KR20130106949A

KR20130106949A - 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치

Info

Publication number: KR20130106949A
Application number: KR1020120028640A
Authority: KR
Inventors: 김지훈; 지재용; 주진천; 유건성; 김용화; 박상원; 김강욱
Original assignee: 재단법인 국방기술품질원
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-10-01
Also published as: KR101348989B1; US20140123840A1; US8820208B2

Abstract

본 발명은 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치에 관한 것으로, 전투화에 탈부착 가능하게 설치되고, 전원공급부, 송신부 및 수신부를 구비하는 본체; 및 전투화에 탈부착 가능하게 설치되고, 본체와 연결되는 안테나를 구비하는 탐지부를 포함하는 지뢰탐지장치를 제공한다.

Description

전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치{Mine detector detachable and attachable to military shoes}

본 발명은 지뢰 매설 지역에서 지뢰를 탐지하는 장비에 관한 것으로, 특히 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치에 관한 것이다.

통상적인 지뢰 탐지 방식은 병사가 양손을 이용하여 지뢰 탐지기를 들고 땅을 스캔하여 지뢰를 찾는 방식이다. 이러한 방식은 매설된 지뢰를 안전하게 찾을 수 있다는 장점이 있다. 하지만 전쟁 시나 급박한 상황에서는 지뢰를 찾는 병사가 지뢰 탐지기 이외에 총기를 휴대하거나 사용하기 어려워 그 뒤에 다른 호위 병사가 있어야 하는 문제점이 있다.

대한민국 특허 등록 제261746호에는 양성자 가속기를 이용해 발생시킨 감마선과 질소핵의 광핵공명반응을 이용하여 지뢰 및 매설 폭발물의 유무를 탐지하는 장치가 개시되어 있고, 대한민국 특허 등록 제552931호에는 지하에 매설된 컴플라이언트성 하우징 내의 지뢰를 원격적으로 탐지하는 장치가 개시되어 있으며, 대한민국 특허 공개 제2003-75969호에서는 기갑차량용 대전차지뢰 탐지 시스템이 개시되어 있고, 대한민국 특허 공개 제2006-112400호에서는 지뢰에 무선 태그(RFID)를 붙이고, RFID를 판독할 수 있는 지뢰탐지기가 개시되어 있으며, 대한민국 특허 등록 제856481호에서는 니트로 방향족 폭발물 탐지용 화학센서가 개시되어 있고, 대한민국 특허 등록 제1003734호에서는 지뢰탐지기용 구동 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 지뢰탐지기를 전투화에 적용하여 전투력 향상을 높일 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 전투나 교전 시에 전투력 향상을 꾀하도록 전투화에 탈부착할 수 있는 지뢰탐지장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1실시형태에 따른 지뢰탐지장치는 전투화에 탈부착 가능하게 설치되고, 전원공급부, 송신부 및 수신부를 구비하는 본체; 및 전투화에 탈부착 가능하게 설치되고, 본체와 연결되는 안테나를 구비하는 탐지부를 포함한다.

본 발명의 제1실시형태에 따르면, 본체는 고정 밴드를 통해 전투화의 발목 또는 허벅지 부위에 설치될 수 있고, 탐지부는 전투화의 하부 또는 전투화 밑창 위에 설치될 수 있다.

본 발명의 제1실시형태에 따르면, 안테나는 전투화 밑창의 가장자리 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 제1실시형태에 따르면, 탐지부는 전투화 밑창과 대응되는 크기와 형상을 갖고 안테나를 수용하는 결합부재를 더 포함할 수 있는데, 이 결합부재는 유연성 소재로 이루어져서 전투화의 하부에 끼움 결합될 수 있으며, 또한 탐지부는 결합부재를 전투화에 고정시키는 고정 밴드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제1실시형태에 따르면, 송신부는 신호를 발생시키는 신호생성부, 발생된 신호를 샘플링하는 샘플링부, 및 샘플링된 신호를 증폭시키는 증폭기를 포함할 수 있다.

본 발명의 제1실시형태에 따르면, 수신부는 수신된 신호를 증폭시키는 증폭기, 수신 신호 중 잡음을 제거하는 필터, 및 필터를 통과한 신호를 샘플링하는 샘플링부를 포함할 수 있다.

본 발명의 제1실시형태에 따르면, 본체는 송신부 및 수신부에서 각각 샘플링된 신호를 비교하여 지뢰를 탐지하는 데이터 처리부를 더 포함할 수 있으며, 또한 본체는 송신부의 신호 생성부 및 수신부의 샘플링부에 트리거 신호를 제공하는 동기화부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제2실시형태에 따른 지뢰탐지장치는 전투화에 탈부착 가능하게 설치되고, 전원공급부, 송신부 및 수신부를 구비하는 본체; 및 전투화의 하부에 탈부착 가능하게 설치되고 전투화 밑창과 대응되는 크기와 형상을 갖는 제1결합부재, 전투화의 전방 쪽으로 제1결합부재와 체결되는 제2결합부재, 및 본체와 연결되는 안테나를 구비하는 탐지부를 포함한다.

본 발명의 제2실시형태에 따르면, 안테나는 제2결합부재에만 장착될 수 있고, 또한 안테나는 제1결합부재에 장착되는 저주파용 안테나 및 제2결합부재에 장착되는 초광대역 안테나를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2실시형태에 따르면, 제2결합부재의 테두리를 따라 다수의 공기 구멍이 형성될 수 있다.

본 발명의 제2실시형태에 따르면, 본체는 고정 밴드를 통해 전투화의 발목 부위 혹은 허벅지부분에 설치될 수 있고, 제1결합부재는 유연성 소재로 이루어져서 전투화의 하부에 끼움 결합될 수 있으며, 탐지부는 제1결합부재를 전투화에 고정시키는 고정 밴드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제2실시형태에 따르면, 송신부는 저주파 신호를 발생시키는 제1신호생성부, 발생된 저주파 신호를 샘플링하는 제1샘플링부, 샘플링된 저주파 신호를 증폭시키는 제1증폭기, 초광대역 신호를 발생시키는 제2신호생성부, 발생된 초광대역 신호를 샘플링하는 제2샘플링부, 및 샘플링된 초광대역 신호를 증폭시키는 제2증폭기를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2실시형태에 따르면, 수신부는 수신된 신호를 증폭시키는 증폭기, 수신 신호 중 잡음을 제거하는 필터, 및 필터를 통과한 신호를 샘플링하는 샘플링부를 포함할 수 있고, 본체는 송신부 및 수신부에서 각각 샘플링된 신호를 비교하여 지뢰를 탐지하는 데이터 처리부를 더 포함할 수 있으며, 본체는 송신부의 신호 생성부 및 수신부의 샘플링부에 트리거 신호를 제공하는 동기화부를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 전투화에 탈부착 가능한 지뢰탐지장치를 제공함으로써 전투시에 총기를 휴대하고 지뢰를 탐지할 수 있으며, 또한 탈착이 가능하여 한 개의 장치로 여러 전투화에 사용할 수 있기 때문에 예산을 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 지뢰탐지장치는 종래의 지뢰탐지기와 달리 전투화에 탈부착이 가능하면서 타입을 교체할 수 있는 지뢰탐지기를 사용하여 전투시에 총기를 휴대하여 사용할 수 있는 장점이 있고, 그 결과 군의 전투력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 지뢰탐지장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시형태에 따른 탐지부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 지뢰탐지장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시형태에 따른 탐지부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 지뢰탐지장치의 블록 다이어그램이다.

이하, 본 발명에 따라 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 지뢰탐지장치의 측면도로서, 이 지뢰탐지장치는 전투화(10)에 탈부착 가능하게 설치되는 본체(100) 및 이 본체(100)와 연결되는 탐지부(200)를 포함한다.

본체(100)는 전원공급부를 포함할 수 있고, 안테나를 제외한 송신부 및 수신부를 구비할 수 있다.

본체(100)는 박스 형태로 제작될 수 있고, 그 내부에는 전원을 공급하기 위한 배터리 및 신호 송수신과 처리를 위한 회로기판 등이 포함될 수 있으며, 외부에는 전원의 on/off를 위한 스위치(102)가 설치될 수 있다. 도면에는 본체(100)가 박스 형태로 하나가 예시되어 있지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 제작 가능하고, 또한 복수 개로, 예를 들어 전원공급부와 송수신부를 분리 제작할 수도 있다.

본체(100)는 배터리 및 회로기판 등을 포함하여 무게가 많이 나갈 수 있으므로, 무게감을 줄이기 위해 전투화(10)의 발목 또는 허벅지 부위에 설치되는 것이 바람직하다.

본체(100)는 고정밴드(104)를 전투화(10)의 발목 또는 허벅지 부위에 설치될 수 있는데, 고정밴드(104)는 벨크로, 버클 등과 같은 고정부재에 의해 길이 조절 가능하게 본체(100)를 전투화(10)에 고정시킬 수 있다.

본체(100)는 연결 케이블(108)을 통해 탐지부(200)와 연결될 수 있고, 연결 케이블(108)은 전원이나 송수신 신호 등을 본체(100)와 탐지부(200)에 공급할 수 있으며, 연결 케이블(108)은 하나 또는 복수의 연결선을 포함할 수 있다.

연결 케이블(108)은 도시된 바와 같이 전투화(10)의 외부에 설치될 수 있으나, 전투화(10)의 내부 쪽으로 설치할 수도 있다. 또한, 연결 케이블(108)을 물리적 손상으로부터 보호하기 위해, 벨크로 등과 같은 고정부재를 이용하여 연결 케이블(108)을 전투화(10)에 밀착되게 고정시킬 수 있다. 그러나, 연결 케이블(108)을 통한 유선 송수신 이외에 무선 송수신도 가능하다.

탐지부(200)는 전투화(10)에 탈부착 가능하게 설치되고, 바람직하게는 전투화(10)의 하부에 설치될 수 있다.

탐지부(200)는 본체(100)와 연결되는 안테나를 구비할 수 있는데, 안테나의 장착을 위해 결합부재(210)를 구비할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1실시형태에 따른 탐지부(200)의 사시도로서, 탐지부(200)는 안테나(220) 및 이 안테나(220)를 전투화(10)에 고정시킬 수 있는 결합부재(210)로 구성될 수 있다.

결합부재(210)는 병사가 활동 시 안테나(220)에 충격을 주는 것을 최소화하기 위하여, 전투화(10)의 밑창과 대응되는 크기와 형상을 가질 수 있는데, 예를 들어 등산용품의 아이젠(eisen)과 같은 형태로 제작될 수 있다. 또한, 결합부재(210)의 결합구조는 전투화 밑창 위에 살짝 튀어나온 부분에 올리는 형식이 될 수 있다.

결합부재(210)는 일정 두께를 갖는 밑창(212) 및 밑창(212)의 테두리에 수직으로 연장되는 테두리 부재(211)로 구성될 수 있다.

결합부재(210)는 고무 등과 같은 유연성 소재로 이루어질 수 있고, 이 경우 유연성을 갖는 테두리 부재(211)가 전투화(10)의 하부에 끼움 결합될 수 있다.

밑창(212)의 상면에는 안내 홈(213)이 형성되어 안테나(220)를 수용할 수 있으며, 연결 케이블(108)과 안테나(220)의 접속을 위한 커넥터(222)가 설치될 수 있다.

결합부재(210)는 고정밴드(214)를 구비하여 탐지부(200)를 전투화(10)에 단단하게 고정시킬 수 있다. 고정밴드(214)는 본체(100)의 고정밴드(104)와 유사하게 고정부재(215)에 의해 길이 조절 가능하게 탐지부(200)를 전투화(10)에 고정시킬 수 있다. 도 2에서는 고정부재(215)로서 벨크로를 예시하였는데, 이에 한정되지 않고 버클 등을 사용할 수도 있다.

또한, 결합부재(210)는 도면과 같이 전투화(10)의 바닥 전면에 설치되지 않고 부분적으로 설치될 수도 있는데, 예를 들어 발 뒤꿈치 쪽에만 말발굽 형태로 설치될 수 있다.

안테나(220)는 화학물 탐지(NQR), 금속 탐지(MD) 등에 사용될 수 있다. 안테나(220)는 구리, 철 등으로 이루어진 긴 금속 와이어를 원형이나 타원형 모양으로 빙글빙글 여러 번 돌려서 만들 수 있으며, 이때 안테나(200)의 감긴 횟수는 주파수와 발 크기에 따라 달라질 수 있다.

안테나(220)는 하나로 구성되어 신호를 송신하고 또한 동일한 안테나를 통해 신호를 수신할 수 있는데, 즉 송신용 안테나 및 수신용 안테나가 일체로 구성될 수 있다. 예를 들어 본체(100)의 신호발생부에서 저주파 신호를 만들어서 안테나(220)를 통해 송신하고, 다시 동일한 안테나(220)를 통해 반사된 신호를 수신할 수 있다.

안테나(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 결합부재(210)와 마찬가지로 전투화(10)의 밑창과 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 이에 따라 전투화(10) 전체에 걸쳐 지뢰탐지 신호가 송수신될 수 있다.

안테나(200)의 고정은 도 2에 예시된 것에 한정되지 않고 다양하게 변경할 수 있다. 예를 들어, 케이블 타이나, 고정 클립 등과 같은 고정부재로 고정시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 지뢰탐지장치의 측면도로서, 도 1에 따른 실시형태와 비교하면, 조금 더 넓은 지역을 탐지하거나 다른 방식(초광대역 안테나)으로 탐지할 수 있도록 제2결합부재(230)가 추가로 설치된 경우이다.

제2결합부재(230)는 도시된 바와 같이, 제1결합부재(210)의 앞쪽에 형성된 체결 홈(217)에 장착될 수 있다. 그러나, 제1결합부재(210) 및 제2결합부재(230)의 결합구조는 이에 한정되지 않고 다양하게 변경할 수 있다. 또한, 제2결합부재(230)는 전투화(10)나 지면과 수평을 이루도록 설치될 수 있고, 또한 전투화(10)나 지면과 일정한 각도를 이루도록 설치될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제2실시형태에 따른 탐지부(200)의 단면도로서, 탐지부(200)는 제1결합부재(210) 및 제2결합부재(230) 그리고 제1안테나(220) 및 제2안테나(240)를 구비할 수 있다.

제1결합부재(210)는 앞서 설명한 바와 같이, 전투화(10)의 하부에 탈부착 가능하게 설치되고, 전투화(10) 밑창과 대응되는 크기와 형상을 가지며, 고정부재(215)를 포함하는 고정밴드(214)를 구비할 수 있다.

제2결합부재(230)는 전투화(10)의 전방 쪽으로 돌출되어 제1결합부재(210)와 체결되고, 내부에 안테나를 포함하는 판상 형태로 제작될 수 있으나, 제2결합부재(230)의 형상 등은 도면에 한정되지 않고 다양하게 변경할 수 있다.

이 실시형태에 따르면, 안테나는 제2결합부재(230)에만 장착될 수 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 안테나는 제1결합부재(210)에 장착되는 저주파용 제1안테나(220) 및 제2결합부재(230)에 장착되는 초광대역 제2안테나(240)로 구성될 수 있다.

제1안테나(220) 및 제2안테나(240)는 도시된 바와 같이, 본체(100)와 병렬로 연결될 수 있다. 즉, 제1안테나(220)는 제1커넥터(222)로부터 제1연결선(224)을 통해 연결되고, 제2안테나(240)는 제1커넥터(222)에서 별도로 분리된 제2연결선(244)을 거쳐 제2커넥터(242)를 통해 연결될 수 있다.

제2결합부재(230)는 전투화(10)의 전방에 별도로 설치되기 때문에, 착용자가 이동할 때 공기 저항을 받아서 불편할 수 있다. 이를 해결하기 위해, 제2결합부재(230)의 테두리를 따라 다수의 공기 구멍(232)을 형성함으로써, 공기 저항을 줄여 착용자의 이동을 용이하게 할 수 있다.

제1결합부재(210) 및 제2결합부재(230)의 형상과 결합구조, 그리고 제1안테나(220) 및 제2안테나(240)의 연결방식과 고정구조 등은 도면에 한정되지 않고 다양하게 변경할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 지뢰탐지장치의 블록 다이어그램으로서, 지뢰탐지장치는 초광대역 레이더, 금속탐지기 혹은 화학물 탐지기를 이용하거나, 이들의 조합을 이용할 수 있으며, 부근에서 지뢰가 발견되면 소리 혹은 불빛으로 알려줄 수 있다.

전원공급부(110)는 배터리로 구성될 수 있으며, 예를 들어 건전지와 같은 1차 전지, 충전지와 같은 2차 전지 등을 사용할 수 있다.

이 실시형태에 따르면, 송신부는 저주파 신호를 발생시키는 제1신호생성부(120), 발생된 저주파 신호를 샘플링하는 제1샘플링부(122), 샘플링된 저주파 신호를 증폭시키는 제1증폭기(124), 초광대역 신호를 발생시키는 제2신호생성부(130), 발생된 초광대역 신호를 샘플링하는 제2샘플링부(132), 및 샘플링된 초광대역 신호를 증폭시키는 제2증폭기(134)를 포함할 수 있다. 또한 도 5에 도시되지 않았지만, 송신부는 필요에 따라 필터를 포함할 수 있다.

수신부는 수신된 신호를 증폭시키는 증폭기(140), 수신 신호 중 잡음을 제거하는 필터(142), 및 필터(142)를 통과한 신호를 샘플링하는 제3샘플링부(144)를 포함할 수 있다. 증폭기(140)는 저잡음 증폭기(LNA: low noise amplifier)일 수 있고, 제3샘플링부(144)는 아날로그-디지털 변환기(analog to digital converter)일 수 있다.

또한, 송신부 및 수신부에서 각각 샘플링된 신호를 비교하여 지뢰를 탐지하는 데이터 처리부(150)가 구비될 수 있으며, 송신부의 신호 생성부 및 수신부의 샘플링부에 트리거 신호를 제공하는 동기화부(160)가 구비될 수 있다.

도 5에 따른 지뢰탐지 과정을 간략히 살펴보면, 우선 전원공급부(110)로부터 전원이 2개의 신호생성부(120, 130)에 공급되며, 제1신호생성부(120)에서는 제1안테나(220)에 맞는 저주파 신호를 발생시키고, 제2신호생성부(130)에서는 제2안테나(240)에 맞는 고주파이면서 넓은 밴드대역을 가진 신호를 발생시킨다. 이후 각 신호는 제1샘플링부(122) 및 제2샘플링부(132)에서 동기화를 위한 샘플링이 이루어진 후, 제1증폭기(124) 및 제2증폭기(134)를 거쳐 제1안테나(220) 및 제2안테나(240)를 통해 방사된다. 방사된 전파는 반사되어 다시 돌아오는데, 그 신호는 증폭기(140)를 거쳐 필터(142)를 통과한 후 제3샘플링부(144)에서 샘플링되며, 데이터 처리부(150)에서 상기 두 신호생성부(120, 130)에서 샘플링된 신호와 비교하여 지뢰를 탐지한다. 예를 들어, 송신 신호와 대비하여 수신 신호에서 피크가 발생하면 지뢰가 있는 것으로 보고, 경고음 및/또는 빛의 점멸 등을 통해 알려준다.

도 5는 도 3 및 도 4에 예시된 본 발명의 제2실시형태에 따른 지뢰탐지장치에 대한 블록 다이어그램이고, 도 1 및 도 2에 예시된 본 발명의 제1실시형태에 따른 지뢰탐지장치일 경우에는 제2신호생성부(130), 제2샘플링부(132), 제2증폭기(134) 및 제2안테나(240)이 생략될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 지뢰탐지 수단으로서 초광대역 레이더를 채택하고, 신호로서 의사 불규칙 잡음 신호 혹은 임펄스 신호를 사용한 경우에 대해서 설명한다.

송신부는 타겟 탐지에 이용되는 의사 불규칙 잡음 신호를 생성하여 방사하며, 이를 위해 신호생성부(120, 130), 필터, 샘플링부(122, 132), 증폭기(124, 134) 및 안테나(220, 240)를 포함할 수 있다.

신호생성부(120, 130)는 의사 불규칙 잡음(pseudo random noise) 신호 혹은 임펄스 신호를 생성할 수 있다. 의사 불규칙 잡음 신호의 예로서 의사 잡음 코드(PN code, pseudo noise code)와, 복수개의 의사 잡음 코드를 결합한 골드 코드(Gold code) 등을 들 수 있다.

의사 잡음 코드(의사 잡음 부호)는 주기적 부호의 하나로서, 1주기의 각 순간에서의 값이 임의(random) 분포에 준하는 분포가 되는 부호이고, PN 부호라고도 한다. 불규칙 잡음 신호와 특성은 비슷하지만 정확한 파형을 알 수 있어 원신호에 대한 복조 등의 처리가 용이하다. 불규칙 잡음 신호와 마찬가지로 타겟에 대한 정밀도 향상, 자연 환경에 의해 받는 영향의 감소, 타겟에 대한 검출 확률 증가, 검출된 목표물에 대한 지속적인 관찰 성능의 개선 및 비화성이 높아 상대방이 검출하기 어려운 점과 같은 장점을 가질 수 있다.

골드 코드는 대역 확산 시스템에서 2개의 대역 확산 코드 생성기의 출력을 모듈로-2(modulo-2)를 사용하여 합산 생성된 코드를 의미하나, 본 명세서에서는 복수개의 의사 잡음 코드를 결합한 코드를 지칭할 수 있다. 의사 잡음 코드를 결합한 것으로 골드 코드 역시 의사 잡음 코드와 같은 장점을 가질 수 있다. 의사 잡음 코드(PN code, pseudo noise code)를 복수로 결합한 골드 코드(Gold code)를 의사 불규칙 잡음 신호로서 이용할 수 있다.

의사 불규칙 잡음 신호는 불규칙 잡음 신호의 성격을 가지므로 직류 신호(DC 신호)가 포함되어 있고, 고주파 성분이 포함되어 있는 등 원하지 않는 대역의 신호가 존재할 수 있다. 직류 신호는 안테나로 방사할 수 없으며 원하지 않는 대역의 신호는 방사하지 않아야 한다. 따라서, 직류 신호와 원하지 않는 대역의 신호(초광대역 레이더의 특성상 고주파 성분이 여기에 해당함)을 제거할 필요가 있으며, 이를 위해 필터를 사용할 수 있다.

필터는 의사 불규칙 잡음 신호에 포함된 직류 신호를 제거하는 직류 블록킹(DC blocking)부 및 원하지 않는 고주파 신호를 차단하는 저역 통과 필터(LPF, Low Pass Filter)를 포함할 수 있다. 이 경우 직류 블록킹부를 저역 통과 필터의 전단에 배치할 수 있고, 적절한 회로 구성을 통해 직류 블록킹부를 저역 통과 필터의 후단에 배치할 수도 있다.

직류 블록킹부는 주파수축에서는 의사 불규칙 잡음 신호에 포함된 DC 신호를 제거할 수 있으며, 시간축에서는 의사 불규칙 잡음 신호를 미분할 수 있다.

저역 통과 필터는 원하지 않는 고주파 신호를 차단하는 효과 외에도 직류 블록킹 회로를 거친 임펄스(impulse) 형태의 신호를 완만하게 만들어 안테나를 통한 방사가 원활하게 이루어지게 할 수 있다.

필터를 거친 의사 불규칙 잡음 신호는 안테나(220, 240)를 통해 외부로 방사될 수 있다. 이 과정에서 필터와 안테나(220, 240) 사이에 증폭기(124, 134)를 배치하여 필터부의 출력 신호를 방사에 적합하도록 증폭시킬 수 있다.

샘플링부(122, 132)는 필터를 거친 의사 불규칙 잡음 신호를 샘플링하여 제1 및 제2디지털 신호로 저장할 수 있다. 이를 위해 샘플링부(122, 132)는 제1 및 제2디지털 신호의 저장을 위한 저장부를 구비할 수 있다. 물론 이때의 저장부는 샘플링부(122, 132)와 별도로 마련될 수도 있다.

수신부는 타겟에 반사된 의사 불규칙 잡음 신호를 수신하며, 이를 위해 안테나(220, 240), 증폭기(140), 필터(142) 및 제3샘플링부(144)를 포함할 수 있다.

안테나(220, 240)는 타겟에 반사되어 돌아온 의사 불규칙 잡음 신호를 수신하며, 구성에 따라서 레이더 수신부의 안테나는 레이더 송신부의 안테나와 일체로 형성될 수 있다.

필터(142)는 전파 과정에서 각종 잡음이 유입된 상태의 의사 불규칙 잡음 신호에서 잡음을 제거하며, 대표적으로 원하지 않는 고주파 신호를 차단하기 위해 저역 통과 필터(LPF, Low Pass Filter)를 포함할 수 있다.

안테나(220, 240)로 수신된 의사 불규칙 잡음 신호가 미약한 상태일 수 있으므로 후단의 필터(142) 및 제3샘플링부(144)의 적절한 처리를 위해 일정 레벨로 증폭시킬 수 있다. 이때의 레벨 증폭을 위해 필터(142) 및 안테나(220, 240) 사이에 증폭기(140)가 배치될 수 있다.

제3샘플링부(144)는 필터(142)를 거친 의사 불규칙 잡음 신호를 샘플링하여 제3디지털 신호로 저장할 수 있다. 이를 위해 제3샘플링부(144)는 제3디지털 신호의 저장을 위한 저장부를 구비할 수 있다. 물론 이때의 저장부 역시 제3샘플링부(144)와 별도로 마련될 수 있다.

데이터 처리부(150)는 제1, 제2샘플링부(122, 132)로부터 전달받은 제1, 제2디지털 신호와, 제3샘플링부(144)로부터 전달받은 제3디지털 신호를 정합 필터링(matched filtering)함으로써 타겟의 정보를 획득할 수 있다. 구체적으로 데이터 처리부(150)는 제1, 제2디지털 신호와 제3디지털 신호를 시영역에서 코릴레이션(correlation)하거나, 주파수 영역에서 FFT(fast Fourier transform)함으로써 정합 필터링을 수행하여 타겟 정보를 획득할 수 있다.

초광대역 레이더는 잡음 레이더의 특성을 가지므로, 제1, 제2샘플링부(122, 132)와 제3샘플링부(144)에서의 샘플링 타임을 신호생성부(120, 130)에서의 의사 불규칙 잡음 신호의 생성보다 지연시킬 필요가 있다.

이를 위해, 레이더 송신부가 의사 불규칙 잡음 신호를 생성하는 제1, 제2신호생성부(120, 130)와 의사 불규칙 잡음 신호를 샘플링하는 제1, 제2샘플링부(122, 132)를 포함하고, 레이더 수신부가 필터(142)를 거친 의사 불규칙 잡음 신호를 샘플링하는 제3샘플링부(144)를 포함할 때, 상기 제1신호생성부(120), 제2신호생성부(130), 제1샘플링부(122), 제2샘플링부(132) 및/또는 제3샘플링부(144)에 트리거 신호를 제공하는 동기화부(160)를 설치할 수 있다.

이때, 동기화부(160)는 신호생성부(120, 130)에 제공되는 트리거 신호에 비해 샘플링부(122, 132, 144)에 제공되는 트리거 신호를 지연시켜 제공할 수 있으며, 이를 위해 신호생성부(120, 130)에 제공되는 트리거 신호를 지연시켜 각 샘플링부(122, 132, 144)에 제공하는 지연부를 포함할 수 있다.

트리거 신호의 지연 시간, 즉 신호생성부(120, 130)에 제공되는 트리거 신호와 각 샘플링부(122, 132, 144)에 제공되는 트리거 신호와의 시간 차는 신호생성부(120, 130)에서의 의사 불규칙 잡음 신호 생성이 반복됨에 따라 점진적으로 증가 또는 감소할 수 있다. 이에 따라 수신된 불규칙 의사 잡음 신호의 전체 파형을 송신된 불규칙 의사 잡음 신호에 맞춰 순차적으로 정합 필터링할 수 있다. 이때의 정합 필터링의 대상은 의사 불규칙 잡음 신호로서 불규칙 잡음 신호의 특성을 갖지만, 각 샘플링부의 입장에서는 일정 주기 간격으로 반복적으로 생성되는 동일한 신호이므로, 속도가 느린 샘플러로 각 샘플링부를 구성하더라도 원신호의 복원이 가능하다. 즉, 상대적으로 저가인 저속의 샘플러로서 각 샘플링부를 구성함으로써 초광대역 레이더의 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 전투화
100: 본체
102: 스위치
104: 고정밴드
108: 연결 케이블
110: 전원공급부
120, 130: 신호생성부
122, 132, 144: 샘플링부
124, 134, 140: 증폭기
142: 필터
150: 데이터 처리부
160: 동기화부
200: 탐지부
210, 230: 결합부재
211: 테두리 부재
212: 밑창
213: 안내 홈
214: 고정밴드
215: 고정부재
217: 체결 홈
220, 240: 안테나
222, 242: 커넥터
224, 244: 연결선

Claims

전투화에 탈부착 가능하게 설치되고, 전원공급부, 송신부, 수신부 그리고 상기 송신부 및 수신부에서 각각 샘플링된 신호를 비교하여 지뢰를 탐지하는 데이터 처리부를 구비하는 본체; 및
전투화에 탈부착 가능하게 설치되고, 상기 송신부 및 수신부와 신호를 송수신하는 안테나를 구비하는 탐지부를 포함하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제1항에 있어서,
본체는 고정 밴드를 통해 전투화의 발목 또는 허벅지 부위에 설치되고, 탐지부는 전투화의 하부 또는 전투화 밑창 위에 설치되는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제1항에 있어서,
안테나는 전투화 밑창의 가장자리 형상에 대응되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제1항에 있어서,
탐지부는 전투화 밑창과 대응되는 크기와 형상을 갖고 안테나를 수용하는 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제4항에 있어서,
결합부재는 유연성 소재로 이루어져서 전투화의 하부에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제4항에 있어서,
탐지부는 결합부재를 전투화에 고정시키는 고정 밴드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제1항에 있어서,
송신부는 신호를 발생시키는 신호생성부, 발생된 신호를 샘플링하는 샘플링부, 및 샘플링된 신호를 증폭시키는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제7항에 있어서,
수신부는 수신된 신호를 증폭시키는 증폭기, 수신 신호 중 잡음을 제거하는 필터, 및 필터를 통과한 신호를 샘플링하는 샘플링부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제8항에 있어서,
본체는 송신부의 신호 생성부 및 수신부의 샘플링부에 트리거 신호를 제공하는 동기화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
전투화에 탈부착 가능하게 설치되고, 전원공급부, 송신부, 수신부 그리고 상기 송신부 및 수신부에서 각각 샘플링된 신호를 비교하여 지뢰를 탐지하는 데이터 처리부를 구비하는 본체; 및
전투화의 하부에 탈부착 가능하게 설치되고 전투화 밑창과 대응되는 크기와 형상을 갖는 제1결합부재, 전투화의 전방 쪽으로 제1결합부재와 체결되는 제2결합부재, 및 상기 송신부 및 수신부와 신호를 송수신하는 안테나를 구비하는 탐지부를 포함하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제10항에 있어서,
안테나는 제2결합부재에만 장착되는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제10항에 있어서,
안테나는 제1결합부재에 장착되는 저주파용 안테나 및 제2결합부재에 장착되는 초광대역 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제10항에 있어서,
제2결합부재의 테두리를 따라 다수의 공기 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제10항에 있어서,
본체는 고정 밴드를 통해 전투화의 발목 또는 허벅지 부위에 설치되는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제10항에 있어서,
제1결합부재는 유연성 소재로 이루어져서 전투화의 하부에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제10항에 있어서,
탐지부는 제1결합부재를 전투화에 고정시키는 고정 밴드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제12항에 있어서,
송신부는 저주파 신호를 발생시키는 제1신호생성부, 발생된 저주파 신호를 샘플링하는 제1샘플링부, 샘플링된 저주파 신호를 증폭시키는 제1증폭기, 초광대역 신호를 발생시키는 제2신호생성부, 발생된 초광대역 신호를 샘플링하는 제2샘플링부, 및 샘플링된 초광대역 신호를 증폭시키는 제2증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제17항에 있어서,
수신부는 수신된 신호를 증폭시키는 증폭기, 수신 신호 중 잡음을 제거하는 필터, 및 필터를 통과한 신호를 샘플링하는 샘플링부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.
제18항에 있어서,
본체는 송신부의 신호 생성부 및 수신부의 샘플링부에 트리거 신호를 제공하는 동기화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전투화에 탈부착이 가능한 지뢰탐지장치.