KR100969309B1 - 목표물의 위치를 탐색하는 장치 및 상기 장치를 구비하는 비행체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목표물을 추적하기 위해 목표물의 위치를 탐색하는 장치 및 상기 장치를 이용하여 목표물을 추적하는 비행체에 관한 것이다. 본 발명은 내부가 빈 지지부재의 내주면에 배치된 센서들을 이용하여 전방을 센싱하는 센싱부; 센싱으로부터 획득된 센싱 정보를 포함하는 신호를 신호처리하는 신호 처리부; 및 신호처리된 신호로부터 전방에 대한 영상이 생성되면 생성된 영상으로부터 목표물의 위치를 탐색하는 목표물 위치 탐색부를 포함하는 것을 특징으로 하는 목표물 위치 탐색 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 목표물을 정확하게 탐색할 수 있으며, 목표물을 추적하는 비행체를 제조하는 데에 소모되는 비용을 감축시킬 수가 있다.

표적 탐색, 표적 추적, IIR(Imaging Infra Red) seeker, 포토 다이오드, FPA(Focal Plane Array), SAL(Semi Active Laser), 짐발(gymbal)

Description

목표물의 위치를 탐색하는 장치 및 상기 장치를 구비하는 비행체 {Apparatus for searching location of target, and flying object with the said apparatus}

본 발명은 목표물의 위치를 탐색하는 장치 및 상기 장치를 구비하는 비행체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 목표물을 추적하기 위해 목표물의 위치를 탐색하는 장치 및 상기 장치를 이용하여 목표물을 추적하는 비행체에 관한 것이다.

유도탄(missile)이란 목표에 도달할 때까지 특정 방법에 의해 유도되는 장치를 가진 무기로서, 어원적으로는 투창, 화살, 총포 등 날아가는 무기를 뜻하나, 현재는 자신이 추진력을 가진 비행체를 의미하며, 일반적으로 탄두를 운반하는 군사 목적의 로켓 등에 한정된다.

발사점에서 표적까지 유도탄을 정확하게 보내기 위하여 유도탄과 표적의 정보를 획득 처리하고 유도 명령을 계산하여 전달하는 유도 방법은 유도 무기 체계의 사용 목적, 운용 개념, 요구 성능 등에 따라 다양하다. 이러한 유도 방식은 크게 지령 유도(command guidance), 호밍 유도(homing guidance), 항법 유도(navigational guidance), 종말 유도(terminal guidance) 등으로 구분한다.

탐색기(seeker)를 통해 스스로 표적을 추적할 경우 표적의 이동에 따른 유도 탄의 반응이 빨라 명중률을 더욱 높일 수 있다. 그래서, 오늘날 유도 방법으로 종말 유도 방식이 많이 이용되고 있다.

종말 유도 방식은 유도탄 탄두 부분에 장착된 탐색기를 이용하여 표적(ex. 전투기나 군함)의 연돌이나 배기구에서 배출되는 열을 감지하여 유도탄을 표적으로 유도한다. 이러한 종말 유도 방식은 탐색기로 적외선 탐지기(IR(Infra Red) seeker), 적외선 영상 탐지기(IIR(Imaging Infra Red) seeker) 등을 이용한다.

그런데, 다양한 배경 하에 있는 표적에 대하여 명중률을 더욱 높이기 위해서는 표적을 점(spot)이 아닌 영상(image)으로 측정하여 추적해야 한다. 영상을 이용하여 표적을 추적하는 경우에는 표적의 고유한 형상이나 스펙트럼 특성을 이용하며, 다른 방법보다 더욱 신속하고 편리하게 표적을 식별하거나 명중점을 선정할 수 있다.

적외선 영상 탐지기는 FPA(Focal Plane Array)를 이용한 적외선 영상을 구성하여 표적 추적에 활용한다. 그러나, 종래에는 적외선 검출기가 고가인 관계로 유도탄에 적외선 영상 탐지기를 탑재할 경우 유도탄의 제조 비용이 과다해지는 문제점이 있었다. 또한, 적외선 영상 탐지기가 냉각 방식일 경우 냉각용 가스를 위한 가스 보관 용기와 가스관 설계에 따른 공간이 필요하여 유도탄의 크기가 비대해지는 문제점이 있다. 적외선 영상 탐지기가 비냉각 방식일 경우에는 획득되는 영상의 화질이 낮아 표적을 식별하는 데에 어려움이 따른다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 반구면체 상에 배치된 포토 다이오드(photo diode)들을 이용하여 목표물의 위치를 탐색하는 장치와 상기 장치를 이용하여 움직이는 목표물을 추적하는 비행체를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 내부가 빈 지지부재의 내주면에 배치된 센서들을 이용하여 전방을 센싱하는 센싱부; 상기 센싱으로부터 획득된 센싱 정보를 포함하는 신호를 신호처리하는 신호 처리부; 및 상기 신호처리된 신호로부터 상기 전방에 대한 영상이 생성되면 상기 생성된 영상으로부터 목표물의 위치를 탐색하는 목표물 위치 탐색부를 포함하는 것을 특징으로 하는 목표물 위치 탐색 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 센싱부의 센서들은 이웃하는 센서들끼리 센싱 영역이 겹치게 배치된다.

바람직하게는, 상기 센싱부의 센서들은 각기 다른 파장의 광을 센싱한다.

바람직하게는, 상기 센싱부는 상기 센서로 포토 다이오드를 구비한다.

바람직하게는, 상기 목표물 위치 탐색 장치는 수중 운동체의 앞쪽에 탑재된다.

바람직하게는, 상기 신호 처리부는 적어도 두개의 상기 센싱 정보 중에서 하 나의 센싱 정보를 선택하여 아날로그 신호로 출력시키는 센싱 정보 선택부; 상기 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그/디지털 변환부; 및 상기 센싱 정보 선택부의 센싱 정보 선택을 제어하는 선택 제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 센싱부의 지지부재는 각면체, 곡면체 및 구면체 중에서 어느 하나의 형태로 형성되며, 광 투과 물질로 이루어진다. 또는, 상기 센싱부의 지지부재는 반구면체의 형태로 형성되며, 상기 센싱부는 상기 지지부재를 덮는 덮개부를 더 포함하며, 상기 덮개부는 광 투과 물질로 이루어진다.

또한, 본 발명은 내부가 빈 지지부재의 내주면에 배치된 센서들을 이용하여 전방을 센싱하는 센싱부와, 상기 센싱으로부터 획득된 센싱 정보를 포함하는 신호를 신호처리하는 신호 처리부, 및 상기 신호처리된 신호로부터 상기 전방에 대한 영상이 생성되면 상기 생성된 영상으로부터 목표물의 위치를 탐색하는 목표물 위치 탐색부를 포함하는 목표물 위치 탐색 장치를 장착하는 것을 특징으로 하는 비행체를 포함한다.

바람직하게는, 상기 비행체는 미리 정해진 시간마다 앞쪽에 탑재된 상기 목표물 위치 탐색 장치를 이용하여 움직이는 상기 목표물을 추적한다.

본 발명에 따르면, 반구면체 상에 배치된 포토 다이오드들을 이용하여 목표물의 위치를 탐색하고 움직이는 목표물을 추적함으로써 다음 효과를 얻을 수 있다. 첫째, 반구면체 상에 포토 다이오드들을 배치시킴으로써 전방에 대한 영상을 쉽게 얻을 수 있으며, 목표물을 비교적 정확하게 탐색할 수 있다. 둘째, 목표물 탐색에 포토 다이오드들을 이용함으로써 유도탄을 제조하는 데에 소모되는 비용을 감축시킬 수가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 목표물 위치 탐색 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1에 따르면, 본 실시예에 따른 목표물 위치 탐색 장치(100)는 센싱부(110), 신호 처리부(120) 및 목표물 위치 탐색부(130)를 포함한다. 이하 설명은 도 1을 참조한다.

목표물 위치 탐색 장치(100)는 목표물(ex. 표적)을 추적하기 위해 목표물의 위치를 탐색하는 기능을 수행한다. 특히, 목표물 위치 탐색 장치(100)는 움직이는 목표물을 추적하기 위해 목표물의 위치를 실시간으로 탐색하는 기능을 수행한다.

목표물 위치 탐색 장치(100)는 움직이는 목표물을 추적하기 위해 비행체의 앞쪽에 탑재된다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 목표물 위치 탐색 장 치가 탑재된 비행체의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 목표물 위치 탐색 장치(100)는 비행체(200)의 앞쪽에 탑재되어 목표물의 위치를 실시간으로 탐색함으로써 전투기, 군함, 잠수함 등 움직이는 목표물을 용이하게 추적할 수 있다. 본 실시예에서 비행체(200)는 유도탄을 포함하는 개념이다. 한편, 목표물 위치 탐색 장치(100)는 비행체(200) 외에 어뢰 등의 수중 운동체에도 탑재될 수 있다.

센싱부(110)는 목표물을 포함하여 전방에 대한 영상을 획득하기 위해 센싱 기능을 수행한다. 본 실시예에서 센싱부(110)는 반구면체의 내주면에 센서(111)들을 조밀하게 배치시킨 형태로 형성된다. 이와 같은 형태로 센싱부(110)를 구현하면 전방에 대해 센싱이 가능해지며, 특히 도 3에 도시된 바와 같이 이웃하는 센서(111)들끼리 센싱 영역이 겹치도록 센서(111)들을 조밀하게 배치시킨다면 전방의 모든 영역에 대한 정보를 획득하는 것이 가능해진다. 한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에서 센서(111)들이 배치되는 지지부재(112)가 반구면체에 한정되지 않는다. 예컨대, 지지부재(112)는 각면체이거나 곡면체인 것도 가능하다.

본 실시예에서 센서(111)로 적외선 감지 센서를 이용할 수 있으며, 적외선 감지 센서는 예컨대 포토 다이오드로 구현될 수 있다. 최근 유도 미사일의 추적 방법으로 각광받고 있는 SAL(Semi Active Laser)에 사용되고 있는 포토 다이오드는 종류에 따라 감지할 수 있는 빛의 파장이 다양하여 적외선이나 자외선 등을 정확하게 감지할 수 있는 잇점이 있다. 더욱이, 포토 다이오드는 가격이 저렴하여 센싱부(110)로 구현될 경우 탐색 성능을 저하시키지 않으면서도 비행체나 수중 운동체의 제조 비용을 낮출 수가 있다.

한편, 센서(111)를 외부로부터 보호하기 위해 반구면체인 지지부재의 개구를 밀폐시킬 수 있다. 예컨대, 돔(dome) 구조의 덮개부로써 지지부재의 개구를 밀폐시킬 수 있다. 밀폐부는 센서(111)의 센싱이 가능하도록 광 투과 물질로 이루어짐이 바람직하다. 한편, 본 실시예에서는 지지부재가 각면체, 곡면체, 구면체 중에서 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 이 경우에는 지지부재의 전면이 광 투과 물질로 이루어질 수 있다.

한편, 본 실시예에서 센싱부(110)에 구비되는 모든 센서들은 동일 파장 대역의 광을 센싱한다. 그러나, 센싱부(110)에 구비되는 센서들이 각기 다른 파장 대역의 광을 센싱하는 것도 가능하다. 목표물이 여러 개 존재하는 경우에는 SAL을 적용하기 위해 목표물마다 다른 파장을 사용해야 한다. 따라서, 센서들이 다른 파장 대역의 광을 센싱한다면 목표물이 여러 개이더라도 각 목표물에 대한 정보를 쉽게 얻을 수 있다.

신호처리부(120)는 각각의 센서(111)들로부터 정보를 획득하며 획득된 정보를 디지털화시키는 기능을 수행한다. 이러한 신호처리부(120)는 각 센서(111)를 통한 다중 입력 데이터 중에서 특정 입력 데이터를 선택하여 아날로그 신호로 출력시키는 센싱 정보 선택부(121), 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그/디지털 변환부(122) 및 센싱 정보 선택부(121)의 센싱 정보 선택을 제어하는 선택 제어부(123)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서 센싱 정보 선택부(121)는 멀티플렉서(multiplexer)로 구현될 수 있으며, 아날로그/디지털 변환부(122)는 A/D 컨버터(converter)로 구현될 수 있 다. 멀티플렉서는 디지털 통신의 다중화 장치로서 복수 회로의 입력 신호 중에서 선택 제어 신호에 의해 어느 하나의 입력 신호를 선택하여 출력 회로에 실어주는 기능을 수행하는 데이터 선택 논리회로이다. 멀티플렉서는 다수의 센서로부터 얻은 센싱 데이터들을 하나의 통신회선을 이용하여 전송할 수 있게 해주는 회로 장비로 회선 비용을 크게 절감할 수 있다는 잇점이 있다.

목표물 위치 탐색부(130)는 센싱된 정보를 토대로 영상이 구성되면 영상으로부터 목표물의 위치를 탐색하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서는 반구면체의 내주면에 조밀하게 배치된 센서들을 이용한 아날로그 채널의 스캔(scan) 과정을 통해 적외선 영상이나 자외선 영상 등을 구성한다. 따라서, 짐발(gymbal)을 이용하여 미러(mirror)와 기어로써 탄두 부분을 회전시키지 않아도 전방에 대한 영상을 생성할 수가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 목표물의 위치를 탐색하는 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전투기, 군함, 잠수함 등 움직이는 목표물의 위치를 실시간으로 탐색하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 유도탄 등의 비행체나 어뢰 등의 수중 운동체에 적용될 수 있다. 본 발명이 비행체나 수중 운동체에 탑재된다면 움직이는 목표물에 대한 적중률을 더욱 높일 수가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 목표물 위치 탐색 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 목표물 위치 탐색 장치가 탑재된 비행체의 단면도이다.

도 3은 본 실시예에서 센싱 영역이 겹치는 센서들의 배치 상태를 도시한 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 목표물 위치 탐색 장치 110 : 센싱부

120 : 신호 처리부 130 : 목표물 위치 탐색부

200 : 비행체

Claims (10)

1. 내부가 빈 지지부재의 내주면에 배치되며 각기 다른 파장의 빛을 센싱하는 센서들을 이용하여 전방을 센싱하는 센싱부;

   상기 센싱으로부터 획득된 센싱 정보를 포함하는 신호를 신호처리하는 신호 처리부; 및

   상기 신호처리된 신호로부터 상기 전방에 대한 영상이 생성되면 상기 생성된 영상으로부터 목표물의 위치를 탐색하는 목표물 위치 탐색부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 목표물 위치 탐색 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 센싱부의 센서들은 이웃하는 센서들끼리 센싱 영역이 겹치게 배치되는 것을 특징으로 하는 목표물 위치 탐색 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 센싱부는 상기 센서로 포토 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 목표물 위치 탐색 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 목표물 위치 탐색 장치는 수중 운동체의 앞쪽에 탑재되는 것을 특징으로 하는 목표물 위치 탐색 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 신호 처리부는,

   적어도 두개의 상기 센싱 정보 중에서 하나의 센싱 정보를 선택하여 아날로그 신호로 출력시키는 센싱 정보 선택부;

   상기 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그/디지털 변환부; 및

   상기 센싱 정보 선택부의 센싱 정보 선택을 제어하는 선택 제어부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 목표물 위치 탐색 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 센싱부의 지지부재는 각면체, 곡면체 및 구면체 중에서 어느 하나의 형태로 형성되며, 빛 투과 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 목표물 위치 탐색 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 센싱부의 지지부재는 반구면체의 형태로 형성되며,

   상기 센싱부는 상기 지지부재를 덮는 덮개부를 더 포함하며, 상기 덮개부는 빛 투과 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 목표물 위치 탐색 장치.
9. 내부가 빈 지지부재의 내주면에 배치되며 각기 다른 파장의 빛을 센싱하는 센서들을 이용하여 전방을 센싱하는 센싱부와, 상기 센싱으로부터 획득된 센싱 정보를 포함하는 신호를 신호처리하는 신호 처리부, 및 상기 신호처리된 신호로부터 상기 전방에 대한 영상이 생성되면 상기 생성된 영상으로부터 목표물의 위치를 탐색하는 목표물 위치 탐색부를 포함하는 목표물 위치 탐색 장치

   를 장착하는 것을 특징으로 하는 비행체.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 비행체는 미리 정해진 시간마다 앞쪽에 탑재된 상기 목표물 위치 탐색 장치를 이용하여 움직이는 상기 목표물을 추적하는 것을 특징으로 하는 비행체.

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