KR100562414B1 - 사이버 포인터 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

사이버 포인터 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템은 총(5)에 장착된 센서부(20)에서 위치정보 및 방향정보를 측정하여 트랜스미터(23)를 통해 메인콘트롤러(100)로 전송하고, 헬멧(1)에 장착된 미세증폭형 카메라(10)로부터 촬영되는 영상정보를 메인콘트롤러(100)로 전송하며, 상기 센서부(20)의 위치정보 및 방향정보와 미세증폭형 카메라(10)의 영상정보를 HMD(60) 및 내부모니터(5)에 디스플레이함으로써, 사용자가 상기 HMD(60)의 조준영상을 통해 목표물을 조준할 수 있도록하므로, 시야가 어두운 야간에도 적의 위치를 정확하게 식별하여 조준사격이 가능할 뿐만이 아니라, 총을 눈으로 조준하지 않고 카메라(10) 및 센서부(20)를 구성하는 3차원센서(21, 22)를 통해 간접조준함으로써 자신의 위치를 노출시키지 않은 상태에서도 정확한 조준이 가능하며, GPS수신기(40)로부터 수신된 위치정보와 저장장치(104)에 기록된 전자지도를 통해 자신의 현재 위치 및 주변의 환경을 명확하게 식별할 수 있고, 헬멧(1)에 부착된 마이크(62) 및 이어폰(61)을 사용하여 주변의 팀원들과 무선으로 통화할 수 있도록 함으로써 효율적인 작전수행이 가능한 효과가 있다.
사이버, 3차원센서, 조준, 워게임, 가상전투, 전투장비

Description

사이버 포인터 시스템 및 그 제어방법{CYBER POINTER SYSTEM AND IT'S CONTROL PROCESS}
도 1은 본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템을 개략적으로 나타내는 블록구성도,
도 2는 도 1에 도시된 메인콘트롤러에서 수행되는 신호처리과정을 개략적으로 나타내는 블록구성도,
도 3은 도 1에 도시된 통신모률에서 수행되는 신호처리과정을 개략적으로 나타내는 블록구성도,
도 4는 본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템이 구현된 HMD를 착용한 상태를 개략적으로 나타낸 도시도,
도 5는 본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템이 구현된 총을 개략적으로 나타낸 도시도,
도 6a는 본 발명의 미세증폭형 카메라에서 표적물을 촬영함과 동시에 총이 표적물을 조준하고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도시도,
도 6b는 본 발명의 HMD상에 표적물이 조준된 화면을 개략적으로 나타내는 도시도,
도 7은 본 발명의 미세증폭형 카메라에서 3차원센서A,B와 표적물이 응시평면 상에 함께 표시되는 것을 개략적으로 나타낸 좌표도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1: 헬멧 2: 포켓PC
3: 플렉시블 케이블 4: 표적물
5: 총 6: 가늠자
7: 가늠쇠
10: 미세증폭형 카메라
20: 센서부 21: 3차원센서A
22: 3차원센서B 23: 트랜스미터(Tx)
24: 조준표시A 25: 조준표시B
30: 입력장치 31: 트랜스미터(Tx)
40: GPS수신기 41: GPS안테나
50: 내부모니터 60: HMD
61: 이어폰 62: 마이크
100: 메인콘트롤러 101: 리시버(Rx)
103: 램(RAM) 104: 저장장치
105: 롬(ROM)
110: 위치계산부 111: 좌표계산부
112: 위치 및 좌표보정부 120: 지도선택부
121: 지도변경부 122: 지도확대부
130: 영상신호입력부 131: 영상신호변환부
140: 센서신호입력부 141: 센서신호변환부
150: 조준영상합성부 160: 디스플레이제어부
170: 영상출력부
200: 통신모듈 201: 안테나
210: 통신주파수 설정부 220: 음성신호입력부
230: 음성신호출력부 240: 암호화처리부
250: 음성신호변환부 260: 신호송신부
270: 신호수신부
본 발명은 3차원센서를 이용한 가상 조준시스템에 관한 것으로서, 특히 총에 장착된 센서부에서 위치정보 및 방향정보를 측정하여 트랜스미터를 통해 메인콘트롤러로 전송하고, 헬멧에 장착된 미세증폭형 카메라로부터 촬영되는 영상정보를 메인콘트롤러로 전송하며, 상기 센서부의 위치정보 및 방향정보와 미세증폭형 카메라의 영상정보를 HMD에 디스플레이함으로써, 사용자가 상기 HMD의 조준영상을 통해 목표물을 조준할 수 있도록하므로, 시야가 어두운 야간에도 적의 위치를 정확하게 식별하여 조준사격이 가능할 뿐만이 아니라, 총을 눈으로 조준하지 않고 카메라 및 센서부를 구성하는 3차원센서를 통해 간접조준함으로써 자신의 위치를 노출시키지 않은 상태에서도 정확한 조준이 가능하며, GPS수신기로부터 수신된 위치정보와 저장장치에 기록된 전자지도를 통해 자신의 현재 위치 및 주변의 환경을 명확하게 식별할 수 있고, 헬멧에 부착된 마이크 및 이어폰을 사용하여 주변의 팀원들과 무선으로 통화할 수 있도록 함으로써 효율적인 작전수행이 가능한 사이버 포인터 시스템(CYBER POINTER SYSTEM) 및 그 제어방법에 관한 것이다.
야간 전투에서 일방적인 승리를 거두기 위해서는 첨단 야시장비 확보가 필수적이며, 따라서 이것은 오늘날 선진국 군대에 보편화되었다. 전장에서 주야간의 구분이 없어진 현재, 어떠한 악천후 속에서도 사용할 수 있는 센서를 장착하는 군대만이 승리를 장악할 수 있다는 것은 주지의 사실이다.
일반적으로 야시 장비에는 두 종류가 있는데 하나는 적외선 영상장비(혹은 열상장비)와 미약한 빛을 증폭하는 장치인 광증폭 야시 장비가 있다.
첫째로, 적외선 영상장비는 절대 온도 0도 이상의 물체는 적외선(열선)을 방출하고 있기 때문에 그 온도차를 적외선 카메라 소자로 감지하여 전기 신호로 변환하여 화면에 표시한다. 열원을 가지고 있는 자동차와 전차, 함선과 항공기, 그리고 인체와 우마와 군용견은 주위보다 온도차가 높아 야간에는 감지될 확률이 높다.
두 번째로, 광 증폭형 야시장비는 야간의 자연광(별빛과 달빛과 번개)과 인공광(전등 불빛이나 담뱃불 등)의 미소한 빛을 영상 증폭관이라는 특수한 진공관에서 전자로 변환하고 증폭시켜서 형광 화면상에 밝게 표시하는 것이다.
그러나, 종래의 야시 장비는 전차 또는 총 등에 부착하여 사용자가 직접 눈으로 조준하는 방식이므로, 주변이 어두운 상태에서 단지 적들을 먼저 확인하여 조준할 수 있다는 장점이 있으나, 조준시마다 총을 들어 조준발사과정을 거쳐야 되므로, 사격발사시간이 지체될 뿐만이 아니라, 조준발사시 자신의 위치가 적에게 노출되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 총의 가늠자와 가늠쇠에 3차원센서로 구성된 센서부를 부착하고 총의 일측 소정부위에 트랜스미터를 부착하여, 상기 트랜스미터에서 센서부를 통해 측정된 방향정보를 메인콘트롤러로 전송함과 동시에 헬멧에 장착되는 미세증폭형 카메라로부터 촬영되는 영상정보를 메인콘트롤러로 전송하여, 상기 센서부의 위치정보 및 방향정보와 미세증폭형 카메라의 영상정보를 HMD에 디스플레이함으로써, 사용자가 상기 HMD의 조준영상을 통해 목표물을 조준할 수 있도록하며, GPS수신기로부터 수신된 위치정보와 저장장치에 기록된 전자지도를 통해 자신의 현재 위치 및 주변의 환경을 명확하게 식별할 수 있고, 헬멧에 부착된 마이크 및 이어폰을 사용하여 주변의 팀원들과 무선으로 통화할 수 있도록 한 사이버 포인터 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이하에서 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템을 개략적으로 나타내는 블록구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 메인콘트롤러에서 수행되는 신호처리과정을 개략적으로 나타내는 블록구성도이고, 도 3은 도 1에 도시된 통신모률에서 수행되는 신호처리과정을 개략적으로 나타내는 블록구성도이고, 도 4는 본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템이 구현된 HMD를 착용한 상태를 개략적으로 나타낸 도시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템이 구현된 총을 개략적으로 나타낸 도시도이고, 도 6a는 본 발명의 미세증폭형 카메라에서 표적물을 촬영함과 동시에 총이 표적물을 조준하고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도시도이고, 도 6b는 본 발명의 HMD상에 표적물이 조준된 화면을 개략적으로 나타내는 도시도이고, 도 7은 본 발명의 미세증폭형 카메라에서 3차원센서A,B(21, 22)와 표적물이 응시평면상에 함께 표시되는 것을 개략적으로 나타낸 좌표도이다.
본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 헬멧(1)의 중앙부에 장착되며, 낮은 광량에서도 촬영가능한 미세증폭형 카메라(10)와; 총(5)의 가늠자(6)와 가늠쇠(7)에 장착되며 기준위치에 대한 3차원 좌표값을 갖는 2개의 3차원센서(21, 22)와, 상기 3차원센서(21, 22)에서 측정된 위치정보 및 방향정보를 포켓PC(2)의 메인콘트롤러(100)로 전송하는 트랜스미터(23)로 구성된 센서부(20)와; 상기 트랜스미터(23)에서 전달된 위치정보에 따라 소정의 연산과정을 수행한 후, 미세증폭형 카메라(10)에서 전달된 영상과 센서부(20)에서 전달된 위치정보를 내부모니터(50)와 HMD(60)에 표시하며, 통신모듈(200)을 통해 무선신호를 송수신하는 포켓PC(2)와; 별도의 키패드 및 명령버튼(도시되지 않음)을 구비함으로써 상기 포켓PC(2)를 외부에서 제어하는 입력장치(30)와; 헬멧(1)에 장착되며, 상기 포켓PC(2)에 내장된 통신모듈을 통해 팀원과 무선으로 대화를 소통하는 마이크(62) 및 이어폰(61)과; 안경 또는 고글의 형태로 제작되어 사용자가 착용함으로써 상기 포켓PC(2)의 제어에 의해 표적물(4)과 조준영상이 디스플레이되는 HMD(60)로 구성되어 있다.
본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템은 일 실시례로서 도 4에 도시된 바와 같이 헬멧(1)에 장착되는 안테나(41, 201)를 통해 통신송수신 및 GPS수신을 하며, 헬멧(1)의 중앙부에 구비된 카메라(10)를 통해 촬영된 영상과 센서부(20)에서 트랜스미터(23)를 통해 전달된 위치정보가 합성되어 눈에 착용한 HMD(60)를 통해 디스플레이되며, 마이크(62)와 이어폰(61)을 통해 팀원과 무선으로 통화할 수 있도록 구현된다.
상기 3차원센서(21, 22)란 기준위치에 대한 3차원 좌표값을 갖는 센서를 의미하는 것으로서, 초음파센서, GPS센서, 광학적센서, 자기장센서, 기계방식센서 등 기준위치에 대한 거리 및 위치를 확인할 수 있는 어떠한 센서를 사용해도 가능하며, 본 발명에서는 트랜스미터를 사용하여 위치정보를 송신하는 방식이므로 초음파센서 또는 GPS센서를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 미세증폭형 카메라(10)는 인간의 눈으로 감지할 수 없는 강도 및 파장(0.9㎛의 근적외선)의 빛을 눈으로 볼 수 있도록 미광을 증폭하여 촬영하는 카메라로서, 사용자의 시각과 거의 일치할 수 있도록 헬멧(1)의 전면 중앙부에 설치된다.
상기 입력장치(30)는 트랜스미터(31)를 사용하는 무선방식으로서 손목에 차거나 주머니에 넣음으로써 휴대가 가능한 방식이 바람직하며, 1∼10까지의 키패드 또는 명령버튼(도시되지 않음)을 구비함으로써 포켓PC(2)에 상기 버튼에 지정된 동작을 명령하거나, 필요할 경우 포켓PC(2)에 사용자암호를 입력하는 용도로 사용할 수도 있다.
상기 HMD(Head-Mounted Display)(60)는 최근에 개발되어 군사용, 의료용 또는 개인적인 디스플레이의 용도로 사용되는 광학적인 디스플레이 시스템으로서, 두부 장착형 디스플레이(頭部裝着型 display)하고 하며, 보안경이나 헬멧형으로 눈앞에 있는 스크린을 보는 영상 장치이므로 사용자는 이동하면서도 영상정보를 전달받을 수 있게 된다.
한편, 상기 포켓PC(2)는 도 2에 도시된 바와 같이 센서부(20) 및 입력장치(30)의 트랜스미터(31)에서 무선으로 송출된 신호를 수신하는 리시버(101)와; 상기 미세증폭형 카메라(10)와 센서부(20) 및 입력장치(30)로부터 전달된 영상정보, 위치정보 및 제어정보를 통해 영상을 합성하여 HMD(60)와 내부모니터(50)에 디스플레이함과 동시에 사용자의 선택에 따라 저장장치(104)에 저장된 지도데이타를 출력하는 메인콘트롤러(100)와; 버퍼링(buffering)과정을 통해 상기 메인콘트롤러(100)에서의 데이타흐름을 조절하는 램(103)과; 전자화된 지도데이타를 저장하고 있으며 메인콘트롤러(100)의 제어신호에 따라 선택된 구역의 지도데이타를 출력하는 저장장치(104)와; 상기 메인콘트롤러(100)가 구동되는 프로그램을 저장하고 있는 롬(105)과; 외부의 팀원과 무선으로 통화할 수 있도록 통신채널을 형성하는 통신모듈(200)로 구성되어 있다.
또한, 포켓PC(2)는 자유롭게 길이가 연장되는 플렉시블(flexible) 케이블(3)에 의해 안테나, 이어폰(61), 마이크(62), HMD(60)와 유선으로 연결되며, 별도의 내부모니터(50)를 통해 미세증폭형 카메라(10) 및 3차원센서(21, 22)의 정보를 디스플레이하게 되는데, 상기 유선방식 대신에 별도의 송수신기를 부착하여 무선방식으로도 교체사용이 가능하다.
한편, 본발명에 의한 메인콘트롤러(100)에서는 GPS수신기(40)로부터 전달된 좌표값과, 저장장치(104)로부터 전달된 지도데이타와, 입력장치(30)로부터 전달된 입력신호와, 미세증폭형 카메라(10)로부터 전달된 영상신호와, 센서부(20)로부터 전달된 총(5)의 방향정보를 통해 현재 총(5)이 조준하고 있는 표적물(4)의 영상과 총(5)의 조준영상 및 사용자가 선택한 지도영상을 사용자의 HMD(60) 및 내부모니터(50)로 디스플레이하게 된다.
즉, 상기 메인콘트롤러(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 총(5)의 조준점이 향하는 방향을 계산하는 위치계산수단과, 사용자에 의해 선택된 지도를 HMD(60) 및 내부모니터(50)에 시각적으로 표시하는 지도표시수단과, 미세증폭형 카메라(10)에서 촬영된 영상을 HMD(60) 및 내부모니터(50)에 표시하는 영상신호변환수단과, 3차원센서(21, 22)에서 감지된 표적물(4)의 위치신호를 전달하는 센서신호변환수단과, 상기 각 수단에서 전달된 신호를 합성하여 HMD(60) 및 내부모니터(50)에 위치 및 지도정보와 표적물에 대한 조준영상을 출력하는 영상합성 및 출력수단에 의해 사이버 포인터 시스템을 제어하게 된다.
상기 위치계산수단은 센서부(20)를 구성하는 각각의 3차원센서에서 전달된 무선신호를 통해 현재 각 센서의 정확한 위치를 계산하는 위치계산부(110)와, 상기 GPS안테나(41) 및 GPS수신기(40)로부터 수신된 정보에 따라 사용자의 현재 위치에 대한 좌표를 계산하는 좌표계산부(111)와, 상기 위치계산부(110) 및 좌표계산부(111)를 통해 계산된 위치 및 좌표를 영점조정된 기준위치와 비교하여 총(5)의 조준점이 향하고 있는 정확한 방향을 계산하는 위치 및 좌표보정부(112)을 포함한다.
또한, 지도표시수단은 상기 저장장치(104)에 미리 기억되어 있는 지도데이타중에서 사용자의 선택에 따라 원하는 지역을 선택하는 지도선택부(120)와, 필요에 따라 다른 지역의 지도를 선택하는 지도변경부(121)와, 최종적으로 선택된 지도를 사용자가 시각적으로 인식할 수 있도록 확대하는 지도확대부(122)를 포함한다.
영상신호변환수단은 미세증폭형 카메라(10)로부터 전달된 영상신호를 입력받는 영상신호입력부(130)와, 상기 영상신호에서 노이즈를 제거하고 증폭한 후, 영상합성이 용이하도록 디지털신호로 변환시키는 일련의 신호처리과정을 수행하는 영상신호변환부(131)를 포함한다.
센서신호변환수단은 상기 3차원센서(21, 22)에서 전달된 위치정보를 무선으로 입력받는 센서신호입력부(140)와, 상기 위치정보를 디지털신호로 변환하는 센서신호변환부(141)를 포함한다.
또한, 영상합성 및 출력수단은 상기 영상신호 변환부(130)와 센서신호변환부(140)에서 입력된 영상을 합성하여 표적물(4)에 대한 조준표시를 형성하는 조준영상합성부(150)와, 위치 및 좌표보정부(112)에서 전달된 제어신호와 지도확대부(122)에서 전달된 지도데이타와 조준영상합성부(150)에서 전달된 영상신호를 동시에 또는 선택적으로 출력할 수 있도록 신호제어를 수행하는 디스플레이 제어부(160)와, 상기 디스플레이 제어부(160)의 제어신호에 따라 HMD(60) 및 내부모니터(50)로 영상신호를 출력하는 영상출력부(170)를 포함한다.
한편, 상기 3차원센서(21, 22)의 위치정보는 센서신호변환부(141)에서 조준 신호로 변환되는데, 본 발명의 일 실시례로서, 가늠자(6)에 부착된 3차원센서A(21)는 조준표시A(24) "○ "으로 표시되고, 가늠쇠(7)에 부착된 3차원센서B(22)는 조준표시B(25) "＋ "로 표시됨으로써, 상기 각각의 3차원센서(21, 22)가 합성되면 "
Figure 112003014413066-pat00001
"의 합성조준표시로 나타나게 되며, 상기 합성조준표시와 표적물(4)이 일치하는 경우가 조준이 완료된 상태가 된다.
즉, 메인콘트롤러(100)에서는 상기 가늠자(6) 및 가늠쇠(7)에 부착된 3차원센서(21, 22)의 위치정보와, 벡터성분(방향성분)을 연산하여 현재 총(5)이 향하고 있는 방향을 계산하고, 상기 총(5)과 미세증폭형 카메라(10)와의 위치좌표를 실시간으로 보정하여 현재 총(5)이 향하는 방향을 미세증폭형 카메라(10)에서 촬영된 영상에 합성하게 된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 통신모듈(200)에서는 포켓PC(2)를 통해 지정된 통신주파수를 조절하는 통신주파수설정부(210)와, 마이크(62)를 통해 음성신호를 입력받는 음성신호입력부(220)와, 상기 입력된 음성신호를 송출가능하도록 변환하는 음성신호변환부(250)와, 상기 변환된 음성신호를 암호화하는 암호화처리부(240)와, 상기 암호화된 음성신호를 외부로 무선송신하는 신호송신부(260)와, 외부에서 송신된 무선신호를 수신하는 신호수신부(270)와, 상기 수신된 음성신호를 암호화처리부(240) 및 음성신호변환부(250)를 통해 암호해독 후 음성신호로 변환하여 이어폰(61)을 통해 출력하는 음성신호출력부(230)로 구성되어 있다.
상기 통신모듈(200)을 통해 같은 주파수를 사용하는 팀원간에는 자유롭게 무선통화를 수행할 수 있게 되는데, 통신모듈(200)의 기본적인 구성은 공지된 기술이므로 이하에서 자세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에서는 일 실시례로서 도 5에 도시된 바와 같이 총(5)의 가늠자(6)와 가늠쇠(7)에 각각 3차원센서(21, 22)를 장착하고, 총(5)의 하부 소정부위에 트랜스미터(23)를 장착하였는데, 상기 3차원센서(21, 22)의 위치에 따라 최초 영점조정이 미리 수행되므로, 상기 3차원센서(21, 22) 및 트랜스미터(23)의 위치는 설치단계에서 자유롭게 조절할 수 있다.
따라서, 도 6a에 도시된 바와 같이 미세증폭형 카메라(10)에서 표적물(4)의 영상을 촬영하고, 총(5)의 3차원센서(21, 22)에서 표적물(4)의 방향을 확인하여 도 6b에 도시된 바와 같이 표적물(4)의 중심에 조준영상이 나타나도록 영점조정을 수행하게 되면, 그 이후에는 상기 영점조정된 기준위치에 따라 메인콘트롤러(100)에서는 실시간으로 좌표보정을 수행하므로 항상 정확한 조준영상을 얻을 수 있게 된다.
즉, 상기 3차원센서(21, 22)의 위치정보 및 벡터성분을 사용하여 총(5)의 방향을 연산하는 과정은 몇가지 수학적 변환과정에 의해 가능한데, 본 발명에서는 일 실시례로서, 도 7에 도시된 벡터 투영법을 사용한다.
상기 벡터 투영법(Vector Projection)은 지도투영(Map Projection)중 특히 방위투영법(azimuthal projection)을 응용하여 기준위치에 대해 총(5)의 방위각(방향)이 같도록 나타내는 방법이다.
상기 방위투영법은 원점으로부터의 방위각(방향)이 같도록 나타내는 방법으로서, 3차원센서(21, 22)의 좌표를 응시평면S 상에 직접투영하게 된다.
즉, 미세증폭형 카메라(10)에서 촬영되는 응시평면S에 3차원센서(21, 22)에서 측정된 좌표값을 투영하여 상기 3차원센서의 위치를 2차원적으로 표현하는 것이다.
물론, 최초에 응시평면S에 나타나는 표적물(4)과 3차원센서(21, 22)의 중심을 일치시킨 기준값에 따라 영점조정을 통해 설정해 놓으면, 추후 변동되는 3차원센서(21, 22)의 위치는 좌표보정을 통해 실시간으로 보정된다.
도7에서는 수학적분석을 위한 좌표계의 설정 및 가늠자(6)에 위치한 3차원센 서A(21), 가늠쇠(7)에 위치한 3차원센서B(22)를 나타내었다.
여기서 수식들의 전개에 쓰이는 모든 위치좌표 또는 위치벡터들은 설명의 편의를 위해 3차원 기준좌표계(X,Y,Z)에 대해 전개하는데, 미세증폭형 카메라의 위치를 기준위치인 좌표값 (0,0,0)으로 설정하면, T(XT,YT,ZT)는 표적물(4)의 좌표이고, A(X1,Y1,Z1)는 가늠자(6)에 위치한 3차원센서A(21)의 좌표이며, B(X2 ,Y2,Z2)는 가늠쇠(7)에 위치한 3차원센서B(22)의 좌표이다.
또한, 응시평면 S는 미세증폭형 카메라(10)와 표적물(4)을 연결하는
Figure 112003014413066-pat00002
와, 가늠자(6)에 위치한 3차원센서A(21)의
Figure 112003014413066-pat00003
에서
Figure 112003014413066-pat00004
로 수직하게 투영한
Figure 112003014413066-pat00005
로 이루어지며, 상기 가늠자(6)에 위치한 3차원센서A(21)는 응시평면에 "○"으로 표시되고, 상기 가늠쇠(7)에 위치한 3차원센서B(22)는 응시평면에 "＋"로 표시된다.
이때, 영점 조정을 통해 상기 3차원센서A(21)와 3차원센서B(22)를 잇는 벡터
Figure 112003014413066-pat00006
의 방향이 표적물(4)의 중심을 향하게 되면, 응시평면 S에서는 표적물(4)의 중앙에 "
Figure 112003014413066-pat00007
"표시가 나타나게 된다.
만일 표적물(4)의 위치가 이동될 때, 또는 3차원센서A,B(21, 22)의 위치가 이동될 때는 영점조정된 기준좌표를 중심으로 좌표보정과정이 수행되며, 상기 보정된 좌표에 따라 응시평면에 3차원센서A, B(21, 22)에 의한 조준표시A(24)가 "○ " 으로 조준표시B(25)가 "＋ "으로 나타나게 되며, 이때 사용자가 상기 총(5)의 방향을 움직이는 것에 따라 표적물(4)이 재조준된다.
상기 좌표보정과정은 영점조정된 위치에 대한 3차원센서의 각도변화를 통해 좌표보정이 수행되며, 이에 대한 수학적 계산방법은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
즉, 상기 응시평면 S는 미세증폭형 카메라(10)에서 표적물(4)을 촬영할 때 HMD(60) 및 내부모니터(50)에 나타나는 화면으로서, 상기 응시평면상에 나타나는 표적물(4)과 조준표시는 사용자의 HMD(60) 및 내부모니터(50)에 실시간으로 표시되므로, 사용자가 직접 눈으로 총을 조준하지 않고 HMD(60) 또는 내부모니터(50)만 사용하더라도 정확한 조준이 가능하게 된다.
본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템은 총(5)의 가늠자(6)와 가늠쇠(7)에 3차원센서(21, 22)로 구성된 센서부(20)를 부착하고 총(5)의 일측 소정부위에 트랜스미터(23)를 부착하여, 상기 트랜스미터(23)에서 센서부(20)를 통해 측정된 위치정보 및 방향정보를 메인콘트롤러(100)로 전송함과 동시에 헬멧(1)에 장착되는 미세증폭형 카메라(10)로부터 촬영되는 영상정보를 메인콘트롤러(100)로 전송하며, 상기 센서부(20)의 위치정보 및 방향정보와 미세증폭형 카메라(10)의 영상정보를 HMD(60)에 디스플레이함으로써, 사용자가 상기 HMD(60)의 조준영상을 통해 목표물을 조준할 수 있도록하므로, 시야가 어두운 야간에도 적의 위치를 정확하게 식별하여 조준사격이 가능할 뿐만이 아니라, 총(5)을 눈으로 조준하지 않고 카메라(10) 및 3차원센서(21, 22)를 통해 간접조준함으로써 자신의 위치를 노출시키지 않은 상태에서도 정확한 조준이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 사이버 포인터 시스템은 GPS수신기(40)로부터 수신된 위치정보와 저장장치(104)에 기록된 전자지도를 통해 자신의 현재 위치 및 주변의 환경을 명확하게 식별할 수 있고, 헬멧(1)에 부착된 마이크(62) 및 이어폰(61)을 사용하여 주변의 팀원들과 무선으로 통화할 수 있도록 함으로써 효율적인 작전수행이 가능한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 가상 조준시스템에 있어서,
    헬멧의 전면 중앙부에 장착되며, 낮은 광량에서도 촬영가능한 미세증폭형 카메라와;
    총의 가늠자와 가늠쇠에 장착되며 기준위치에 대한 3차원 좌표값을 갖는 2개의 3차원센서와, 상기 3차원센서에서 측정된 위치정보 및 방향정보를 포켓PC의 메인콘트롤러로 전송하는 트랜스미터로 구성된 센서부와;
    외부의 팀원과 무선통신을 수행할 수 있도록 통신모듈을 내장하고 있으며, 상기 트랜스미터에서 전달된 위치정보 및 방향정보에 따라 소정의 연산과정을 수행한 후, 미세증폭형 카메라에서 전달된 영상과 센서부에서 전달된 위치정보를 내부모니터와 HMD에 표시하는 포켓PC와;
    별도의 키패드 또는 명령버튼중 어느 하나 이상을 구비함으로써 상기 포켓PC를 외부에서 제어하는 입력장치와;
    헬멧에 장착되며, 상기 포켓PC에 내장된 통신모듈을 통해 팀원과 무선으로 대화를 소통하는 마이크 및 이어폰과;
    안경 또는 고글의 형태로 제작되어 사용자가 착용함으로써 상기 포켓PC의 제어에 의해 표적물(4)과 조준영상이 디스플레이되는 HMD로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사이버 포인터 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 포켓PC는 센서부 및 입력장치의 트랜스미터에서 무선으로 송출된 신호를 수신하는 리시버와;
    상기 미세증폭형카메라와 센서부 및 입력장치로부터 전달된 영상정보, 위치정보 및 제어정보를 통해 영상을 합성하여 HMD와 내부모니터에 디스플레이함과 사용자의 선택에 따라 저장장치에 기록된 지도데이타를 출력하는 메인콘트롤러와;
    데이타 버퍼링(buffering)과정을 통해 상기 메인콘트롤러에서의 데이타흐름을 조절하는 램과;
    전자화된 지도데이타를 저장하고 있으며 메인콘트롤러의 제어신호에 따라 선택된 구역의 지도데이타를 출력하는 저장장치와;
    상기 메인콘트롤러가 구동되는 프로그램이 저장되어 있는 롬과;
    외부의 팀원과 무선으로 통화할 수 있도록 통신채널을 형성하는 통신모듈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사이버 포인터 시스템.
  3. 가상 조준시스템에 있어서,
    총의 조준점이 향하는 방향을 계산하는 위치계산수단과, 사용자에 의해 선택된 지도를 HMD 및 내부모니터에 시각적으로 표시하는 지도표시수단과, 미세증폭형 카메라에서 촬영된 영상을 HMD 및 내부모니터에 표시하는 영상신호변환수단과, 3차원센서에서 감지된 표적물의 위치신호를 전달하는 센서신호변환수단과, 상기 각 수단에서 전달된 신호를 합성하여 HMD 및 내부모니터에 위치 및 지도정보와 표적물에 대한 조준영상을 출력하는 영상합성 및 출력수단으로 구성되되,
    상기 위치계산수단은 총의 가늠자와 가늠쇠에 장착되는 3차원센서에서 전달된 무선신호를 통해 현재 각 센서의 정확한 위치를 계산하는 위치계산부와, GPS수신기로부터 수신된 정보에 따라 사용자의 현재 위치에 대한 좌표를 계산하는 좌표계산부와, 상기 위치계산부 및 좌표계산부를 통해 계산된 위치 및 좌표를 영점조정된 기준위치와 비교하여 총의 조준점이 향하고 있는 정확한 방향을 계산하는 위치 및 좌표 보정부을 포함하고;
    상기 지도표시수단은 저장장치에 미리 기억되어 있는 지도데이타중에서 사용자의 선택에 따라 원하는 지역을 선택하는 지도 선택부와, 필요에 따라 다른 지역의 지도를 선택하는 지도변경부와, 최종적으로 선택된 지도를 사용자가 시각적으로 인식할 수 있도록 확대하는 지도확대부를 포함하며;
    상기 영상신호변환수단은 미세증폭형 카메라로부터 전달된 영상신호를 입력받는 영상신호입력부와, 상기 영상신호에서 노이즈를 제거하고 증폭한 후, 영상합성이 용이하도록 디지털신호로 변환시키는 일련의 신호처리과정을 수행하는 영상신호변환부를 포함하고;
    상기 센서신호변환수단은 3차원센서에서 전달된 위치정보를 무선으로 입력받는 센서신호입력부와, 상기 위치정보를 디지털신호로 변환하는 센서신호변환부를 포함하며;
    상기 영상합성 및 출력수단은 영상신호 변환부와 센서신호변환부에서 입력된 영상을 합성하여 표적물에 대한 조준표시를 형성하는 조준영상합성부와, 위치 및 좌표보정부에서 전달된 제어신호와 지도확대부에서 전달된 지도데이타와 조준영상합성부에서 전달된 영상신호를 동시에 또는 선택적으로 출력할 수 있도록 신호제어를 수행하는 디스플레이 제어부와, 상기 디스플레이 제어부의 제어신호에 따라 HMD 및 내부모니터로 영상신호를 출력하는 영상출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사이버 포인터 시스템의 제어방법.
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