KR100994518B1 - Flight simulator apparatus capable of virtual radar warning receiver operation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가상의 레이더 경보기 동작 수행이 가능한 비행시뮬레이터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flight simulator apparatus capable of performing a virtual radar alarm operation.
이를 실현하기 위하여 본 발명은, 실제 항공기와 동일한 비행 조종기기들과 그 제어 장치를 구비한 조종실 시스템과, 상기 조종실 시스템의 각종 비행 조건을 설정하는 교관실 시스템과, 및 상기 조종실 시스템과 상기 교관실 시스템에서 발생하는 시뮬레이션 관련 데이터를 공유 메모리를 통해 실시간 처리하고 전송하는 시뮬레이션 호스트 시스템을 포함하여 구성된 비행시뮬레이터 장치에 있어서,In order to realize this, the present invention provides a cockpit system having the same flight control devices as the actual aircraft and its control device, an instructor room system for setting various flight conditions of the cockpit system, and the cockpit system and the instructor room. In the flight simulator device comprising a simulation host system for processing and transmitting the data related to the simulation generated in the system through a shared memory,
상기 시뮬레이션 호스트 시스템은,The simulation host system,
상기 조종실 시스템 또는 상기 교관실 시스템으로부터 전송되는, 가상의 레이더 경보기 동작을 위한 입력 데이터를 임시로 저장하고, 위협 레이더신호 생성부, 위협 레이더신호 처리부 및 디스플레이 처리부에 의하여 처리된 위협 레이더신호의의 생성, 전송, 분석, 연산에 관한 중간 데이터, 최종 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 상기 교관실 시스템으로부터 수신되는, 위협 레이더신호 생성을 위한 입력 파라미터에 따라 레이더 펄스를 발생시키는 연산 처리를 수행하는 위협 레이더신호 생성부; 상기 레이더 펄스를 분석하여, 상기 레이더 펄스를 발생시킨 위협 레이더의 종류, 모드 상태, 거리 및 방위를 추론하는 연산 처리를 수행하는 위협 레이더신호 처리부; 상기 위협 레이더신호 생성부와 상기 위협 레이더신호 처리부의 연산 결과를 수치화 또는 그래프화하는 디스플레이 처리부; 및 상기 데이터 저 장부, 상기 위협 레이더신호 생성부, 상기 위협 레이더신호 처리부, 및 상기 디스플레이 처리부 간의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.Temporarily storing input data for virtual radar alarm operation transmitted from the cockpit system or the instructor room system and generating threat radar signals processed by the threat radar signal generator, the threat radar signal processor, and the display processor. A data storage unit for storing intermediate data and final data related to transmission, analysis and operation; A threat radar signal generator for performing arithmetic processing to generate a radar pulse according to an input parameter for generating a threat radar signal received from the instructor room system; A threat radar signal processor configured to analyze the radar pulse and perform calculation processing to infer the type, mode state, distance, and azimuth of the threat radar that generated the radar pulse; A display processor configured to digitize or graph a result of calculation of the threat radar signal generator and the threat radar signal processor; And a control unit controlling an operation between the data storage unit, the threat radar signal generation unit, the threat radar signal processing unit, and the display processing unit.
항공기, 레이더 경보기, 비행시뮬레이터, 시뮬레이션 Aircraft, Radar Alarms, Flight Simulators, Simulation
Description
본 발명은 가상의 레이더 경보기 동작 수행이 가능한 비행시뮬레이터 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 위협 레이더에서 송신된 레이더신호를 분석하고 각종 파라미터를 추출하여 위협 레이더의 종류, 위치 및 모드 상태(예를 들면, 탐색모드, 추적모드, 발사모드 등)를 판단하는 동작(이하, '레이더 경보기 동작'이라 칭함)을 실제 비행 환경과 동일한 조건에서 수행할 수 있는 비행시뮬레이터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flight simulator apparatus capable of performing a virtual radar alarm operation. More specifically, the operation of analyzing the radar signal transmitted from the threat radar and extracting various parameters to determine the type, location and mode of the threat radar (eg, search mode, tracking mode, firing mode, etc.) The present invention relates to a flight simulator device capable of performing a 'radar alarm operation' under the same conditions as a real flight environment.
일반적으로, T-50 등과 같은 고등 훈련기는 조종사가 단순히 비행제어 훈련만 수행하는 것이 아니라 적기가 나타나거나 지상의 지대공 미사일과 같은 위협이 되는 대상(이하, '위협 레이더(threat radar)'라 칭함)이 나타난 상황에 대처하는 훈련을 수행할 필요가 있다.In general, higher trainers, such as the T-50, are not simply pilots performing flight control training, but are subjects to bandit threats or threats such as ground-to-air surface missiles (hereinafter referred to as 'threat radar'). It is necessary to carry out training to cope with this situation.
레이더 경보기(RWR; Radar Warning Receiver)는 이러한 위협 레이더(적기, 지대공 미사일 등)가 레이더신호를 자신에게 방사하면, 그것을 안테나로 받아들여서 분석한 다음 위협 레이더의 종류나 위치 등의 정보를 파악하는 장비이다.A radar warning receiver (RWR) is a device that receives such radar signals from the threat radar (bandit, surface-to-air missile, etc.), receives them as an antenna, analyzes them, and then identifies the type and location of the threat radar. to be.
그러나, 실제 훈련기에 레이더 경보기를 장착하여 위협 상황에 대처하는 훈련을 수행하기에는 시간적, 경제적으로 많은 애로 사항이 있게 되므로, 이러한 레이더 경보기 동작을 수행할 수 있는 비행시뮬레이터 장치가 요청된다.However, there is a lot of time and economic difficulties to perform a training to cope with a threat situation by mounting a radar alarm in the actual trainer, so a flight simulator device capable of performing such a radar alarm operation is required.
여기서, 비행시뮬레이터 장치는 가상의 '레이더 경보기 동작'을 포함하는, 비행 성능 테스트 및 조종사의 모의 비행 훈련을 수행하도록 구비된 장치로서, 통상 그 구성은 실제 항공기의 조종실과 동일한 비행 조종기기들과 그 제어 장치를 구비한 조종실 시스템과 그 조종실 시스템에 각종 비행조건 설정 및 비행 지시를 전달하고 그 비행 과정을 모니터링하기 위한 교관실 시스템 및 조종실 시스템과 교관실 시스템에서 발생하는 시뮬레이션 관련 데이터를 공유 메모리를 통해 실시간 처리하고 전송하기 위한 시뮬레이션 호스트 시스템으로 이루어진다(한국 공개특허공보 제2004-0076364호 참조).Here, the flight simulator device is a device equipped to perform flight performance tests and pilot flight simulations, including virtual 'radar alarm operation', which typically consists of the same flight controls and the same as the cockpit of an actual aircraft. Cockpit system with control device and instructor system to transmit various flight conditions and flight instructions to the cockpit system and monitor the flight process, and simulation-related data generated from the cockpit system and the instructor system through shared memory It consists of a simulation host system for real time processing and transmission (see Korean Laid-Open Patent Publication No. 2004-0076364).
이러한 비행시뮬레이터 장치를 통해, 실제 상황과 동일한 환경을 구현하여 위협 레이더의 존재를 탐지하고, 그 위치 및 모드 상태를 판단하는 훈련을 행하려면, 위협 레이더와 항공기(ownship) 간의 거리에 따라 달라지는 시뮬레이션된 레이더신호를 입력받아 그 신호를 분석하고 각종 파라미터를 추출하여서, 위협 레이더에 관한 각종 정보(위협 레이더의 종류, 위치, 모드 상태 등)를 판단하는 연산처리 및 이러한 연산처리 결과를 시각화하는 처리과정이 규정된 시뮬레이션 호스트 시스템이 요구된다.With these flight simulator devices, training to detect the presence of a threat radar and determine its position and mode status by implementing the same environment as the actual situation, simulated by the distance between the threat radar and the aircraft (ownship) The process of receiving the radar signal, analyzing the signal and extracting various parameters to determine various kinds of information about the threat radar (type of threat radar, position, mode, etc.) and visualizing the result of the calculation process A defined simulation host system is required.
본 발명은 가상의 '레이더 경보기 동작', 즉 위협 레이더에서 송신된 레이더신호를 분석하고 각종 파라미터를 추출하여 위협 레이더의 종류, 위치 및 모드 상태(예를 들면, 탐색모드(search mode), 추적모드(tracking mode), 발사모드(launch mode) 등)를 판단하는 동작을 실제 비행 환경과 동일한 조건에서 수행할 수 있는 비행시뮬레이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention analyzes a virtual 'radar alarm operation', i.e., analyzes radar signals transmitted from a threat radar and extracts various parameters to determine the type, location, and mode of a threat radar (eg, search mode, tracking mode). An object of the present invention is to provide a flight simulator capable of performing an operation of determining a tracking mode, a launch mode, and the like under the same conditions as an actual flight environment.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, In order to achieve the above object of the present invention, the present invention,
실제 항공기와 동일한 비행 조종기기들과 그 제어 장치를 구비한 조종실 시스템과, 상기 조종실 시스템의 각종 비행 조건을 설정하는 교관실 시스템과, 및 상기 조종실 시스템과 상기 교관실 시스템에서 발생하는 시뮬레이션 관련 데이터를 공유 메모리를 통해 실시간 처리하고 전송하는 시뮬레이션 호스트 시스템을 포함하여 구성된 비행시뮬레이터 장치에 있어서,A cockpit system with flight control devices and control devices identical to an actual aircraft, an instructor system for setting various flight conditions of the cockpit system, and simulation related data generated from the cockpit system and the instructor system A flight simulator comprising a simulation host system that processes and transmits in real time through shared memory,
상기 시뮬레이션 호스트 시스템은,The simulation host system,
상기 조종실 시스템 또는 상기 교관실 시스템으로부터 전송되는, 가상의 레이더 경보기 동작을 위한 입력 데이터를 임시로 저장하고, 위협 레이더신호 생성부, 위협 레이더신호 처리부 및 디스플레이 처리부에 의하여 처리된 위협 레이더신호의 생성, 전송, 분석, 연산에 관한 중간 데이터, 최종 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 상기 교관실 시스템으로부터 수신되는, 위협 레이더신호 생성을 위한 입력 파라미터에 따라 레이더 펄스를 발생시키는 연산 처리를 수행하는 위협 레이더신호 생성부; 상기 레이더 펄스를 분석하여, 상기 레이더 펄스를 발생시킨 위협 레이더의 종류, 모드 상태, 거리 및 방위를 추론하는 연산 처리를 수행하는 위협 레이더신호 처리부; 상기 위협 레이더신호 생성부와 상기 위협 레이더신호 처리부의 연산 결과를 수치화 또는 그래프화하는 디스플레이 처리부; 및 상기 데이터 저장부, 상기 위협 레이더신호 생성부, 상기 위협 레이더신호 처리부, 및 상기 디스플레이 처리부 간의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비행시뮬레이터 장치를 제공한다.Temporarily storing input data for virtual radar alarm operation transmitted from the cockpit system or the instructor room system, and generating a threat radar signal processed by a threat radar signal generator, a threat radar signal processor, and a display processor; A data storage unit for storing intermediate data and final data related to transmission, analysis and operation; A threat radar signal generator for performing arithmetic processing to generate a radar pulse according to an input parameter for generating a threat radar signal received from the instructor room system; A threat radar signal processor configured to analyze the radar pulse and perform calculation processing to infer the type, mode state, distance, and azimuth of the threat radar that generated the radar pulse; A display processor configured to digitize or graph a result of calculation of the threat radar signal generator and the threat radar signal processor; And a control unit controlling an operation between the data storage unit, the threat radar signal generation unit, the threat radar signal processing unit, and the display processing unit.
바람직한 실시예에 따라, 상기 데이터 저장부는, 위협 레이더의 종류에 따른 고유의 레이더 특성을 모델링하여 저장한 위협 레이더 모델링 데이터베이스를 포함하고, 상기 위협 레이더 모델링 데이터베이스는, 각 종류의 위협 레이더마다의 위치 특성을 모델링 데이터로서 저장한 위치 특성 항목; 각 종류의 위협 레이더마다 방사되는 레이더신호의 형상 특성을 각 세부항목의 모델링 데이터로 저장한 신호 특성 항목; 및 각 종류의 위협 레이더마다 방사되는 레이더신호의 노이즈 특성을 각 세부항목의 모델링 데이터로 저장한 노이즈 특성 항목을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment, the data storage unit includes a threat radar modeling database for storing and modeling the unique radar characteristics according to the type of threat radar, the threat radar modeling database, the location characteristics for each type of threat radar A location characteristic item storing the data as modeling data; A signal characteristic item storing shape characteristics of the radar signal emitted for each type of threat radar as modeling data of each subitem; And a noise characteristic item in which noise characteristics of the radar signal emitted for each type of threat radar are stored as modeling data of each subitem.
바람직한 실시예에 따라, 상기 위협 레이더신호 처리부의 상기 위협 레이더의 종류를 추론하는 연산 처리는, 상기 레이더 펄스를 분석하여 상기 레이더 펄스를 구성하는 각종 파라미터를 추출한 후에, 추출한 각종 파라미터와 데이터 저장부에 저장된 상기 위협 레이더 모델링 데이터베이스의 데이터를 비교하여, 상기 추출한 각종 파라미터에 대응하는 위협 레이더의 종류를 추론함으로써 수행될 수 있다.According to a preferred embodiment, the arithmetic processing for inferring the type of the threat radar of the threat radar signal processing unit extracts various parameters constituting the radar pulse by analyzing the radar pulse, and then extracts the various parameters and the data storage unit. By comparing the stored data of the threat radar modeling database, it may be performed by inferring the type of threat radar corresponding to the extracted various parameters.
바람직한 실시예에 따라, 상기 위협 레이더신호 처리부의 상기 위협 레이더의 모드 상태를 추론하는 연산 처리는, 상기 레이더 펄스 신호의 연속성 여부를 판단하는 것에 기초하여 행해질 수 있다.According to a preferred embodiment, the arithmetic processing of inferring the mode state of the threat radar of the threat radar signal processor may be performed based on determining whether the radar pulse signal is continuous.
바람직한 실시예에 따라, 상기 위협 레이더신호 처리부의 상기 위협 레이더의 거리를 추론하는 연산 처리는, 레이더 방식인 아래의 식,According to a preferred embodiment, the arithmetic processing to infer the distance of the threat radar of the threat radar signal processing unit is the following equation, which is a radar method,
에 의해 수행될 수 있다(여기서, Pd는 자신의 항공기(ownship)에 도달한 레이더신호의 수신 전력, Pt는 위협 레이더의 송신전력, Gt는 위협 레이더의 안테나 게인, Ae는 자신의 항공기의 유효구경, Gr은 자신의 항공기의 안테나 게인, λ는 위협 레이더로부터 수신된 LFM 신호의 파장, R은 위협 레이다와 자신의 항공기 간의 거리).Where P d is the received power of the radar signal reaching its own ship, P t is the transmit power of the threat radar, G t is the antenna gain of the threat radar, and A e is its Effective radius of the aircraft, G r is the antenna gain of its aircraft, λ is the wavelength of the LFM signal received from the threat radar, and R is the distance between the threat radar and its aircraft.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상의 레이더 경보기 동작 수행 이 가능한 비행시뮬레이터 장치의 구성을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a flight simulator apparatus capable of performing a virtual radar alarm operation according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 비행시뮬레이터 장치(1)는 조종실 시스템(100), 교관실 시스템(200) 및 비행시뮬레이션 호스트 시스템(300)을 포함한다.The
또한, 비행시뮬레이션 호스트 시스템(300)은 비행시뮬레이터 장치(1)가 가상의 레이더 경보기 동작을 수행하도록 지원하기 위한 구성으로서, 입출력 인터페이스부(302), 데이터 저장부(304), 위협 레이더신호 생성부(306), 위협 레이더신호 처리부(308), 디스플레이 처리부(310), 및 제어부(312)를 포함한다(도 2 참조).In addition, the flight
여기서, '가상의 레이더 경보기 동작'이란, 위협 레이더에서 송신된 레이더신호를 분석하고 각종 파라미터를 추출하여 위협 레이더의 위치, 종류 및 모드 상태(예를 들면, 탐색모드, 추적모드, 발사모드 등)를 판단하는 동작을 실제 비행 환경과 동일한 조건에서 수행하는 일련의 처리 동작을 지칭한다.Here, 'virtual radar alarm operation' refers to the location, type and mode of the threat radar (eg, search mode, tracking mode, firing mode, etc.) by analyzing radar signals transmitted from the threat radar and extracting various parameters. Refers to a series of processing operations performed under the same conditions as the actual flight environment.
조종실 시스템(100)은 실제 항공기와 동일한 비행 조종기기들과 그 제어 장치를 구비하여 조종사가 비행 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 구성된 시스템이다.The
교관실 시스템(200)은 각종 비행 상황 조건, 예를 들면, 가상의 위협 레이더의 종류, 위치, 모드 상태 등의 비행 상황 조건을 설정하고, 가상의 레이더 경보기 동작 과정을 모니터링할 수 있도록 구성된 시스템이다.The
비행시뮬레이션 호스트 시스템(300)은 조종실 시스템(100) 및 교관실 시스템(200)과의 네트워크 연동이 가능한 서버급의 워크스테이션 단말기를 사양으로 구현되며, 조종실 시스템(100) 및 교관실 시스템(200)의 각각 공유 메모리와 네트워크(400)를 통해 연동되어, 가상의 항공기 레이더 동작과 관련된 지시 및 데이터를 신속하게 처리 및 전송하는 기능을 수행한다.Flight
즉, 비행시뮬레이션 호스트 시스템(300)은 가상의 레이더 경보기 동작 수행시에, 교관실 시스템(200)으로부터 수신되는 가상의 위협 레이더의 종류, 위치, 모드 상태 등의 비행 상황 조건 데이터에 대응하는 가상의 위협 레이더신호를 생성하고, 그 결과를 조종실 시스템(100) 및/또는 교관실 시스템(200)에 디스플레이한다.That is, the flight
또한, 비행시뮬레이션 호스트 시스템(300)은 조종실 시스템(100)으로부터 수신되는 조작 명령 및 미리 저장된 수식에 따라 가상의 위협 레이더신호를 방사한 위협 레이더의 위치, 종류, 모드 상태를 판단하기 위한 각종 연산을 수행하고, 그 연산 결과값을 조종실 시스템(100) 및/또는 교관실 시스템(200)의 해당 계기 및 지시계로 전송하는 기능을 수행한다.In addition, the flight
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비행시뮬레이션 호스트 시스템(300)의 내부 구성을 나타낸 블럭도이다.2 is a block diagram showing the internal configuration of a flight
비행시뮬레이션 호스트 시스템(300)은 입출력 인터페이스부(302), 데이터 저장부(304), 위협 레이더신호 생성부(306), 위협 레이더신호 처리부(308), 디스플레이 처리부(310), 및 제어부(312)를 포함하여 구성할 수 있다.The flight
입출력 인터페이스부(302)는 조종실 시스템(100) 및 교관실 시스템(200)과 공유 메모리 및 네트워크(400)를 통해 데이터를 입출력할 수 있도록 인터페이스를 수행하여, 상호간의 연동이 가능하도록 한다.The input /
또한, 데이터 저장부(304)는 조종실 시스템(100) 또는 교관실 시스템(200)으로부터 전송되는 가상의 레이더 경보기 동작을 위한 입력 데이터, 예를 들면, 교관 실 시스템(200)으로부터 수신되는 가상의 위협 레이더의 종류, 위치, 모드 상태 등의 비행 상황 조건 데이터, 또는, 조종실 시스템(100)으로부터 수신되는 각종 조작 명령 데이터를 임시로 저장하고, 위협 레이더신호 생성부(306) 또는 위협 레이더신호 처리부(308)에 의하여 처리된 레이더 펄스의 생성, 전송, 분석, 연산에 관한 중간 데이터, 최종 데이터를 저장하는 기능을 수행한다.In addition, the
또한, 본 실시예에서 데이터 저장부(304)는 위협 레이더의 종류, 예를 들면 탐색 레이더, 능동 레이더 미사일, 호크(Hawk), 페트리어트(Patriot), 네이벌(Naval), 신형 항공기, 구형 항공기, 대공포(anti-aircraft artillery), 지대공 미사일(surface to air missiles) 등의 위협 레이더의 종류에 따른 고유의 레이더 특성에 관한 데이터를 '위협 레이더 모델링 데이터베이스'로 저장하고 있다. 이러한, '위협 레이더 모델링 데이터베이스'는 각 위협 레이더마다의 '위치 특성' 항목, '신호 특성' 항목, 및 '노이즈 특성' 항목을 포함하여 저장할 수 있다. In addition, in the present embodiment, the
여기서, '위치 특성' 항목은 각 위협 레이더마다의 위치 특성을 모델링 데이터로서 저장한 항목으로서, 예를 들면, 위협 레이더가 지상 레이더인 경우에 '위치 특성' 항목을 '고정됨'을 나타내는 숫자 문자 또는 도형으로 지정하고, 위협 레이더가 미사일인 경우에는 '위치 특성' 항목을 '직선 비행(또는 항공기 기동에 따른 비행)'을 나타내는 숫자 문자 또는 도형으로 지정하고, 또한, 위협 레이더가 항공기(또는 함선)인 경우에는 '위치 특성' 항목을 '일정지역 프로그램된 비행(또는 운항)'을 나타내는 숫자 문자 또는 도형으로 지정하여 모델링 데이터로서 저장할 수 있다.Here, the 'positional characteristic' item is an item storing the positional characteristic of each threat radar as modeling data. For example, when the threat radar is the ground radar, the 'characteristic' item is a numeric character indicating 'fixed' or If the threat radar is a missile, designate the 'positional characteristics' item as a numeric letter or figure indicating 'linear flight (or flight according to the maneuver of the aircraft)', and the threat radar is an aircraft (or a ship). In this case, the 'positional characteristic' item may be stored as modeling data by designating a numerical character or a figure indicating 'constant area programmed flight (or flight)'.
'신호 특성' 항목은 각 위협 레이더마다 방사되는 레이더신호의 형상의 특성을 각 세부항목의 모델링 데이터로 저장한 항목으로서, 예를 들면, 각 위협 레이더별로 생성되는 각 레이더신호를 변조 방식(modulation method), PRF, 펄스 압축(pulse compression), 동작 주파수(operation frequency), 펄스 폭(pulse width), 스캔률(scan rate), 송신전력(transmission power)의 세부항목으로 분류하여 모델링 데이터로서 저장할 수 있다.The 'Signal Characteristics' item stores the characteristics of the shape of the radar signal emitted for each threat radar as modeling data of each subitem. For example, a modulation method is used to modulate each radar signal generated for each threat radar. ), PRF, pulse compression, operation frequency, operation width, pulse width, scan rate, and transmission power can be classified into modeling data and stored as modeling data. .
'노이즈 특성' 항목은 각 위협 레이더마다 방사되는 레이더신호의 노이즈 특성을 각 세부항목의 모델링 데이터로 저장한 항목으로서, 예를 들면, 각 위협 레이더별로 생성되는 각 레이더신호의 노이즈를 서멀 노이즈(thermal noise), 가우시안 노이즈(Gaussian noise), 레일리 노이즈(Rayleigh noise)의 세부항목으로 분류하여 모델링 데이터로서 저장할 수 있다.The 'noise characteristic' item stores the noise characteristic of the radar signal emitted for each threat radar as modeling data of each subitem. For example, the noise of each radar signal generated for each threat radar is thermal noise. Noise, Gaussian noise, and Rayleigh noise can be classified and stored as modeling data.
위협 레이더신호 생성부(306)는 입출력 인터페이스부(302)를 통해 교관실 시스템(200)으로부터 수신되는, 위협 레이더신호 생성을 위한 입력 파라미터에 따라 레이더 펄스(radar pulse)(이하, LFM 신호라 칭함)를 발생시키는 기능을 수행하는 모듈이다. 예를 들면, 위협 레이더신호 생성부(306)는 아래의 식(1)에 따라 LFM 신호를 생성시키는 연산을 수행한다.The threat
.......................(1) .......................(One)
여기서, t는 시간, fo는 챠프 개시 주파수(chirp start frequency), B는 대역폭, τ는 펄스폭이다.Where t is time, f o is the chirp start frequency, B is the bandwidth, and τ is the pulse width.
바람직한 실시예에 따라, 상기 교관실 시스템(200)으로부터 수신되는, 위협 레이더신호(LFM 신호) 생성을 위한 입력 파라미터는, 동작 주파수(operation frequencey), 스캔률(scan rate), 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency), 최대 송신전력(max transmission power), 안테나 반송 주파수(antenna carrier frequency), 송신전력(transmission power), 안테나 게인(antenna gain), 수직 빔폭(elevation beamwidth), 방위 빔폭(azimuth beamwidth), LFM 신호 빔폭, 펄스 폭, 손실 등을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment, the input parameters for generating a threat radar signal (LFM signal), received from the
예를 들면, 위협 레이더신호 생성부(306)가 입출력 인터페이스부(302)를 통해 교관실 시스템(200)으로부터, 안테나 반송 주파수: 10 GHz, 송신전력: 1000 W, 안테나 게인: 1000, 수직 빔폭: 3°, 방위 빔폭: 3°, LFM 신호 빔폭: 1 GHz, 펄스 폭: 20 ㎲, 손실: 0.5의 입력 파라미터를 입력받은 경우에는, 상기 (1)의 식에 따른 연산 처리를 수행하여, 도 4에 나타낸 바와 같은 LFM 신호를 생성한다. 여기서, 도 4의 X축은 레이더 전송신호의 데이터 배열순서이고, Y축은 레이더 전송신호의 크기(단위 Voltage, 최대값'1'로 정규화함)이다.For example, the threat
위협 레이더신호 처리부(308)는 입출력 인터페이스부(302)를 통해 조종실 시스템(100)으로부터 수신되는 각종 조작 명령 및 미리 저장된 수식에 따라, 가상의 위협 레이더신호를 방사한 위협 레이더의 종류, 모드 상태, 위치를 판단하기 위한 각종 연산을 수행한다. 위협 레이더신호 처리부(308)의 연산 처리 동작에 대해서는 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.The threat
도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저, 위협 레이더신호 처리부(308)는 가상의 위 협 레이더(즉, 조종실 시스템(200)에 의해 지정된 위협 레이더)로부터 수신한 레이더신호(즉, 조종실 시스템(200)의 조작 명령에 따라 위협 레이더신호 생성부(306)에서 생성된 레이더신호)를 분석하고(S302), 각종 파라미터를 추출한 후에(S304), 추출한 각종 파라미터에 관한 데이터와 데이터 저장부(304)에 저장된 '위협 레이더 모델링 데이터베이스'의 데이터를 비교하여(S306), 추출한 각종 파라미터에 대응하는 위협 레이더의 종류를 추론한다(S308).2 and 3, first, the threat radar
다음, 위협 레이더신호 처리부(308)는 가상의 위협 레이더에서 송신된 레이더신호를 분석하여(S310), 상기 위협 레이더의 모드 상태를 판단하는 연산 처리를 수행한다(S312). 예를 들면, 위협 레이더신호 처리부(308)는 수신한 레이더신호의 연속성을 기준으로 탐색 모드(search mode)인지, 또는, 추적 모드(tracking mode)인지 여부를 판단한다. 구체적으로, 위협 레이더가 탐색 모드로 동작하는 경우에, 위협 레이더는, 예를 들면 도 5에 나타낸 바와 같은 형태의 스캐닝 처리를 통해 항공기를 탐색하는 동작을 수행하므로, 특정 위치(특정 방위각 및 특정 수직각)에 존재하는 항공기는 일정 시간간격(스캔율(scan rate))에 따라 레이더신호를 불연속적으로 수신한다. 반면, 위협 레이더가 추적 모드로 동작하는 경우에는, 도 5에 나타낸 형태의 스캐닝 처리를 행하는 동작이 아닌, 특정 타겟(target)의 움직임에 따라 레이더신호를 그 타겟의 방향으로 방사하는 동작을 수행하므로, 타겟인 항공기는 위협 레이더로부터 송신되는 레이더신호를 연속적으로 수신한다.Next, the threat radar
따라서, 위협 레이더신호 처리부(308)는 수신한 레이더신호의 연속성을 기준으로 불연속 수신인 경우에는 탐색 모드(search mode)인 것으로, 연속 수신인 경우 에는 추적 모드(tracking mode)인 것으로 판단할 수 있다.Accordingly, the threat radar
또한, 위협 레이더신호 처리부(308)는 위협 레이더가 추적 모드인 것으로 판단된 후에, 자신의 항공기(ownship)와 위협 레이더와의 거리를 계산하여 그 거리가 미리 입력된 특정 거리 이하인 경우에 발사 모드(launch mode)인 것으로 판단할 수 있다. 자신의 항공기(ownship)와 위협 레이더와의 거리를 계산하는 방법에 대해서는 식(2)를 참조하여 후술하도록 한다.In addition, after the threat
다음, 위협 레이더신호 처리부(308)는 가상의 위협 레이더에서 송신된 레이더신호를 분석하여 자신의 항공기(ownship)와 가상의 위협 레이더와의 거리를 추정하는 연산 처리를 수행한다(S314).Next, the threat radar
예를 들면, 위협 레이더신호 처리부(308)는 레이더 방정식을 나타내는 아래의 식(2)에 따라 자신의 항공기(ownship)와 가상의 위협 레이더와의 거리를 추정하는 연산 처리를 수행한다.For example, the threat radar
...................(2) ...................(2)
여기서, Pd는 자신의 항공기(ownship)에 도달한 레이더신호의 수신 전력, Pt는 위협 레이더의 송신전력, Gt는 위협 레이더의 안테나 게인, Ae는 자신의 항공기의 유효구경, Gr은 자신의 항공기의 안테나 게인, λ는 위협 레이더로부터 수신된 LFM 신호의 파장, R은 위협 레이다와 자신의 항공기 간의 거리이다.Where P d is the received power of the radar signal reaching its own aircraft, P t is the transmit power of the threat radar, G t is the antenna gain of the threat radar, A e is the effective diameter of its aircraft, G r Is the antenna gain of his aircraft, λ is the wavelength of the LFM signal received from the threat radar, and R is the distance between the threat radar and his aircraft.
구체적으로, 위협 레이더신호 처리부(308)는 위협 레이더에서 송신된 레이더 신호(LFM 신호)를 분석하여 각종 파라미터를 추출한 후에, 추출한 각종 파라미터에 관한 데이터와 데이터 저장부(304)에 저장된 '위협 레이더 모델링 데이터베이스'의 데이터를 비교하여 위협 레이더의 송신전력(Pt)과 안테나 게인(Gt) 값을 추론한다. 한편, 위협 레이더로부터 수신된 LFM신호의 파장(λ) 및 자신의 항공기(ownship)에 도달한 레이더신호의 수신 전력(Pd)은 위협 레이더에서 송신된 레이더신호를 분석하여 즉시 도출할 수 있고, 자신의 항공기(ownship)의 안테나 게인(Gr)은 자신의 항공기(ownship)에 관한 정보로서 데이터 저장부(304)에 미리 저장되어 있는 값이다.Specifically, the threat radar
따라서, 위협 레이더신호 처리부(308)는 상기 식(2)에, 전술한 미리 저장된 값(Gr), 분석값(λ, Pd) 및 추정값(Pt, Gt)을 적용함으로써 자신의 항공기(ownship)와 가상의 위협 레이더와의 거리를 추정할 수 있다(S316). 다만, 실제의 위협 레이더에서 송신된 레이더신호(LFM 신호)에는 노이즈가 포함되어 있으므로, 이들 값의 평균을 취하는 것이 바람직하다(minimum variance estimation).Therefore, the threat radar
다음, 위협 레이더신호 처리부(308)는 가상의 위협 레이더에서 송신된 레이더신호를 분석하여 자신의 항공기(ownship)와 가상의 위협 레이더와의 방위각(bearing angle)을 추정하는 연산 처리를 수행한다(S318, S320). 본 실시예에서, 위협 레이더신호 처리부(308)는 자신의 항공기(ownship)의 특정 위치에 가상으로 4개의 레이더 경보기 센서가 장착된 것으로 가정하고, 가상의 4개의 레이더 경보기 센서와 레이더신호를 송신하는 위협 레이더 위치와의 상대 각도를 분석함으로써 자신의 항공기(ownship)와 가상의 위협 레이더와의 방위각(bearing angle)을 추정할 수 있다(도 6 참조).Next, the threat radar
디스플레이 처리부(310)는 제어부(312)의 제어에 따라 위협 레이더신호 생성부(306) 및 위협 레이더신호 처리부(308)에서 연산되는 각종 레이더 경보기 동작 관련 데이터(위협 레이더신호 생성, 전송, 분석, 연산 등에 관한 중간값 및 최종 결과값)를 처리하여 그 결과를 조종실 시스템(100) 및/또는 교관실 시스템(200)으로 전송하여 가시화하는 연산 처리(S328)를 수행한다. 바람직한 실시예에 따라, 디스플레이 처리부(310)는 매트랩(matlab) 프로그램으로 구성할 수 있다.The display processor 310 controls various radar alarm operation related data (threat radar signal generation, transmission, analysis, calculation) calculated by the threat
제어부(312)는 입출력 인터페이스부(302), 데이터 저장부(304), 위협 레이더신호 생성부(306), 위협 레이더신호 처리부(308), 디스플레이 처리부(310)의 동작 및 각 부(302,304,306,308,310) 간의 데이터 흐름을 통괄적으로 제어하고, 특히 조종실 시스템(100) 또는 교관실 시스템(200)으로부터의 가상의 레이더 경보기 동작에 관한 각종 지시 신호를 수신하는 경우 상기 지시 신호에 대응하는 프로세스들을 생성 및 스케줄링하여, 위협 레이더신호 생성부(306) 및/또는 위협 레이더신호 처리부(308) 및/또는 디스플레이 처리부(310)의 연산동작을 지시하는 제어동작과, 그 결과값을 조종실 시스템(100) 또는 교관실 시스템(200)으로 전송하도록 지시하는 제어동작을 수행한다.The
바람직한 실시예에 따라, 제어부(312)는 자신의 항공기(ownship) 주변에 존재하는 복수의 위협 레이더 중 자신의 항공기(ownship)로부터 가까운 범위(range)에 존재하는 위협 레이더에 높은 우선 순위를 부여한 후에, 각각의 우선 순위를 나타내는 숫자, 문자, 또는 도형이 조종실 시스템(100) 및/또는 교관실 시스템(200) 의 디스플레이 화면에 출력되도록 제어하는 동작을 수행할 수 있다.According to a preferred embodiment, the
바람직한 실시예에 따라, 제어부(312)는 비행시뮬레이션 호스트 시스템(300)에 설치된 전자방해책투발장치(CMDS; countermeasures dispenser system)의 동작을 수행하는 모듈(미도시)에, 자신의 항공기로부터 가까운 범위를 나타내는 우선 순위에 관한 데이터를 제공할 수 있다. 이에 따라, 전자방해책투발장치(CMDS)의 동작을 수행하는 모듈은 특정 거리 내에 위협 레이더가 접근하면, 자동적으로 채프(chaff)를 투발하여 위협 레이더의 동작을 무력화시키는 동작을 수행할 수 있다. 바람직한 실시예에 따라, 제어부(312)는 채프(chaff)의 투발이 1회 또는 자동으로 수회까지 이루어질 수 있도록 제어하는 동작을 수행할 수 있다.According to a preferred embodiment, the
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비행시뮬레이터 장치(1)에 의해 검출된 복수의 위협 레이더가, 조종실 시스템(100)의 화면에 나타난 각각의 예시도이다. 도 7a 내지 도 7e에서는, 복수의 위협 레이더가 카티전(cartesian) 좌표계로 나타나는 것으로 도시하고 있다.7A to 7E are exemplary views of the plurality of threat radars detected by the
도 7a 내지 도 7e에서, 중심의 원(702)의 내부는 리썰 영역(lethal region)을 나타낸다. 각 위협 레이더들은 미리 정해진 기호(예를 들면, ◇, □, +)로 표시되며, 각 기호에 부여된 숫자는 자신의 항공기(ownship)로부터 가까운 범위에 따라 우선 순위를 적용한 것이다. 또한, 각 기호의 하부에는 위협 레이더의 모드 상태를 나타내는 기호(예를 들면, 탐색(search), 추적(tracking), 발사(launch))가 표시되어 있다. In FIGS. 7A-7E, the interior of the
바람직한 실시예에 따라, 어느 특정 위협 레이더가 고속으로 접근하고 있다 면, 고속 접근에 해당하는 위협 레이더의 번호를 나타내는 표시(704)가 화면의 일측에 나타나도록 구성할 수 있다.According to a preferred embodiment, if a particular threat radar approaches at high speed, a
또한, 바람직한 실시예에 따라, 전자방해책투발장치(CMDS; countermeasures dispenser system)의 동작이 자동으로 실행되고 있는 경우에는, 자동 실행 상태를 나타내는 표시(706)가 화면의 일측에 나타나도록 구성할 수 있다.Further, according to a preferred embodiment, when the operation of the countermeasures dispenser system (CMDS) is automatically executed, the
또한, 바람직한 실시예에 따라, 어느 특정 위협 레이더가 추적(tracking) 또는 발사(launch) 모드로 동작하고 있는 경우에는, 각 위협 레이더들을 나타내는 기호(◇, □, +) 또는/및 모드 상태를 나타내는 기호에 경고 표시(예를 들면, 기호를 '적색'으로 표시)가 나타나도록 구성할 수 있다.Further, in accordance with a preferred embodiment, when a particular threat radar is operating in tracking or launch mode, it indicates a symbol (◇, □, +) or / and a mode state representing each threat radar. The symbol can be configured to show a warning indication (for example, marking the symbol as 'red').
도 7a의 화면은 전자방해책투발장치(CMDS; countermeasures dispenser system)가 '자동'으로 설정(즉, 도면에서는, "Auto chaff"가 진하게 표시됨)되어 있고(706), 위협 레이더 '2'번과 '3'번이 빠른 속도(예를 들면, 100m/sec 이상)로 비행하고 있는 것을, 각각 "rapid approach target2" 및 "rapid approach target3"으로서 나타낸다(704). 또한, 도 7a에서는 명확히 식별되지는 않지만, 탐색 모드와 추적 모드를 나타내는 각각의 기호('search', 'tracking')는 실제로는 검은색과 붉은색으로 구분되어 있다.The screen of FIG. 7A shows that the countermeasures dispenser system (CMDS) is set to 'auto' (ie, in the drawing, “Auto chaff” is shown in bold) (706), and the threat radar '2' The flight '3' is flying at a high speed (for example, 100 m / sec or more) is indicated as "rapid approach target2" and "rapid approach target3", respectively (704). In addition, although not clearly identified in FIG. 7A, each of the symbols 'search' and 'tracking' indicating the search mode and the tracking mode are actually divided into black and red colors.
도 7b의 화면은 전자방해책투발장치(CMDS)가 '수동'으로 설정(즉, 도면에서는, "Auto chaff"가 흐리게 표시됨)되어 있고(706), 위협 레이더 '2'번과 '3'번이 빠른 속도(예를 들면, 100m/sec 이상)로 비행하고 있는 것을 나타낸다(704).The screen of FIG. 7B shows that the electronic disturbance prevention device (CMDS) is set to 'manual' (i.e., in the drawing, "Auto chaff" is dimmed) (706), threat radar '2' and '3' It indicates that the aircraft is flying at this high speed (for example, 100 m / sec or more) (704).
도 7c의 화면은 전자방해책투발장치(CMDS)가 '자동'으로 설정되어 있고(706), 위협 레이더 '2'번이 빠른 속도(예를 들면, 100m/sec 이상)로 비행하고 있는 것을 나타낸다(704).The screen of FIG. 7C shows that the electronic disturbance blasting device (CMDS) is set to 'automatic' (706), and the threat radar '2' is flying at a high speed (eg, 100 m / sec or more). (704).
도 7d의 화면은 전자방해책투발장치(CMDS)가 '자동'으로 설정되어 있고(706), 위협 레이더 '2'번이 빠른 속도(예를 들면, 100m/sec 이상)로 비행하고 있음을 나타내고 있으며(704), 리썰 영역(lethal region)(702)에 위협 레이더 '2'번이 진입하였음을 알리는 표시(lethal region target2)가 화면의 일측에 나타나 있다(708).The screen of FIG. 7D shows that the electronic disturbance blasting device (CMDS) is set to 'automatic' (706) and that the threat radar '2' is flying at a high speed (eg, 100 m / sec or more). In
도 7e의 화면은 전자방해책투발장치(CMDS)가 '수동'으로 설정되어 있고(706), 위협 레이더 '2'번이 빠른 속도(예를 들면, 100m/sec 이상)로 비행하고 있음을 나타내고 있으며(704), 리썰 영역(lethal region)(702)에 위협 레이더 '2'번이 진입하였음을 알리는 표시(708)가 화면의 일측에 나타나 있다. 전자방해책투발장치(CMDS)가 '수동'으로 설정된 경우에는 리썰 영역에 위협 레이더가 진입한 경우라도 채프(chaff)가 자동 투발되지 않으며, 조종사가 채프 투발 명령 신호를 입력하는 등의 방법으로 수동 투발하여야 한다.The screen of FIG. 7E shows that the electronic disturbance blasting device (CMDS) is set to manual (706), and the threat radar '2' is flying at a high speed (eg, 100 m / sec or more). In
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비행시뮬레이터 장치(1)에 의해 검출된 복수의 위협 레이더가, 조종실 시스템(100)의 화면에 나타난 다른 예시도이다.8 is another exemplary diagram in which a plurality of threat radars detected by the
도 8에서는, 복수의 위협 레이더가 방위-범위(azimuth-range)로 나타나 있다. 여기서, 원의 반경은 자신의 항공기(ownship)로부터의 거리이고, 원주에 해당하는 부분은 자신의 항공기(ownship)와 위협 레이더간의 방위 거리를 나타낸다.In FIG. 8, a plurality of threat radars are shown in azimuth-range. Here, the radius of the circle is the distance from the own ship (ownship), the portion corresponding to the circumference represents the bearing distance between the own ship and the threat radar.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따 라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가상의 레이더 경보기 동작 수행이 가능한 비행시뮬레이터 장치의 구성을 나타낸 개념도.1 is a conceptual diagram showing the configuration of a flight simulator apparatus capable of performing a virtual radar alarm operation according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 상기 비행시뮬레이터 장치에 적용되는 비행시뮬레이션 호스트 시스템의 내부 구성을 나타낸 블럭도.FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of a flight simulation host system applied to the flight simulator device of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 2의 상기 비행시뮬레이션 호스트 시스템의 일부 동작 과정을 나타낸 순서도.FIG. 3 is a flow chart illustrating some operations of the flight simulation host system of FIG. 2. FIG.
도 4는 도 2의 상기 비행시뮬레이션 호스트 시스템에 의해 생성된 LFM 신호를 나타낸 도면.4 illustrates an LFM signal generated by the flight simulation host system of FIG.
도 5는 본 발명인 비행시뮬레이터 장치가 위협 레이더의 모드 상태를 판단하는 연산 처리 방법을 설명하기 위한 예시도.5 is an exemplary view for explaining an operation processing method for determining the mode state of the threat radar by the flight simulator device of the present invention.
도 6은 본 발명인 비행시뮬레이터 장치가 위협 레이더와의 상대 각도를 판단하는 방법을 설명하기 위한 예시도.6 is an exemplary view for explaining a method for determining the relative angle with the threat radar by the inventor of the present invention flight simulator.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명인 비행시뮬레이터 장치에 의해 검출된 복수의 위협 레이더가 조종실 시스템의 화면에 나타난 각각의 예시도.7A to 7E are exemplary views each showing a plurality of threat radars detected by the present inventors on the screen of the cockpit system.
도 8은 본 발명인 비행시뮬레이터 장치에 의해 검출된 복수의 위협 레이더가 조종실 시스템의 화면에 나타난 다른 예시도.8 is another exemplary diagram of a plurality of threat radars detected by the present inventors on the screen of the cockpit system.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1: 비행시뮬레이터 100: 조종실 시스템1: flight simulator 100: cockpit system
200: 교관실 시스템 300: 비행시뮬레이션 호스트시스템200: instructor room system 300: flight simulation host system
302: 입출력 인터페이스부 304: 데이터 저장부302: input and output interface unit 304: data storage unit
306: 위협 레이더신호 생성부 308: 위협 레이더신호 처리부306: threat radar signal generation unit 308: threat radar signal processing unit
310: 디스플레이 처리부 312: 제어부 310: display processing unit 312: control unit
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