있음을 시사한다.
지휘관 및 병사 공히 새로운 기술을 받아들이는데 신중하고 너무 늦었던 예가 역사상에 많이 있다. 우리들은 규로 전자공학에 기초를 두고 기술혁신을 체험하고 있다. 이들은 통신, 자기위치측정, 적대적, 목표위치판정, 정보축적의 분야로 나날이 변화하고 있다. 또한 이들의 성능을 개발하는데 따라 정보자료수집을 위한 기술로 개발되어 사용된다. 전자공학기술은 개발되고 있으나 지휘관이나 병사는 "이러한 장비를 여하히 사용하겠는가" "이러한 기술을 전술에 여하히 연결시키는가" 를 교육하기 위한 훈련체계의 부족이 중요한 문제가 되고 있다. 비스마르크함상에 레이다탐지기를 설치하였으나 레이다로 군함을 보호할 수가 없었다. 지휘관이 레이다에 탐지되지 않았던 시에 상대에게 탐지되었다고 믿었기 때문이다.
As increasing underground facilities, more effective management is needed nowadays. It is important to get an accurate information of underground facilities to manage that, so some methods of detecting location - electromagnetic induction method, ground penetration radar method, sonic method - are used to obtain the information of underground facilities. In this study, a magnetic method to detect underground facilities was developed. In the magnetic method, underground facilities are detected by a detector and the magnetic marker which is a permanent magnet and used to marking the location by attaching underground facilities. A proper characteristic of the magnetic marker was optimized by maxwell 20 magnetic field analysis tool, a test field was constructed with the magnetic marker, PVC pipe, and steel pipe under ground 1.5m, and the detector was made by modifying a common ferromagnetic detector. Magnetic strengths of the magnetic marker were measured by the detector at each location in the test field, and analyzed by magnetic field analysis tool in the same condition. In the result, the underground pipes were detectable within the deviation ${\pm}20cm$ at PVC pipe and ${\pm}10cm$ at steel pipe respectively. The steel pipe was more detectable by ferromagnetism. The developed magnetic method can be applied to maintain and manage underground facilities.
금속탐지 센서는 공항, 유물 탐지, 지뢰 탐지 등 여러 분야에서 유용하게 사용하고 있다. 하지만 기존의 금속 탐지기의 경우 탐지되어진 물체를 구분할 수 없어 사람이 직접 그 물체가 어떤 것인지 확인을 해야 한다. 만약 이 과정을 컴퓨터를 통해 처리할 수 있다면 물체가 무엇인지 확인하는 검사시간을 줄일 수 있으며, 인적자원의 낭비를 줄일 수 있다. 이 연구에서는 AMR 자기 스위치 센서를 이용하여 금속을 탐지하고, 데이터를 분석하여 탐지된 물체의 철의 함유량을 파악, 어떠한 물체인지 유추하는 것을 목표로 하였다. 이를 위해 금속 함유량이 다른 여러 물체의 데이터, 센서를 지나가는 속도에 다른 데이터, 센서와의 거리에 다른 데이터등을 측정하였고, 이를 통해 철의 함량을 구하기 위한 요소를 파악하였다.
인터넷의 급속한 확장으로 인해 네트워크 공격기법의 패러다임의 변화가 시작되었으며 새로울 공격 형태가 나타나고 있으나 대부분의 침입 탐지 기술은 오용 탐지 기술을 기반으로 하는 시스템이주를 이루고 있어 알려진 공격 유형만을 탐지하고, 새로운 공격에 능동적인 대응이 어려운 실정이다. 이에 새로운 공격 유형에 대한 탐지력을 높이기 위해 인체 면역 메커니즘을 적용하려는 시도들이 나타나고 있다. 본 논문에서는 데이터 마이닝 기법을 이용하여 네트워크 패킷에 대한 정상 행위 프로파일을 생성하고 생성된 프로파일을 자기공간화 하여 인체면역계의 자기, 비자기 구분기능을 이용해 자기 인식 알고리즘을 구현하여 이상행위를 탐지하고자 한다. 자기인식 알고리즘의 하나인 Negative Selection Algorithm을 기반으로 anomaly detector를 생성하여 자기공간을 모니터하여 변화를 감지하고 이상행위를 검출한다. DARPA Network Dataset을 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 침입 탐지율을 통해 알고리즘의 유효성을 검증한다.
As increasing underground facilities, more effective management is needed nowadays. It is important to get an accurate information of underground facilities to manage that, so some methods of detecting location - electromagnetic induction method, ground penetration radar method, sound wave method - are used to obtain the information of underground facilities. In this study, a magnetic method to detect underground facilities was developed. In the magnetic method, underground facilities are detected by a detector and the magnetic marker which is a permanent magnet and used to marking the location by attaching underground facilities. A test field was constructed for experiment with the magnetic marker, PVC pipe, and steel pipe under ground 1.5m, and a ferromagnetic detector was used for measurement. Magnetic strengths of the magnetic marker were measured by the detector at each location in the test field, and analyzed by magnetic field analysis tool in the same condition. In the result, the underground pipes of 1.5m below were detectable within the deviation $\pm$0.2m. When For applying this method, it should be considered that ferromagnetic materials around the detector could affect a measured value.
본 연구에서는 지향성을 탐지하는 과제를 하는 동안 활성화되는 뇌 영역을 검토하기 위하여 기능적 자기공명영상 기법을 이용하였다. 마음이론의 기본적 기제로 알려진 지향성 탐지에 관여하는 뇌의 활성화 영역이 사전 지시가 주어지는가에 따라 다른지를 알아보는 것이 연구의 주된 목적이었다. 과제에 대한 사전 지시가 주어진 경우에는 좌반구에서는 구부와 상측두회가 활성화되었고 우반구에서는 하후두회, 변연상회, 하두정소엽, 시상의 내배측핵, 설전소엽이 활성화되었다. 사전 지시가 주어지지 않았던 경우에는 우반구의 하두정소엽과 상두정소엽만이 활성화되었다. 두 경우에 공통적인 영역으로 하두정소엽이 관찰되었다. 이런 결과는 사전 지시가 지향성 탐지 관련 뇌 영역들을 더 분명하게 활성화시켰음을 시사한다. 지향성 탐지 기제의 자발적 작동과 참가자의 특성에 대한 추후 연구의 필요성을 논의하였다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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