KR101526067B1 - 레이저 검출 및 경고 시스템 - Google Patents

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Abstract

들어오는 레이저 방사선에 대해서 항공기의 조종사에게 경고하고, 레이저 방사선의 소스의 위치를 결정하는 레이저 검출 및 경고 시스템 및 관련 방법들은 항공기에 설치되도록 구성된 검출기를 포함하고, 검출기는 들어오는 레이저 방사선의 특성들을 결정하고 레이저 경고 출력 신호를 전송하기 위하여 광학 서브시스템, 검출 서브시스템, 및 처리 서브시스템을 가지고, 레이저 경고 출력 신호는 레이저 방사선의 파장 특성들, 상응하는 보호용 아이웨어 타입, 및 레이저 방사선의 소스의 위치를 포함할 수 있다.

Description

레이저 검출 및 경고 시스템{LASER DETECTION AND WARNING SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 레이저 경고(laser warning) 시스템들에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는, 레이저 빔의 타입(type) 및 방향과 레이저 빔의 소스(source)의 위치에 대해서 조종사(pilot)에게 경고하기 위한 공중의(airborne) 레이저 검출 및 경고 시스템과 관련 방법들에 관한 것이다.
지난 10년간 핸드-헬드(hand-held) 레이저들이 항공기에 겨냥되는 수많은 사건들이 있었다. 이것은 사업용(commercial) 조종사들과 뉴스 및 날씨 헬리콥터 조종사들에 대해서 흔하고 위험한 존재가 되었다. 이러한 상황들 하에서의 핸드-헬드 레이저 광에 대한 노출은 관련된 노출의 짧음 및 긴 거리로 인하여 사소하게 보일 수도 있으나, 이러한 상황들 하에서의 핸드-헬드 레이저 광에 대한 노출은 조종사의 섬광 실명(flash blindness)과 같은 위험한 상태들을 야기할 수 있다. 만일 이러한 일이 항공기 운항에서 중요한 순간에 일어난다면, 항공기가 위험에 처할 수 있다. 예를 들어, 착륙 또는 특정 내비게이션 업무들 동안의 일시적인 실명은 재난적인 결과들을 낳을 수 있다. 나아가, 레이저 광은 눈(eye)에 일시적 또는 영구적 손상을 초래할 수 있다. 레이저 방사선의 타입 및 방향의 신뢰할 수 있는 검출 및 식별은 조종사 안전에 중요할 수 있고, 레이저의 소스의 위치와 관련된 정확한 정보는 적절한 보호 조치들(protective measures) 또는 법률 집행자 반응들(law enforcement responses)을 제공할 수 있다.
게다가, 군용(military) 조종사들은 핸드-헬드 레이저들로 인해서 일시적 실명의 위험에 처할 뿐 아니라, 레이저 타겟팅(laser targeting)에 의해 "겨냥되는(designated)" 대상이 된다. 군용 항공기와 관련해서 일반적으로, 레이저 검출 장치들은 레이저 조사(illumination)가 발생했다는 것 또는 계속되고 있다는 것을 겨냥된 항공기, 즉, 조종사에게 분명히 알리기 위하여 경고 신호에 의해 레이저 거리측정기(laser rangefinder)들 또는 레이저 표적지시기(laser designator)들로부터 레이저 방사선을 등록한다. 레이저 방사선의 신뢰할 수 있는 검출 및 식별은 임무 성공에 중요할 수 있으며, 레이저의 타입과 관련된 정확한 정보가 적절한 대응조치들을 가능하게 할 수 있다.
이에 부응하여, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 레이저 검출 및 경고 시스템들의 분야에서 연구 및 개발 노력을 계속한다.
본 발명은 레이저 검출 및 경고 시스템(laser detection and warning system)과 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
하나의 실시 예에서, 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템은 항공기에 설치되도록 구성된 검출기를 포함할 수 있고, 검출기는 들어오는 레이저 방사선의 특성들을 결정하고 레이저 경고 출력 신호를 전송하기 위하여 광학 서브시스템, 검출 서브시스템, 및 처리 서브시스템을 포함하고, 레이저 경고 출력 신호는 레이저 방사선의 파장 특성들 및 상응하는 보호용 아이웨어 타입을 포함한다.
다른 실시 예에서, 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템은 항공기에 설치되도록 구성된 검출기를 포함할 수 있고, 검출기는 들어오는 레이저 방사선의 특성들을 결정하고 레이저 경고 출력 신호를 전송하기 위하여 광학 서브시스템, 검출 서브시스템, 및 처리 서브시스템을 포함하고, 레이저 경고 출력 신호는 레이저 방사선의 파장 특성들, 상응하는 보호용 아이웨어 타입, 레이저 방사선의 접근 방향 특성들, 및 레이저 방사선의 소스의 위치 특성들을 포함한다.
다른 실시 예에서, 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템은 항공기에 설치되도록 구성된 검출기를 포함할 수 있고, 검출기는 들어오는 레이저 방사선의 특성들을 결정하고 레이저 경고 출력 신호를 전송하기 위하여 광학 서브시스템, 검출 서브시스템, 및 처리 서브시스템을 포함하고, 레이저 경고 출력 신호는 레이저 방사선의 파장 특성들, 상응하는 보호용 아이웨어 타입, 및 레이저 방사선의 접근 방향 특성들을 포함한다.
다른 실시 예에서, 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템은 항공기에 설치되도록 구성된 검출기를 포함할 수 있고, 검출기는 들어오는 레이저 방사선의 특성들을 결정하고 레이저 경고 출력 신호를 전송하기 위하여 광학 서브시스템, 검출 서브시스템, 및 처리 서브시스템을 포함하고, 레이저 경고 출력 신호는 레이저 방사선의 파장 특성들, 상응하는 보호용 아이웨어 타입, 레이저 방사선의 접근 방향 특성들, 및 레이저 방사선의 소스의 위치 특성들을 포함한다.
다른 실시 예에서, 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하기 위한 본 발명의 방법은: (1) 광학 서브시스템, 검출 서브시스템, 및 처리 서브시스템을 포함하는 검출기로서, 항공기에 설치되는 검출기를 제공하는 단계, (2) 들어오는 레이저 방사선을 광학 서브시스템으로 검출하는 단계, (3) 레이저 방사선의 초점을 맞추어서 검출 서브시스템으로 겨냥하는 단계, (4) 레이저 방사선에 반응해서 디지털 신호를 생성하는 단계, (5) 디지털 신호를 처리 서브시스템으로 전송하는 단계, (6) 레이저 방사선의 파장 특성들을 결정하는 디지털 신호를 처리하는 단계, 및 (7) 레이저 방사선의 파장 특성들, 및 상응하는 보호용 아이웨어 타입을 식별시키는 것을 포함하는 레이저 경고 출력 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하기 위한 본 발명의 방법은: (1) 광학 서브시스템, 검출 서브시스템, 및 처리 서브시스템을 포함하는 검출기로서, 항공기에 설치되는 검출기를 제공하는 단계, (2) 들어오는 레이저 방사선을 광학 서브시스템으로 검출하는 단계, (3) 레이저 방사선의 초점을 맞추어서 검출 서브시스템으로 겨냥하는 단계, (4) 레이저 방사선에 반응해서 디지털 신호를 생성하는 단계, (5) 디지털 신호를 처리 서브시스템으로 전송하는 단계, (6) 레이저 방사선의 파장 특성들을 결정하는 디지털 신호를 처리하는 단계, (7) 레이저 방사선의 접근 방향을 결정하는 디지털 신호를 처리하는 단계, 및 (8) 레이저 방사선의 파장 특성들, 상응하는 보호용 아이웨어 타입을 식별시키는 것, 및 레이저 방사선의 접근 방향을 포함하는 레이저 경고 출력 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 레이저 방사선의 소스의 위치를 결정하기 위한 본 발명의 방법은: (1) 광학 서브시스템, 검출 서브시스템, 및 처리 서브시스템을 포함하는 검출기로서, 항공기에 설치되는 검출기를 제공하는 단계, (2) 들어오는 레이저 방사선을 광학 서브시스템으로 검출하는 단계, (3) 레이저 방사선의 초점을 맞추어서 검출 서브시스템으로 겨냥하고, 레이저 방사선에 반응해서 디지털 신호를 생성하는 단계, (4) 디지털 신호를 처리 서브시스템으로 전송하는 단계, (5) 레이저 방사선의 강도 특성들을 결정하는 디지털 신호를 처리하는 단계, (6) 레이저 방사선의 접근 방향 특성들을 결정하는 디지털 신호를 처리하는 단계, (7) 항공기의 공간적 위치를 결정하는 단계, (8) 디지털 신호들과 항공기의 위치를 상관시키는(correlating) 단계, (9) 항공기의 공간적 위치에 대한 레이저 방사선의 소스의 거리 및 방향을 계산하는 단계, 및 (10) 레이저 방사선의 소스의 위치를 포함하는 레이저 경고 출력 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템의 다른 태양들은 이하의 상세한 설명, 첨부 도면들, 및 첨부된 청구항들로부터 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템의 하나의 실시 예의 개략적 표현이고;
도 2는 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템의 검출기의 하나의 실시 예의 개략적 블록도이고;
도 3은 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템의 검출기의 검출 서브시스템의 하나의 실시 예의 개략적 블록도이고;
도 4는 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템의 검출기의 광학 서브시스템의 하나의 실시 예의 개략적 블록도이고;
도 5는 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템의 검출기의 처리 서브시스템의 하나의 실시 예의 개략적 블록도이고;
도 6은 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템의 다른 실시 예의 개략적 표현이고;
도 7은 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템의 다른 실시 예의 개략적 표현이고;
도 8은 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 본 발명의 방법의 하나의 실시 예를 도시하는 흐름도이고;
도 9는 레이저 방사선의 소스의 위치를 결정하는 본 발명의 방법의 하나의 실시 예를 도시하는 흐름도이다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예들을 도시하는 첨부 도면들을 참조한다. 상이한 구조(structure)들 및 동작(operation)들을 갖는 다른 실시 예들이 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것은 아니다. 동일한 참조 번호들은 상이한 도면들에서 동일한 엘리먼트(element) 또는 구성요소(component)를 가리킬 수 있다.
이하에서 논의되는 본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템과 관련 방법들은 항공기, 특히 항공기의 조종석(cockpit)에 겨냥된 레이저 광을 검출하기 위한 이용의 관점에서 주로 설명되지만, 본 명세서에서 공개된 시스템 및 방법은 전투 상황에서 공중(air) 또는 지상(land) 비히클(vehicle)을 조사하기(illuminate), 즉, 겨냥하기(designate) 위해서 이용되는 레이저를 검출하는 것과 같은 임의의 타입의 레이저 검출을 위해서 이용될 수 있다는 점이 통상의 기술자에 의해 인정될 수 있다. 나아가, 이하의 시스템 및 방법들은 레이저 광을 검출하는 것과 관련이 있지만, 이 시스템은 파장과 무관하게 임의의 타입의 소스로부터 임의의 타입의 조사(illumination)를 검출하기 위해 이용될 수 있다는 점이 통상의 기술자에 의해 인정될 수 있다. (레이저 광이든 아니든) 다양의 타입의 조사(illumination)의 소스의 타입, 거리, 방향, 및 위치의 검출은 사업용, 민간의(civilian), 또는 군용 항공기들 외의 수많은 다른 상황들에서 유용할 수 있다는 점이 추가로 인정될 수 있다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 "시스템(system)"(10)으로 지칭되는 공중의 레이저 검출 및 경고 시스템은 (일반적으로 "항공기(aircraft)"(12)로 식별되는) 다양한 통합된 개별 항공기 플랫폼(platform)들을 포함할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 시스템(10)은 항공기(12)의 바깥쪽 표면상의 편리한 위치에 설치될 수 있다. 도 1에 도시된 실시 예에서, 시스템(10)의 크기들은 도시의 편의를 위해서 과장되었다. 이와 달리, 시스템(10)은 항공기(12)의 프레임(frame) 또는 동체(fuselage)에 통합될 수 있다. 시스템(10)은 항공기(12)의 안정판(stabilizer, 14)에 적절하게 설치될 수 있다. 시스템(10)은 안정판(14)에 설치된 베이스(base, 18)에 의해 지지되는 돔(dome) 또는 헤드(head)(16)를 포함할 수 있다. 헤드(16)는 레이저 빔(laser beam, 20)이 항공기(12)의 조종석으로 들어올 수 있는 잠재적인 영역을 완전히 커버(cover)하기 위하여 360도(360°) 시야(field of view: FOV)를 제공할 수 있다. 본 발명의 시스템(10)의 특정 실시 예들에서, 헤드(16)는 수직축 둘레로 완전히 회전할 수 있고, 베이스(18) 내에서 적절한 베어링(bearing)에 의해 회전가능하게(rotatably) 지지될 수 있다.
시스템(10)은 임의의 연속적인(continuing) 또는 펄싱(pulsing)하는 레이저 빔(20)의 존재를 검출할 수 있고(일반적으로 레이저 빔(20)은 임의의 가시 광선 또는 비가시 광선(non-visible light) 또는 레이저에 의해 생성되는 다른 전자기 방사선을 포함할 수 있음), 항공기(12)의 조종사에게 여러 가지의 출력 신호들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 시스템(10)은 들어오는(incoming) 레이저(20)의 방향, 즉, 조종사가 바라보지 말아야 하는 방향을 나타내기 위해서 레이저 빔(20)의 소스(source, 22)의 방향을 검출할 수 있다. 시스템(10)은 또한 레이저 빔(20)의 타입, 즉, 레이저 빔(20)의 파장을 검출할 수 있고, 조종사의 눈을 손상으로부터 보호하기 위하여 필요한 안전 아이웨어(safety eyewear)의 타입과 함께 레이저-타입 정보를 조종사에게 전송할 수 있다. 시스템(10)은 또한 레이저 빔(20)의 소스(22)의 위치, 즉, 항공기(12)에 대한 소스(22)의 거리 및 방향, 소스(22)가 지상에 있는지 또는 공중에 있는지 여부를 계산할 수 있다. 이러한 위치 정보는 민간 또는 사업용 비행들과 관련해서 현지의(local) 법률 집행자(law enforcement)에게 전송될 수 있다. 이러한 정보는 또한 군사 작전들과 관련하여 소스(22)를 파괴하거나 대응조치(countermeasure)들을 수행하기 위해서 조종사에게 전송될 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하면, 본 발명의 시스템(10)의 실시 예는 적어도 하나의 위치 민감성(position sensitive) 광 검출기(light detector, 24) 또는 광 검출기(24)들의 어레이(array)의 배열(도 7)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 검출기(24)는 광학 서브시스템(optical subsystem, 26), 검출 서브시스템(detector subsystem, 28), 및 처리 서브시스템(processing subsystem, 30)을 포함할 수 있다. 광학 서브시스템(26)은 다양한 FOV(fields of view) 및 DOA(direction of arrival) 능력을 제공하기 위하여 헤드(16)(도 1 참조)를 통해서 빛을 수집할 수 있다. 검출 서브시스템(28)은 광학 서브시스템(26)에 의해 초점이 맞추어진 빛을 수신할 수 있고, 레이저 빔(20)에 반응해서 디지털 신호들을 제공할 수 있다. 처리 서브시스템(30)은 검출 서브시스템(28)으로부터 디지털 신호들을 수신 및 처리할 수 있고, 레이저 경고 출력 신호(laser warning output signal, 40)를 전송할 수 있다. 레이저 경고 출력 신호(40)는 조종사에 대한 청각적 정보, 시각적 정보, 또는 시청각적 정보를 포함할 수 있다.
검출기(24)들의 어레이는 잠재적인(potential) 레이저 빔(20)을 검출하기 위하여 다양한 기술들을 채용할 수 있다. 도 3을 참조하면, 하나의 실시 예에서, 검출 서브시스템(28)은 광센서(photosensor, 32)를 포함할 수 있다. 광센서(32)는 레이저 빔(20)에 반응해서 전자 신호를 생성하는 임의의 장치일 수 있다. 예를 들어, 광센서(32)는 포토다이오드(photodiode) 또는 유사한 포토디텍터(photodetector)일 수 있고, 이것은 광자 상호작용(photon interactions)에 반응해서 자유 전자(free electron)들을 생성함으로써 빛을 전류로 변환할 수 있다. 검출기(24)는 또한 빔(20)의 파장을 결정하기 위한 스펙트로미터(spectrometer, 34)를 포함할 수 있고, 광센서(32)에 의해 생성된 전류를 처리 서브시스템(30)으로 전송되는 전압 신호로 변환하기 위하여 광센서(32)에 연결되거나 광센서(32)와 통신하는 전류-대-전압 컨버터(current-to-voltage converter, 36) 또는 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier)를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 광센서(32)는 레이저 빔(20)으로부터의 에너지를 처리 서브시스템(30)에 의해서 추후에 처리될 수 있는 디지털 신호들로 변환하기 위하여 스펙트럼 민감성(spectrally sensitive) 검출기들을 가진 전하 결합 소자(charge-coupled device: CCD)를 포함할 수 있다. 전하 결합 소자는 장치 내에서부터, 전하가 조작될 수 있는 영역으로의 전하의 이동을 위한 임의의 장치일 수 있고, 예컨대, 장치 내의 단계들 사이에서 신호들을 하나씩 "쉬프팅(shifting)"함으로써 달성되는 처리 서브시스템(30)에 의한 처리를 위한 디지털 값으로의 변환을 위한 임의의 장치일 수 있다. 전하 결합 소자는 장치에서의 용량성 빈(capacitive bin)들 사이에서 전하를 이동시킬 수 있고, 쉬프트(shift)는 빈(bin)들 사이에서 전하의 전달을 가능하게 한다. 일 예로서, 전하 결합 소자는 n-웰(n-well)/p-서브(p-sub) 포토다이오드들, 용량성(capacitive) 트랜스임피던스 증폭기, 픽셀 스캐너들, 및 델타 차동 회로(delta differencing circuit)들을 포함할 수 있다. 전하 결합 소자의 이용은 이산(discrete) 스펙트로미터(34) 및 전류-대-전압 컨버터(36)에 대한 필요성을 제거할 수 있다.
도 4를 참조하면, 광학 서브시스템(26)은 리플렉터(reflector)들, 복수의 섬유들을 어레이로 갖는 섬유 다발(fiber bundle)들, 빔 스플리터(beam splitter)들, 입력 렌즈(input lens)들, 광 제어 필터(light control filter) 또는 다른 결상 광학계(focusing optics, 38)와 같은 공지된 구성요소들을 포함할 수 있다. 결상 광학계(38)는, 오경보(false alarm) 상황들을 감소시키는 데 도움이 될 수 있는 검출 서브시스템(28)으로 들어가는, 빛, 즉, 레이저 빔(20)의 신호 대 배경 비율(signal to background ratio)을 증가시키기 위해 이용되는 광학 서브시스템(26)의 선택적 일부일 수 있다. 스펙트럼 필터(spectrum filter, 42)는 선택적으로 결상 광학계(38)의 뒤에 배치되어, 특정 스펙트럼의 파장들의 빛만이 검출 서브시스템(28)에 도달하도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, 검출기(24)는 주변 광(ambient light), 즉, 가시 광선 노이즈(visible light noise)가 검출 서브시스템(28)에 도달하기 전에 이를 제한하기 위하여, 레이저 광, 즉, 빔(20)과 연관이 있는 파장의 주변에 일반적으로 존재하는 빛을 검출하도록 제한될 수 있다.
도 5를 참조하면, 처리 서브시스템(30)은 검출 서브시스템(28)으로부터 디지털 신호를 수신 및 처리할 수 있고, 레이저 경고 출력 신호(40)를 전송할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 임의의 컴퓨터 처리기일 수 있다. 예를 들어, 처리 서브시스템(30)은 디지털 신호 처리기(digital signal processor, 44)를 포함할 수 있고, 디지털 신호 처리기(44)는 검출 서브시스템(28)으로부터의 디지털 신호를 기초로 하여 레이저 빔(20)의 구체적인 타입, 즉, 출력 강도 및 파장을 결정할 수 있고, 필요한 보호용 아이웨어(protective eyewear)의 적절한 타입을 포함하여 해당 경고 출력(40)을 항공기(12)의 조종사에게 제공할 수 있다. 디지털 신호 처리기(44)는 또한, 검출 서브시스템(28)으로부터의 디지털 신호를 기초로 하여 항공기(12)에 대한 레이저 빔(20)의 소스(22)의 방위각 및 고도를 결정할 수 있고, 들어오는 레이저 빔(20)의 방향 및 조종사가 바라보는 것을 피해야 하는 지상 또는 공중에서의 방향의 표시를 포함하여 해당 경고 출력(40)을 조종사에게 제공할 수 있다. 처리 서브시스템(30)은 또한 GPS(global positioning system, 46), 내비게이션 처리기(navigation processor, 48), 및 로컬 영역(local area)의 지형 데이터(topographical data) 표현을 가지는 디지털 지상 맵핑 처리기(digital ground mapping processor, 50)를 포함할 수 있고, GPS(46), 내비게이션 처리기(48), 및 디지털 지상 맵핑 처리기(50)는 지상에서의 소스(22)의 정확한 위치를 포함하여 해당 경고 출력(40)을 제공하기 위해서 디지털 신호 처리기(44)와 통신한다. 이후, 이러한 위치 정보는 적절한 액션를 위해서 법률 집행자 또는 다른 관계당국(authorities)으로 전송될 수 있다.
도 6을 참조하면, 하나의 실시 예에서, 광학 서브시스템(26)은 리플렉터(reflector, 52)를 가지고 제공될 수 있으며, 이것은 들어오는(incoming) 레이저 방사선(laser radiation), 즉, 레이저 빔(20)의 초점을 검출 서브시스템(28)을 향해서 맞춘다. 도시된 바와 같이, 리플렉터(52)는 헤드(16) 내에 통합될 수 있다. 하나의 실시 예에서, 검출 서브시스템(28)은 환형의(annular) 위치 민감성 광센서(32)일 수 있고, 이것은 둘러싸는(surrounding) 리플렉터(52)의 초점 내에 있다. 이 도면으로부터, 레이저 방사선(20)의 초점은 들어오는 것과 정반대인(diametrically opposite) 검출 서브시스템상의 영역을 향해서 초점이 맞추어진다는 것이 명확하고, 결과적으로 이것은 레이저 소스(22)에 대한 베어링을 결정하는 데 이용될 수 있다.
헤드(16)는 시스템(10)의 오경보를 최소화하거나 제거하기 위해서 원치않는 특정 파장의 전자기 방사선을 걸러낼(filter out) 수 있는 필터(filter, 42)를 포함할 수 있다는 점이 이해될 수 있다. 리플렉터(52)는 검출 서브시스템(28) 위의 헤드(16)의 안쪽에 배치될 수 있다. 검출 서브시스템(28)은 또한 비(rain) 또는 다른 환경적 상황들과 같은 환경적 영향들에 대해서 헤드(16)에 의하여 보호될 수 있다.
도 7을 참조하면, 다른 실시 예에서, 본 발명의 시스템(10)은 일반적으로 광 검출기(24)들의 적어도 하나의 어레이(54)를 포함할 수 있는데, 광 검출기(24)들의 어레이(54)는 적어도 두 개의 광 검출기(24)들을 포함할 수 있고, 예로서 각각의 어레이(54)에서 세 개의 검출기(24)들이 도시된다. 예를 들어, 시스템(10)은 360도(360°) 시야 (FOV) 및 DOA(direction of arrival) 능력을 제공하기 위하여 복수의 패럴렐(parallel) 검출기(24)들을 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 도시된 바와 같이, 어레이(54)의 각각의 검출기(24)는 광학 서브시스템(26) 및 검출 서브시스템(28)을 포함할 수 있고, 각각의 어레이(54)는 단일한 중앙 처리기 서브시스템(central processor subsystem)(30)에 연결되어 이를 이용할 수 있다.
도 8을 참조하면, 레이저 빔과 같은 특정 전자기 방사선의 검출에 반응하여 레이저 경고 출력 신호를 제공하기 위한 방법이 공개되며, 일반적으로 100으로 표시된다. 본 방법(100)은 본 발명의 시스템(10)을 이용해서 레이저 빔(20)의 존재를 검출하는 단계를 가지고 블록 102에서 시작할 수 있다. 블록 104에서, 레이저 빔(20)은 광학 서브시스템(26)에 의해서 초점이 맞추어질 수 있고, 검출 서브시스템(28)을 향해서 겨냥될 수 있다. 블록 106에서, 레이저 빔(20)으로부터의 방사선은 검출 서브시스템(28)에 의해서 흡수될 수 있다. 블록 108에서, 레이저 빔(20)의 방사선에 반응해서 디지털 신호가 생성될 수 있다. 블록 110에서, 디지털 신호는 검출 서브시스템(28)에 의해서 처리 서브시스템(30)으로 전송될 수 있으며, 여기에서 레이저 빔(20)과 관련된 정보가 처리되고 레이저 경고 출력 신호(40)가 제공될 수 있다. 블록 112에서, 레이저 빔(20)의 파장(블록 114)을 기초로 한 레이저 빔(20)의 칼라(color) 및 레이저 빔(20)의 접근(approach) 방향(블록 116)을 포함하여, 레이저 빔(20)이 타입에 대한 정보를 포함하는 레이저 경고 출력 신호(40)가 생성될 수 있다. 블록 118에서, 착용할 적절한 보호용 아이웨어와 피해야 할 시선 방향의 표시(indication), 및 레이저 방사선에 대해 보호 액션들을 취하기 위한 지시(instruction)들을 포함하여, 레이저 경고 신호(40)가 조종사에게 전송될 수 있다. 이후, 블록 120 및 122에서, 조종사의 눈을 손상으로부터 보호하고 섬광 실명을 방지하기 위하여 식별된 레이저 빔(20)의 방사선에 대해 가리기(shield) 위해 적절한 레이저 안전 아이웨어를 착용하는 것(블록 120) 및 레이저 빔(20)의 식별된 접근 방향의 직접적인 시선(view)을 피하는 것(블록 122)을 포함하여, 적절한 조종사 반응 액션(response action)이 취해질 수 있다.
도 9를 참조하면, 레이저 방사선, 즉, 레이저 빔(20)의 검출에 반응하여 레이저 경고 출력 신호(40)를 제공하기 위한 방법이 또한 공개되며, 일반적으로 200으로 표시된다. 방법(200)은 본 발명의 시스템(10)을 이용해서 레이저 빔(20)의 존재를 검출하는 단계를 가지고 블록 202에서 시작할 수 있다. 블록 204에서, 레이저 빔(20)은 광학 서브시스템(26)에 의해서 초점이 맞추어질 수 있고, 검출 서브시스템(28)을 향해서 겨냥될 수 있다. 블록 206에서, 레이저 빔(20)으로부터의 방사선은 검출 서브시스템(28)에 의해 흡수될 수 있다. 블록 208에서, 레이저 빔(20)의 방사선에 반응해서 디지털 신호가 생성될 수 있다. 블록 210에서, 디지털 신호는 검출 서브시스템(28)에 의해서 처리 서브시스템(30)으로 전송될 수 있으며, 여기에서 레이저 빔(20)의 강도 및 레이저 빔(20)의 접근 방향과 관련된 정보가 처리될 수 있고 레이저 경고 출력 신호(40)가 제공될 수 있다. 블록 212에서, 레이저 빔(20)의 강도(블록 214) 및 레이저 빔(20)의 접근 방향(블록 216)에 대한 정보를 포함하여, 레이저 경고 출력 신호(40)가 생성될 수 있다. 블록 218에서, 레이저 빔(20)의 소스(22)의 위치를 결정하기 위하여, 레이저 빔(20)과 관련된 강도, 즉, 거리 및 방향 정보가 항공기(12)의 상대적 위치와 함께 처리 서브시스템(30)에 의해서 상관되어지고(correlated) 처리될 수 있다. 항공기(12)의 상대적 위치는, GPS(46)에 의해 제공된 GPS 좌표들; 내비게이션 처리기(48)에 의해서 제공되는 항공기(12)의 피치(pitch), 롤(roll), 및 요(yaw); 시스템(10)이 항공기(12)에 연결된 위치; 및 디지털 맵핑 처리기(50)에 의해 제공되는 로컬 영역에 대한 항공기(12)의 지상의 위치(terrestrial location)를 이용해서 처리 서브시스템(30)에 의하여 결정될 수 있다. 블록 220에서, 레이저 빔(20)의 소스(22)의 위치에 대한 정보를 포함하여, 레이저 경고 출력 신호(40)가 제공될 수 있다. 블록 222 및 224에서, 경고 신호(40)에서 제공된 위치 정보를 기초로 하여, 적절한 조종사 반응(블록 222) 또는 적절한 법률 집행자 반응(블록 224)이 취해질 수 있다.
상술한 본 방법(100)은, 안전을 위해 조종사에 대한 눈 보호(eye protection) 및 접근 방향 정보를 포함하여 경고 신호(40)를 조종사에게 제공하고 위치 정보를 법률 집행자에게 제공하기 위해서, 방법(200)과 통합될 수 있다.
게다가, 군사 작전과 관련하여, 블록 222에서, 디지털 신호는 검출 서브시스템(28)에 의해서 처리 서브시스템(30)으로 전송될 수 있으며, 여기에서 레이저 빔(20)의 파장 및 변조 주파수에 관한 정보가 처리된다. 블록 220에서, 조종사에 의해 취해질 적절한 대응조치들을 위해서 지대공(surface-to-air) 미사일들 또는 공대공(air-to-air) 미사일의 추적 레이저(tracking laser) 또는 레이저 지명(laser designation)으로서 레이저 빔(20)을 지정하기 위하여, 레이저 빔(20)의 특성들(characteristics)의 결정이 경고 신호(40)에서 조종사에게 전송될 수 있다.
나아가, 본 발명은 이하의 항목(clause)들에 따른 실시 예들을 포함한다:
항목 1. 레이저 검출 및 경고 시스템으로서,
비히클; 및
상기 비히클에 연결된 검출기;를 포함하고,
상기 검출기는 들어오는 레이저 방사선의 특성들을 결정하고 상기 레이저 방사선에 반응해서 레이저 경고 출력 신호를 전송하기 위하여, 광학 서브시스템, 검출기 서브시스템, 및 처리기 서브시스템을 포함하는, 레이저 검출 및 경고 시스템.
항목 2. 항목 1에 있어서, 상기 레이저 경고 출력 신호는 상기 레이저 방사선의 파장을 나타내는, 레이저 검출 및 경고 시스템.
항목 3. 항목 1에 있어서, 상기 레이저 경고 출력 신호는 상기 파장에 대한 보호용 아이웨어의 표시를 제공하는, 레이저 검출 및 경고 시스템.
항목 4. 항목 1에 있어서, 상기 비히클은 항공기인, 레이저 검출 및 경고 시스템.
항목 5. 항목 1에 있어서, 상기 광학 서브시스템은 스펙트럼 필터를 포함하는, 레이저 검출 및 경고 시스템.
항목 6. 항목 1에 있어서, 상기 검출기 서브시스템은 광센서를 포함하는, 레이저 검출 및 경고 시스템.
항목 7. 항목 1에 있어서, 상기 비히클에 설치된 베이스 및 상기 베이스에 연결된 헤드를 더 포함하고, 상기 헤드는 상기 검출기를 둘러싸는, 레이저 검출 및 경고 시스템.
항목 8. 항목 7에 있어서, 검출기들의 어레이는 360도 시야를 제공하도록 구성된 상기 헤드 내에 배치되는, 레이저 검출 및 경고 시스템.
항목 9. 항목 1에 있어서, 상기 레이저 경고 출력 신호는 상기 레이저 방사선의 접근 방향 및 상기 레이저 방사선의 소스의 위치 중 적어도 하나를 나타내는, 레이저 검출 및 경고 시스템.
항목 10. 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법으로서, 상기 방법은:
광학 서브시스템, 검출기 서브시스템, 및 처리기 서브시스템을 포함하는 검출기로서, 상기 항공기에 설치되는 검출기를 제공하는 단계;
들어오는 레이저 방사선을 상기 광학 서브시스템으로 검출하는 단계;
상기 레이저 방사선의 초점을 맞추어서 상기 검출기 서브시스템으로 겨냥하는 단계;
상기 레이저 방사선에 반응해서 디지털 신호를 생성하는 단계;
상기 디지털 신호를 상기 처리기 서브시스템으로 전송하는 단계;
상기 레이저 방사선의 파장 특성을 결정하기 위하여 상기 디지털 신호를 처리하는 단계; 및
상기 파장 특성을 기초로 하여 레이저 경고 출력 신호를 상기 조종사에게 전송하는 단계;를 포함하는, 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법.
항목 11. 항목 10에 있어서, 상기 레이저 방사선의 접근 방향을 결정하는 단계를 더 포함하는, 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법
항목 12. 항목 10에 있어서, 상기 레이저 방사선의 소스의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법.
항목 13. 항목 10에 있어서, 상기 검출기 서브시스템은 광센서를 포함하는, 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법.
항목 14. 레이저 검출 방법으로서,
비히클을 제공하는 단계;
상기 비히클에 검출기를 설치하는 단계;
소스로부터 방출하는(emanating) 레이저 방사선을 상기 검출기로 검출하는 단계;
상기 레이저 방사선의 접근 방향을 결정하는 단계;
상기 비히클의 공간적 위치를 결정하는 단계; 및
상기 접근 방향 및 상기 공간적 위치를 기초로 하여 상기 소스의 위치를 결정하는 단계;를 포함하는, 레이저 검출 방법.
항목 15. 항목 14에 있어서, 상기 비히클은 항공기인, 레이저 검출 방법.
항목 16. 항목 14에 있어서, 법률 집행자에게 상기 위치를 알리는 단계를 더 포함하는, 레이저 검출 방법.
항목 17. 항목 14에 있어서, 상기 위치를 결정하는 단계는 지형 데이터(topographical data)를 참조하는 것을 포함하는, 레이저 검출 방법.
항목 18. 항목 14에 있어서, 상기 레이저 방사선이 검출되는 때에 레이저 경고 출력 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 레이저 검출 방법.
항목 19. 항목 18에 있어서, 상기 비히클의 조종사에게 상기 레이저 경고 출력 신호를 전달하는 단계를 더 포함하는, 레이저 검출 방법.
항목 20. 항목 18에 있어서, 상기 레이저 경고 출력 신호는 상기 레이저 방사선에 대해 보호 조치들을 취하는 지시들을 포함하는, 레이저 검출 방법.
본 발명의 레이저 검출 및 경고 시스템의 다양한 태양들이 도시되고 설명되었지만, 본 명세서를 읽을 때 변형예들이 통상의 기술자에게 떠오를 수 있다. 본 출원은 이러한 변형예들을 포함하며, 청구항의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (13)

  1. 레이저 검출 및 경고 시스템으로서,
    비히클(vehicle); 및
    상기 비히클에 연결된 검출기;를 포함하고,
    상기 검출기는:
    레이저 방사선(laser radiation)을 수집하고 초점을 맞추도록 구성된 광학 서브시스템(optical subsystem);
    상기 광학 서브시스템으로부터 상기 레이저 방사선을 수신하고, 상기 레이저 방사선에 반응해서 디지털 신호를 생성하도록 구성된 검출 서브시스템(detector subsystem); 및
    처리 서브시스템(processor subsystem);을 포함하고,
    상기 처리 서브시스템은:
    상기 비히클의 위치를 제공하도록 구성된 GPS(global positioning system);
    상기 디지털 신호를 처리해서, 상기 레이저 방사선의 파장과 상기 비히클의 상기 위치에 대한 상기 레이저 방사선의 방위각 및 고도를 결정하도록 구성된 디지털 신호 처리기(digital signal processor); 및
    상기 비히클의 상기 위치와 상기 레이저 방사선의 상기 방위각 및 고도를 기초로 하여 상기 레이저 방사선의 소스(source)의 위치를 제공하도록 구성된 디지털 지상 맵핑 처리기(digital ground mapping processor);를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 검출 및 경고 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 서브시스템은 상기 레이저 방사선의 상기 파장을 나타내는 레이저 경고 출력 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 검출 및 경고 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 경고 출력 신호는 상기 레이저 방사선의 상기 파장에 대한 보호용 아이웨어(eyewear)의 타입 표시를 제공하는 것을 특징으로 하는 레이저 검출 및 경고 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비히클은 항공기인 것을 특징으로 하는 레이저 검출 및 경고 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 서브시스템은 스펙트럼 필터(spectrum filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 검출 및 경고 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 서브시스템은 광센서(photosensor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 검출 및 경고 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 비히클에 설치된 베이스(base) 및 상기 베이스에 연결된 헤드(head)를 더 포함하고, 상기 헤드는 상기 검출기를 둘러싸는(surrounding) 것을 특징으로 하는 레이저 검출 및 경고 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    검출기들의 어레이(array)는 360도 시야(field of view)를 제공하도록 구성된 상기 헤드 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 검출 및 경고 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 서브시스템은 상기 레이저 방사선의 접근 방향 및 상기 레이저 방사선의 상기 소스의 상기 위치 중 적어도 하나를 나타내는 레이저 경고 출력 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 검출 및 경고 시스템.
  10. 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법으로서,
    상기 방법은:
    광학 서브시스템, 검출 서브시스템, 및 처리 서브시스템을 포함하는 검출기로서, 상기 항공기에 설치되는 검출기를 제공하는 단계;
    상기 처리 서브시스템의 GPS가 상기 항공기의 위치를 결정하는 단계;
    상기 광학 서브시스템이 상기 레이저 방사선을 수집하는 단계;
    상기 광학 서브시스템이 상기 레이저 방사선을 상기 검출 서브시스템에 겨냥하는 단계;
    상기 검출 서브시스템이 상기 레이저 방사선에 반응해서 디지털 신호를 생성하는 단계;
    상기 검출 서브시스템이 상기 디지털 신호를 상기 처리 서브시스템의 디지털 신호 처리기에 전송하는 단계;
    상기 디지털 신호 처리기가 상기 디지털 신호를 처리해서 상기 레이저 방사선의 파장과 상기 항공기의 상기 위치에 대한 상기 레이저 방사선의 방위각 및 고도를 결정하는 단계; 및
    상기 처리 서브시스템의 디지털 지상 맵핑 처리기가 상기 항공기의 상기 위치와 상기 레이저 방사선의 상기 방위각 및 고도를 기초로 하여 상기 레이저 방사선의 소스의 위치를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조종사에게 레이저 경고 출력 신호를 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 레이저 경고 출력 신호는 상기 레이저 방사선의 접근 방향을 나타내는 것을 특징으로 하는 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 조종사 및 법률 집행자 중의 적어도 하나에게 레이저 경고 출력 신호를 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 레이저 경고 출력 신호는 상기 레이저 방사선의 상기 소스의 상기 위치를 나타내는 것을 특징으로 하는 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 조종사에게 레이저 경고 출력 신호를 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 레이저 경고 출력 신호는 상기 레이저 방사선의 상기 파장에 대한 보호용 아이웨어의 타입을 나타내는 것을 특징으로 하는 항공기의 조종사에게 레이저 방사선의 존재에 대해 경고하는 방법.
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