KR101310199B1 - 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈 - Google Patents

지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101310199B1
KR101310199B1 KR1020110124779A KR20110124779A KR101310199B1 KR 101310199 B1 KR101310199 B1 KR 101310199B1 KR 1020110124779 A KR1020110124779 A KR 1020110124779A KR 20110124779 A KR20110124779 A KR 20110124779A KR 101310199 B1 KR101310199 B1 KR 101310199B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
aircraft
information
distance
module
Prior art date
Application number
KR1020110124779A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130058824A (ko
Inventor
류광수
김진복
양경식
Original Assignee
한국항공우주산업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국항공우주산업 주식회사 filed Critical 한국항공우주산업 주식회사
Priority to KR1020110124779A priority Critical patent/KR101310199B1/ko
Publication of KR20130058824A publication Critical patent/KR20130058824A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101310199B1 publication Critical patent/KR101310199B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications

Abstract

본 발명은 군용 항공기의 무장 시스템을 지원함과 아울러 목표물에 대한 정보를 획득하기 위해, 목표물의 정확한 위치 정보나 고도, 항공기로부터의 거리 등을 산출하여, 지상 목표물의 거리 및 위치를 측정하는 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈은, 항공기의 위치 및 자세 정보와, 상기 항공기와 목표물 사이의 시선각과, 디지털 맵 데이터(Digital Map Data)를 이용하여 상기 목표물의 위치 정보를 찾아내는 가시선 영역 모듈(Line of Sight Ranging)과, 지정된 목표물과 같이 정확한 목표물의 위치가 주어질 경우, 상기 지정된 목표물에 대한 상대 거리 및 시선각 정보, 또는 직접적인 시선 벡터가 형성되었는지 확인하여 알려주는 좌표계 영역 모듈(Co-ordinate Ranging)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈{PASSIVE RANGING MODULE}
본 발명은 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 군용 항공기의 무장 시스템을 지원함과 아울러 목표물에 대한 정보를 제공하는 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈에 관한 것이다.
지상 목표물 타격을 위해서는 목표물의 정확한 위치를 알고 있어야 한다. 종래, 항공기의 스텔스(Stealth) 특성을 살리기 위해서는 항공기에 장착된 헬멧 마운티드 사이트(Helmet Mounted Sights)와, 레이저 지정자(Laser Designators)와, FLIR(Forward-Looking Infrared Radar)와, IRSTs(Infra-Red Search and Track)와, RF Precision Direction Finding System 등과 같은 수동 센서(Passive Sensor)를 사용하여 목표물에 대한 시선각 정보를 측정하였다.
하지만, 최근 목표물의 정확한 위치 정보나 고도, 항공기로부터의 거리 등을 산출하여, 지상 목표물의 거리 및 위치를 측정하는 새로운 방안이 모색되고 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 군용 항공기의 무장 시스템을 지원함과 아울러 목표물에 대한 정보를 획득하기 위해, 목표물의 정확한 위치 정보나 고도, 항공기로부터의 거리 등을 산출하여, 지상 목표물의 거리 및 위치를 측정하는 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈은, 항공기의 위치 및 자세 정보와, 상기 항공기와 목표물 사이의 시선각과, 디지털 맵 데이터(Digital Map Data)를 이용하여 상기 목표물의 위치 정보를 찾아내는 가시선 영역 모듈(Line of Sight Ranging)과, 지정된 목표물과 같이 정확한 목표물의 위치가 주어질 경우, 상기 지정된 목표물에 대한 상대 거리 및 시선각 정보, 또는 직접적인 시선 벡터가 형성되었는지 확인하여 알려주는 좌표계 영역 모듈(Co-ordinate Ranging)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈은, 상기 가시선 영역 모듈이, 지형 정보를 이용하여 상기 항공기와 상기 목표물 사이의 정확한 거리 계산함으로써, 지표면 상에 위치한 상기 목표물의 정확한 위치를 산출하는 인터섹션부와, 상기 인터섹션부에 의해 산출된 값에 대해 교차점 탐색을 행하는 바이섹션부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈은, 상기 좌표계 영역 모듈이 목표물에 대한 접근 정보를 정확히 제공함으로써, 위협 지역 및 지상 목표물에 상기 항공기가 노출되지 않고 접근할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 군용 항공기의 무장 시스템을 지원함과 아울러 목표물에 대한 정보를 획득하기 위해, 목표물의 정확한 위치 정보나 고도, 항공기로부터의 거리 등을 산출하여, 지상 목표물의 거리 및 위치를 측정하는 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈을 제공하는 효과가 있었다.
도 1은 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 가시선 영역 모듈의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 가시선 인터액션 알고리즘의 개념도.
도 4는 좌표계 영역 모듈의 구성을 나타내는 블록도.
도 5는 좌표계 영역 알고리즘의 개념도.
이하, 첨부한 도면들 및 후술한 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈(140)의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 가시선 영역 모듈의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 3은 가시선 인터액션 알고리즘의 개념도이고, 도 4는 좌표계 영역 모듈의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 5는 좌표계 영역 알고리즘의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈(140)은 가시선 영역 모듈(Line of Sight Ranging)(141)과, 좌표계 영역 모듈(Co-ordinate Ranging)(142)을 구비하며, 이 두 가지 모듈은 서로 반대되는 기능을 수행한다.
지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈(140)은 군용 항공기의 무장 시스템을 지원하는 목적으로 사용되며, 목표물에 대한 정보를 제공한다. 지상 목표물의 타격을 위해서는 목표물의 정확한 위치를 알고 있어야 한다. 이때, 항공기의 스텔스(Stealth) 특성을 살리기 위해서는 항공기에 장착된 Helmet Mounted Sights와, Laser Designators와, FLIR(Forward-Looking Infrared Radar)와, IRSTs(Infra-Red Search and Track)와, RF Precision Direction Finding System 등과 같은 수동형 센서(Passive Sensor)를 사용하여 목표물에 대한 시선각 정보를 측정해야 한다.
지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈(140)은 지형 정보 활용 항법 모듈(TRN : Terrain Referenced Navigation; 110)을 통해 획득한 항공기 항법 데이터와, 항공기에 장착된 수동 센서 및 Digital Terrain Map Data를 이용하여 목표물의 정확한 위치 정보, 고도 및 항공기로부터의 거리를 산출하는 역할을 수행한다. 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈(140)을 통해 계산된 목표물의 정보는 무장 시스템 및 항공기 센서 시스템이나, 다른 항공기나, 지상 장비로 전송되어 활용된다.
우선, 가시선 영역 모듈(141)에 대해 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 가시선 영역 모듈(141)은 지형 정보 활용 항법 모듈(110)의 결과로부터 획득되는 항공기의 상태 정보와 수동 센서로부터 측정되는 목표물에 대한 시선각의 정보만 주어지는 경우, 항공기와 목표물 사이의 거리 계산이 불가능하기 때문에 목표물의 정확한 위치를 산출할 수 없다. 하지만 지형 정보를 추가로 이용하면 항공기와 목표물 사이의 정확한 거리 계산이 가능하여 지표면 상에 위치한 목표물의 정확한 위치를 산출할 수 있다.
또한, 가시선 영역 모듈(141)은 항공기의 위치 및 자세 정보와, 항공기와 목표물 사이의 시선각과, 디지털 맵 데이터(Digital Map Data)를 이용하여 목표물의 위치 정보를 찾아내는 기능을 수행한다. 항공기와 목표물 사이의 기하학적 관계를 이용하여 획득한 고도 정보와, 디지털 맵 데이터로부터 얻은 고도 정보를 비교하여 목표물의 정확한 위치와 고도를 찾아낸다. 항공기의 위치와 목표물의 위치를 알면 항공기와 목표물 사이의 거리를 알 수 있다.
한편, 목표물에 대한 시선각의 측정은 항공기에 장착된 Targeting Pod와, 지상용 레이더 또는 Helmet Mounted Sight 등의 장치를 이용하게 된다. 가시선 영역 모듈(141)을 통해 구한 목표물의 위치, 고도 및 거리 정보는 항공기의 Targeting Pod나 무장 시스템, 또는 다른 항공기로 전송되어 활용될 수 있다.
다음은 가시선 영역 모듈(141)의 인터섹션부(141a)에 대해 살펴본다.
지역 정보 활용 항법의 결과로부터 획득되는 항공기의 상태 정보와 PR 센서로부터 측정되는 목표물에 대한 시선각 정보만 주어지는 경우, 항공기와 목표물 사이의 거리 계산이 불가능하기 때문에, 목표물의 정확한 위치를 산출해 내기 힘들다. 하지만, 지형 정보를 추가로 이용하면 항공기와 목표물 사이의 정확한 거리 계산이 가능하여 지표면 상에 위치한 목표물의 정확한 위치를 산출할 수 있다.
목표물에 대한 시선각 정보는 항공기 동체 좌표계상에서 σ와 ε으로 주어지며, 가시선 영역 모듈(141)을 위해 NED 항법 좌표계상의 벡터로 변환하여 계산을 수행한다. 이렇게 구한 가시선 벡터(Line of Sight Vector)와 디지털 지역 정보 맵 데이터로부터 획득할 수 있는 지형과의 교차점 탐색을 통해, 항공기와 목표물 사이의 거리를 산출한다.
교차점 탐색을 위해, 가시선 벡터의 크기(Rtest)i를 증가시키면서, 해당 테스트 포인트(Test Point)의 해면 고도(Htest)i를 산출한다. 이렇게 구한 고도 값을 지형의 고도값 Hi와 비교하여 탐색을 수행한다. 만약, 가시선 벡터의 크기가 작다면 테스트 포인트의 해면 고도(Htest)i-1가 지형의 고도값 Hi -1보다 크다. 따라서, 테스트 포인트의 해면 고도(Htest)i가 지형 고도값 Hi보다 작아지면 (i-1)번째 테스트 포인트와 (i)번째 테스트 포인트 사이에서 가시선 벡터와 지형의 교차점이 위치하게 된다.
다음, 바이섹션부(141b)에 대해 설명한다.
(Htest)i ≤ Hi를 만족하는 (i-1)번째와 (i)번째 테스트 포인트가 구해지면, 바이섹션부(141b)를 적용하여 더욱 정밀한 교차점 탐색을 행하게 된다. (Htest)i ≤ Hi를 만족하는 스텝을 i라 하면, 이전 스텝의 (Rtest)i-1과 (Rtest)i의 평균값을 취한 후, 다음 스텝으로 진행하게 된다. 이렇게, 계산된 (Htest)i+1 값을 Hi +1과의 비교를 통해 반복한다.
스텝 1 : (Htest)i ≤ Hi를 만족하는 (Rtest)i를 찾는다.
스텝 2 : (Rtest)r i = (Rtest)i + (Rtest)i-1 / 2에 해당하는 (Htest)r i +1, Hr i +1 값을 계산한다.
스텝 3 : 다음 조건에 맞추어 다음 스텝으로 진행하고, 일정한 오차 범위 내의 값을 찾을 때까지 반복한다.
(1) (Htest)r i < Hr i이면 (Rtest)r i와 (Rtest)i-1의 평균값을 이용하여 스텝 3을 반복한다.
(2) (Htest)r i > Hr i이면 (Rtest)r i와 (Rtest)i의 평균값을 이용하여 스텝 3을 반복한다.
따라서, 가시선 영역 함수의 출력 데이터는 목표물의 위치 데이터 및 항공기와 목표물 사이의 거리값이다.
다음, 좌표계 영역 모듈(142)에 대해 상세하게 설명한다.
도 4를 참조하면, 좌표계 영역 모듈(142)은 지정된 목표물과 같이 정확한 목표물의 위치가 주어질 경우에 유용하며, 목표물에 대한 상대 거리 및 시선각 정보, 또는 직접적인 시선 벡터가 형성되었는지 확인하여 알려주는 기능을 수행한다. 좌표계 영역 모듈(142)은 목표물에 대한 접근 정보를 정확히 제공하는데 도움을 주며, 위협 지역 및 지상 목표물에 항공기가 노출되지 않고 접근할 수 있도록 도와주는 기능을 수행한다.
다음, 가시선 각 및 가시선 영역에 대해 설명한다.
항공기와 목표물 사이의 위치를 알고 있는 경우, 항공기와 목표물 사이의 가시선 각과 가시선 영역은 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.
Figure 112011093918411-pat00001
여기서 구한 Az 및 El 값은 NED 항법 좌표계에 대한 값으로서, 항공기의 위치 및 자세를 고려하여 항공기 동체 좌표계에 대한 시선각으로 변환할 수 있다.
다음은, 가시 직선(Direct Line of Sight) 형성 여부 판단에 대해 설명한다.
항공기와 목표물 사이의 가시 직선 형성 여부는 가시선 영역 모듈(141)에서 사용한 가시선 인터액션부를 적용하여 이미 계산된 가시선 벡터와 지형의 교차점과 목표물의 위치를 비교하여 판단한다.
또한, 좌표계 영역 함수의 출력 데이터는 목표물의 시선각 정보 및 거리, 가시 직선 형성 여부 플래그(Flag)이다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 예로 들어 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 되며, 이하에 기재된 특허청구범위에 의해 해석되어야 함이 자명하다.
110 : 지형 정보 활용 항법 모듈
120 : 지형 정보 데이터베이스
130 : 목표물 획득 모듈
140 : 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈
141 : 가시선 영역 모듈
141a : 인터섹션부
141b : 바이섹션부
142 : 좌표계 영역 모듈

Claims (3)

  1. 항공기의 위치 및 자세 정보와, 상기 항공기와 목표물 사이의 시선각과, 디지털 맵 데이터(Digital Map Data)를 이용하여 상기 목표물의 위치 정보를 찾아내는 가시선 영역 모듈(Line of Sight Ranging)과,
    지정된 목표물과 같이 정확한 목표물의 위치가 주어질 경우, 상기 지정된 목표물에 대한 상대 거리 및 시선각 정보, 또는 직접적인 시선 벡터가 형성되었는지 확인하여 알려주는 좌표계 영역 모듈(Co-ordinate Ranging)을 구비하는 것을 특징으로 하는 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가시선 영역 모듈은,
    지형 정보를 이용하여 상기 항공기와 상기 목표물 사이의 정확한 거리 계산함으로써, 지표면 상에 위치한 상기 목표물의 정확한 위치를 산출하는 인터섹션부와,
    상기 인터섹션부에 의해 산출된 값에 대해 교차점 탐색을 행하는 바이섹션부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌표계 영역 모듈은 목표물에 대한 접근 정보를 정확히 제공함으로써, 위협 지역 및 지상 목표물에 상기 항공기가 노출되지 않고 접근할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈.
KR1020110124779A 2011-11-28 2011-11-28 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈 KR101310199B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110124779A KR101310199B1 (ko) 2011-11-28 2011-11-28 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110124779A KR101310199B1 (ko) 2011-11-28 2011-11-28 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130058824A KR20130058824A (ko) 2013-06-05
KR101310199B1 true KR101310199B1 (ko) 2013-09-24

Family

ID=48857900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110124779A KR101310199B1 (ko) 2011-11-28 2011-11-28 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101310199B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011112556A (ja) 2009-11-27 2011-06-09 Nec Corp 捜索目標位置特定装置及び捜索目標位置特定方法並びにコンピュータプログラム
KR101193115B1 (ko) 2011-10-07 2012-10-19 한국항공우주산업 주식회사 3ｄ 전자 지도 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011112556A (ja) 2009-11-27 2011-06-09 Nec Corp 捜索目標位置特定装置及び捜索目標位置特定方法並びにコンピュータプログラム
KR101193115B1 (ko) 2011-10-07 2012-10-19 한국항공우주산업 주식회사 3ｄ 전자 지도 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130058824A (ko) 2013-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120257792A1 (en) Method for Geo-Referencing An Imaged Area
US8767072B1 (en) Geoposition determination by starlight refraction measurement
US8300096B2 (en) Apparatus for measurement of vertical obstructions
US20150253132A1 (en) Optical device with a measurement scale
US7359038B1 (en) Passive determination of ground target location
CN104596420B (zh) 激光跟踪仪测量基准立方镜中心点位置的精测方法
US8649917B1 (en) Apparatus for measurement of vertical obstructions
CN105973268B (zh) 一种基于共基座安装的传递对准精度定量评估方法
US9250037B2 (en) Method for determining corrections for artillery fire
CN111156989B (zh) 基于指向自动测定的空间碎片实时天文定位方法
US8604966B1 (en) Correction of radar beam refraction using electro-optical measurements
CN111381215A (zh) 相位校正方法以及流星位置获取方法
CN104535078A (zh) 一种基于标志点的光电设备对飞行目标的测量方法
US10184799B2 (en) Systems and methods for targeting objects of interest in denied GPS environments
CN109212495B (zh) 一种基于陀螺仪的雷达自动校靶方法及系统
Bui et al. Indirect method to estimate distance measurement based on single visual cameras
RU2515106C2 (ru) Способ наведения беспилотного летательного аппарата
CN108106597A (zh) 全捷联激光导引头在目标出线性视场情况下角度测量方法
KR101310199B1 (ko) 지상 목표물 거리 및 위치 측정 모듈
RU2406071C1 (ru) Способ навигации движущихся объектов
CA3141746C (en) Improvements in and relating to targeting
CN109945824A (zh) 一种载机航向基准测量与传递的方法和系统
RU2468336C1 (ru) Стереоскопический способ измерения расстояний и судовой дальномер-пеленгатор
RU2608176C1 (ru) Способ позиционирования удаленного объекта с помощью дальномерно-угломерных приборов
KR101693007B1 (ko) 에이치엠디를 이용한 표적좌표 측정 시스템 및 이를 이용한 표적좌표 측정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160912

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170911

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180905

Year of fee payment: 6