KR100914320B1 - 곡사화기 모의 훈련 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 곡사화기 모의 훈련 장치 및 곡사화기 모의 훈련 시스템에 관한 것이다. 상기 곡사화기 모의 훈련 장치는, 외부 조작에 따라 격발신호를 생성하여 전송하는 격발신호 입력부, 실화기의 포신의 방위각 및 고각 정보를 검출하는 방위각/고각 검출부, GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하는 GPS 신호 수신부, 외부와 RF 신호를 송수신하는 RF 데이터 송수신기, 데이터 처리 장치를 구비한다. 상기 방위각/고각 검출부는 UWB 송수신기, 관성 센서, 전자 나침반, 고각 센서, 엔코더 등을 사용할 수 있다. 상기 데이터 처리 장치는 상기 격발신호 입력부로부터 격발신호가 수신되면, 상기 방위각/고각 검출부로부터 포신에 대한 방위각 및 고각 정보를 수신하고, 상기 GPS 신호 수신부로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치를 획득하며, 자신의 식별 정보, 탄의 종류, 포신에 대한 방위각 및 고각 정보 및 발사 위치 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하여 상기 RF 데이터 송수신기를 이용하여 외부로 전송한다. 본 발명에 의하여, 곡사화기의 포신에 대한 방위각 및 고각을 정확하게 검출하고, 이를 이용하여 탄의 예상 탄착지점을 정확하게 계산할 수 있게 된다. 그 결과, 곡사화기의 동작을 정확하게 모사할 수 있게 된다.
곡사화기, 모의 훈련, UWB, 전자나침반, 관성 센서, 무선 통신망

Description

곡사화기 모의 훈련 장치 및 방법{Apparatus and method for simulating indirect fire weapons}
본 발명은 곡사화기 모의 훈련 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 무선 통신망과 각종 각도 및 위치 센서를 이용하여 실제의 곡사화기와 거의 유사한 형태로 모사하여 모의 훈련할 수 있는 곡사화기 모의 훈련 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 몇 해 동안 군(軍)에서는 다중 통합형 레이저 교전 시스템(Multiple Integrated Laser Engagement System)을 병사들의 훈련에 도입함으로써 실제와 유사한 모의 전투 훈련을 수행하여 왔다. 다중 통합형 레이저 교전 시스템은 M16, K2 등의 소총류나 기관총의 총열에 레이저를 발사하는 발사기(Small Arms Transmitter)를 장착하고, 몸통과 헬멧 등에 레이저 감지장치를 부착한 적 병사 또는 적 무기 시스템에 실탄 대신 레이저를 발사함으로써, 피격 여부를 판단하는 훈련 방식이다. 이와 같은 다중 통합형 레이저 교전 시스템은 실탄을 쏘지 않고도 실전과 유사한 교전훈련을 가능하게 함으로써 병사 개개인의 전투 능력과 지휘관들의 지휘 능력을 향상시킬 목적으로 개발된 것이다.
이와 같이, 종래의 모의 훈련 시스템에서는 레이저의 직진성을 이용하여 직사화기를 모사한다. 그러나 유탄, 대포, 박격포 등과 같은 곡사화기로부터 발사되는 탄의 궤적은 곡선이므로, 직진성을 가진 레이저를 이용한 모의 훈련 장치는 실제의 곡사화기를 그대로 모사하지는 못하는 문제점이 있다.
예를 들어 실제 곡사화기의 경우에는 탄이 포물선 탄도를 형성한 후 한 지점에 떨어져서 피폭 범위를 형성하지만 레이저를 발사하는 경우에는 그 직진성으로 인하여 레이저빔의 경로 상에 있는 모든 대상이 피해를 입은 것으로 처리되는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국 특허공개번호 제10-2002-22033호의 '모의 교전 시스템'이 제안되었다. 도 1은 전술한 특허에 따른 모의 교전 시스템을 전체적으로 도시한 블록도이다. 전술한 특허에 따른 모의 교전 시스템은 레이저 광을 이용하여 곡사화기를 정확하게 모사하기 위하여, 복잡한 D-CODE를 삽입하고, 이를 이용하여 피폭 위치 및 출력 레벨을 조정하는 복잡한 방안을 제시하고 있다.
또한, 실제의 유탄발사기나 박격포 등은 곡사화기이므로 언덕이나 장애물을 넘어가서 목표물에 투하될 수 있으나, 기존의 마일즈 시스템의 레이저는 직진하게 되므로 언덕이나 장애물에 의해 차단됨으로써, 실제와는 다른 결과를 초래하게 되는 문제점이 발생한다.
이에 본 출원인은 무선 통신망을 이용하여 곡사화기를 모의 훈련시킬 수 있는 방안을 제안하고자 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 무선 통신망을 이용하여 실화기 특성과 유사한 곡사화기를 모사함에 있어서 필요한 곡사화기의 정보들을 정확하게 검출할 수 있는 곡사화기 모의 훈련 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 곡사화기 모의 훈련 장치를 이용한 곡사화기 모의 훈련 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는,
외부 조작에 따라 격발신호를 생성하여 전송하는 격발신호 입력부,
실화기 또는 모형화기의 포신에 장착되는 UWB 수신기,
고정된 위치에 장착되어 상기 UWB 수신기와 데이터를 송수신하는 다수 개의 UWB 송신기들,
GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하는 GPS 신호 수신부,
외부와 RF 신호를 송수신하는 RF 데이터 송수신기,
상기 격발신호 입력부로부터 격발신호가 수신되면, 상기 UWB 수신기로부터 포신에 대한 방위각 및 고각 정보를 수신하고, 상기 GPS 신호 수신부로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치를 획득하며,
발사 화기의 식별 정보, 탄의 종류, 포신에 대한 방위각 및 고각 정보 및 발 사 위치 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성한 후 상기 RF 데이터 송수신기를 이용하여 외부로 전송하는 데이터 처리 장치를 구비하고,
상기 UWB 수신기는 다수 개의 상기 UWB 송신기들로부터 수신되는 위치 정보들을 이용하여 발사위치, 포신의 방위각 및 고각을 계산하며, 계산된 방위각 및 고각에 대한 정보를 상기 데이터 처리 장치로 제공한다.
본 발명의 제2 특징에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는,
외부 조작에 따라 격발신호를 생성하여 전송하는 격발신호 입력부,
실화기 또는 모형화기의 포신에 장착되어, 포신에 대한 방위각을 측정하는 전자 나침반,
실화기 또는 모형화기의 포신에 장착되어, 포신에 대한 고각을 측정하는 고각 센서,
GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하는 GPS 신호 수신부,
외부와 RF 신호를 송수신하는 RF 데이터 송수신기,
상기 격발신호 입력부로부터 격발신호가 수신되면, 상기 전자 나침반 및 고각 센서로부터 포신에 대한 지향방향 및 고각 정보를 수신하고, 상기 GPS 신호 수신부로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치를 획득하며, 발사 화기의 식별 정보, 탄의 종류, 포신에 대한 방위각 및 고각 정보 및 발사 위치 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하여 상기 RF 데이터 송수신기를 이용하여 외부로 전송하는 데이터 처리 장치를 구비한다.
본 발명의 제3 특징에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는,
외부 조작에 따라 격발신호를 생성하여 전송하는 격발신호 입력부,
실화기 또는 모형화기의 포신에 장착되어 포신의 회전변위 값을 측정하는 관성 센서,
GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하는 GPS 신호 수신부,
외부와 RF 신호를 송수신하는 RF 데이터 송수신기,
상기 격발신호 입력부로부터 격발신호가 수신되면, 상기 관성 센서로부터 수신한 값을 이용하여 포신에 대한 방위각 및 고각을 산출하고, 상기 GPS 신호 수신부로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치를 획득하며, 발사 화기의 식별 정보, 탄의 종류, 포신에 대한 방위각 및 고각 정보 및 발사 위치 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하여 상기 RF 데이터 송수신기를 이용하여 외부로 전송하는 데이터 처리 장치를 구비한다.
본 발명의 제4 특징에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는
외부 조작에 따라 격발신호를 생성하여 전송하는 격발신호 입력부,
실화기 또는 모형화기의 회전축에 장착되어 포신의 회전변위 값을 측정하는 엔코더,
GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하는 GPS 신호 수신부,
외부와 RF 신호를 송수신하는 RF 데이터 송수신기,
상기 격발신호 입력부로부터 격발신호가 수신되면, 상기 엔코더로부터 포신의 회전변위 값을 수신하여 포신에 대한 방위각 및 고각을 검출하고, 상기 GPS 신호 수신부로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치를 획득하며 발사 화기의 식 별 정보, 탄의 종류, 포신에 대한 방위각 및 고각 정보 및 발사 위치 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하여 상기 RF 데이터 송수신기를 이용하여 외부로 전송하는 데이터 처리 장치를 구비한다.
전술한 제1 특징 내지 제4 특징에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치의 데이터 처리 장치는 탄의 종류, 포신에 대한 방위각 및 고각 정보 및 발사 위치 정보를 이용하여 탄의 예상 탄착점을 계산하고, 계산된 예상 탄착점에 대한 위치 정보 및 발사 화기 정보도 상기 데이터 패킷에 함께 포함시키는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징 내지 제4 특징에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치의 데이터 처리 장치는, 데이터 패킷을 외부로 전송한 후 외부로부터 피격 결과 정보를 포함하는 무선 데이터를 수신한 경우, 상기 RF 신호의 피격 결과 정보로부터 피격 위치 정보를 추출하고, 발사 위치 및 피격 위치를 표시부에 출력하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하여, 곡사화기의 동작을 정확하게 모사할 수 있게 된다. 그 결과, 직진성을 갖는 레이저를 이용한 모의 훈련 시스템이 갖는 한계를 극복하고, 실제의 곡사화기의 작동과 매우 유사하게 모사해 냄으로써 모의 훈련의 효과를 극대화시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는 탄착점 계산에 필요한 정보들 중 포신에 대한 방위각과 고각 정보를 정확하게 검출하는 다양한 방안들을 제안함으로써, 탄착점 계산의 정확성을 도모한다.
또한, 본 발명에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는 실시간으로 피격 상황 및 또는 피해 결과 정보를 송신하고, 발사 결과 정보를 데이터 처리 장치의 표시부를 통해 디스플레이 함으로써, 훈련자가 자신의 발사 결과에 대해 정확히 파악하고 다시 피드백시켜 정확한 훈련이 가능해진다.
제1 실시예
이하, 첨부된 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(20)의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(20)는 탄착점의 위치를 계산하기 위하여 필요한 정보들을 GPS 신호 수신부 및 UWB 위치 센서를 이용하여 검출하는 것을 특징으로 한다. 탄착점은 곡사화기에 의해 발사된 탄이 도착되는 예상 지점으로서, 탄착점의 위치를 계산하기 위하여 필요한 정보는 발사 화기의 종류, 탄의 종류, 발사 위치, 발사시의 포신에 대한 방위각 및 고각 등이다.
한편, 본 발명에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는 박격포, 야전포, 견인포 등과 같은 곡사화기의 동작을 모사함으로써 이러한 곡사화기들을 모의 훈련시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(20)를 개념적으로 도시한 구성도이며, 도 3은 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치와 외부 장비(중앙 통제 장비 또는 표적의 감지 장치) 간의 데이터 송수신을 통해 곡사화기를 모의 훈련하는 곡사화기 모의 훈련 시스템을 전체적으로 도시한 구성도이며, 도 4는 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 시스템의 각 구성 장비들을 도식 화한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(20)와 외부 장비인 감지 장치(22)가 통신하는 곡사화기 모의 훈련 시스템을 전체적으로 파악할 수 있다. 여기서, 외부 장비는 표적에 장착된 감지 장치(22)를 예시적으로 설명하고 있으나, 중앙 통제 장비가 될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(20)는 실화기 또는 모형화기의 본체상에, 데이터 처리 장치(200), 격발신호 입력부(202), RF 데이터 송수신기 신호 수신부(210), UWB 수신기(220)와 다수 개의 UWB 송신기(230, 231, 232) 및 원거리 RF 데이터 송수신기(240)를 구비한다.
상기 GPS 신호 수신부(210)는 GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하여 상기 데이터 처리 장치(200)로 제공한다. 이때, 상기 GPS 신호 수신부(210)는 상기 데이터 처리 장치(200)로 RS232C 통신 모듈이나 USB 통신 모듈을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다.
사전에 실화기 또는 모형화기의 포신이 임의의 기준점을 향하게 설치하고, 상기 UWB 송신기(230, 231, 232)들은 서로 다른 위치에 고정 배치된 후, 해당 위치에 대한 정보를 외부로부터 제공받아 저장하며, 상기 UWB 수신기(220)는 포신의 전단부에 고정 장착된다. 상기 UWB 송신기(230, 231, 232)로 위치 정보를 제공하는 방법으로는 유·무선 통신 수단을 이용하여 해당 위치 정보를 UWB 송신기로 제공할 수도 있고, 훈련병이 사전에 측정된 위치 정보를 키입력을 통해 UWB 송신기에 직접 입력할 수도 있다.
상기 UWB 수신기(220)는 상기 UWB 송신기들로부터 송신된 신호들을 수신하 고, 수신된 신호들로부터 검출된 각 UWB 송신기의 위치 정보들을 이용하여 각 UWB 송신기들과의 이격 거리를 계산함으로써, 포신에 대한 방위각 및 고각 정보를 검출한다. 상기 UWB수신기(220)는 포신의 위치정보를 데이터 처리 장치로 제공한다.
상기 격발신호 입력부는 외부로부터 입력되는 신호에 따라 소정의 격발 신호를 생성하여 상기 데이터 처리 장치(200)로 제공한다.
전술한 UWB 수신기(220) 및 격발신호 입력부(202)는 지그비(Zigbee)와 같은 무선 통신 모듈이나 USB와 같은 유선 통신 모듈을 이용하여 상기 데이터 처리 장치(200)와 데이터 통신할 수 있다.
상기 데이터 처리 장치(200)는 격발신호 입력부(202)를 통해 격발 신호가 입력되면, UWB 수신기에서 획득한 UWB 송신기 좌표 및 포신의 현재 위치 정보를 이용하여 포신의 방위각 및 고각 정보를 검출하고, 탄의 종류, 포신의 방위각 및 고각 정보를 이용하여 사전에 설정된 계산 방법에 따라 탄착점을 계산한 후 포신의 탄착점 정보를 포함하는 발사 정보를 데이터 패킷화하여 상기 RF 데이터 송수신기(240)를 통해 외부로 전송한다.
여기서, 본 발명에 따른 데이터 처리 장치(200)가 외부로 전송하는 발사 정보는 발사 화기의 식별 정보 및 탄착점 위치 정보만으로 구성되거나, 발사 화기의 식별 정보, 발사 위치 정보, 탄의 종류, 발사시의 포신에 대한 방위각 및 고각 정보만으로 구성될 수도 있다. 이와 같이 데이터 처리 장치가 송신하는 발사 정보는 곡사화기 모의 훈련 시스템의 설계에 의하여 예상 탄착점의 위치를 계산하는 주체의 결정에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
상기 RF 데이터 송수신기(240)는 데이터 처리 장치(200)로부터 전송되는 데이터 패킷을 RF 신호로 변환하여 외부로 전송한다.
한편, 외부의 중앙 통제 장비 또는 표적의 감지 장치(22)로부터 상기 RF 데이터 송수신기를 통해 피격 결과 정보를 수신한 경우, 상기 데이터 처리 장치는 수신된 피격 결과 정보로부터 피격 위치 정보를 추출하여, 자신의 현재 위치 및 상기 피격 위치를 상기 데이터 처리 장치의 표시부에 디스플레이 시킨다. 따라서, 곡사화기 모의 훈련 장치를 이용하여 발사한 후 상기 데이터 처리 장치의 표시부에 디스플레이된 상황을 통해 자신의 포의 발사의 정확성 여부를 판단하고, 이후의 발사 방향이나 고각 등을 수정할 때 참고할 수 있게 된다.
제2 실시예
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 제2 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는 전자 나침반 및 고각 센서를 이용하여 포신의 방향각 및 고각 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(50)를 실화기 또는 비자성체로 제작한 모형화기에 장착한 상태를 개념적으로 도시한 구성도이다. 특히 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(50)는 실화기보다는 비자성체의 재질로 제작된 모형화기에 장착하여 사용하는 것이 바람직하다. 이는 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치에 사용되는 전자 나침반은 지구 자기장을 감지하여 방위각을 측정하는 장비이므로, 자성체로 만들어진 실화기에 장착하여 사용하는 경우 실화기가 자신 주변의 지구 자기장을 왜곡시키므로 나침반을 사용하여 정확하게 방위각을 측정하는 것이 불가능하기 때문이다.
도 5를 참조하면, 곡사화기 모의 훈련 장치(50)는 데이터 처리장치(500), 격발 신호 입력부(502), GPS 신호 수신부(510), 전자 나침반(520), 고각 센서(522), 원거리 RF 데이터 송수신기(540)를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(50)와 외부 장비(중앙 통제 장비 또는 표적에 장착된 감지 장치)가 통신하는 곡사화기 모의 훈련 시스템을 전체적으로 파악할 수 있다.
상기 GPS 신호 수신부(510)는 GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하여 상기 데이터 처리 장치(500)로 제공한다. 이때, 상기 GPS 신호 수신부(510)는 상기 데이터 처리 장치(500)로 RS232C 통신 모듈이나 USB 통신 모듈을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다.
전자 나침반(520) 및 고각 센서(522)는 실화기 또는 모형화기의 포신에 장착되어, 포신이 배치되어 있는 방위각 및 고각을 측정하여 상기 데이터 처리 장치(500)로 제공한다.
상기 격발신호 입력부(502)는 외부로부터 입력되는 신호에 따라 소정의 격발 신호를 생성하여 상기 데이터 처리 장치(500)로 제공한다.
전술한 전자 나침반(520)및 GPS 신호 수신부(510) 및 격발신호 입력부(502)는 지그비(Zigbee)와 같은 무선 통신 모듈이나 USB나 RS232C와 같은 유선 통신 모듈을 이용하여 상기 데이터 처리 장치(500)와 데이터 통신할 수 있다.
상기 데이터 처리 장치(500)는 격발신호 입력부(502)를 통해 격발 신호가 입력되면, 상기 GPS 신호 수신부(510)로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치 정보를 획득하며, 상기 전자 나침반(520)과 고각 센서(522)로부터 각각 포신의 방향각 정보 및 고각 정보를 수신하고, 탄의 종류, 상기 발사 위치 정보와 포신의 방위각 및 고각 정보를 이용하여 사전에 설정된 계산 방법에 따라 예상되는 탄착점을 계산한다. 상기 데이터 처리 장치(500)는 사전에 설정된 화기 식별 정보 및 포신의 고각 및 방위각 정보, 탄의 종류, 발사 위치 정보 및 탄착점 정보를 포함하는 발사 정보를 데이터 패킷화하여 상기 RF 데이터 송수신기(540)를 통해 외부로 전송한다.
여기서, 본 발명에 따른 데이터 처리 장치(500)가 외부로 전송하는 발사 정보 는 발사 화기의 식별 정보 및 탄착점 위치 정보만으로 구성되거나, 발사 화기의 식별 정보, 발사 위치 정보, 탄의 종류, 발사시의 포신에 대한 방위각 및 고각 정보만으로 구성될 수도 있다. 이와 같이 데이터 처리 장치가 송신하는 발사 정보는 곡사화기 모의 훈련 시스템의 설계에 의하여 탄착점의 위치를 계산하는 주체의 결정에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
상기 RF 데이터 송수신기(540)는 데이터 처리 장치(500)로부터 전송되는 데이터 패킷을 RF 신호로 변환하여 외부로 전송한다.
한편, 외부의 중앙 통제 장비 또는 표적의 감지 장치(22)로부터 상기 RF 데이터 송수신기를 통해 피격 결과 정보를 수신한 경우, 상기 데이터 처리 장치는 수신된 피격 결과 정보로부터 피격 위치 정보 및 피격된 화기의 식별 정보를 추출한 후, 자신의 발사 위치 및 상기 피격 위치를 상기 데이터 처리 장치의 표시부에 디 스플레이시켜 피격 결과를 훈련자에게 제공한다. 따라서, 훈련자는 곡사화기 모의 훈련 장치를 발사한 후 상기 데이터 처리 장치의 표시부에 디스플레이된 상황을 통해 자신의 발사의 정확성 여부를 판단하고, 이후의 발사 방향이나 고각 등을 수정할 때 참고할 수 있게 된다.
제3 실시예
이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 제3 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는 관성 센서를 이용하여 포신의 방향각 및 고각 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
도 6은 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(60)를 실화기 또는 모형화기에 장착한 상태를 개념적으로 도시한 구성도이다. 도 6을 참조하면, 곡사화기 모의 훈련 장치(60)는 데이터 처리장치(600), 격발 신호 입력부(602), GPS 신호 수신부(610), 관성 센서(630), 원거리 RF 데이터 송수신기(640)를 포함한다. 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(60)도, 전술한 제2 실시예와 마찬가지로, 외부의 중앙 통제 장비 또는 표적의 감지 장치와 통신하여 곡사화기의 동작을 모사할 수 있게 된다. 따라서, 전술한 제2 실시예의 설명과 중복되는 내용은 생략한다.
상기 격발 신호 입력부(602), 상기 GPS 신호 수신부(610) 및 원거리 RF 데이터 송수신기(640)는 제2 실시예의 설명과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기 관성 센서(630)를 사용하면 상대적인 각도 변위는 알 수 있으나 그 절대값을 알 수 없으므로 훈련병은 훈련에 들어가기에 앞서 실화기 또는 모형화기의 포신이 임의의 기준점을 향하게 설치한 후 별도의 장비를 사용하여 이 지향 방향에 대한 절대 각도를 측정하고 이를 상기 데이터 처리장치(600)에 입력시킨다. 상기 데이터 처리장치(600)는 수신된 위치 및 방향 정보를 각각 포신의 기준 위치 및 기준 방향 정보로 초기화 설정한다. 전술한 바와 같이 초기화 설정된 관성 센서(630)는 포신의 움직임에 따른 움직임 변위값을 측정하고, 상기 측정된 움직임 변위값 및 상기 사전에 설정된 기준 방향 정보를 이용하여 포신의 방위각과 고각을 계산하며, 계산된 포신의 방위각 및 고각에 대한 정보를 상기 데이터 처리 장치(600)로 제공한다.
전술한 관성 센서(630)는 지그비(Zigbee)와 같은 무선 통신 모듈이나 USB와 같은 유선 통신 모듈을 이용하여 상기 데이터 처리 장치(600)와 데이터 통신할 수 있다.
상기 데이터 처리 장치(600)는 격발신호 입력부(602)를 통해 격발 신호가 입력되면, 상기 GPS 신호 수신부(610)로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치 정보를 획득하며, 상기 관성 센서(630)로부터 포신의 방위각 정보 및 고각 정보를 획득하며, 상기 발사 위치 정보, 탄의 종류, 포신의 방위각 및 고각 정보를 이용하여 사전에 설정된 계산 방법에 따라 탄착점을 계산한다. 상기 데이터처리 장치(600)는 사전에 설정된 화기 식별 정보 및 전술한 포신에 대한 고각 및 방위각 정보, 탄의 종류, 발사 위치 정보 및 탄착점 정보를 포함하는 발사 정보를 데이터 패킷화하여 상기 RF 데이터 송수신기(640)를 통해 외부로 전송한다.
한편, 외부의 중앙 통제 장비 또는 표적의 감지 장치(22)로부터 상기 RF 데 이터 송수신기를 통해 피격 결과 정보를 수신한 경우, 상기 데이터 처리 장치는 수신된 피격 결과 정보로부터 피격 위치 정보를 추출하여, 자신의 현재 위치 및 상기 피격 위치를 상기 데이터 처리 장치의 표시부에 디스플레이 시킨다.
제4 실시예
이하, 본 발명의 제4 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 제4 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는 엔코더(Encoder)를 이용하여 포신의 방향각 및 고각 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
도 7은 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(70)를 실화기 또는 모형화기에 장착한 상태를 개념적으로 도시한 구성도이다
도 7을 참조하면, 곡사화기 모의 훈련 장치(70)는 데이터 처리장치(700), 격발신호 입력부(702), GPS 신호 수신부(710), 엔코더(720), 원거리 RF 데이터 송수신기(740)를 포함한다. 본 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치(70)도, 전술한 제2 실시예와 마찬가지로, 외부의 중앙 통제 장비 또는 표적의 감지 장치와 통신하여 곡사화기의 동작을 모사할 수 있게 된다. 따라서, 전술한 제2 실시예의 설명과 중복되는 내용은 생략한다.
상기 격발 신호 입력부(702), 상기 GPS 신호 수신부(710) 및 원거리 RF 데이터 송수신기(740)는 제2 실시예의 설명과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기 엔코더(720)는 실화기 또는 모형화기 포신의 회전축에 배치되어 포신의 움직임에 따른 상하 방향 및 좌우 방향의 움직임 변위값들을 측정하여 데이터 처리 장치로 제공한다. 전술한 엔코더(720)는 지그비(Zigbee)와 같은 무선 통신 모듈이나 USB와 같은 유선 통신 모듈을 이용하여 상기 데이터 처리 장치(700)와 데이터 통신할 수 있다.
엔코더는 각도를 디지털 코드로 변환해주는 센서이다. 엔코더는 절대형과 증분형이 있고 대부분 광전자 또는 자성 센서를 사용한다. 두 종류 모두 360ㅀ 회전을 수백 또는 수천 개의 동일한 간격 단위나 카운트로 분할하여 제공하며, 절대형 엔코더는 축의 360ㅀ 회전 내에서 특정 위치를 나타내며, 증분형 엔코더는 한 위치에서 다른 위치로의 회전 이동의 변위를 나타낸다.
각도 센서로 엔코더를 사용하는 경우에도 상기 제3 실시예의 경우처럼 상대적인 각도 변위는 알 수 있으나 그 절대값을 알 수 없으므로 훈련병은 훈련에 들어가기에 앞서 실화기 또는 모형화기의 포신이 임의의 기준점을 향하게 설치한 후 별도의 장비를 사용하여 이 지향 방향에 대한 절대 각도를 측정하고 이를 상기 데이터 처리장치(700)에 입력시킨다. 상기 데이터 처리 장치(700)는 포신의 기준 위치 및 기준 방향 정보를 수신하여 초기화 설정하며, 엔코더로부터 제공된 움직임 변위값들과 초기에 설정된 포신의 기준 방향 정보를 이용하여 포신에 대한 방위각 및 고각 정보를 산출한다.
상기 데이터 처리 장치(700)는 격발신호 입력부(702)를 통해 격발 신호가 입력되면, 상기 GPS 신호 수신부(710)로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치 정보를 획득하며, 상기 엔코더(720)로부터 제공되는 움직임 변위값들을 이용하여 포신에 대한 방위각 정보 및 고각 정보를 획득하며, 탄의 종류, 상기 발사 위치 정보와 포신의 방위각 및 고각 정보를 이용하여 사전에 설정된 계산 방법에 따라 탄착점을 계산한다. 상기 데이터처리 장치(700)는 사전에 설정된 화기 식별 정보 및 전술한 포신에 대한 고각과 방위각 정보, 탄의 종류, 발사 위치 정보 및 탄착점 정보를 포함하는 발사 정보를 데이터 패킷화하여 상기 RF 데이터 송수신기(740)를 통해 외부로 전송한다.
한편, 외부의 중앙 통제 장비 또는 표적의 감지 장치로부터 상기 RF 데이터 송수신기를 통해 피격 결과 정보를 수신한 경우, 상기 데이터 처리 장치는 수신된 피격 결과 정보로부터 피격 위치 정보를 추출하여, 자신의 현재 위치 및 상기 피격 위치를 상기 데이터 처리 장치의 표시부에 디스플레이 시킨다.
곡사화기 모의 훈련 시스템
이하, 본 발명에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치를 이용한 곡사화기 모의 훈련 시스템의 일 실시형태를 구체적으로 설명한다. 상기 곡사화기 모의 훈련 시스템은 실화기 또는 모형화기에 장착된 곡사화기 모의 훈련 장치 및 표적들에 각각 장착된 감지 장치들을 구비한다.
상기 곡사화기 모의 훈련 장치는 전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예 중의 하나로 구성될 수 있다. 상기 곡사화기 모의 훈련 장치는 화기 식별 정보 및 포신의 고각 및 방위각 정보, 탄의 종류, 발사 위치 정보 및 탄착점 정보를 포함하는 발사 정보를 데이터 패킷화한 후, RF 신호로 변환한 후 상기 표적의 감지 장치로 전송한다.
상기 감지 장치는 표적이 될 건물 및 화기나 사병 등에 장착되는 것으로서, GPS 신호 수신부, RF 모뎀, 제어부를 구비하며, 외부로부터 수신되는 무선 데이터를 분석하여 자신의 피격 여부를 판단하여 처리한다.
상기 감지 장치의 제어부는 RF 모뎀을 통하여 상기 곡사화기 모의 훈련 장치로부터 RF 신호를 수신하여 사전에 설정된 피해 알고리즘에 따라 자신의 피해 여부를 판단한다. 이하, 상기 감지 장치의 제어부의 동작을 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 제어부는 상기 곡사화기 모의 훈련 장치 등과 같은 외부의 장치로부터 RF 신호를 수신하였는지 여부를 확인한다. 만약, RF 신호를 수신한 경우, 상기 RF 신호로부터 탄착점의 위치 정보를 추출하거나, RF 신호로부터 화기 종류, 발사 위치, 탄의 종류, 포신에 대한 방위각과 고각에 대한 정보를 추출하여 예상되는 탄착점을 계산한다. 다음, GPS 신호 수신부를 통해 자신의 현재 위치 정보를 획득한다. 다음, 자신의 현재 위치와 상기 탄착점의 위치 정보를 이용하여 사전에 설정된 피해 알고리즘에 따라 자신의 피해 여부를 판단한다.
만약, 상기 피해 알고리즘의 적용 결과 자신이 피격되었다고 판단된 경우, 자신의 피격 위치 정보와 식별 정보 및 피격한 화기에 대한 식별 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성한 후 RF 신호로 변환하여 외부로 전송한다.
본 발명의 곡사화기 모의 훈련 시스템의 다른 실시 형태는 감지 장치와 곡사화기 모의 훈련 장치의 사이에 중앙 통제 장비를 더 구비한다. 이 경우, 상기 곡사화기 모의 훈련 장치와 상기 감지 장치는 피격 정보 또는 피해 정보 등을 상기 중 앙 통제 장비로 전송하며, 상기 중앙 통제 장비는 곡사화기 모의 훈련 장치와 감지 장치들로부터 수신되는 신호를 분석하고 탄착점에 위치하는 감지 장치로 피해 부여하거나 피해 부여된 감지 장치에 대한 정보를 해당 곡사화기 모의 훈련 장치로 전송하는 등의 전체 모의 훈련 과정을 통제한다.
한편, 본 발명에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치 및 모의 훈련 시스템에 있어서, 곡사화기의 발사에 의한 탄착점에 대한 위치는 발사 화기의 종류, 발사 위치, 탄의 종류, 발사시의 포신의 방위각 및 고각에 의하여 결정된다. 이와 같은 탄착점에 대한 위치 계산은 해당 곡사화기의 데이터 처리 장치에서 계산하여 외부의 감지 장치 또는 중앙 통제 장비로 전송할 수도 있으며, 해당 곡사화기는 탄착점 계산 시 필요한 정보들인 발사 화기의 종류, 발사 위치, 탄의 종류, 발사시의 포신의 방위각 및 고각에 대한 정보를 데이터 패킷화하여 외부로 전송하고 이를 수신한 감지 장치 또는 중앙 통제 장비가 해당 정보를 이용하여 탄착점에 대한 위치를 계산할 수도 있다.
그리고, 탄착점에 대한 위치를 계산함에 있어서, 먼저 발사 위치로부터, 방위각을 따라 연장되는 직선을 구하고, 도달 거리는 발사 화기 및 탄의 종류와 포신의 고각에 따라 결정하며, 기상 데이터를 고려함으로써 최종적으로 탄착점을 구할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이 상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서, 탄착점의 위치 정보에 대한 계산 주체, 곡사화기 모의 훈련 장치에서 전송하는 데이터 패킷의 구성 등은 본 발명에 따른 모의 훈련 장치의 전체적인 성능을 향상시키기 위하여 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치는 군(軍)등의 모의 훈련 시스템이나 서바이벌 게임 시스템등에 널리 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 모의 교전 시스템을 전체적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치를 개념적으로 도시한 구성도이며, 도 3은 제1 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치를 이용한 곡사화기 모의 훈련 시스템을 전체적으로 도시한 구성도이며, 도 4는 제1 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 시스템의 각 구성 장비들 사이에 송수신되는 데이터의 내용들을 도식화한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치를 실화기에 장착한 상태를 개념적으로 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치를 실화기에 장착한 상태를 개념적으로 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 곡사화기 모의 훈련 장치를 실화기에 장착한 상태를 개념적으로 도시한 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20, 50, 60, 70 : 곡사화기 모의 훈련 장치
22 : 중앙 통제 장비 또는 표적의 감지 장치
200, 500, 600, 700 : 데이터 처리 장치
502, 602, 702 : 격발신호 입력부
210, 510, 610, 710 : GPS 신호 수신부
220 : UWB 수신기
230, 231, 232 : UWB 송신기
240, 540, 640, 740 : 원거리 RF 데이터 송수신기
520 : 전자 나침반
522 : 고각 센서
630 : 관성 센서
720 : 엔코더

Claims (7)

  1. 외부 조작에 따라 격발신호를 생성하여 전송하는 격발신호 입력부;
    실화기 또는 모형화기의 포신에 장착되는 UWB 수신기;
    고정된 위치에 장착되고, 상기 장착된 자신의 현재 위치 정보를 상기 UWB 수신기로 제공하는 다수 개의 UWB 송신기들;
    GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하는 GPS 신호 수신부;
    외부와 RF 신호를 송수신하는 RF 데이터 송수신기;
    상기 격발신호 입력부로부터 격발신호가 수신되면, 상기 UWB 수신기로부터 전송되는 정보를 이용하여 발사 정보를 계산하고, 계산된 발사 정보를 데이터 패킷화하여 상기 RF 데이터 송수신기를 이용하여 외부로 전송하는 데이터 처리 장치;
    를 구비하고, 상기 UWB 수신기는 다수 개의 상기 UWB 송신기들로부터 수신되는 신호를 이용하여 포신의 현재 위치 정보를 획득하며, 상기 데이터 처리 장치는 UWB 수신기로부터 포신의 현재 위치 정보를 수신하고, 수신된 현재 위치 정보를 이용하여 포신에 대한 방위각과 고각 및 탄착점을 계산하고 탄의 종류 및 상기 계산된 정보들을 포함하는 발사 정보를 데이터 패킷화하여 상기 RF 데이터 송수신기를 이용하여 외부로 전송하는 것을 특징으로 하는 곡사화기 모의 훈련 장치.
  2. 외부 조작에 따라 격발신호를 생성하여 전송하는 격발신호 입력부;
    실화기 또는 비자성체로 제작된 모형화기 포신에 장착되어, 포신에 대한 방위각을 측정하는 전자 나침반;
    실화기 또는 비자성체로 제작된 모형화기 포신에 장착되어, 포신에 대한 고각을 측정하는 고각 센서;
    GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하는 GPS 신호 수신부;
    외부와 RF 신호를 송수신하는 RF 데이터 송수신기;
    상기 격발신호 입력부로부터 격발신호가 수신되면, 상기 전자 나침반 및 고각 센서로부터 포신에 대한 지향방향 및 고각 정보를 수신하고, 상기 GPS 신호 수신부로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치를 획득하며, 상기 실화기 또는 모형화기에 대한 식별 정보, 탄의 종류, 포신에 대한 방위각 및 고각 정보 및 발사 위치 정보를 포함하는 발사 정보를 데이터 패킷화하여 상기 RF 데이터 송수신기를 이용하여 외부로 전송하는 데이터 처리 장치;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡사화기 모의 훈련 장치.
  3. 외부 조작에 따라 격발신호를 생성하여 전송하는 격발신호 입력부;
    실화기 또는 모형화기 포신에 장착되어 포신의 움직임에 대한 움직임 변위값을 측정하는 관성 센서;
    GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하는 GPS 신호 수신부;
    외부와 RF 신호를 송수신하는 RF 데이터 송수신기;
    사전에 포신의 기준 방향에 대한 정보를 외부로부터 입력받아 저장하며, 상기 격발신호 입력부로부터 격발신호가 수신되면, 상기 관성 센서로부터 포신의 움직임에 대한 움직임 변위값을 수신하고, 상기 기준 방향과 상기 관성 센서로부터 입력된 움직임 변위값을 이용하여 포신에 대한 방위각 및 고각을 검출하고, 상기 GPS 신호 수신부로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치를 획득하며, 상기 실화기 또는 모형화기에 대한 식별정보, 포신에 대한 방위각 및 고각 정보 및 발사 위치 정보를 포함하는 발사 정보를 데이터 패킷화하여 상기 RF 데이터 송수신기를 이용하여 외부로 전송하는 데이터 처리 장치;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡사화기 모의 훈련 장치.
  4. 외부 조작에 따라 격발신호를 생성하여 전송하는 격발신호 입력부;
    실화기 또는 모형화기의 포신에 장착되어 포신의 움직임에 대한 움직임 변위값을 측정하는 엔코더;
    GPS 위성으로부터 현재 위치 정보를 수신하는 GPS 신호 수신부;
    외부와 RF 신호를 송수신하는 RF 데이터 송수신기;
    사전에 포신의 기준 방향에 대한 정보를 외부로부터 입력받아 저장하며, 상기 격발신호 입력부로부터 격발신호가 수신되면, 상기 엔코더로부터 포신의 움직임에 대한 움직임 변위값을 수신하고, 상기 기준 방향에 대한 정보 및 상기 엔코더로부터 입력된 움직임 변위값을 이용하여 포신에 대한 방위각 및 고각을 검출하고, 상기 GPS 신호 수신부로부터 현재 위치 정보를 수신하여 발사 위치를 획득하며 상기 실화기 또는 모형화기에 대한 식별 정보, 포신에 대한 방위각 및 고각 정보 및 발사 위치 정보를 포함하는 발사 정보를 데이터 패킷화하여 상기 RF 데이터 송수신기를 이용하여 외부로 전송하는 데이터 처리 장치;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡사화기 모의 훈련 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 처리 장치는 포신에 대한 방위각, 고각 정보 및 발사 위치 정보를 이용하여 탄의 예정 탄착점을 계산하고, 계산된 탄착점에 대한 위치 정보도 상기 발사 정보에 포함시키는 것을 특징으로 하는 곡사화기 모의 훈련 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 처리 장치는 발사 화기 종류를 상기 발사 정보에 포함시키는 것을 특징으로 하는 곡사화기 모의 훈련 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 처리 장치는 데이터 패킷을 외부로 전송한 후 외부로부터 피격 결과 정보를 포함하는 RF 신호를 수신한 경우, 상기 RF 신호의 피격 결과 정보로부터 피격 위치 정보를 추출하고, 발사 위치 및 피격 위치를 표시부에 출력하는 것을 특징으로 하는 곡사화기 모의 훈련 장치.
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