KR101546785B1 - 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템 - Google Patents

주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템 Download PDF

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Abstract

주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템이 개시된다. 방공 체계로부터 표적 탐지 정보를 수신하는 체계 정보 수신 모듈; 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상 또는 수평시계 2.5도 및 수직시계 1.87도의 적외선 영상을 획득하는 적외선 영상 획득 모듈; 상기 적외선 영상 획득 모듈에 구비된 적외선 렌즈로 적외선을 반사시켜 입사시키는 스캔 미러(scan mirror); 상기 체계 정보 수신 모듈에서 표적 탐지 정보에 따른 표적이 상기 적외선 영상 획득 모듈에 의해 획득된 적외선 영상에서 포착되지 않는 경우, 상기 적외선 영상 획득 모듈을 광대역 스캔을 하여 표적을 포착하도록 제어하는 스캔 제어 모듈을 구성한다. 상술한 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템에 의하면, 기존 방공 체계에 의해 포착된 표적이 전자 광학 추적 시스템에 의해 탐지되지 않으면, 360도 전방위 스캔을 통해 표적을 포착하도록 구성됨으로써, 먼저 신속하게 표적을 포착하고 차선책으로서 정확한 표적의 포착을 수행하여 표적 포착의 신속성과 정확성을 기할 수 있는 효과가 있다.

Description

주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템{ELECTRO-OPTICAL TARGETING SYSTEM OF WHEEL TYPE ANTI-AIRCRAFT ARTILLERY CAPABLE OF OMNI-DIRECTIONALLY AUTO-DETECTING AND AUTO-TRACKING USING SCANNING}
본 발명은 차륜형 대공포에 탑재되는 전자 광학 추적 시스템(electro-optical targeting system)에 관한 것으로서, 구체적으로는 360도 전방위 스캔을 하는 차륜형 대공포에 탑재되는 전자 광학 추적 시스템에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템에 관한 것이다.
전자 광학 추적 시스템(electro-optical targeting system)은 공중의 표적을 탐지하여 추적하기 위한 시스템이다.
기존의 차륜형 대공포에 탑재되는 전자 광학 추적 시스템은 표적을 직접 포착하지는 않으며, 방공 체계에서 포착한 표적의 표적 정보를 수신하여 해당 위치의 적외선 영상을 획득하여 표적을 탐지하고 추적하도록 구성된다.
전자 광학 추적 시스템의 적외선 영상은 수평시계가 10도 수직시계가 7,5도이다. 공중의 표적이 방공 체계에 의해 포착되어 그 포착 정보를 수신하면 전자 광학 추적 시스템이 추적을 위해 적외선 영상을 획득하는데, 해당 위치에서 탐지되지 않는 경우가 많다는 문제점이 있다. 공중 표적의 경우 그 이동 속도가 빨라서 전자 광학 추적 시스템이 해당 위치의 적외선 영상을 촬영했을 때에는 이미 다른 위치로 이동하고 없는 경우가 많다.
이에, 차륜형 대공포에 탑재되는 전자 광학 추적 시스템에서는 기존과는 다른 방식의 표적 포착, 표적 탐지를 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템은, 방공 체계로부터 표적 탐지 정보를 수신하는 체계 정보 수신 모듈; 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상 또는 수평시계 2.5도 및 수직시계 1.87도의 적외선 영상을 획득하는 적외선 영상 획득 모듈; 상기 적외선 영상 획득 모듈에 구비된 적외선 렌즈로 적외선을 반사시켜 입사시키는 스캔 미러(scan mirror); 상기 체계 정보 수신 모듈에서 표적 탐지 정보에 따른 표적이 상기 적외선 영상 획득 모듈에 의해 획득된 적외선 영상에서 포착되지 않는 경우, 상기 적외선 영상 획득 모듈을 전방향 스캔을 하여 표적을 포착하도록 제어하는 스캔 제어 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 스캔 제어 모듈은, 상기 적외선 영상 획득 모듈에 의해 획득된 적외선 영상에서 표적이 포착되면, 상기 스캔 미러를 틸팅(tiling) 구동시켜 소정 수평 각도 범위 내 적외선 영상을 주사 구동하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 스캔 제어 모듈은, 상기 스캔 미러를 틸팅 구동시켜 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상을 주사 구동하여 수평시계 45도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상을 연속으로 획득하도록 제어하는 것으로 구성될 수 있다.
그리고 상기 스캔 제어 모듈은 상기 적외선 영상 획득 모듈을 1초에 전방향 스캔하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 스캔 제어 모듈에 의해 상기 적외선 영상 획득 모듈에서 표적이 포착되면, 표적이 포착된 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상으로 표적을 탐지하는 표적 탐지 모듈; 상기 표적 탐지 모듈에서 탐지된 표적을 수평시계 2.5도 및 수직시계 1.87도의 적외선 영상으로 표적을 정밀 추적하는 표적 추적 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 스캔 미러는, 4 Hz의 주파수로 틸팅되도록 구성될 수 있다.
상술한 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템에 의하면, 기존 방공 체계에 의해 포착된 표적이 전자 광학 추적 시스템에 의해 탐지되지 않으면, 360도 전방향 스캔을 통해 표적을 포착하도록 구성됨으로써, 먼저 신속하게 표적을 포착하고 차선책으로서 정확한 표적의 포착을 수행하여 표적 포착의 신속성과 정확성을 기할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전방위 스캔시에 포착된 표적을 수평시계 45도의 주사 구동을 통해 표적의 포착을 놓치지 않도록 구성됨으로써, 전방위 스캔의 신속성과 정확성이 높아질 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전방향 스캔 방식의 개념도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템의 적외선 영상 예시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 360도 전방위 영상 및 구동 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템(이하, '전자 광학 추적 시스템'이라 함)은 체계 정보 수신 모듈(110), 적외선 영상 획득 모듈(120), 스캔 미러(130), 스캔 제어 모듈(140), 표적 탐지 모듈(150), 표적 추적 모듈(160)을 포함하도록 구성될 수 있다.
전자 광학 추적 시스템(100)은 기존과 달리 방공 체계에 의한 표적 포착을 이용하면서도 표적 포착에 실패할 때에는 전자 광학 추적 시스템(100)의 빠른 회전 속도의 360도 전방향 스캔을 통해 표적을 신속하게 포착하도록 구성될 수 있다. 대략 1초 정도의 시간 동안 전방향 스캔을 하기 때문에 표적을 신속하고 정확하게 포착할 수 있다.
한편, 전방향 스캔중에 표적이 포착되면, 전자 광학 추적 시스템(100)은 대공포의 터렛(turret)이 360도 회전중에도 적외선 영상 획득 모듈(120)의 렌즈 방향을 표적 방향으로 유지할 수 있도록 회전 반대 방향으로 렌즈의 방향을 주사 구동하도록 구성된다. 구체적으로는 수평시계 45도로 넓고 빠르게 주사 구동을 하여 표적의 포착을 유지하도록 구성된다. 그리고 나서, 포착된 표적을 탐지하고 정밀 추적하도록 구성될 수 있다.
이에, 전자 광학 추적 시스템(100)은 기존의 표적 포착 문제점을 개선하고 그 정확도와 신속성을 높일 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
체계 정보 수신 모듈(110)은 방공 체계로부터 표적 탐지 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
적외선 영상 획득 모듈(120)은 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상 또는 수평시계 2.5도 및 수직시계 1.87도의 적외선 영상을 획득하도록 구성될 수 있다. 여기서, 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상은 광대역 스캔이나 주사 구동에 활용되며 수평시계 2.5도 및 수직시계 1.87도의 적외선 영상은 표적의 정밀 추적시에 이용된다.
스캔 미러(130)는 적외선 영상 획득 모듈(120)에 구비된 적외선 렌즈로 적외선을 반사시켜 입사시키도록 구성된다. 스캔 미러(130)는 수평 방향을 틸팅(tilting) 구동되도록 구성되며, 이에 의해 적외선 영상을 수평 방향으로 변경하여 획득하는 것이 가능하다.
스캔 미러(130)는 4 Hz 정도의 주파수로 틸팅되어 신속하게 영상의 수평 방향 이동이 가능하도록 기능한다.
스캔 제어 모듈(140)은 체계 정보 수신 모듈(110)에서 표적 탐지 정보에 따른 표적이 적외선 영상 획득 모듈(120)에 의해 획득된 적외선 영상에서 포착되는지 판단한다.
판단 결과 정상적으로 적외선 영상에 표적이 포착된다면, 그대로 표적 탐지 모듈(150)에 의한 표적 탐지 과정과 표적 추적 모듈(160)에 의한 표적 정밀 추적 과정을 거치게 된다.
그리고 판단 결과 적외선 영상에 표적이 포착되지 않는다면, 스캔 제어 모듈(140)은 놓친 표적을 다시 포착하기 위해 적외선 영상 획득 모듈(120)을 360도 전방위 회전에 의한 전방향 스캔을 하여 표적을 포착하도록 제어한다.
이때, 전방향 스캔중에 적외선 영상 획득 모듈(120)에 의해 획득된 적외선 영상에서 표적이 포착되면, 스캔 제어 모듈(140)은 스캔 미러(130)를 틸팅(tiling) 구동시켜 360 전방위 회전 방향의 반대 방향의 소정 각도 범위 내 적외선 영상을 주사 구동하도록 구성될 수 있다.
이는 전방향 스캔 중에도 표적의 포착을 놓치지 않기 위한 것으로서, 스캔 제어 모듈(140)은 스캔 미러(130)를 틸팅 구동시켜 주사 구동하여 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상을 수평시계 45도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상을 연속으로 획득하도록 제어하는 것으로 구성될 수 있다.
한편, 표적 탐지 모듈(150)은 스캔 제어 모듈(140)에 의해 적외선 영상 획득 모듈(120)에서 표적이 포착되면, 표적이 포착된 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상으로 표적을 탐지하도록 구성될 수 있다.
표적 추적 모듈(160)은 표적 탐지 모듈(150)에서 탐지된 표적을 수평시계 2.5도 및 수직시계 1.87도의 적외선 영상으로 표적을 정밀 추적하도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 스캔 방식의 개념도이다.
도 2에서 보듯이, 광대역 스캔 방식에 의해 전방위 스캔하고 그 중 일정 구역에 대해 주사 구동을 하도록 구성된다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템의 적외선 영상 예시도이다.
도 3a는 방공 체계의 표적 정보를 수신할 때 적외선 영상 획득 모듈(120)이 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상을 획득하는 것을 나타낸다.
도 3b는 도 3a의 적외선 영상에서 표적이 포착되지 않을 때 전방향 스캔에 의해 전방향 스캔을 하는 중에 획득한 수평시계 45도의 주사 구동 영상이다. 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상이 5개의 겹쳐 45도의 주사 구동 영상을 구성한다.
도 3c는 표적 탐지 모듈(150)에 의해 획득되는 적외선 영상으로서 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도로 구성된다.
도 3d는 협시게 표적 추적 모듈(160)에 의해 획득되는 적외선 영상으로서 수평시계 2.5도 및 수직시계 1.87도로 구성된다.
도 3d는 표적 추적 모듈(160)에 의해 교전 결과를 확인하는 영상이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 360도 전방위 영상 및 구동 그래프이다.
도 4a에 의하면, 주사 구동 영상이 도시되어 있으며, 도 4b에서는 광대역 스캔을 위한 전방위 회전중에 적외선 획득 영상 모듈(120)이 동작하여 주사 구동 영상을 획득하는 구간과 각도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 체계 정보 수신 모듈(110)이 방공 체계로부터 표적 탐지 정보를 수신하는지 판단한다(S101).
여기서, 판단 결과 표적 탐지 결과를 수신하지 못한 경우, 스캔 제어 모듈(140)의 제어에 따라 적외선 영상 획득 모듈(120)이 360도 전방위 회전하여 전방향 스캔을 하고 표적을 포착한다(S102).
이때, 적외선 영상 획득 모듈(120)을 1초당 360도 전방위 회전시켜 전방향 스캔하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 적외선 영상 획득 모듈(120)의 전방향 스캔에 의해 표적이 포착되면, 스캔 제어 모듈(140)의 제어에 따라 스캔 미러(130)가 틸팅(tiling) 구동되어 적외선 영상 회득 모듈(120)이 소정 수평 각도 범위 내에서 주사 구동 스캔한다(S103).
여기서, 스캔 미러(130)가 틸팅 구동되어 적외선 영상 획득 모듈(120)이 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상을 이용하여 수평 방향을 주사 구동 스캔하여 수평시계 45도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상을 획득하도록 구성될 수 있다.
여기서, 스캔 미러(130)가 4 Hz의 주파수로 틸팅되도록 구성될 수 있다.
다음으로, 표적 탐지 모듈(150)이 표적이 포착된 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상으로 표적을 탐지한다(S104).
다음으로, 표적 추적 모듈(160)이 표적 탐지 모듈(150)에서 탐지된 표적을 수평시계 2.5도 및 수직시계 1.87도의 적외선 영상으로 표적을 정밀 추적한다(S105).
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 체계 정보 수신 모듈
120: 적외선 영상 획득 모듈
130: 스캔 미러
140: 스캔 제어 모듈
150: 표적 탐지 모듈
160: 표적 추적 모듈

Claims (6)

  1. 방공 체계로부터 표적 탐지 정보를 수신하는 체계 정보 수신 모듈;
    수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상 또는 수평시계 2.5도 및 수직시계 1.87도의 적외선 영상을 획득하는 적외선 영상 획득 모듈;
    상기 적외선 영상 획득 모듈에 구비된 적외선 렌즈로 적외선을 반사시켜 입사시키는 스캔 미러(scan mirror);
    상기 체계 정보 수신 모듈에서 표적 탐지 정보에 따른 표적이 상기 적외선 영상 획득 모듈에 의해 획득된 적외선 영상에서 포착되지 않는 경우, 상기 적외선 영상 획득 모듈을 전방향 스캔을 하여 표적을 포착하도록 제어하는 스캔 제어 모듈을 포함하고,
    상기 스캔 제어 모듈은,
    상기 적외선 영상 획득 모듈에 의해 획득된 적외선 영상에서 표적이 포착되면, 상기 스캔 미러를 틸팅(tiling) 구동시켜 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상을 주사 구동하여 수평시계 45도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상을 연속으로 획득하도록 제어하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 스캔 제어 모듈은,
    상기 적외선 영상 획득 모듈을 1초에 전방향 스캔하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스캔 제어 모듈에 의해 상기 적외선 영상 획득 모듈에서 표적이 포착되면, 표적이 포착된 수평시계 10도 및 수직시계 7.5도의 적외선 영상으로 표적을 탐지하는 표적 탐지 모듈;
    상기 표적 탐지 모듈에서 탐지된 표적을 수평시계 2.5도 및 수직시계 1.87도의 적외선 영상으로 표적을 정밀 추적하는 표적 추적 모듈을 더 포함하는 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스캔 미러는,
    4 Hz의 주파수로 틸팅되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템.
KR1020140131357A 2014-09-30 2014-09-30 주사 구동 방식을 이용하여 전방향 자동 탐지 및 추적이 가능한 차륜형 대공포 전자 광학 추적 시스템 KR101546785B1 (ko)

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