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2014년부터 드론을 사용해 왔지만, 우크라이나의 전쟁 발발은 나의 경력에서 전환점이 되었다. 2022년부터 나의 초점은 인도적 제거를 자동화하기 위해 드론을 사용하는 방법을 탐구하는 것으로 바뀌었다. 즉, 그들이 어떤 능력을 필요로 하는지, 그리고 기술이 이러한 노력을 더 안전하고 효율적으로 만들 수 있는 방법에 대해 탐구한다. 이 작업의 일부로, 나는 제네바 국제 인도적 제거 센터(GICHD)를密切하게 따라가며, 그들의 행사에 참석하고, 그들의 전문가们과 정기적으로交流한다.
드론과 AI를 결합한 솔루션을 고려하면, 실제로 그것들은 인도적 제거 과정의 비기술적 조사(NTS) 단계에서만 유용하다. 즉, 드론이 큰 영역을 스캔하고 데이터를 수집한다. 그런 다음 기계 학습 모델이 이 데이터를 분석하여 지뢰가 있을 수 있는 지역을 표시한다. 지뢰의 정확한 위치가 아니다.
기술적 조사(TS)는 여전히 지뢰가 있는 지역을 확인하고 지도화하는 데에 인력, 금속 탐지기, 훈련된 개, 기계적 제거 기계 등이 필요하다. 그들은 지뢰의 정확한 위치를 찾기 위해 지뢰 지역에 들어간다.
이 과정은 여전히 오래 걸리고, 위험하고, 비싸다:
- 2023년에 3개국에서 15명의 제거 전문가가 사고를 겪었다
- 현재 속도에 따르면 모든 비확산물의 제거에는 100년 이상이 걸린다
- 한 개의 지뢰를 제거하는 비용은 생산하는 비용의 50~100배이다
지뢰는 여전히 민간인에게 위협이다. 2023년에 지뢰/비확산물 사고로 인한 사상자는 최소 5,757명이었다.
이 포스트에서, 나는 왜 현재의 드론 기반 솔루션이 기술적 조사(현재 가장 비싼 및 시간이 걸리는 단계)에 적합하지 않은지 설명하고, 이를 해결하는 최선의 방법을 공유한다.
토양이나 식생 아래에 있는 지뢰를 감지하는 것은 거의 불가능하다
표준 광학 또는 열화상 카메라를搭載한 드론은通常 단일 하향 각도에서 이미지를 캡처한다. 이 접근 방법은 표면 수준의 이상을 감지하는 데 잘 작동하지만, 매장되거나 숨겨진 지뢰를 감지하는 데에는 실패한다. 이 이유로 드론은 주로 인도적 제거의 비기술적 조사에 사용된다.
최전선 솔루션 중 하나인 Safe Pro AI는 나무와 관목이 있는 지역에서 5%의 감지율만 보인다고 보고한다.
우크라이나에서 대부분의 지뢰가 땅 위에 흩어져 있는 반면, 캄보디아와 같은 경우에는 상황이 매우 다르다:
- 1970~90년대의 분쟁으로 인해 400~600만 개의 지뢰가 남아 있다
- 1979년 이후 64,000명 이상의 사상자, 어린이들이 주요 피해자
비금속 및 오래된 금속 지뢰는 감지하기가 더 어렵다
비금속 지뢰는 현재 및 이전 분쟁 지역의 지뢰 중 상당한 부분을 차지한다. 그것들은 의도적으로 전통적인 금속 탐지기를 피하기 위해 설계되었다.
비금속 지뢰는 시각적으로 감지하기가 어렵다. 그것들은 빛나지 않으며, 이미지에서 두드러지지 않으며, 열화상 카메라에서도 잘 보이지 않는다. 금속 탐지기와 자력계는 그것들을 놓치거나 너무 많은 거짓 경보를 발생시킨다.
따라서 현재의 드론 기반 감지 도구는 비금속 지뢰를 완전히 놓치게 된다.
오래된 금속 지뢰의 경우, 부식으로 인해 그들의 모양과 행동이 변경되어, 지면과 섞여서 감지 도구에 반응하지 않는다. 비정형 지뢰는 이미지에서 식별하기가 더 어렵다.
그리고 이러한 지뢰가 더 어려운 것을 감지하기 때문에, 그것들을 찾고 제거하는 데 더 오래 걸리거나, 그것들이 숨겨져 있기 때문에 제거 전문가와 민간인 모두에게 위험을 초래한다.
날씨와 주간 의존성
RGB 및 다중 스펙트럼 카메라를搭載한 드론을 사용하는 경우, 그것들은 주간光이 필요하다. 흐린, 저조도 또는 그늘진 지역(산림, 폐허)에서는 이미지 품질과 객체 감지가 떨어진다.
열 감지는 새벽 또는 황혼時に 가장 잘 작동한다. 그 때 지면과 지뢰의 온도 차이가 나기 때문이다. 낮에는 태양이 모든 것을 동일하게加熱하기 때문에 대조가 줄어든다.
비와 젖은 토양은 표면 세부 사항을 흐리게 하고, 토양 색상과 온도를 변경하며, 토양 변형이나 열 이상을 숨길 수 있다. 눈은 시각적 표시를 덮고 표면 온도를 동일하게 만들어 지뢰를 감지할 수 없게 한다.
드론을 특정 시간에만 비행하면 비기술적 조사의 단계도 느려지게 된다. 특히 예보할 수 없는 날씨의 지역에서는 더욱 그렇다.
기술이 매우 비싸다
7개국에서 추정된 반인도 지뢰 오염 지역은 100km²를 초과한다.
우크라이나의 테스트에 따르면, 새로운 기술을 사용한 제거는 비용을 3000~5000달러에서 600~800달러로 절감할 수 있다. 그러나 1km²당 70,000달러이며, 일부 지역에서는 토지 가격을 초과할 수 있다.
고비용의 주요 이유는 실제 위협으로 처리되는 다수의 거짓 경보이다. 평균적으로 한 팀은 50개 이상의 의심되는 지뢰를 제거하여 단 하나의 실제 지뢰를 찾는다.
가장 오염된 지역은 개발도상국에 있다. 그들은 국제 기구 또는 정부의 자금 지원 없이 제거를 할 수 없다.
비용은 또한 기업이 참여하기에 너무 높다. 제거가 충분히 저렴해지면, 기업은 토지를 임대하여 제거할 수 있다. 대가로, 그들은 장기 사용권과 일부 세금 감면을 받게 된다.
해결책?
나의 팀과 함께, 우리는 더 많은 데이터를 수집하고, 식생과 토양을 통해 볼 수 있으며, 여전히 충분한 해상도를 유지하는 방법을 탐구했다.
유망한 개발 방향의 예는 오비에도 대학교의 연구자들이 진행한 프로젝트이다. 그들은 UAV에 탑재된 지면 침투형 합성 개구 레이더(GPR-SAR) 시스템을 테스트하고 있다.
그들의 비행 검증은 현실적인 시나리오에서 기술이 다음 문제를 해결하는 것을 입증했다:
1) 레이더가 지뢰의 위치를 정밀하게 찾아내어, 수동으로 무장해제 또는 파괴만 남긴다.
전체 다중 정적 구성에서 모든 레이더 경로를 사용하여, 매장된 표적이 더 밝고 더 분명하게 나타나는 고해상도 이미지를 얻을 수 있었다. 또한 소형, 비금속, 얕게 매장된 물체와 같은 도전적인 표적을 정확하게 감지할 수 있었다.
2) 솔루션은 주간 또는 야간, 다양한 날씨, 그리고甚至 중간 정도의 식생에서도 작동할 수 있다.
작동 원리:
- 레이더 펄스를 지면으로 보낸다.
- 지하의 변화를 반사하는 신호를 감지한다(예: 플라스틱, 금속, 공극).
- 다중 전송기-수신기(Tx-Rx) 쌍 및 비행 위치에서 레이더 신호를 결합하여 3D 지하 이미지를 생성한다.
해결책은 여전히 제한이 있지만, 나의 배경에 따르면, 이것은 현재 가장 관련성이 높은 연구 및 개발 방향이다.
GPR의 주요 강점 중 하나는 수집할 수 있는 데이터의 양이다. 더 많은 데이터는 인식/분류 단계에서 AI의 정확도를 향상시킬 수 있다. 이것은 더 효율적인 조사 및 제거 작업을 가능하게 하며, 전체 비용을 50% 이상 절감할 수 있다.
