KR101976483B1 - Hybrid mine detection drones equipped with explosive detection sensors and long-range metal detection sensors - Google Patents

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KR101976483B1
KR101976483B1 KR1020190013446A KR20190013446A KR101976483B1 KR 101976483 B1 KR101976483 B1 KR 101976483B1 KR 1020190013446 A KR1020190013446 A KR 1020190013446A KR 20190013446 A KR20190013446 A KR 20190013446A KR 101976483 B1 KR101976483 B1 KR 101976483B1
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Abstract

Recently, the need for more efficient equipment to detect and remove more than 200 million explosives (mines, or the like) buried near the Military Demarcation Line has been increasing, according to the reconciliation mood of South Korea and North Korea. The reason is that a large amount of metal mines, and plastic mines and wooden mines, which are difficult to be detected, are buried together with the buried explosive. If searching for only a metal detection flow path currently owned by ROK military, the risk of accidents is significantly high and it takes more than 200 years. The present invention relates to a hybrid mine detection drone equipped with an explosive detection sensor and a long-range metal detection sensor, designed to detect explosives and mines more safely and more rapidly than conventional mine detectors. According to the present invention, at an altitude of 10 meters, a small amount of a substance of an explosive, leaked from an explosive and a mine buried underground, can be detected. Therefore, there is the advantage of detecting all types of explosives, metal mines, and non-metallic mines more rapidly and safely as compared with a conventional detection.

Description

폭발물탐지센서와 원거리 금속탐지센서를 탑재한 하이브리드 지뢰 탐지 드론{Hybrid mine detection drones equipped with explosive detection sensors and long-range metal detection sensors}Hybrid mine detection drones are equipped with explosive detection sensors and long-range metal detection sensors.

본 발명은 폭발물탐지센서와 원거리금속탐지센서를 탑재한 하이브리드 지뢰 탐지 드론에 대한 것으로서, 기존 기술의 지뢰탐지기보다 더욱 안전하고 신속하게 폭발물과 지뢰를 탐지하기 위하여 고안이 된 것이다.The present invention relates to a hybrid mine detection drones equipped with an explosive detection sensor and a remote metal detection sensor, and is designed to detect explosives and land mines more safely and quickly than conventional mine detectors.

과거 지뢰가 출현한 그 순간부터 지뢰 탐지의 방법을 찾는 노력들이 있어 왔다. 대략 1941년부터 지뢰탐지를 위한 금속 탐지기가 출현하였고, 현재 한국군이 운용중인 지뢰 탐지기는 1995년 방산 업체인 금성정밀 (현 LIG 넥스원)에서 개발하였는데 전기회로 특성상 과거 제2차 세계 대전 때 사용하였던 것과 유사하므로, 5cm ∼10cm 깊이에 매설된 철재의 경우 8mm이상의 크기를 90% 정도만 탐지할 수 있는 수준이고, 더 곤란한 점이 목함 지뢰와 플라스틱 지뢰와 같은 비금속 지뢰를 탐지할 수 없고 또한 흙속의 철분 성분에도 반응을 한다는 것이다.From the moment of the emergence of past land mines, efforts have been made to find ways to detect land mines. Since 1941, metal detectors have been developed for the detection of mines. The mine detectors currently in operation by the ROK military have been developed by KumSung Precision (currently LIG Nex1), a defense company in 1995. Due to the nature of the electric circuit, Therefore, it is difficult to detect non-metallic mines such as mines and plastic mines, and it is also difficult to detect iron particles in the soil. It reacts.

땅에 매설되어 밟으면 터지는 지뢰가 본격적으로 역사에 등장한 것은 미국 남북전쟁 때부터 이며, 제1차 세계대전을 통해 대규모로 사용되어 전쟁무기로서의 위치를 확립하였다.It is from the time of the American Civil War that the land mines that land on the ground and burst into full swing in history began to be used on a large scale during World War I and established its position as a weapon of war.

등장 초기에는 폭발로 인마를 살상하는 목적이 주류였으나 제2차 세계대전 이후 사망자 보다는 부상자가 전투 수행과 사기에 더 악영향을 끼친다는 전술적 연구에 따라 살상보다는 신체 일부를 심하게 손상시키거나 날려버려서 확실하게 부상병으로 만드는 형태의 지뢰가 대량으로 등장하여 사용되고 있다. 지뢰의 무서운 점은 위력보다는 땅에 매설 및 위장되어 있어 구분이 불가한 특성상 누가 어디 심었는지도 알 수 없고 해체하기도 힘들다는 점이 가장 크다.In the early days of the war, the main purpose was to kill the human race by explosion. However, after the Second World War, tactical studies that injured people have more negative effects on combat performance and morale than deaths have severely damaged or destroyed parts of the body Land mines in the form of wounded mines are being used in large quantities. The terrible point of land mines is that they are buried and camouflaged on the ground rather than power, so it is difficult to distinguish who is planted, nor is it difficult to dismantle.

지뢰의 특성상 금속 부품이 들어있는 점을 이용, 자기장을 유도하는 금속 탐지기를 이용해 대략적인 위치를 잡아낸다. 하지만 너무 오래 매설되어 금속이 부식됐거나, 다른 비금속 물체가 탐지를 방해한다거나 등의 문제로 완벽 추적은 당연히 불가능하다. 때문에 지뢰 탐사는 수차례에 걸쳐 조심스럽게 진행되며 반드시 전문 인력이 행한다.Because of the nature of land mines, it uses metal detectors that induce magnetic fields to obtain approximate positions using points containing metal parts. However, perfect tracking is not possible due to the fact that the metal is buried too long and the metal is corroded or other nonmetallic objects obstruct the detection. Because of this, mine exploration is carried out carefully several times and must be done by professional personnel.

현재 지뢰탐지기의 종류는 다양하다. 다만 어떠한 지뢰를 찾느냐에 따라서 그 종류를 찾아서 사용하면 된다. 종류별로 금속 지뢰탐지기와 비금속 지뢰탐지기로 나눌 수 있다.There are various types of mine detectors at present. However, depending on whether you are looking for a mine, you can use that kind of mine. It can be divided into metal mine detector and non-metal mine detector by type.

현재 사용하고 있는 금속 지뢰 탐지기는 제2차 세계 대전 때 폴란드의 기술자이자 통신 장교인 Jozef Stanislaw Kosacki가 1941년 금속 탐지기를 개량하여 고안했다. 그는 이 기술을 영국에 선물했고 그의 탐지기는 약 500대가 El Alamein전투에 처음으로 투입되어 영국군의 속도를 두 배 가량 높일 수 있었다. 폴란드 지뢰 탐지기는 2차 대전 동안 10만 대 이상 생산되었으며, 개량된 형태도 개발되었다.The metal mine detector currently in use was invented in 1941 by Polish engineer Jozef Stanislaw Kosacki, a Polish engineer and communications officer, during the Second World War. He presented this technology to England, and about 500 of his detectors were put into the battle of El Alamein for the first time, doubling the speed of British forces. The Polish mine detector was produced over 100,000 during World War II, and an improved version was also developed.

현재 한국군이 운용중인 금속 지뢰 탐지기도 1995년대 방산 업체인 금성정밀(현 LIG 넥스원)에서 개발하여 보유하고 있는데 전기회로 특성상 제2차 세계 대전 때 사용하던 것과 유사하다.Metal mine detectors, currently in operation by ROK forces, were developed and maintained by KumSung Precision (currently LIG Nex1), a defense company in the 1995s, similar to those used in World War II due to the characteristics of electric circuits.

비금속지뢰탐지기는 독일의 Vallon GmbH 사의 VMR3 시리즈가 유일하다. 이 비금속 탐지기는 이미 3세대의 모델이며 현재는 NATO 와 미군 등 외 여러 나라에서 플라스틱 지뢰와 목함 지뢰, 급조폭발물(I.E.D)를 찾는데 주로 사용된다. 일반 금속탐지기와 비금속 탐지기 두 대가 한 탐지기 안에 있다고 보면 된다. GPR레이더를 사용하여 급조폭발물 (I.E.D)의 액체나 와이어 등을 탐지하며 우리나라에서는 목함지뢰나 플라스틱지뢰(M14) 등의 지뢰를 탐지하는데 사용된다.The non-metallic mine detector is the only VMR3 series from Vallon GmbH of Germany. This non-metallic detector is already a third-generation model and is currently used in many countries including NATO, the US military, and other countries to find plastic mine, mine landmines, and rapid-fire explosives (I.E.D.). There are two general metal detectors and one non-metal detector in the detector. GPR radar is used to detect the liquid or wire of an improvised explosive (I.E.D) and is used in Korea to detect land mines such as mock mines or plastic mines (M14).

그러나 현재 한국의 휴전선 155마일에 매설된 지뢰는 다양한 종류(아군: M14, M16, M15, 적군: 나무로 외형을 만든 지뢰 등)가 2백만 개 이상 매설되어 있어 현재 보유 중인 구식의 금속 지뢰 탐지기와 독일의 Vallon사 비금속지뢰탐기로는 효과적으로 탐지할 수는 없으므로, 향후 폭발물과 지뢰를 더욱 신속이고 안전하게 탐지할 장비가 필요성이 대두됨에 따라 본 발명의 폭발물탐지센서와 원거리 금속탐지센서를 탑재한 하이브리드 지뢰 탐지 드론이 고안이 되었다.However, there are currently more than 2 million mines buried at 155 miles of Korean army lines, including various kinds of mines (M14, M16, M15, enemy: wooden mines, etc.) As the need for equipment to detect explosives and land mines more rapidly and safely is needed in the future, the use of the explosion detection sensor of the present invention and the hybrid metal mine detector equipped with the remote metal detection sensor Detection drones were devised.

기존의 문제점을 개선하기 위하여 고안된 본 특허의 폭발물탐지센서와 원거리 금속탐지 센서를 탑재한 하이브리드 지뢰 탐지 드론은 고도 10m에서 지중에 매설된 폭발물 또는 지뢰에서 미량 누출되는 폭발물의 성분을 탐지할 수 있으므로 기존 기술에 의한 탐지보다 더욱 안전하고 신속하게 모든 종류의 폭발물, 금속 지뢰와 비금속 지뢰를 탐지할 수 있는 이점이 있다.Hybrid mine detection drones equipped with the explosion detection sensor and the remote metal detection sensor of this patent designed to improve the existing problems can detect the explosive substances which are buried in the ground at an altitude of 10m or the micro leaks from the land mines, There is an advantage of being able to detect all kinds of explosives, metal mines and non-metal mines more safely and quickly than detection by technology.

즉, 기존기술의 금속 탐지기는 모든 금속 물질에 대하여 반응하므로 폭발물 또는 지뢰여부를 확인하려면 다른 수단 필요하다, 그러나 본 특허기술은 원거리에서 금속탐지와 동시에 공기 중에 폭발물의 성분을 탐지할 수 있는 니트로기 분자 탐지센서를 사용하므로 탐색과 동시에 어떠한 종류의 위험물이 매설되어 있는지 식별이 가능하다는 장점이 있다.That is, since the conventional metal detectors react to all metal materials, other means are needed to detect whether they are explosives or mines. However, the patented technology is a nitro- Because of the use of molecular detection sensors, there is an advantage that it is possible to identify what kinds of dangerous substances are buried simultaneously with the search.

현재 남한과 북한의 휴전선 155마일에 약 2백만 개의 다양한 종류 지뢰 (아군: M14, M16, M15, 적군: 나무로 외형을 만든 지뢰 등)가 매설되어 있는 것으로 추정이 되고, 향후 남한과 북한의 화해국면에서 매설되어 있는 지뢰를 탐지하고 제거하려면 현재 보유 중인 구식의 금속 지뢰 탐지기로는 매우 어렵고, 무리하게 지뢰 작업을 수행 시 인명사고가 발생할 수 있으므로 이를 대체할 개선된 기술의 제품이 필요한 실정이다.It is estimated that about 2 million kinds of mines (allied: M14, M16, M15, enemy: mines made of wood) are buried at the current 155 miles of the line between South Korea and North Korea. In order to detect and remove landmines buried in the current phase, it is very difficult to detect old metal mine detectors, and it is necessary to have a product with improved technology to replace them, as it may cause accidents when carrying out landmine work.

본 특허는 기존 금속 지뢰탐지기의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 본 특허의 핵심 센서는 폭발물탐지센서와 원거리 금속탐지센서를 드론에 함께 탑재하여 이동성을 극대화한 것이 특징이다. 본 특허를 고안하기 이전에 공기 흡입형 폭발물 탐지기를 개발하여 야전부대에서 다양한 종류의 폭발물과 지뢰를 15cm 깊이로 매설한 후 탐지실험을 실시한 결과 탐지성능이 매우 우수하다는 것을 확인한 바가 있다.This patent is intended to overcome the problems of conventional metal mine detector, and the core sensor of this patent is characterized by maximizing mobility by mounting an explosive detection sensor and a remote metal detection sensor together in the drones. Before designing this patent, we have developed an air-borne explosive detector and have found that the detection performance is very good as a result of detection experiment after various types of explosives and mines are buried at a depth of 15 cm in a field unit.

이와 같이 성능이 입증된 폭발물탐지센서와 원거리 금속탐지센서를 드론에 함께 탑재하여 야전에서 사용이 편리하고 탐지효과가 뛰어나서 기존 기술의 제품보다 진보된 폭발물과 지뢰탐지 장치를 만드는 것이 본 특허의 목적이다.It is the purpose of this patent to make explosion and mine detection devices more advanced than those of existing technology because it is equipped with proven explosive detection sensor and remote metal detection sensor together in the drone, so that it is easy to use in the field and has excellent detection effect .

냄새를 탐지할 수 있는 전자코 시스템은 사람의 코 기능과 구조를 기초로 하여 1982년 영국의 Persaud와 Dodd에 의해 단일 종의 가스인식시스템을 소개한 것이 그 효시가 되었다. 인간 코의 기능을 디지털화 한 것이라 볼 수 있는데, 각 냄새의 정성, 정량 분석을 빠르게 수행할 수 있는 사람의 후각인지 시스템을 모방하여 냄새를 감별하는 것이다.The electronic nose system capable of detecting odors was introduced by Persaud and Dodd of England in 1982 based on human nose function and structure, introducing a single type of gas recognition system. It is a digitized function of the human nose. It distinguishes the smell by imitating the human olfactory cognitive system which can perform the qualitative and quantitative analysis of each odor quickly.

국내에서는 2015년에 권오석 한국생명공학연구원 박사와 송현석 한국기초과학지원연구원 박사, 박선주 서울대 박사 등 공동 연구팀은 다중 냄새를 인지할 수 있는 고성능 바이오 나노전자 코를 세계최초로 기술개발에 성공하였다. 인간의 여러 감각 가운데 후각 분야는 그 복잡성으로 잘 알려지지 않았다. 특히 후각은 수많은 신경세포에 의해 발생한 신경신호의 조합으로 이루어지므로 그 메커니즘이 매우 복잡하다. 따라서 연구팀은 그래핀 마이크로 패턴 트랜지스터와 다종의 인간 후각 수용체를 결합하는 방식으로, 특정 냄새 분자와 선택적으로 결합하는 후각 수용체 들을 부착해 여러 가지 냄새를 한 번에 인지할 수 있는 인공후각 재현기술 개발에 성공했다.In Korea, Dr. Kwon Oh-Seok, a researcher of Korea Biotechnology Research Institute, Dr. Song Hyun-suk, Ph.D. of Korea Basic Science Research Institute, and Ph.D. Sun Seo, Ph.D. SNU Seoul National University, succeeded in developing the world's first high-performance bio-nanoelectronic nose capable of recognizing multiple odors. The olfactory field among the human senses was not well known for its complexity. Especially, the olfactory sense is a combination of neural signals generated by many neurons, so the mechanism is very complicated. Therefore, the team combined graphene micropattern transistors with various human olfactory receptors, and developed an artificial olfactory repro- duction technology capable of recognizing various odors at once by attaching olfactory receptors selectively binding to specific odor molecules succeded.

본 특허에 적용된 폭발물탐지센서는 양자효과를 이용한 광전자 센서로서 양자 증폭에 의한 분자광 스펙트럼 방식이므로 탐지 분해능이 PPT (Parts Per Trillion: 10-12)이고 최대 탐지거리가 15m까지 이므로 성능이 매우 우수하다. 특히 개발과정에서 군부대에서 폭발물과 지뢰에 대하여 탐지실험을 실시한 결과 TNT 계열, RDX 계열, PTEN 계열 및 모든 금속성 폭발물을 지하 15cm 깊이에 매설한 후 탐지실험을 한 결과 모두 탐지가 될 수 있음을 확인한 바가 있다. 따라서 본 특허는 폭발물과 지뢰 탐지에 사용 시 사고발생의 위험이 있고 지하에 매설되어 있는 위험물에 대한 탐지효율이 90% 정도이지만 본 특허기술의 기술은 사고발생의 가능성이 없고 탐지효율도 기존 기술보다 더욱 높아서 기존 금속 탐지기를 대체할 수 있는 수단으로 적용할 수 있다.The explosive detection sensor applied to this patent is a quantum-effect photoelectronic sensor. Since it is a molecular optical spectrum system based on quantum amplification, the detection resolution is PPT (Parts Per Trillion: 10-12) and the maximum detection distance is up to 15 m, . Especially in the development process, it was found that TNT, RDX series, PTEN series, and all metallic explosives were buried at depths of 15cm and detected all of them as a result of the detection test for explosives and mines in the military base. have. Therefore, the present patent has a risk of accidents when used for detecting explosives and mines, and the detection efficiency of the dangerous materials embedded in the underground is about 90%. However, the technology of this patent technology has no possibility of accident, It can be applied as a means to replace existing metal detectors.

이를 위해 본 발명은 비행동력을 발생시키는 프로펠러와 모터; 위치정보를 수신하는 GPS 수신기; 카메라 장착부에 장착되는 카메라; 착륙과 원거리 통신을 위한 착륙스키드와 통신용 안테나; 상태를 표시하는 상태 표시등; 전원을 공급하는 배터리와 전원 스위치; 가 구성되는 드론부; 그리고 양자효과에 의한 광전자 센서로 니트로기를 탐색하는 폭발물성분 탐지센서; 강자성체로 금속을 탐지하는 금속탐지센서; 상기 폭발물성분 탐지센서와 금속탐지센서에서 탐색된 정보를 전송받아 분자광 스펙트럼과 양자 증폭 멀티 자성체의 자력계 변이 측정으로 폭발물을 분석하는 분석장치; 가 구성되는 폭발물 탐지부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention relates to a propeller and a motor for generating flight power; A GPS receiver for receiving position information; A camera mounted on the camera mount; Landing skids and communication antennas for landing and telecommunication; Status indicators indicating status; A battery and a power switch for supplying power; A dron portion; And an explosive component detection sensor for detecting nitrogens by a photoelectric sensor based on a quantum effect; Metal detection sensors for detecting metals with ferromagnetic materials; An analyzer for analyzing the explosive by measuring the magnetometer displacement of the molecular light spectrum and the quantum-amplified multi-magnetic material by receiving the information detected by the explosive component detection sensor and the metal detection sensor; An explosive detection unit comprising: And a control unit.

고도로 훈련을 받은 폭발물 처리반의 전문 인력이 기존 기술의 금속 탐지기를 사용하여 폭발물과 지뢰탐지 작업을 수행시 금속성분이 없는 목함지뢰 또는 발목지뢰로 인하여 실제로 많은 피해가 예상이 된다. 그러나 본 발명의 폭발물탐지센서와 원거리 금속탐지 센서를 탑재한 하이브리드 지뢰 탐지 드론을 사용하여 폭발물과 지뢰를 탐지시에는 원격으로 드론을 제어하여 탐지하는 방법이므로 인체사고의 위험이 없는 방법이라고 할 수 있다.Experts in highly trained explosives handling rooms are expected to experience substantial damage due to metal-free mine land mines or ankle land mines when performing explosive and mine detection work using conventional metal detectors. However, since the hybrid mine detection drones equipped with the explosion detection sensor and the remote metal detection sensor of the present invention are used to detect explosives and land mines remotely by controlling the drones, there is no risk of human accident .

우선 본 특허의 드론에서는 탐지예상 지역을 사전 프로그램에 의해서 비행하면서 공기 중에 폭발물질 농도를 고도별로 디지털화하고 드론에서 측정된 데이터는 무선 통신망으로 탐지 결과를 실시간 전송한다. 지상에서 측정 데이터를 받은 서버에서는 학습 데이터로 불발탄과 지뢰 잔존지역을 예측하도록 하고, 탐지 판별에 의거 지상용 드론봇으로 제어한다.First of all, the patent drones digitize explosive concentration in the air according to altitude while flying the pre-programmed detection area, and the data measured by the drones transmits the detection result to the wireless communication network in real time. In the server receiving the measurement data from the ground, the unburnt charcoal and land mine remaining area are predicted by the learning data, and the ground dragon bot is controlled based on the detection discrimination.

상기와 같이 본 특허를 적용시, 우선 본 특허의 드론으로 위험지역에 대하여 폭발물과 지뢰의 있고/없음과 많고/적음을 신속히 파악할 수 있 수 있고, 또한 현장여건에 따라 기존의 금속 탐지기와 병행하여 운용함으로써 금속 및 비금속 지뢰를 동시에 탐지하므로 폭발물과 지뢰탐지의 효율성과 능률성을 극대화할 수 있다.As described above, when applying this patent, the drones of this patent can quickly identify the presence / absence of the explosive and the landmine in the dangerous area, and in parallel with the conventional metal detectors It can detect metal and non-metal mines at the same time, maximizing the efficiency and efficiency of explosives and mine detection.

도 1. 폭발물탐지센서와 원거리 금속탐지센서를 탑재한 하이브리드 지뢰 탐지 드론의 도면
도 2. 하이브리드 지뢰탐지드론의 운용 개념도
도 3. 하이브리드 지뢰탐지드론의 기술규격
도 4. 폭발물탐지센서를 탑재한 공기 흡입형 탐지기
도 5. 폭발물 및 지뢰 탐지 실험 자료
도 6. 금속 지뢰탐지기의 성능
도 7 지뢰를 탐지하는 군견 및 아프리카 쥐
도 8. 순서도Figure 1. Drawings of hybrid mine detection drones equipped with explosive detection sensors and remote metal detection sensors.
Figure 2. Hybrid mine detection dron operation concept
Figure 3. Technical specifications of hybrid mine detection drones
Figure 4. Air intake type detector equipped with explosive detection sensor
Figure 5. Experiment data for detection of explosives and mines
Figure 6. Performance of metal mine detector
Figure 7 Dogs and African Rats Detecting Mines
Figure 8. Flowchart

본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Preferred embodiments in which the object of the present invention can be specifically realized will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same designations and the same reference numerals are used for the same components, and further description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 대표도로서 드론의 기본형태는 (1) 프로펠러, (2) 모터, (3) GPS 수신기, (4) 카메라 장착부 (3축 자이로), (5) 착륙스키드 및 통신용 안테나, (6) LED (상태 표시등), (7) 배터리, (8) 분석장치, (9) 금속탐지센서, (10) 폭발물성분 탐지센서, (11) 전원 스위치, (12) 4K 카메라로 구성되어 있다.Figure 1 is a representation according to the present invention. The basic form of a dron is a propeller, a motor, a GPS receiver, a camera mount (three-axis gyro), a landing skid, (6) LED (status indicator), (7) battery, (8) analyzer, (9) metal detection sensor, (10) explosive element detection sensor, (11) power switch, .

드론 운영자에 의해서 폭발물과 지뢰 탐사 예정지역을 사전 프로그램에 의한 비행을 하면서 공기 중에 폭발물질 농도를 고도별로 디지털화 하고, 측정 데이터에서 학습 데이터로 불발탄 또는 지뢰 잔존 지역을 예측하도록 한다.The drone operator digitizes the explosive substance concentration in the air at high altitudes while pre-programmed the explosion and mine exploration area, and predicts the unburned coal or mine remaining area as the learning data from the measurement data.

또한, 작전시 탐지 드론을 예상 이동로에 대해 정찰을 실시할 수 있고, 무선 통신망으로 탐지결과를 실시간으로 전송할 수 있다, 그리고 탐지 판별에 의거 지상용 드론봇으로 제거를 할 수 있다. 적용 분야는 지뢰 탐지 및 제거, IED (Improvised explosive device, 순간 폭발 장치) 원격 탐지, 민용과 상용 및 군용 운용에 가능하다.In addition, it is possible to scout the drones during operation, to scan the expected drones, to transmit the detection results in real time to the wireless network, and to use the ground dragon bots to detect the drones. Applications include mine detection and removal, IED (Improvised explosive device) remote sensing, civil and commercial and military operations.

구체적으로 본 발명은 드론부와 폭발물 탐지부를 포함하여 구성되는데, 드론부는 비행동력을 발생시키는 프로펠러와 모터 (1,2); 지구 위치정보를 수신하는 GPS 수신기 (3); 카메라 장착부 (4)에 장착되는 카메라 (12); 착륙과 원거리 통신을 위한 착륙스키드와 통신용 안테나 (5); 비행 상태 등 표시하는 상태 표시등 (6); 전원을 공급하는 배터리 (7)와 전원 스위치 (11); 가 구성된다.Specifically, the present invention comprises a dron portion and an explosive detection portion, wherein the dron portion includes a propeller and a motor (1,2) for generating a flying power; A GPS receiver (3) for receiving geolocation information; A camera 12 mounted on the camera mount 4; A landing skid and a communication antenna (5) for landing and telecommunication; A status indicator (6) for displaying a flight status or the like; A battery 7 for supplying power and a power switch 11; .

그리고, 폭발물 탐지부는 양자효과에 의한 광전자 센서로 니트로기를 탐색하는 폭발물성분 탐지센서 (10); 강자성체로 금속을 탐지하는 금속탐지센서 (9); 상기 폭발물성분 탐지센서 (10)와 금속탐지센서 (9)에서 탐색된 정보를 전송받아 분자광 스펙트럼과 양자 증폭 멀티 자성체의 자력계 변이 측정으로 폭발물을 분석하는 분석장치 (8); 가 구성된다.The explosive detection unit includes an explosive component detection sensor 10 for detecting a nitro group by an optoelectronic sensor based on a quantum effect; A metal detection sensor (9) for detecting a metal with a ferromagnetic material; An analyzing device 8 for analyzing the explosive by measuring the magnetic field spectrum of the quantum-amplified multi-magnetic material and the molecular light spectrum by receiving the information detected by the explosive component detection sensor 10 and the metal detection sensor 9; .

도 2는 폭발물탐지센서와 원거리 금속탐지센서를 탑재한 하이브리드 지뢰 탐지 드론의 성능에 대한 것으로서; 수직 이륙과 착륙, 빠른 비행의 듀오 드론이므로 응용성 극대화가 가능하고, TNT/ RDX/ PETN 계열의 모든 군용 폭발물질 탐지가 가능하고, 공기 흡입형 폭발물 탐지센서를 탐재하여 대기 중에 폭발물질 농도를 디지털 수치화가 가능하고, 원거리 탐지가 가능한 금속 탑지 센서를 듀얼로 장착하여 금속성 폭발물과 지뢰를 탐지할 수 있고, 향후 물질 방향과 위치탐사에 대하여 삼중화 유효성을 연구할 예정이다.2 shows the performance of a hybrid mine detection drones equipped with an explosive detection sensor and a remote metal detection sensor; It is possible to maximize the applicability because it is a duodron of vertical takeoff, landing and fast flight. It is capable of detecting all military explosive materials of TNT / RDX / PETN series and can detect explosive substance concentration It is possible to detect metallic explosives and land mines by installing dual metal detectors that can be digitized and detectable at a long distance, and will study triplication effectiveness for material direction and position detection in the future.

다음의 표 1은 폭발물탐지센서를 개발하면서 탐지가 가능하다는 것을 확인한 폭발물의 종류이다.Table 1 below shows the types of explosives that have been found to be detectable while developing explosive detection sensors.

TNT 계열TNT series RDX 계열RDX series PETN 계열PETN series 금속성 폭발물Metallic explosive TNTTNT HMXHMX PETNPETN 각종 불발탄Various unexploded TNBTNB RDXRDX 니트로글리세린Nitroglycerin 각종 포탄류Various types of shells DNT 외 기타DNT et al. 셈텍스 (Semtex)Semtex 다이너마이트 외 기타Dynamite and more 각종 탄약, 탄창 외
기타Various ammunition, magazine, etc.
Other C4 외 기타C4 and others

도 3은 드론의 규격에 대한 것이다. 드론의 좌우 날개 폭은 3m, 드론 길이는 1.2m, 드론 이륙 무게는 12Kg, 드론 비행시간은 최대 60분, 드론 운용 속도는 15 ∼ 20m/s (시속 57 ∼ 72 km/h), 드론 운용 고도 10 ∼ 300m, 드론 탑고 금속탐지센서는 강자성체이다. 분석장치 (8)에서의 센서분석방법은 ‘분자광 스펙트럼 + 양자 증폭 멀티 자성체 자력계 변이 측정’이고, 탐지 분해능은 PPT (Parts Per Trillion: 10-12) 이고 탐지거리는 최대 15m 이다.Figure 3 is about the dimensions of the drones. The width of the drone's left and right wings is 3 m, the length of the dron is 1.2 m, the weight of the drones is 12 Kg, the duration of the drones is 60 minutes, the dron operation speed is 15-20 m / s (57-72 km / h) 10 ~ 300m, the drones top metal detection sensor is ferromagnetic. The sensor analysis method in the analyzer 8 is 'Molecular optical spectrum + quantum amplification multi-magnetic material magnetometer mutation measurement', detection resolution is PPT (Parts Per Trillion: 10-12) and detection distance is maximum 15 m.

상기 폭발물 탐지부는 드론부 하단의 중심부에 폭발물성분 탐지센서 (10)가 배치되고 하단의 외부에 금속탐지센서 (9)가 배치되며 상기 두 가지 센서의 상부에 분석장치 (8)가 설치되어, 지상에서 1.5m ∼ 10m 높이에서 공기 중에 폭발물의 주요성분인 니트로기의 분자를 탐지하여 지하에 매설되어 있는 폭발물과 지뢰를 탐지하게 된다.In the explosive detection unit, the explosive component detection sensor 10 is disposed at the center of the lower end of the dron portion, the metal detection sensor 9 is disposed outside the lower end, and the analysis device 8 is installed on the upper portion of the two sensors, At a height of 1.5m to 10m, it detects the molecules of nitro group, which is the main component of explosives in the air, and detects explosives and mines buried underground.

드론에서 운용 준비시간은 최대 2분 이하이고, 탐지가능 폭발물의 종류는 지뢰류는 M14, M15, M16, M19이고 지하 매설물은 TNT, 4.2인치 포탄, 105mm 포탄 등이다. 내구성은 산업용 표준 (IP64) dp 적합하고, 공기 흡입부분만 방수처리가 가능하지 않다.The preparation time for the drone is up to 2 minutes. The types of detectable explosives are M14, M15, M16, M19. The underground items are TNT, 4.2 inch shell, 105 mm shell. The durability is suitable for the industrial standard (IP64) dp, and only the air suction part is not waterproof.

교체부품에서 폭발물 탐지센서는 매 1개월 점검 후 교체를 하고 최대 1년까지 사용하고 사용 후에 자체 클리닝을 하여야 한다. 드론 요원 자격은 드론 운용 자격증이 있어야 하고, 운용 요원 교육은 1시간 교육 이수가 필요하다. 운용 교범은 ‘폭발물 탐지, 금속센서 취급방법’을 참조하여야 하고, 운용 온도는 -10℃ ∼ +70℃이다.For replacement parts, the explosive detection sensor should be replaced after every month inspection, used for up to 1 year, and self-cleaned after use. Drones must have a license for drones, and training for operators should take 1 hour of training. The operating manual should refer to "Explosive Detection, Metal Sensor Handling" and operating temperature is -10 ℃ ~ + 70 ℃.

도 4는 폭발물탐지센서를 적용하여 상용화한 공기 흡입형 폭발물 탐지기는 니트로 (NO2) 성분의 TNT, RDX, PETN 계열 폭발물을 실시간 탐지할 수 있고, 현재까지 상용화한 3종류에 대한 제품사진이다. 휴대형 포터블 폭발물 탐지기 (EDK-8H), 고정형/매입형 폭발물 탐지기 (EDK-11F) 그리고 모바일 폭발물 탐지기 (EDK-8M)이다.FIG. 4 is a photograph of three types of air intake type explosive detectors commercialized by using an explosive detection sensor, which can detect TNT, RDX, and PETN series explosives of the Nitrogen (NO2) component in real time and commercialized to date. Portable portable explosive detectors (EDK-8H), fixed type / embedded explosive detectors (EDK-11F) and mobile explosive detectors (EDK-8M).

도 5는 야전부대에서 폭발물과 지뢰에 대하여 탐지실험을 실시한 자료이다. 대상 시료에는 다이너마이트, 액체 폭발물, C4, 105mm 포탄, M14 비금속 지뢰, M16 금속 지뢰, M15 지뢰, TNT 등에 대하여 실시하였다. 특히, 비금속성 지뢰인 M14를 15cm 깊이에 매설한 후 30분 경과 후 탐지실험을 실시하여 M14에 대한 이격 거리별 탐지시험을 성공적으로 실시를 하였고, 목함지뢰 대용으로 TNT를 매설하여 유사한 시험에서도 성공적으로 실시하였다. 또한 실내에서 미량의 폭발물질을 2중 격리함에 넣어둔 상태에서도 탐지여부를 성공적으로 실시하였다.FIG. 5 is a data of explosion and landmine detection tests conducted by field troops. The target samples were dynamite, liquid explosives, C4, 105mm shell, M14 non-metal mines, M16 metal mines, M15 mines, and TNT. Especially, M14, a non-metallic mine, was buried at a depth of 15 cm. After 30 minutes, a detection test was carried out, and M14 was successfully tested for separation distance. Respectively. In addition, the detection was successfully performed even when a small amount of explosive substance was placed in a double insulated room in the room.

도 6은 1995년경에 방산업체인 금성정밀(현 LIG 넥스원)에서 개발하였고, 1996년부터 양산하여 현재 한국군에서 운용중인 금속지뢰탐지기(PRS-17K)를 사용하여 지뢰를 탐색시 지하 5 ∼ 10cm 매설된 절재의 경우 8mm 이상의 크기를 90% 탐지가 가능한 것으로 확인이 되었다. 이것은 10% 탐지가 안 되는 확률이 있으므로 이런 위험성 때문에 훈련을 충분하게 받은 폭발물 처리반의 요원도 1일에 수십m 이내만 탐지를 할 수 있는 위험한 작업이다.Fig. 6 shows the results of the experiment conducted by Kumseong Precision (currently LIG Nex1), which was developed by the defense company, in 1995, and it was buried 5 ~ 10cm underground when exploring mines using the metal mine detector (PRS-17K) It was confirmed that 90% of the size of 8mm or more can be detected. This is a dangerous task that can be detected within a few tens of meters per day, even if the explosive bureau has enough training due to this risk.

도 7은 동물의 발달된 후각을 이용해 지뢰를 탐지 방법으로 주로 군견을 활용한다. 최근에는 NGO (Non-Government Organizations, 비정부기구)에서는 아프리카 쥐를 지뢰 제거에 이용하는 것을 연구하고 있다. 쥐를 지뢰와 자폭시켜서 제거하는 것은 아니고, 쥐를 훈련시켜서 지뢰밭을 돌아다니며 지뢰를 찾게 하고, 제거 자체는 사람이 한다. 기존에 사용하던 개보다 훈련 및 양성시간이 짧고 가벼운 체중 덕분에 오폭의 위험도 적어서 잘만 활용되면 최적의 지뢰탐지 동물로 활용가능하다. 그러나 군견 또는 아프리카 쥐를 이용하여 지뢰를 제거를 할 수 있지만 광범위하게 적용할 수 없는 문제가 있다.FIG. 7 shows a method for detecting land mines by using the developed olfactory sense of an animal. Recently, Non-Government Organizations (NGOs) are studying the use of African rats for landmine removal. Rats are not mines and self-destructed, but they train the mice to move around the minefield and find mines, and the removal itself is done by humans. It can be used as an optimal mine detection animal if it is used only if there is less risk of obesity because of short training and training time and light weight than existing dog. However, it is possible to remove landmines by using dogs or African rats, but there is a problem that can not be applied widely.

도 8은 본 특허에 대한 순서도이다. (101)에서 드론이 동작을 시작하고, (102)에서 드론이 0.5m ∼ 10m 상공에서 비행하면서, (103) 미리 입력된 시작위치에 도착하면, (104)에서 ‘(9) 금속탐지센서에서는 지표면에 대하여 자기장을 탐지하여 (10) 폭발물성분 탐지센서에서는 공기 중에서 니트로기를 측정하여 지하에 매설된 폭발물과 지뢰를 탐지한다’. (105)에서 ‘(9), (10)의 센서에 의한 탐지결과, (3) GPS수신기에서 측정된 위치정보, (12) 4K 카메라에 측정된 지표사진은 (5) 통신용 안테나를 통하여 지상에 설치된 통제 컴퓨터에 전송된다’. (106)에서 ‘지상에 설치된 통제용 컴퓨터로 전송하여 결과 해석 알고리즘에 의해서 보고서를 출력하고 전자지도에 탐지된 위험물에 대하여 표시를 한다’. (107)에서 ‘미리 입력된 종료위치에 도착’하면, (108)에서 드론의 동작이 종료한다.Figure 8 is a flow chart for this patent. When the drones start to operate in the drones 101 and 103 arrive at the start position preliminarily inputted while the drones are flying over the range of 0.5 m to 10 m at 102, (10) Detecting explosives and mines buried underground by measuring nitrography in the air by the explosive component detection sensor '. (3) the position information measured by the GPS receiver, (12) the landmark image measured by the 4K camera, (5) Installed control computer '. (106) transmits 'the result to the control computer installed on the ground and outputs the report by the interpretation algorithm and displays the detected dangerous goods on the electronic map'. The operation of the drones is terminated in (108).

즉 상기 폭발물 탐지부는 드론부 비행 중에 폭발물성분 탐지센서와 금속탐지센서를 동시에 사용하여 지하에 매설된 폭발물과 지뢰를 탐지하고, 탐지된 결과는 GPS 수신기에서 측정된 지구위치 정보와 카메라에서 촬영된 지표면에 대한 칼라 화상정보와 함께 통신용 안테나를 통하여 지상에 설치된 통제용 컴퓨터로 전송하여, 결과 해석 알고리즘에 의해서 보고서를 출력하고 전자지도에 탐지된 위험물에 대하여 표시를 하게 된다.That is, the explosive detection unit detects explosive materials and land mines buried underground using the explosive component detection sensor and the metal detection sensor at the same time during the flight of the drones, and the detected result is obtained by comparing the earth position information measured by the GPS receiver, And transmits the report to the control computer installed on the ground via the communication antenna together with the color image information on the electronic map to display a report on the dangerous goods detected on the electronic map.

이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술 분야에 있어 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is self-evident to those who have.

그러므로 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있다.Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and accordingly the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.

1: 프로펠러
2: 모터
3: GPS 수신기
4: 카메라 장착부 (3축 자이로)
5: 착륙스키드 및 통신용 안테나
6: LED (상태 표시등)
7: 배터리
8: 분석장치
9: 금속탐지센서
10: 폭발물성분 탐지센서
11: 전원 스위치
12: 4K 카메라1: Propeller
2: Motor
3: GPS receiver
4: Camera mounting part (3-axis gyro)
5: landing skid and communication antenna
6: LED (status indicator)
7: Battery
8: Analyzer
9: Metal detection sensor
10: Explosive element detection sensor
11: Power switch
12: 4K camera

Claims (3)

비행동력을 발생시키는 프로펠러와 모터; 위치정보를 수신하는 GPS 수신기; 카메라 장착부에 장착되는 카메라; 착륙과 원거리 통신을 위한 착륙스키드와 통신용 안테나; 상태를 표시하는 상태 표시등; 전원을 공급하는 배터리와 전원 스위치; 가 구성되는 드론부; 그리고
양자효과에 의한 광전자 센서로 니트로기를 탐색하는 폭발물성분 탐지센서; 강자성체로 금속을 탐지하는 금속탐지센서; 상기 폭발물성분 탐지센서와 금속탐지센서에서 탐색된 정보를 전송받아 분자광 스펙트럼과 양자 증폭 멀티 자성체의 자력계 변이 측정으로 폭발물을 분석하는 분석장치; 가 구성되는 폭발물 탐지부; 를 포함하여 구성되며,
상기 폭발물 탐지부는 드론부 하단의 중심부에 폭발물성분 탐지센서가 배치되고 하단의 외부에 금속탐지센서가 배치되며 상기 두 가지 센서의 상부에 분석장치가 설치되어, 지상에서 1.5m ∼ 10m 높이에서 공기 중에 폭발물의 주요성분인 니트로기의 분자를 탐지하여 지하에 매설되어 있는 폭발물과 지뢰를 탐지하는 것을 특징으로 하는 폭발물탐지센서와 원거리 금속탐지센서를 탑재한 하이브리드 지뢰 탐지 드론.Propellers and motors generating flight power; A GPS receiver for receiving position information; A camera mounted on the camera mount; Landing skids and communication antennas for landing and telecommunication; Status indicators indicating status; A battery and a power switch for supplying power; A dron portion; And
An explosive component detection sensor for searching a nitro group with an optoelectronic sensor by a quantum effect; Metal detection sensors for detecting metals with ferromagnetic materials; An analyzer for analyzing the explosive by measuring the magnetometer displacement of the molecular light spectrum and the quantum-amplified multi-magnetic material by receiving the information detected by the explosive component detection sensor and the metal detection sensor; An explosive detection unit comprising: And,
In the explosive detection unit, an explosive component detection sensor is disposed at the center of the lower end of the dron and a metal detection sensor is disposed outside the lower end. An analysis device is installed on the upper part of the two sensors. A hybrid mine detection drones equipped with an explosive detection sensor and a remote metal detection sensor, characterized by detecting molecules of nitro groups, which are the main components of explosives, and detecting explosives and land mines buried underground. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 폭발물 탐지부는 드론부 비행 중에 폭발물성분 탐지센서와 금속탐지센서를 동시에 사용하여 지하에 매설된 폭발물과 지뢰를 탐지하고, 탐지된 결과는 GPS 수신기에서 측정된 지구위치 정보와 카메라에서 촬영된 지표면에 대한 칼라 화상정보와 함께 통신용 안테나를 통하여 지상에 설치된 통제용 컴퓨터로 전송하여, 결과 해석 알고리즘에 의해서 보고서를 출력하고 전자지도에 탐지된 위험물에 대하여 표시를 하는 것을 특징으로 하는 폭발물탐지센서와 원거리 금속탐지센서를 탑재한 하이브리드 지뢰 탐지 드론.The method according to claim 1,
The explosive detection unit detects explosive materials and land mines buried underground by using the explosive component detection sensor and the metal detection sensor at the same time during the flight of the drones, and the detected result is obtained from the information of the earth position measured by the GPS receiver and the ground surface Wherein the information is transmitted to a control computer installed on the ground via a communication antenna together with the color image information, and a report is output by a result interpretation algorithm, and the dangerous substance detected on the electronic map is displayed. Hybrid mine detection drones with detection sensors.
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