KR101600993B1 - 항공탑재 eo/ir 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치 및 시험방법 - Google Patents

항공탑재 eo/ir 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치 및 시험방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치 및 시험방법에 관한 것으로, 차량의 진동이 최소화되는 무진동차량과, 항공기용 카메라를 장착할 수 있도록 제작되어 무진동차량에 구비된 카메라장착대와, 무진동차량 및 카메라를 제어하는 제어부를 포함하며, 카메라를 항공기에서 탑재하여 지향 성능을 평가할 때와는 다르게 항공기 장착 및 운행이 필요치 않아 소모되는 비용이 절약되는 효과가 있는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치 및 시험방법을 제공한다.

Description

항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치 및 시험방법{GEO-POINTING ACCURACY AND AUTOMATIC PICTURE-TAKING TEST DEVICES AND METHODOLOGY OF THE AIRBORNE EO/IR PAYLOAD}
본 발명은 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치 및 시험방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항공기에 탑재된 EO/IR 카메라를 이용하여 자동임무수행시 표적 촬영에 따른 카메라시선 지향 오차를 종합적으로 지상에서 시험 및 평가하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치 및 시험방법에 관한 것이다.
항공기 탑재용 EO/IR Pod는 항공기 외부에 장착되어 주.야간 영상정보를 수집하는 장비로서 촬영하고자하는 표적에 대한 정보 및 촬영방법 등을 반영한 정찰임무계획자료를 이용하여 Pod 자체자동촬영에 의한 영상획득이 가능하다.
여기서 요구되는 주요 핵심기술은 촬영하고자하는 표적으로 카메라시선을 정확하게 지향시키는 기술이다. 이러한 기술을 통해서 촬영시점에서의 플랫폼위치 및 카메라 자세 등을 고려한 정확한 좌표지향을 통해 촬영하고자 하는 표적에 대한 정확한 영상을 획득할 수 있다.
또한 영상촬영 모드별(점표적 촬영모드, 영역표적 촬영모드, 경로성 표적 촬영모드 등)로 정확한 동작이 가능하도록 카메라제어 및 김벌구동을 정밀하게 제어하여야 한다.
앞서 언급한 바와 같이 항공기 탑재용 EO/IR Pod에 대한 촬영표적에 대한 정확한 지향 및 촬영모드별 정확한 자동촬영 동작여부를 확인하는 시험이 필수적으로 요구된다. 기존에는 이러한 부분에 대한 성능검증을 위해 실험실 또는 야외에서 아주 제한적인 범위 내에서 성능 및 기능을 확인하는 수준이었으며, 최종적으로는 실제 비행시험을 통하지 않고는 최종 성능을 예측하기는 어려운 실정이었다.
자동 영상 촬영이 가능한 항공탑재용 영상장비에 대한 지상에서 시험 및 평가하는 방법으로는 항공기의 동역학(DYNAMIC MOTION) 모사장치나 유사 항공기에 탑재하여 촬영 및 성능시험 평가를 실시한다. 그러나, 플랫폼의 비행 상황을 정확하게 모사할 수 없으므로 발생하는 좌표지향성능 핵심 장치인 항법장치(IMU) 오차 발생으로 정확한 검증이 불가하며, 유사 항공기를 사용할 시에는 앞서 언급한 문제점은 없지만 많은 시간과 고비용이 투입되어야 하는 또 다른 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1206358호(2012.11.18.) 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0037434호(2008.04.30.) 대한민국 등록특허공보 제10-1245864호(2013.03.14.)
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 궁극적으로는 실제 비행시험을 최소화하면서 지상에서 항공탑재 EO/IR 장비의 핵심성능을 지상에서 충분히 검증함으로써 개발 위험 및 비용이 최소화되는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치 및 시험방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치 및 시험방법에 따르면, 진동이 최소화되는 무진동차량와, 항공기용 카메라를 장착할 수 있도록 제작되어 무진동차량에 구비된 카메라장착대와, 무진동차량 및 카메라를 제어하는 제어부를 포함하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치를 제공한다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 무진동차량은 직선주로에서 주행될 수 있으며, 무진동차량은 지상에서 항공기의 비행 효과를 낼 수 있도록 제작될 수 있으며, 카메라장착대는 무진동차량으로부터 카메라로 전달되는 진동을 줄일 수 있도록 제작될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 카메라장착대는 무진동차량에 구비된 업쇼바와, 하단이 업쇼바에 부착되며, 상단에 카메라가 장착된 지지프레임을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 제어부에는 카메라를 이용하여 촬영하고자 하는 영역에 대한 경위도 좌표인 표적지 좌표 모듈과, 무진동차량의 위치 및 항법정보인 GPS/INS좌표모듈과, 카메라의 구동명령을 내리는 시험용촬영임무파일모듈을 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법에 따르면, 미리 정해진 표적지를 향해 무진동차량에 구비된 항공기용 카메라가 지향될 수 있도록 영상촬영임무계획을 수립하는 영상촬영임무계획수립단계와, 카메라가 구비된 무진동차량이 시험경로에 진입하는 진입단계와, 미리 설정된 시험경로를 주행하는 주행단계와, 카메라가 시험용촬영임무파일모듈에 따라 미리 정해진 표적지를 촬영하는 촬영단계와, 촬영된 표적지의 영상을 분석하여 지향정확도를 산출하는 분석단계와, 카메라의 지향정확도가 요구치를 초과하였는지를 판단하는 지향정확도판단단계를 포함하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법을 제공한다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 촬영단계에서, 무진동차량에 구비된 GPS/INS좌표모듈은 무진동차량의 위치정보를 시험용촬영임무파일모듈로 송신하고, 시험용촬영임무파일모듈은 무진동차량의 위치정보와 표적지의 위치정보를 근거로 자동촬영을 위한 지향구동명령을 카메라로 송신하며, 카메라를 통해 촬영된 영상정보는 영상처리 및 압축되어 무진동차량에 구비된 저장장치에 저장되며, 영상정보는 시험경로에 구비된 지상수신 및 처리장치로 송신될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 분석단계에서 촬영단계에서 촬영된 표적지의 영상과, 미리 준비된 기계획 촬영상과의 차이를 분석하여 카메라의 성능을 평가할 수 있으며, 분석단계에서 무진동차량의 주행이 종료되며, 저장장치에 저장된 결과 및 로그 데이터를 분석하여 카메라의 지향정확도를 계산하며, 카메라의 자동촬영 정상여부를 확인을 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 지향정확도판단단계에서 지향정확도가 요구치 이하일 경우 영상촬영임무계획수립단계가 재수행될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치 및 시험방법에 의하면, 항공기 장착 및 비행에 따르는 위험성 등의 많은 비용이 소요되는 카메라를 항공기에 탑재하여 평가하는 방법과는 달리 항공기용 카메라 장착 거치대 및 비행경로를 모사하는 지상 주행로, GPS/INS 장치, 촬영표적 정보를 이용함으로써, 비용적인 측면뿐만 아니라 비행으로 인해 발생할 수 있는 안전사고를 최소화하면서 항공기와 동일한 성능의 시험평가를 가질 수 있는 효과가 있다.
또한, 상대적으로 낮은 비용으로 항공기에 카메라가 탑재되었을 때와 동일한 성능의 시험평가가 수행될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치의 개요도,
도 2는 도 1의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치에 구비된 카메라장착대의 개요도,
도 3은 본 발명의 일실시예의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법의 절차도,
도 4는 도 3의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법의 촬영단계의 개요도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치의 개요도이고, 도 2는 도 1의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치에 구비된 카메라장착대의 개요도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치는, 진동이 최소화되는 무진동차량(100)과, 항공기용 카메라(210)를 장착할 수 있도록 제작되어 무진동차량(100)에 구비된 카메라장착대(200)와, 무진동차량(100) 및 카메라(210)를 제어하는 제어부(300)를 포함한다.
무진동차량(100)은 직선주로(400)에서 주행되는데, 지상에서 항공기의 비행 효과를 낼 수 있도록 제작된다.
카메라장착대(200)는 무진동차량(100)으로부터 카메라(210)로 전달되는 진동을 줄일 수 있도록 제작되는데, 본 발명의 일실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 무진동차량(100)에 구비된 업쇼바(220)와, 하단이 업쇼바(220)에 부착되며, 상단에 카메라(210)가 장착된 지지프레임(230)을 포함한다.
제어부(300)에는 카메라(210)를 이용하여 촬영하고자 하는 영역에 대한 경위도 좌표인 표적지 좌표 모듈(310)과, 무진동차량(100)의 위치 및 항법정보인 GPS/INS좌표모듈(320)과, 카메라(210)의 구동명령을 내리는 시험용촬영임무파일모듈(330)을 포함한다.
위와 같이 구성되는 본 발명의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치는 다음과 같이 작동된다.
카메라와 카메라를 장착한 무진동차량은 항공기와 같이 정해진 경로를 주행하게되는데, 경로를 주행하는 동안 차량에 탑재된 카메라는 실험용촬영임무파일에 따라 정해진 표적지에 대하여 촬영을 하게 된다.
카메라에 의해서 촬영된 영상은 저장장치에 저장되며, 주행 촬영 시험 후 저장된 영상은 분석된다.
분석에 대한 평가 기준은 실제 촬영 표적 영상과 기계획 촬영상의 차이를 이용하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법의 절차도이고, 도 4는 도 3의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법의 촬영단계의 개요도이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법은, 미리 정해진 표적지(500)를 향해 무진동차량(100)에 구비된 항공기용 카메라(210)가 지향될 수 있도록 영상촬영임무계획을 수립하는 영상촬영임무계획수립단계(S100)와, 카메라(210)가 구비된 무진동차량(100)이 시험경로에 진입하는 진입단계(S200)와, 미리 설정된 시험경로를 주행하는 주행단계(S300)와, 카메라(210)가 시험용촬영임무파일모듈(330)에 따라 미리 정해진 표적지(500)를 촬영하는 촬영단계(S400)와, 촬영된 표적지(500)의 영상을 분석하여 지향정확도를 산출하는 분석단계(S500)와, 카메라(210)의 지향정확도가 요구치를 초과하였는지를 판단하는 지향정확도판단단계(S600)를 포함한다.
촬영단계(S400)에서, 무진동차량(100)에 구비된 GPS/INS좌표모듈(320)은 무진동차량(100)의 위치정보를 시험용촬영임무파일모듈(330)로 송신하게 된다.
시험용촬영임무파일모듈(330)은 무진동차량(100)의 위치정보와 표적지(500)의 위치정보를 근거로 자동촬영을 위한 지향구동명령을 카메라(210)로 송신하며, 카메라(210)를 통해 촬영된 영상정보는 영상처리 및 압축되어 무진동차량(100)에 구비된 저장장치(340)에 저장된다. 영상정보는 시험경로에 구비된 지상수신 및 처리장치로 송신된다.
분석단계(S500)에서 촬영단계(S400)에서 촬영된 표적지(500)의 영상과, 미리 준비된 기계획 촬영상과의 차이를 분석하여 카메라(210)의 성능을 평가하게 되는데, 분석단계(S500)에서 무진동차량(100)의 주행이 종료되며, 저장장치(340)에 저장된 결과 및 로그 데이터를 분석하여 카메라(210)의 지향정확도를 계산하게 된다. 또한, 카메라(210)의 자동촬영 정상여부를 확인하게 된다.
지향정확도판단단계(S600)에서 지향정확도가 요구치 이하일 경우 영상촬영임무계획수립단계(S100)가 재수행된다.
100: 무진동차량 200: 카메라장착대
210: 카메라 220: 업쇼바
230: 지지프레임 300: 제어부
310: 표적지 좌표 모듈 320: GPS/INS좌표모듈
330: 시험용촬영임무파일모듈 340: 저장장치
400: 직선주로 500: 표적지
S100: 영상촬영임무계획수립단계 S200: 진입단계
S300: 주행단계 S400: 촬영단계
S500: 분석단계 S600: 지향정확도판단단계

Claims (11)

  1. 진동이 최소화되는 무진동차량;
    항공기용 카메라를 장착할 수 있도록 제작되어 상기 무진동차량에 구비된 카메라장착대;
    상기 무진동차량 및 상기 카메라를 제어하는 제어부;를 포함하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치에 있어서,
    상기 제어부는
    미리 정해진 표적지를 향해 무진동차량에 구비된 항공기용 카메라가 지향될 수 있도록 영상촬영임무계획을 수립하는 영상촬영임무계획수립단계;
    상기 카메라가 구비된 상기 무진동차량이 시험경로에 진입하는 진입단계;
    미리 설정된 상기 시험경로를 주행하는 주행단계;
    상기 카메라가 시험용촬영임무파일모듈에 따라 미리 정해진 표적지를 촬영하는 촬영단계;
    촬영된 상기 표적지의 영상을 분석하여 지향정확도를 산출하는 분석단계;
    상기 카메라의 상기 지향정확도가 요구치를 초과하였는지를 판단하는 지향정확도판단단계;를 포함하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법에 따라 상기 무진동차량 및 상기 카메라를 제어하는 것을 특징으로 하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무진동차량은 직선주로에서 주행 되는 것을 특징으로 하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무진동차량은 지상에서 항공기의 비행 효과를 낼 수 있도록 제작된 것을 특징으로 하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카메라장착대는 상기 무진동차량으로부터 상기 카메라로 전달되는 진동을 줄일 수 있도록 제작된 것을 특징으로 하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 카메라장착대는
    상기 무진동차량에 구비된 업쇼바와,
    하단이 상기 업쇼바에 부착되며, 상단에 상기 카메라가 장착된 지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에는
    상기 카메라를 이용하여 촬영하고자 하는 영역에 대한 경위도 좌표인 표적지 좌표 모듈과,
    상기 무진동차량의 위치 및 항법정보인 GPS/INS좌표모듈과,
    상기 카메라의 구동명령을 내리는 시험용촬영임무파일모듈이 포함되는 것을 특징으로 하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험장치.
  7. 미리 정해진 표적지를 향해 무진동차량에 구비된 항공기용 카메라가 지향될 수 있도록 영상촬영임무계획을 수립하는 영상촬영임무계획수립단계;
    상기 카메라가 구비된 상기 무진동차량이 시험경로에 진입하는 진입단계;
    미리 설정된 상기 시험경로를 주행하는 주행단계;
    상기 카메라가 시험용촬영임무파일모듈에 따라 미리 정해진 표적지를 촬영하는 촬영단계;
    촬영된 상기 표적지의 영상을 분석하여 지향정확도를 산출하는 분석단계;
    상기 카메라의 상기 지향정확도가 요구치를 초과하였는지를 판단하는 지향정확도판단단계;를 포함하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 촬영단계에서,
    상기 무진동차량에 구비된 GPS/INS좌표모듈은 상기 무진동차량의 위치정보를 시험용촬영임무파일모듈로 송신하고,
    상기 시험용촬영임무파일모듈은 상기 무진동차량의 위치정보와 상기 표적지의 위치정보를 근거로 자동촬영을 위한 지향구동명령을 상기 카메라로 송신하며,
    상기 카메라를 통해 촬영된 영상정보는 영상처리 및 압축되어 상기 무진동차량에 구비된 저장장치에 저장되며,
    상기 영상정보는 상기 시험경로에 구비된 지상수신 및 처리장치로 송신되는 것을 특징으로 하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 분석단계에서
    상기 촬영단계에서 촬영된 상기 표적지의 영상과,
    미리 준비된 기계획 촬영상과의 차이를 분석하여 상기 카메라의 성능을 평가하는 것을 특징으로 하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 분석단계에서
    상기 무진동차량의 주행이 종료되며,
    저장장치에 저장된 결과 및 로그 데이터를 분석하여 상기 카메라의 지향정확도를 계산하며,
    상기 카메라의 자동촬영 정상여부를 확인을 수행하는 것을 특징으로 하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 지향정확도판단단계에서 상기 지향정확도가 요구치 이하일 경우 상기 영상촬영임무계획수립단계가 재수행되는 것을 특징으로 하는 항공탑재 EO/IR 영상장비 표적지향 정확도 및 자동촬영 시험방법.
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