KR100530181B1

KR100530181B1 - Terrain tracking flight method

Info

Publication number: KR100530181B1
Application number: KR1019970076316A
Authority: KR
Inventors: 한광희; 이영호
Original assignee: 한국항공우주산업 주식회사
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2006-02-17
Also published as: KR19990056321A

Abstract

지형 추적 비행방법에 관해 개시된다. 개시된 지형 추적 비행방법은 항공기의 현재 위치와 목적지의 좌표값을 결정하는 제1단계와, 상기 좌표값들에 대하여 비행 가능한 최단거리의 비행경로를 결정하는 2단계와, 상기 비행경로를 복수개의 소경로로 분할하는 3단계와, 상기 소정경로상에서의 지형을 분석하여 최적의 비행경로를 설정하는 4단계를 포함하여 된 것을 특징으로 한다. 이로써, 비행 예정지역의 지형데이타를 사전에 입력하지 않고도 지형 추적 비행이 가능한 이점이 있다. A terrain tracking flight method is disclosed. The disclosed terrain tracking flight method includes a first step of determining coordinate values of a current position and a destination of an aircraft, a second step of determining a shortest distance flight path capable of flying with respect to the coordinate values, and a plurality of small paths of the flight path. And three steps of dividing the road, and four steps of setting an optimum flight path by analyzing the terrain on the predetermined path. As a result, the terrain tracking flight is possible without inputting the terrain data of the flight scheduled area in advance.

Description

Terrain tracking flight method

본 발명은 지형 추적 비행방법에 관한 것으로서, 특히, 저공 적지 비행을 요구하는 전투기 및 공격기와 순항 미사일의 적기 비행 기능 보강용 장비로 사용되며 위성 항법 시스템을 이용하여 사전에 비행 대상 지역의 지형정보를 입력하지 않아도 저공 비행이 가능한 지형 추적 비행방법에 관한 것이다. The present invention relates to a terrain tracking flight method, and in particular, used as an equipment for reinforcing the timely flight function of fighters, attackers and cruise missiles requiring low altitude flight, and using the satellite navigation system in advance to obtain the terrain information of the flight target area. The present invention relates to a terrain tracking flight method capable of low-flying without input.

종래의 지형 추적 비행방법은 레이다를 이용하여 항공기 비행 영역내의 지형 특성이 조사된 후, 조사된 지형 특성의 데이터가 이미 입력된 지형 데이터와 비교되어 항공기의 위치를 파악한다. 이렇게 항공기의 위치가 파악되면 초저공 비행이 수행될 수 있는 최적 경로가 결정된다.In the conventional terrain tracking flight method, after surveying the terrain characteristics in the aircraft flight area using the radar, the data of the surveyed terrain characteristics are compared with the previously input terrain data to determine the position of the aircraft. Once the position of the aircraft is known, the optimal path for ultra low flight can be determined.

그러나, 상기한 종래의 지형 추적 비행방법은 비행 예정지역의 디지털화 된 지형 데이터가 반드시 필요하게 되는 문제점이 있다. 또한, 지형 데이터 작성후에 건물증축 및 천재지변 등으로 지형변화가 발생되면 지형 추적 비행시 항공기의 위치 판단에 악영향을 주는 문제점이 있다.However, the conventional terrain tracking flight method has a problem in that the digitized terrain data of the flight planned area is necessarily required. In addition, if the terrain change occurs due to building expansion and natural disaster after the terrain data is created, there is a problem that adversely affects the position determination of the aircraft during the terrain tracking flight.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 비행중인 항공기의 위치 판단은 위성 항법 시스템(Inertial Navigation System) 같은 정밀한 장거리 항법 장치를 이용하고, 레이다를 이용하여 조사된 지형 데이터는 국지영역으로 분석되어 저공침투를 위한 최적 비행경로를 선택하는데 사용됨으로써 비행 예정지역의 지형 데이터가 사전에 입력되지 않아도 지형 추적 비행이 가능한 지형 추적 비행 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the position of the aircraft in flight using a precise long-range navigation device, such as the Satellite Navigation System (Inertial Navigation System), and the terrain data surveyed using the radar is analyzed into the local area The purpose of the present invention is to provide a terrain tracking flight method capable of tracking the terrain even when the terrain data of the scheduled flight area is not input in advance.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 항공기의 현재 위치와 목적지의 좌표값을 결정하는 제1단계와, 상기 좌표값들에 대하여 비행 가능한 최단거리의 비행경로를 결정하는 2단계와, 상기 비행경로를 복수개의 소경로로 분할하는 3단계와, 상기 소경로상에서의 지형을 분석하여 최적의 비행경로를 설정하는 4단계를 포함하여 된 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a first step of determining the coordinate values of the current position and the destination of the aircraft, and the second step of determining the shortest possible flight path with respect to the coordinate values, and the flight path And three steps of dividing into a plurality of small paths, and four steps of setting an optimum flight path by analyzing the terrain on the small paths.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지형 추적 비행방법의 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 항공기의 현 위치와 목적지의 위치를 연결하는 비행경로를 도시한 개략적인 도면이다. 도 2a는 다수개의 소경로로 분할된 비행경로를 도시한 개략적인 도면이다. 도 2b는 도 2a의 소경로를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 소경로내의 지형에 따른 최적의 비행경로를 도시한 도면이다. 도 7은 본 발명에 따른 지형 추적 비행방법을 도시한 도시한 도면이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the terrain tracking flight method according to the present invention. 1 is a schematic diagram illustrating a flight path connecting a current position of an aircraft and a position of a destination. 2A is a schematic diagram illustrating a flight path divided into a plurality of small paths. FIG. 2B schematically illustrates the small path of FIG. 2A. 3 is a view showing an optimum flight path according to the terrain in the small path. 7 is a view showing a terrain tracking flight method according to the present invention.

본 발명에 따른 지형 추적 비행방법은 제1단계로서, 항공기의 현재 위치(P)와 목적지(A)의 좌표값을 결정한다(도 7의 S1). 항공기의 현재 위치(P)와 목적지(A)의 좌표값이 결정되면, 제2단계로서, 결정된 좌표값들은 위성 항법 시스템에 기록되고, 상기 좌표값들에 대하여 비행 가능한 최단거리의 비행경로를 결정하게 된다(도 7의 S2). 상기 최단거리의 비행경로는 항공기의 현 위치(P)와 목적지(A)를 연결하는 직선으로 결정된다.The terrain tracking flight method according to the present invention is a first step, and determines the coordinate values of the current position (P) and the destination (A) of the aircraft (S1 of FIG. 7). If the coordinate values of the current position P and the destination A of the aircraft are determined, as a second step, the determined coordinate values are recorded in the satellite navigation system, and the shortest possible flight path is determined for the coordinate values. (S2 of FIG. 7). The shortest flight path is determined by a straight line connecting the current position (P) and the destination (A) of the aircraft.

최단거리의 비행경로가 결정되면, 제3단계로서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 비행경로를 복수개의 소경로(r)로 분할한다(도 7의 S3). 이때, 설정된 비행경로는 도 2b에 도시된 바와 같이, 한변의 길이가 레이다 탐지거리(R)의 (4/17)^1/2배 되는 정사각형의 구획으로 구분된다. 이 구역을 탐지구역(도 2의 B)이라 이른다. 상기 소경로의 길이(r)와 레이다 탐지거리(R)의 비율은 밑변이 2r이고 높이가 r/2이며 빗변이 R인 직각삼각형에서 피타고라스 정리에 의해 산출된 값이다. 상기한 바와 같이 탐지구역이 결정되면, 각 구획선과 비행경로의 교차점을 비행 출발지와 목적지로 하는 소경로를 다시 설정하게 된다.When the shortest flight path is determined, as a third step, as shown in FIG. 2A, the flight path is divided into a plurality of small paths r (S3 of FIG. 7). In this case, the set flight path is divided into a square section in which the length of one side is (4/17) ^1/2 times the radar detection distance (R). This zone is called the detection zone (B in FIG. 2). The ratio of the length r of the small path and the radar detection distance R is a value calculated by the Pythagorean theorem at a right triangle having a base of 2r, a height of r / 2, and a hypotenuse of R. As described above, when the detection zone is determined, a small path is set as the starting point and the destination of the intersection of each partition line and the flight path.

상기 비행경로가 복수개의 소경로로 분할되면, 제4단계로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 소경로(r)상에서의 지형(S)을 탐지하고(도 7의 S4), 탐지된 지형을 분석하여 최적의 비행경로(F₂)를 설정하게 된다. 상기 소경로(r)상의 지형(S) 분석은 레이다로 조사된다(도 7의 S5a). 상기 최적의 비행경로는 구역(r)내 지형(S)의 고저와 장애물을 고려하여 3차원적으로 결정되는데(도 7의 S5b), 지표면을 따라 동일한 거리를 가진 평행선 형태로 설정되며 최저 고도(F1)와 최고 고도(F3)에 의해 형성된 도관 형태의 최적 비형경로(F₂)가 결정된다(도 7의 S6).When the flight path is divided into a plurality of small paths, as a fourth step, as illustrated in FIG. 3, the terrain S on the small path r is detected (S4 of FIG. 7), and the detected terrain The optimal flight path (F ₂ ) is set by analyzing. The terrain S analysis on the small path r is examined by radar (S5a in FIG. 7). The optimal flight path is determined three-dimensionally in consideration of the elevation and obstacles of the terrain (S) in the zone (S5b in FIG. 7), and is set in the form of parallel lines having the same distance along the ground surface and the lowest altitude ( The optimal profile path F _{2 in the} form of a conduit formed by F1) and the highest altitude F3 is determined (S6 in FIG. 7).

도 4a는 현구간의 설정된 비행경로와 차구간의 목표 비행경로를 도시한 도면이다. 도 4b는 도 4a의 차구간의 실제 비행경로와 차차구간의 목표 비행경로를 도시한 도면이다.FIG. 4A is a diagram illustrating a set flight path of a current section and a target flight path of a vehicle section. FIG. 4B is a diagram illustrating an actual flight path of the vehicle section of FIG. 4A and a target flight path of the vehicle segment.

최적의 비행경로가 결정되면, 비행경로의 좌표값을 측정하게 된다. 도 7의 S7), 측정된 비행경로의 좌표값이 항공기 기동 성능 범위를 벗어난다면, 항공기를 좌측 및 우측으로 굽어지게 하여 재설정하여 항공기의 성능 범위 내에서 비행이 가능하게끔 한다(도 7의 S8). 도 4a의 P₁∼P₂는 설정된 실제 비행경로이며, P₂∼P₃는 차구간의 비행 예정 경로이다. 이러한 방법으로 변경된 비행경로는 소경로 목적지를 벗어날 수 있으며 이 경우 다음 비행구간의 소경로는 목적지와 차차구역의 시점으로 재수정된다. 도 4b의 P₂'∼P₃'는 차 구간의 실제 비행경로이며, P3'∼P4는 차차구간의 비행 예정경로이다. 이때, P₂'∼P₃'는 비행예정경로 P₂∼P₃에서 수정되어 만들어진 실제 비행경로가 되는 것이다.Once the optimal flight path is determined, the coordinates of the flight path are measured. S7 of FIG. 7), if the measured flight path coordinates are out of the aircraft maneuvering performance range, the aircraft is bent to the left and the right to reset so that the aircraft can fly within the performance range of the aircraft (S8 of FIG. 7). . P ₁ to P ₂ in FIG. 4A are actual flight paths set, and P _{2 to} P ₃ are scheduled flight paths of the vehicle section. In this way, the modified flight route may be departed from the small-path destination, in which case the small-path of the next flight segment will be re-adjusted to the point of view of the destination and the vehicle zone. In FIG. 4B, P ₂ 'to P ₃ ' are actual flight paths of the car section, and P3 'to P4 are flight plan routes of the car section. At this time, P ₂ '~ P ₃ ' is to be the actual flight path made by modifying the flight path P ₂ ~ P ₃ .

도 5는 각 비행 구간의 목표경로와 실제 비행경로를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a target path and an actual flight path of each flight section.

비행 예정 구역의 지형이 극단적으로 부적절한 형상이거나 회피하여야할 장애물이 매우 많은 경우 비행경로는 도 5에 도시된 바와 같이 예정 구역의 좌측 및 우측의 별도 구역안에 수정된 경로(a')(b')(c')(d')로 설정될 수 있으며 이 경우에도 차차 구역의 비행경로는 원 경로(a)(b)(c)(d)로의 복귀를 고려하여 재설정 되어야 한다.If the terrain of the flight area is extremely improperly shaped or there are many obstacles to avoid, the flight path is a modified path (a ') (b') in separate areas to the left and right of the area as shown in FIG. (c ') (d'), and in this case, the flight path of the next section should be reset in consideration of the return to the original path (a) (b) (c) (d).

비행경로가 비행기의 성능범위를 벗어난다든지, 회피하여야 할 장애물이 있는 경우에는 상기한 바와 같이 재설정된다. 이렇게 최적의 비행경로가 설정되면, 항공기는 이미 설정된 비행경로에 따라 정해지 비행을 하며 다음 비행구역의 최적 비행경로 결정작업을 연속적으로 수행하는 절차를 반복한다. 이때, 항공기의 현위치는 위성 항법 시스템을 이용하여 주기적으로 확인되며 설정된 비행경로를 따라 비행하고 있는지의 여부가 결정된다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 예상 비행경로의 시점과 곡률이 큰 부분의 좌표값을 미리 계산하여 항공기 비행지점의 좌표값(z)과 연속적으로 비교하여 이상이 있으면 수정을 하게 되고 이상이 없으면 목적지까지 비행하게 된다(S9).If the flight path is out of the plane's performance range or if there is an obstacle to be avoided, it is reset as described above. When the optimal flight path is set, the aircraft will fly according to the flight path already established and repeat the procedure of continuously determining the optimal flight path for the next flight area. At this time, the current position of the aircraft is periodically checked using the satellite navigation system and it is determined whether the aircraft is flying along the set flight path. That is, as shown in FIG. 6, the coordinate values of the point of time and the curvature of the expected flight path are calculated in advance, and continuously compared with the coordinate values (z) of the aircraft flight point to correct if there is an abnormality. If not, it will fly to the destination (S9).

상기한 지형 추적 비행방법은 다음과 같은 효과가 수반된다. The terrain tracking flight method is accompanied with the following effects.

첫째, 비행지역의 지형 데이터를 입력할 필요가 없다.First, there is no need to enter terrain data for the flight area.

위성 항법 시스템을 이용한 항공기의 위치 파악 기술은 상당한 정밀도를 가지며 이미 실용화 되었다. 상기 위성 항법 시스템을 이용하면 별도의 지형 데이터를 필요로 하지 않고 항공기의 현 위치를 정확히 파악할 수 있는데, 본 발명에서는 이러한 장거리 위성 항법 기술과 레이다를 이용한 지형 측정 기술을 조합하여 목적지까지의 항법은 위성 항법 시스템은 위성 항법 시스템을 이용하고 국지 지형 판독은 레이다를 이용하여 저고도 비행을 위한 최적 경로를 파악하게 된다. 이러한 방법은 지형 데이터의 입력없이 지형 추적 비행이 가능하다. The positioning technology of the aircraft using satellite navigation system has considerable precision and has been put into practical use. By using the satellite navigation system, it is possible to accurately determine the current position of the aircraft without requiring separate terrain data. In the present invention, the navigation to the destination is combined with the long-range satellite navigation technology and the terrain measurement technology using the radar. The navigation system uses a satellite navigation system and the local terrain readout uses radar to determine the optimal route for low altitude flight. This method enables terrain tracking flight without input of terrain data.

둘째, 적항공기 및 적레이더에 대응할 수 있다. Second, it can respond to enemy aircraft and enemy radars.

종래의 저공 비행 항공기의 가장 큰 결점은 사전에 비행지역 지형을 입력해야 하는데, 군용기의 경우에는 그 비행지역이 일반적으로 적성국가임을 감안할 때 적지에 대한 지형 데이터를 획득하는 것이 어렵다. 그러나, 상기한 방법으로 하게 되면, 비행지역의 지형 데이터를 입력하지 않아도 저공비행을 위한 최적의 비행경로를 선택할 수 있으므로 적항공기와 지상레이다 등의 위협요소에 대응할 수 있는 이점이 있다.The biggest drawback of the conventional low-flying aircraft is that the flight area topography must be input in advance, and in the case of military aircraft, it is difficult to obtain terrain data on the enemy site considering that the flight area is generally a suitable country. However, the above-described method can select an optimal flight path for low-flying without inputting terrain data of a flight area, and thus has an advantage in that it can cope with threats such as enemy aircraft and ground radar.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균일한 실시예들이 가능하다는점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and uniform embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

도 1은 항공기의 현 위치와 목적지의 위치를 연결하는 비행경로를 도시한 개략적인 도면이다.1 is a schematic diagram illustrating a flight path connecting a current position of an aircraft and a position of a destination.

도 2a는 다수개의 소경로로 분할된 비행경로를 도시한 개략적인 도면이다.2A is a schematic diagram illustrating a flight path divided into a plurality of small paths.

도 2b는 도 2a의 소경로를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 2B schematically illustrates the small path of FIG. 2A.

도 3은 소경로내의 지형에 따른 최적의 비행경로를 도시한 도면이다.3 is a view showing an optimum flight path according to the terrain in the small path.

도 4a는 현구간의 설정된 비행경로와 차구간의 목표 비행경로를 도시한 도면이다. FIG. 4A is a diagram illustrating a set flight path of a current section and a target flight path of a vehicle section.

도 4b는 도 4a의 차구간의 실제 비행경로와 차차구간의 목표 비행경로를 도시한 도면이다.FIG. 4B is a diagram illustrating an actual flight path of the vehicle section of FIG. 4A and a target flight path of the vehicle segment.

도 6은 각 비행 구간의 설정된 비행경로와 실제 비행경로를 검증된 비행경로를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating flight paths for which a predetermined flight path and an actual flight path of each flight section are verified.

도 7은 본 발명에 따른 지형 추적 비행방법을 도시한 도시한 도면이다.7 is a view showing a terrain tracking flight method according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>

P...항공기의 현위치 A...목적지P ... Current position of the aircraft A ... Destination

B...탐지구역 r...탐지거리B ... detection area r ... detection distance

R...레이터 탐지거리 S...실제 지형R ... Rator range S ... Real terrain

F₁...최저 비행고도 F₂...최고 비행고도F ₁ ... lowest altitude F ₂ ... lowest altitude

F₃...최적 비행고도 P₁∼P₂...설정된 실제 비행경로F ₃ ... Optimum flight altitude P _{1 to} P ₂ ... Set actual flight route

P₂∼P₃...차구간의 비행 예정경로 P₂'∼P₃'...차 구간의 실제 비행경로P ₂ ~ P ₃ ... Estimated flight route between cars P ₂ '~ P ₃ ' ... Actual flight route for cars

P₃'∼P₄...차차구간의 비행 예정경로P ₃ 'to P ₄ ... estimated flight route

a,b,c,d...비행 예정경로 a',b',c',d'...실제 비행경로a, b, c, d ... scheduled flight a ', b', c ', d' ... actual flight path

z...위성 항법 시스템에 의해 확인된 위치z ... position identified by the satellite navigation system

Claims

A first step of determining coordinate values of a current position and a destination of the aircraft,

Determining a shortest flight path with respect to the coordinate values in a straight line;

Dividing the flight path into a plurality of small paths;

Terrain tracking flight method comprising the step of setting the optimum flight path by analyzing the terrain on the small path with a radar.

The method of claim 1,

The small path of the third step is a terrain tracking flight method, characterized in that the length of one side is divided into a square section of (4/17) ^1/2 times the radar detection distance.

The method of claim 1,

The optimum flight path is terrain tracking flight method characterized in that determined in three dimensions in consideration of the elevation and obstacles of the terrain in the area.

The method of claim 3,

The optimal flight path is a terrain tracking flight method is set in the form of a parallel line having the same distance along the ground surface and is a conduit-shaped flight path between the lowest altitude and the highest altitude.

The method of claim 4, wherein

In the fourth step

Resetting the aircraft to bend to one side if the flight path is outside the aircraft maneuverability range;

The reset flight path further comprises the step of re-modifying the modified destination and the point of view of the vehicle zone.

The method of claim 1,

Terrain tracking flight method characterized in that the current position of the aircraft is periodically confirmed by the satellite navigation system.