KR100914573B1 - 항공기의 무장 분리 계수 획득 시험 방법 - Google Patents
항공기의 무장 분리 계수 획득 시험 방법Info
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Abstract
본 발명은, 항공기에 탑재된 통합 임무 시현 컴퓨터의 비행 운영 프로그램에 의해 설정된 무장의 조준 탄착점과 실제 탄착점의 차이에 기초하여, 무장 분리 효과를 평가하여 비행 운영 프로그램에 반영함으로써 무장 정확도를 향상시키기 위한 무장 분리 계수 획득 시험 방법에 관한 것으로, 항공기에 DGPS와 고속 카메라를 장착하여 무장 분리 시간과 항공기의 위치를 기록하는 단계, 지상에 촬상 시스템을 배치하여 무장의 탄착 화상을 촬영하는 단계, 탄착 화상을 분석하여 탄착 시간과 탄착점을 구하는 단계, 무장의 낙하에 소요된 시간(TOF)과 무장이 이동한 지표 거리(Rb)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 지상에 배치한 촬상 시스템을 이용함으로써 날씨에 대한 의존성이 작고 조류의 간섭 등에 의한 무장 시험 비행의 실패 요인을 제거할 수 있으며, 지상에 촬상 시스템을 디지털 카메라와 고속 카메라로 구성함으로써 종래의 고가의 전자광학 추적 장치를 필요로 하지 않아 시험 경비가 절감된다. 또한, 정밀하게 계측된 무장의 낙하 시간과 탄착점에 기초하여 평가한 무장 분리 영향을 비행 운영 프로그램에 반영하여 무장 정확도를 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 항공기로부터 무장을 투하하여 탄착점 등을 계측하고 무장 분리 계수를 얻기 위한 무장 분리 계수 획득 시험 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 항공기에 탑재된 항공 전자 통합 임무 시현 컴퓨터(integrated mission display computer)의 비행 운영 프로그램(operational flight program)에 의해 설정된 무장의 조준 탄착점과 실제 탄착점의 차이에 기초하여, 무장 분리 효과(ballistic separation effect)를 평가하여 비행 운영 프로그램에 반영함으로써 무장 정확도를 향상시키기 위한 무장 분리 계수 획득 시험 방법에 관한 것이다.
도 1은 통상의 무장 분리 계수 획득 시험 시에 항공기(10)로부터 투하된 무장(20)이 지상에 도달하기까지의 이동 궤적을 나타낸다. 참고로, 도 1에 기재된 기호 또는 약어와 관련하여, 'H'는 무장 투하 시의 무장(20)의 해발 고도를, 'HAT'는 탄착점을 기준으로 한 고도(height above target)를, 'Rb'는 무장이 이동한 지표 거리를, 'MSL'은 평균 해면 수위(mean sea level)를 나타낸다.
무장(20)의 궤적은 무장의 형상, 대기 상태, 무장 분리 효과 등에 의하여 일반적인 강체 낙하 운동으로부터 예측되는 궤적과는 차이가 있다. 특히, 항공기(10) 주위의 비정상적인 공기 흐름은 무장이 분리된 직후에 소정 범위 내에서 무장의 투하 궤적에 영향을 미치며, 이러한 효과를 무장 분리 효과 또는 유동장 효과(flow filed effect)라고 한다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 무장(20)이 지상에 도달하기까지의 실제 궤적에 의하면, 항공기 주위의 무장 분리 효과 영역 내에서는 비정상 상태를 나타내고 그 후에 정상 상태의 궤적을 따르게 되므로, 항공기(10) 내에 내장된 통상의 비행 운영 프로그램에 의해 조준된 탄착점과 실제의 탄착점은 달라진다.
이러한 무장 분리 효과는 탄착 오차에 기여하는 비중이 크지만 항공기 기종에 따라 달라지고 이론적인 모델링에 의해서는 예측되기 어렵기 때문에, 무장 시험 비행을 통하여 탄착 오차를 평가함으로써 무장 분리 효과에 의한 영향을 비행 운영 프로그램에 반영하는 것이 일반적이다.
종래에는, 탄착 오차의 평가를 위하여, 정밀 위치 확인 시스템(differential GPS; DGPS)과 전자광학 추적 장치(electro-optical tracking system)를 갖춘 항공기(10)의 무장 시험 비행 중에, 무장(20)을 투하하고 항공기(10)로부터 무장(20)이 분리되어 지상에 탄착되기까지의 무장(20)의 궤도를 항공기(10)에서 추적하는 방법이 사용되어 왔다.
전자광학 추적 장치는 고해상도의 비디오 카메라와 더불어 비디오 추적기, 동화상 제어/분석기 등을 포함하는 고가의 장비임에도 불구하고, 날씨에 따라서는 정확히 추적할 수 없다는 단점이 있다.
또한, 추적 과정 중에 추적 궤적 사이에 새가 지나 갈 경우에는, 무장의 추적이 불가능하게 되어, 무장 분리 계수 획득 시험을 다시 실시하여야 한다. 따라서, 추가적인 비행 소티(sortie)가 발생하게 되고 이에 따라 비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 날씨에 대한 의존성이 작고 조류의 간섭 등에 의하여 영향을 받지 않는 무장 분리 계수 획득 시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고가의 전자광학 추적 장치를 사용하지 않더라도, 항공기로부터 투하된 무장의 낙하 시간과 탄착점을 정확히 측정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 종래의 기술에 대한 문제점을 예의 검토하여 완성한 본 발명이 요지로 하는 바는 다음과 같다.
(1) 항공기에 내장된 비행 운영 프로그램에 의해 예측된 무장의 목표 탄착점과 실제 탄착점의 차이를 보정하기 위한 무장 분리 계수 획득 시험 방법에 있어서, 항공기에 DGPS(정밀 위치 확인 시스템)와 고속 카메라를 장착하여 무장 분리 시간과 항공기의 위치를 기록하는 단계, 지상에 촬상 시스템을 배치하여 무장의 탄착 화상을 촬영하는 단계, 탄착 화상을 분석하여 탄착 시간과 탄착점을 구하는 단계, 무장의 낙하에 소요된 시간(TOF)과 무장이 이동한 지표 거리(Rb)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
(2) (1)에 있어서, 상기 촬상 시스템은 탄착 시간의 측정을 위한 고속 카메라와 탄착점의 측정을 위한 2대 이상의 디지털 카메라를 포함하는 것을 특징으로 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
(3) (2)에 있어서, 촬상 시스템 배치 시에, 목표 탄착점 주위의 3개소 이상의 위치에 기준점을 설정하고, DGPS에 의하여 기준점의 위치에 관한 정보를 확인하는 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
(4) (3)에 있어서, 기준점을 동일 원주 상에 배치하고, 기준점 사이의 각도를 90도 또는 180도로 설정하는 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
(5) (2)에 있어서, 디지털 카메라는 10초 이상의 연사가 가능하고 해상도가 1000만 화소 이상인 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, TOF와 Rb를 이용하여 무장의 분리 순간의 수평 방향의 속도 및 가속도와 수직 방향의 속도 및 가속도를 구하는 단계와, 비행 운영 프로그램에 대한 데이터와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
본 발명에 따르면, 지상에 배치한 촬상 시스템을 이용함으로써 날씨에 대한 의존성이 작고 조류의 간섭 등에 의한 무장 시험 비행의 실패 요인을 제거할 수 있으며, 지상에 촬상 시스템을 디지털 카메라와 고속 카메라로 구성함으로써 종래의 고가의 전자광학 추적 장치를 필요로 하지 않아 시험 경비가 절감된다.
또한, 정밀하게 계측된 무장의 낙하 시간과 탄착점에 기초하여 평가한 무장 분리 영향을 비행 운영 프로그램에 반영하여 무장 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 항공기로부터 무장이 탄착점까지 도달하기까지의 이동 궤적을 나타내는 설명도.
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 무장 분리 계수 획득 시험의 흐름도.
도 3은 무장을 장착한 항공기의 비행 중에 무장이 분리되는 순간을 고속 카메라에 의해 포착한 일례를 나타내는 도면.
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따라, 항공기의 무장 분리 계수 획득 시험 시에 무장의 탄착 위치와 탄착 시간의 정밀 측정을 위하여 지상에 배치한 촬상 시스템의 개략도.
도 5는, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따라, 항공기로부터 투하된 무장이 지상에 탄착되는 순간을 고속 카메라로 포착한 일례를 나타내는 도면.
도 6은, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따라, 무장의 탄착 순간을 디지털 카메라로 촬영하여 수평 픽셀 위치를 구하는 과정을 예시하는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 항공기 20: 무장
100: 촬상 시스템 110: 탄착점
131, 132, 133, 134: 기준점 150: 고속 카메라
161, 162: 디지털 카메라
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 2는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 무장 시험을 실시함에 있어서, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 무장 분리 계수 획득 시험에 포함된 여러 단계(S210 내지 S280)를 나타내는 흐름도이며, 각 단계에는 필요로 하는 장비와 함께 계측 정보 또는 분석 정보가 함께 예시되어 있다.
우선, 단계 S210에서는 무장 분리 계수 획득 시험을 실시하기 위한 항공기(10)에 무장 분리 촬영용 고속 카메라를 탑재하고, 예를 들면 250fps(frame per second)로 촬영한 후에 이미지 분석을 통해 무장(20)이 항공기(10)에서 분리되는 순간의 시간을 추출한다. 도 3은 단계 S210에 따라 비행 중에 무장(20)의 분리 순간을 고속 카메라로 포착한 이미지의 일례를 나타낸다.
단계 S220에서는, 항공기(10)에 장착되어 있는 DGPS에서 얻은 데이터를 분석하여 무장 분리 순간의 항공기 위치를 추출한다.
다음으로, 단계 S230과 단계 S240에서는, 목표 탄착점 근방의 영역을 관측하기 위하여 지상에 배치한 촬상 시스템을 이용하여, 무장(20)이 지상에 도달하였을 때의 탄착 시간과 탄착점을 계측한다. 이를 위하여, 촬상 시스템은 탄착 시간 분석용 고속 카메라와 탄착점 분석용 디지털 카메라를 포함할 수 있다.
도 4는, 단계 S230과 단계 S240의 실시를 위하여, 지상에 배치한 고속 카메라(150)와 2대의 디지털 카메라(161, 162)를 포함하는 촬상 시스템(100)의 바람직한 실시 형태를 예시한다.
지상의 고속 카메라(150)와 항공기(10)의 고속 카메라의 시간 동기화를 위하여, 고속 카메라에 기록되는 모든 이미지 데이터를 IRIG-B 시간 코드화하여 저장하며, 250fps로 촬영 후에 이미지 분석을 통해 무장의 탄착 순간의 시간을 추출한다. 도 5는 단계 S230에 따라 무장(20)이 지상에 탄착되는 순간을 고속 카메라(150)로 포착한 이미지의 일례를 나타낸다.
도 4에 예시된 실시 형태에 의하여 도 2의 단계 S240을 실시함에 있어서는, 목표 탄착점 근방에 다수의 기준점(131 내지 134)을 설정하고, DGPS 장비를 활용하여 미리 기준점(131 내지 134)의 위치에 대한 정보를 얻으며, 디지털 카메라(161, 162)로 촬영한 이미지 분석을 통하여 탄착점(110)과 기준점(131 내지 134)의 위치를 상대 비교함으로써 탄착점(110)의 정확한 위치를 결정할 수 있다.
다수의 기준점(131 내지 134)을 하나의 원주 상에 위치하도록 하여 목표 탄착점으로부터 각 기준점까지의 거리를 일정하게 하고, 기준점들 사이의 각도가 90도 또는 180도를 이루도록 배치함과 더불어, 2개의 기준점(예를 들면, 131과 132) 사이를 이등 분할하면서 목표 탄착점을 향하도록 소정 위치에 디지털 카메라(예를 들면, 161)를 설치하면, 좌표 설정 및 좌표 연산이 용이해지므로 바람직하다.
또한, 기준점을 배치함에 있어서, 목표 탄착점의 정동, 정서, 정남 및 정북 방향을 향하도록 하면, 기준 좌표계의 설정이 보다 간결해진다.
탄착점(110)의 좌표를 결정하기 위해서는 적어도 2대의 디지털 카메라(161, 162)가 필요하고, 전술한 바와 같이 기준점(131 내지 134)과 디지털 카메라(161, 162)의 배치 관계에 따라 디지털 카메라(161, 162)를 설치할 경우에, 2대의 카메라(161, 162)는 목표 탄착점을 중심으로 90도의 각도를 이룬다.
한편, 도 4에는 4개의 기준점(131 내지 134)이 예시되어 있으나, 적어도 3개의 기준점(예를 들면, 131 내지 133)만을 설정하더라도 탄착점(110)의 위치를 결정할 수 있으며, 탄착점(110)의 위치를 보다 정밀하게 측정하기 위하여 기준점과 디지털 카메라의 수를 증가시킬 수도 있다.
디지털 카메라(161, 162)는 10초 이상의 연사가 가능한 기능을 갖추고 있다면 본 발명에 사용할 수 있으며, 탄착점(110)의 정밀 측정을 위하여 해상도는 1000만 화소 이상인 것이 바람직하다.
도 4에 예시된 디지털 카메라(161, 162)와 기준점(131 내지 133)의 배치 관계에 기초하여, 무장(20)이 탄착되는 순간을 연속 촬영한 경우에, 이미지로부터 탄착점의 수평 픽셀 위치를 판독함으로써 기준점(131, 132; 132, 133) 위치로부터의 시선 각도를 계산할 수 있다. 도 6은 무장(20)이 지상에 탄착되는 위치를 디지털 카메라(161, 162)로 포착한 이미지의 일례를 나타낸다.
다음으로, 도 2의 단계 S260에서는, 단계 S210 내지 단계 S250에 의하여 추출된 무장 분리 시간, 항공기 위치, 탄착 시간 및 탄착점(110)의 위치를 이용하여, 항공기(10)에서 분리된 무장(20)의 지표 도달까지의 소요 시간인 낙하 시간(time of fall; TOF)과, 항공기(10)에서 분리된 무장(20)이 탄착점까지 이동한 지표 거리(Rb)를 구한다.
보다 구체적으로는, 항공기(10)에서의 무장 분리 순간의 시간과 지상에서의 무장 탄착 순간의 시간의 차이에 의하여 TOF를 구할 수 있고, 무장 분리 순간의 항공기(10)의 위치와 무장 탄착 순간의 지상의 위치의 차이로부터 Rb를 구할 수 있다.
다음으로, 단계 S270과 단계 S280에서는, TOF와 Rb를 이용하여 무장 분리 계수를 구하고, 이를 항공기의 비행 운영 프로그램에 반영한다. 보다 구체적으로는, TOF와 Rb를 이용하여 무장의 분리 순간의 수평 방향의 속도 및 가속도와 수직 방향의 속도 및 가속도를 구하고 기존 비행 운영 프로그램에 대한 데이터와 비교/수정함으로써, 무장 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.
이상으로, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명하였으나, 본 발명의 범위가 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 본질 및 필수적인 특징적인 구성을 일탈함이 없이 다양한 변형 실시 형태가 가능함은 물론이다. 따라서 본 명세서에서 상기한 실시 형태는 예시적인 것일 뿐 제한적인 의미를 갖지는 않으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 기재된 사항 및 이로부터 파악될 수 있는 모든 변형 실시 형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (6)
- 항공기에 내장된 비행 운영 프로그램에 의해 예측된 무장의 목표 탄착점과 실제 탄착점의 차이를 보정하기 위한 무장 분리 계수 획득 시험 방법에 있어서,항공기에 DGPS(정밀 위치 확인 시스템)와 고속 카메라를 장착하여 무장 분리 시간과 항공기의 위치를 기록하는 단계,지상에 촬상 시스템을 배치하여 무장의 탄착 화상을 촬영하는 단계,탄착 화상을 분석하여 탄착 시간과 탄착점을 구하는 단계,무장의 낙하에 소요된 시간(TOF)과 무장이 이동한 지표 거리(Rb)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
- 제1항에 있어서,지상의 촬상 시스템은, 탄착 시간의 측정을 위한 고속 카메라와 탄착점의 측정을 위한 2대 이상의 디지털 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
- 제2항에 있어서,촬상 시스템 배치 시에, 목표 탄착점 주위의 3개소 이상의 위치에 기준점을 설정하고, DGPS에 의하여 기준점의 위치에 관한 정보를 확인하는 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
- 제3항에 있어서,기준점을 동일 원주 상에 배치하고, 기준점 사이의 각도를 90도 또는 180도로 설정하는 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
- 제2항에 있어서,디지털 카메라는 10초 이상의 연사가 가능하고, 해상도가 1000만 화소 이상인 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,TOF와 Rb를 이용하여 무장의 분리 순간의 수평 방향의 속도 및 가속도와 수직 방향의 속도 및 가속도를 구하는 단계와, 비행 운영 프로그램에 대한 데이터와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무장 분리 계수 획득 시험 방법.
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