KR101534615B1 - 탄착점 확인 시스템 및 이의 실행 방법 - Google Patents

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KR101534615B1
KR101534615B1 KR1020130056603A KR20130056603A KR101534615B1 KR 101534615 B1 KR101534615 B1 KR 101534615B1 KR 1020130056603 A KR1020130056603 A KR 1020130056603A KR 20130056603 A KR20130056603 A KR 20130056603A KR 101534615 B1 KR101534615 B1 KR 101534615B1
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노순석
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

본 발명에 따른 탄착점 확인 시스템은 포탄 발사 장치, 상기 포탄 발사 장치에 의해 목표물을 향해 발사되며, 상기 목표물을 향해 이동하는 과정에서 탄착점을 촬영하여 탄착점 이미지를 생성하는 이미지 촬영 모듈 및 특정 위치에서 상기 탄착점 이미지를 제공하는 무선 송신 모듈을 포함하는 포탄 및 상기 포탄으로부터 수신된 탄착점 이미지를 이용하여 상기 목표물까지의 오차 정보를 생성하고, 상기 오차 정보를 이용하여 상기 포탄 발사 장치를 제어하는 포탄 발사 장치 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 포탄이 목표물을 향해 이동하는 과정에서 촬영한 탄착점 이미지를 이용하여 목표물까지의 오차 정보를 생성하고, 오차 정보를 이용하여 포탄 발사 장치를 제어함으로써, 다음 포탄의 탄착점을 보상할 수 있다는 효과가 있다.

Description

탄착점 확인 시스템 및 이의 실행 방법{SYSTEM FOR POINT OF IMPACT AND METHOD PERFORMING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 탄착점 확인 시스템 및 이의 실행 방법에 관한 것이다.
포탄은 포탄 발사 장치의 추진 장약이 연소되어 발생되는 연소 가스의 압력으로 포탄 발사 장치에서 발사되어 먼 거리의 목표를 향하여 날아가서 타격하는 군사용 화력 폭발물이다.
일반적으로, 포탄 발사 장치에서 사용되는 추진 장약의 사용량 및 연소량을 늘려 포탄 발사 장치에서의 연소가스의 압력으로 포탄의 사거리를 연장시키고 있다. 이러한 포탄의 발전 추세는 더 먼 거리에 있는 목표를 더 정확하게 타격하기 위해 포탄에 여러 가지의 장치를 장착하거나 포탄을 개량하여 이를 실현하고 있다.
한편, 자주포는 사정거리가 긴 포탄 발사 장치의 하나이며 차량 위에 고정시켜 운반되고 사격할 수 있게 된 기동성이 있는 야포를 의미한다. 이러한 자주포는 개발 비용의 저감을 위하여 기존에 운용되는 군용트럭에 장착되는 경우가 많다. 즉, 군용트럭의 적재함 바닥에서 소정의 높이에 상판을 설치하고, 이 상판에 자주포를 장착하며, 상판과 적재함의 바닥 사이에 형성된 공간에는 자주포에 공급되는 포탄이 비치되도록 되어 있다.
그러나, 사정거리가 자주포의 경우 포탄을 발사한 후에 포탄의 탄착점을 확인하기 쉽지 않다. 종래에는, 레이다 또는 무인 항공기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)를 이용하여 제1 포탄의 탄착점을 확인하여 오차 범위를 계산하고, 제1 포탄의 오차 범위를 반영하여 제2 포탄을 발사함으로써 제2 포탄의 탄착점의 오차를 보정할 수 있었다.
하지만, 레이다가 교란되거나 전파방해 공경을 받는 경우 그 목적을 달성할 수 없게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 포탄이 목표물을 향해 이동하는 과정에서 촬영한 탄착점 이미지를 이용하여 목표물까지의 오차 정보를 생성하고, 오차 정보를 이용하여 포탄 발사 장치를 제어함으로써, 다음 포탄의 탄착점을 보상할 수 있는 탄착점 확인 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 포탄의 이동에 영향을 주는 요소 정보에 기초하여 포탄 발사 장치를 제어함으로써 포탄의 탄착점과 목표물의 오차 범위를 줄일 수 있는 탄착점 확인 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예들 중에서, 탄착점 확인 시스템은 포탄 발사 장치, 상기 포탄 발사 장치에 의해 목표물을 향해 발사되며, 상기 목표물을 향해 이동하는 과정에서 탄착점을 촬영하여 탄착점 이미지를 생성하는 이미지 촬영 모듈 및 특정 위치에서 상기 탄착점 이미지를 제공하는 무선 송신 모듈을 포함하는 포탄 및 상기 포탄으로부터 수신된 탄착점 이미지를 이용하여 상기 목표물까지의 오차 정보를 생성하고, 상기 오차 정보를 이용하여 상기 포탄 발사 장치를 제어하는 포탄 발사 장치 제어부를 포함한다.
실시예들 중에서, 탄착점 확인 시스템의 실행 방법은 포탄이 포탄 발사 장치에 의해 발사되면 목표물을 향해 이동하는 단계, 상기 포탄에 있는 이미지 촬영 모듈이 목표물을 향해 이동하는 과정에서 탄착점을 촬영하여 탄착점 이미지를 생성하는 단계, 상기 포탄 발사 장치 제어부가 상기 포탄이 목표물을 향해 이동하는 과정 중 특정 위치에서 상기 탄착점 이미지를 수신하면, 상기 탄착점 이미지를 이용하여 상기 목표물까지의 오차 정보를 생성하는 단계 및 상기 포탄 발사 장치 제어부가 상기 오차 정보를 이용하여 상기 포탄 발사 장치를 제어하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명에 따르면, 포탄이 목표물을 향해 이동하는 과정에서 촬영한 탄착점 이미지를 이용하여 목표물까지의 오차 정보를 생성하고, 오차 정보를 이용하여 포탄 발사 장치를 제어함으로써, 다음 포탄의 탄착점을 보상할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명은 포탄의 이동에 영향을 주는 요소 정보에 기초하여 포탄 발사 장치를 제어함으로써 포탄의 탄착점과 목표물의 오차 범위를 줄일 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄착점 확인 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 포탄을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 탄착점 확인 시스템의 실행 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 도 3의 실행 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄착점 확인 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 도 1에 있는 포탄을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 탄착점 확인 시스템은 포탄 발사 장치(100), 포탄(200) 및 포탄 발사 장치 제어부(300)를 포함한다.
포탄 발사 장치(100)는 포탄 발사 장치 제어부(300)의 제어에 따라 포탄(200)을 목표물을 향해 발사하는 장치이다. 예를 들어, 포탄 발사 장치(100)는
포탄(200)은 포탄 발사 장치(100)에 의해 목표물을 향해 발사되어 목표물을 향해 이동한다.
일 실시예에서, 포탄(200)은 이미지 촬영 모듈(210) 및 무선 송신 모듈(220)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 촬영 모듈(210)은 도 2의 참조번호(201)와 같이 포탄(200)의 헤드 부분에 위치할 수 있고, 참조번호(202)와 같이 포탄(200)의 바디 부분에 위치할 수 있고, 참조번호(203)과 같이 무선 송신 모듈(220)의 내부에 위치할 수 있다. 이미지 촬영 모듈(210)은 도 2의 도시된 것과 달리 실시예에 따라 포탄(200)의 다른 부분에 위치할 수 있다.
이미지 촬영 모듈(210)은 포탄(200)이 포탄 발사 장치(100)로부터 발사되어 목표물을 향해 이동하는 과정에서 탄착점 이미지를 촬영한다. 이미지 촬영 모듈(210)은 촬영된 탄착점 이미지를 무선 송신 모듈(220)에 제공한다.
일 실시예에서, 이미지 촬영 모듈(210)은 포탄(200)이 목표물을 향해 이동하는 과정에서 탄착점까지 남은 거리에 따라 해당 위치에 대한 이미지를 촬영하여 탄착점 이미지를 생성할 수 있다.
예를 들어, 이미지 촬영 모듈(210)은 포탄(200)이 목표물을 향해 이동하는 과정에서 탄착점까지 남은 거리가 특정 거리 이하이면 해당 위치에 대한 이미지를 촬영할 수 있다. 다른 예를 들어, 이미지 촬영 모듈(210)은 포탄(200)이 목표물을 향해 이동하는 과정에서 탄착점까지 남은 거리가 특정 거리 이상이면 이미지를 촬영하지 않을 수 있다.
무선 송신 모듈(220)은 이미지 촬영 모듈(210)로부터 이미지를 수신하여 포탄 발사 장치 제어부(300)에 제공한다.
일 실시예에서, 무선 송신 모듈(220)은 이미지 촬영 모듈(210)로부터 수신함과 동시에 무선으로 포탄 발사 장치 제어부(300)에 제공할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 무선 송신 모듈(220)은 이미지 촬영 모듈(210)로부터 수신한 이미지의 크기에 따라 이미지를 압축하여 무선으로 포탄 발사 장치 제어부(300)에 제공할 수 있다.
또 다른 일 실시예에서, 무선 송신 모듈(220)은 이미지 촬영 모듈(210)로부터 수신한 이미지를 내부의 메모리(예를 들어, SRAM, Flash memory, EEPROM, SEEPROM)에 저장하며, 특정 위치에서 토출되어 메모리에 저장된 이미지를 무선으로 포탄 발사 장치 제어부(300)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 무선 송신 모듈(220)은 도 2의 참조번호(201 내지 203)와 같이 포탄(200)에서 토출되어 소형 낙하산으로 낙하하며, 탄착점 이미지를 포탄 발사 장치 제어부(300)에 제공할 수 있다. 무선 송신 모듈(220)은 도 2 의 참조번호(201 내지 203)와 같이 포탄(200)의 바디의 특정 부위에 위치할 수 있지만, 실시예에 따라 무선 통신 모듈(200)은 포탄(200)의 다른 부위에 위치할 수도 있다.
포탄 발사 장치 제어부(300)는 포탄(200)으로부터 이미지를 수신하면 해당 포탄(200)에 대한 목표물까지의 오차 정보를 생성한다.
일 실시예에서, 포탄 발사 장치 제어부(300)는 탄착점 이미지에 있는 탄착점과 목표물을 비교하여 목표물까지의 오차 거리 및 오차 각도를 포함하는 오차 정보를 생성할 수 있다.
포탄 발사 장치 제어부(300)는 오차 정보에 기초하여 포탄 발사 장치(100)를 제어한다.
일 실시예에서, 포탄 발사 장치 제어부(300)는 오차 정보 중 오차 거리가 보상되도록 포탄 발사 장치(100)의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 포탄(200)의 탄착점과 목표물까지의 오차 거리가 5cm이면, 포탄 발사 장치 제어부(300)는 포탄 발사 장치(100)의 위치를 5cm만큼 이동시켜 다음 포탄의 탄착점이 보상되도록 할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 포탄 발사 장치 제어부(300)는 오차 정보 중 오차 각도가 보상되도록 포탄 발사 장치(100)의 각도를 제어할 수 있다.
이러한 실시예와는 달리, 포탄 발사 장치 제어부(300)는 포탄의 이동에 영향을 주는 요소 정보에 기초하여 포탄 발사 장치(100)를 제어할 수 있다. 여기에서, 포탄의 이동에 영향을 주는 요소 정보는 포탄의 무게, 바람의 풍속, 바람의 풍향, 공기의 저항 및 공기의 밀도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
포탄의 이동 과정 중에 공기 저항이 발생하지 않는 경우 포탄의 이동 시간과 이동 거리는 [수학식 1]의 (a) 내지 (d)를 통해 산출될 수 있다.
[수학식 1]
(a) x = ( v_0 cos a_0 )t
(b) y = ( v_0 sin a_0 )t - 1/2gt2
(c) v_x = v_0 cos a_0
(d) v_y = v_0 sin a_0 -gt
x: 포탄의 수평이동거리,
y: 포탄의 수직이동거리,
v_0: 포탄의 속도,
a_0: 포탄 발사 장치의 발사각,
g: 중력가속도
v_x: 포탄의 수평방향속도
v_y: 포탄의 수직방향속도
t: 시간
하지만, 포탄의 이동 과정 중에 공기 저항이 발생하는 경우 포탄의 이동 시간과 이동 거리는 하기의 [수학식 2] 및 [수학식 3]을 통해 획득한 [수학식 4]의 (a) 내지 (d)를 통해 산출될 수 있다.
[수학식 2]
k = p × C × A / 2 × m
k: 공기의 가속도
p: 공기밀도,
A: 포탄의 그림자영역,
C: 끌림상수,
[수학식 3]
(a) a_x = -k × v × v_x
(b) a_y = -g × k × v × v_y
a_x: 수평방향가속도
a_y: 수직방향가속도
v_x: 포탄의 수평방향속도
v_y: 포탄의 수직방향속도
g: 중력가속도
[수학식 4]
(a) x + d×x = x + v_x×d×t
(b) y + d×y = y + v_y×d×t
(c) v_x + d×v_x = v_x + a_x×d×t
(d) v_y + d×v_y = v_y + a_y×d×t
x: 포탄의 수평이동거리,
y: 포탄의 수직이동거리,
v_x: 포탄의 수평방향속도,
v_y: 포탄의 수직방향속도
t: 시간
d: 변화량
도 3은 본 발명에 따른 탄착점 확인 시스템의 실행 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 도 3의 실행 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 3을 참조하면, 포탄이 포탄 발사 장치에 의해 발사되면 목표물을 향해 이동한다(단계 S310). 포탄에 있는 이미지 촬영 모듈이 목표물을 향해 이동하는 과정에서 탄착점을 촬영하여 탄착점 이미지를 생성한다(단계 S320).
포탄에 있는 무선 송신 모듈이 포탄이 목표물을 향해 이동하는 과정 중 특정 위치에서 탄착점 이미지를 포탄 발사 장치 제어부에 제공한다(단계 S330). 예를 들어, 도 4와 같이 포탄은 포탄 발사 장치에서 발사되어 최대 탄도고(410)까지 상승하였다가 직선운동을 하여 탄착점(420)을 향해 하강하게 되며, 최대 탄도고(410)를 지나 직선운동을 하는 구간 중 고도 2km ~ 4km 지점에서 탄착점 이미지를 포탄 발사 장치 제어부에 제공할 수 있다.
포탄 발사 장치 제어부는 탄착점 이미지를 수신하면 목표물까지의 오차 정보를 생성한다(단계 S340). 포탄 발사 장치 제어부는 오차 정보를 이용하여 포탄 발사 장치를 제어한다(단계 S350).
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 포탄 발사 장치
200: 포탄
210: 이미지 촬영 모듈
220: 무선 송신 모듈
300: 포탄 발사 장치 제어부

Claims (18)

  1. 포탄 발사 장치;
    상기 포탄 발사 장치에 의해 목표물을 향해 발사되며, 상기 목표물을 향해 이동하는 과정에서 탄착점을 촬영하여 탄착점 이미지를 생성하는 이미지 촬영 모듈 및 특정 위치에서 상기 탄착점 이미지를 제공하는 무선 송신 모듈을 포함하는 포탄; 및
    상기 포탄으로부터 수신한 탄착점 이미지를 이용하여 상기 목표물까지의 오차 정보를 생성하고, 상기 오차 정보를 이용하여 상기 포탄 발사 장치를 제어하는 포탄 발사 장치 제어부를 포함하되,
    상기 이미지 촬영 모듈은, 상기 탄착점까지 남은 거리가 특정 거리 이하이면 해당 위치에 대한 이미지를 촬영하는 것을 특징으로 하는 탄착점 확인 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 촬영 모듈은
    상기 포탄의 헤드, 바디 및 상기 무선 송신 모듈의 내부 중 어느 하나의 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 송신 모듈은
    상기 포탄이 상기 목표물을 향해 이동하는 과정 중 지면에서부터 최고점을 지나 직선운동을 하는 구간에서 상기 포탄에서 토출되는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무선 송신 모듈은
    상기 포탄에서 토출된 후에 상기 탄착점 이미지를 상기 포탄 발사 장치 제어부에 제공하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 포탄 발사 장치 제어부는
    상기 수신된 탄착점 이미지에 있는 탄착점과 상기 목표물을 비교하여 상기 목표물까지의 오차 거리 및 오차 각도를 포함하는 오차 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 포탄 발사 장치 제어부는
    상기 오차 정보를 이용하여 상기 포탄 발사 장치의 위치 및 각도를 제어하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 포탄 발사 장치 제어부는
    상기 포탄의 이동에 영향을 주는 요소 정보에 기초하여 상기 포탄 발사 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 포탄의 이동에 영향을 주는 요소 정보는
    상기 포탄의 무게, 바람의 풍속, 바람의 풍향, 공기의 저항 및 공기의 밀도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템.
  10. 탄착점 확인 시스템의 실행 방법에 있어서,
    포탄이 포탄 발사 장치에 의해 발사되면 목표물을 향해 이동하는 단계;
    상기 포탄에 있는 이미지 촬영 모듈이 목표물을 향해 이동하는 과정에서 탄착점을 촬영하여 탄착점 이미지를 생성하는 단계;
    상기 포탄에 있는 무선 송신 모듈이 특정 위치에서 상기 탄착점 이미지를 제공하는 단계;
    상기 포탄 발사 장치 제어부가 상기 포탄의 이동 과정 중 특정 위치에서 상기 탄착점 이미지를 수신하면, 상기 탄착점 이미지를 이용하여 상기 목표물까지의 오차 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 포탄 발사 장치 제어부가 상기 오차 정보를 이용하여 상기 포탄 발사 장치를 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 탄착점 이미지를 생성하는 단계는, 상기 포탄에 있는 이미지 촬영 모듈이 상기 탄착점까지 남은 거리가 특정 거리 이하이면 해당 위치에 대한 이미지를 촬영하는 것을 특징으로 하는 탄착점 확인 시스템의 실행 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 이미지 촬영 모듈은
    상기 포탄의 헤드, 바디 및 상기 무선 송신 모듈의 내부 중 어느 하나의 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템의 실행 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 무선 송신 모듈이 상기 포탄이 상기 목표물을 향해 이동하는 과정 중 지면에서부터 최고점을 지나 직선운동을 하는 구간에서 상기 포탄에서 토출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템의 실행 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 포탄에서 토출되는 단계는
    상기 무선 송신 모듈이 포탄에서 토출된 후에 상기 탄착점 이미지를 상기 포탄 발사 장치 제어부에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템의 실행 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 목표물까지의 오차 정보를 생성하는 단계는
    상기 포탄 발사 장치 제어부가 상기 수신된 탄착점 이미지에 있는 탄착점과 상기 목표물을 비교하여 상기 목표물까지의 오차 거리 및 오차 각도를 포함하는 오차 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템의 실행 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 목표물까지의 오차 정보를 생성하는 단계는
    상기 포탄 발사 장치 제어부가 상기 오차 정보를 이용하여 상기 포탄 발사 장치의 위치 및 각도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템의 실행 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 포탄 발사 장치를 제어하는 단계는
    상기 포탄 발사 장치 제어부가 상기 포탄의 이동에 영향을 주는 요소 정보에 기초하여 상기 포탄 발사 장치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템의 실행 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 포탄의 이동에 영향을 주는 요소 정보는
    상기 포탄의 무게, 바람의 풍속, 바람의 풍향, 공기의 저항 및 공기의 밀도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    탄착점 확인 시스템의 실행 방법.
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