KR101616361B1 - Apparatus and method for estimating location of long-range acoustic target - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장거리 음향표적 위치추정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 장거리 음향표적 위치추정 장치는, 저주파 순간 소음을 감지하여 신호의 도달 시간 및 방위를 추정하는 복수의 감지부; 상기 도달 시간 및 방위 추정의 결과를 이용하여 장거리 저주파 음향표적의 위치를 추정하는 지휘부; 및 상기 복수의 감지부와 지휘부 사이의 통신을 담당하는 통신부;를 포함한다. The present invention relates to an apparatus and method for estimating a long-range acoustic target position. An apparatus for estimating a long-range acoustic target position according to an embodiment of the present invention includes: a plurality of sensing units for sensing low-frequency instantaneous noise and estimating arrival times and orientations of signals; Estimating a position of the long-range low-frequency acoustic target using the result of the arrival time and the orientation estimation; And a communication unit for communication between the plurality of sensing units and the command unit.

Description

장거리 음향표적 위치추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING LOCATION OF LONG-RANGE ACOUSTIC TARGET}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING LOCATION OF LONG-RANGE ACOUSTIC TARGET [0002]
본 발명은 장거리 음향표적 위치추정 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for estimating a long-range acoustic target position.
음향표적탐지장비는 다수의 음향센서로 구성된 마이크로폰 배열을 이용하여 표적이 발생시키는 소리(음파)를 수신하여, 표적의 위치를 탐지하는 음향신호처리기술 기반의 무기체계를 의미한다. Acoustic target detection equipment refers to a weapon system based on acoustic signal processing technology that detects the position of a target by receiving a sound (sound wave) generated by the target using a microphone array composed of a plurality of acoustic sensors.
일반적으로 음향신호를 이용한 표적탐지는 수중환경에서 잠수함 등의 수중표적을 탐지하기 위한 소나(SONAR : Sound Navigation and Ranging) 체계에서 활용되고 있으나, 최근에는 선진국을 중심으로 지상에서 음향신호를 발생시키는 적 화기나 포대의 위치를 탐지할 수 있는 저격수 탐지체계, 대포병 음향탐지체계에 적용되고 있다. In general, target detection using acoustic signals is used in SONAR (Sound Navigation and Ranging) system to detect underwater targets such as submarines in underwater environments. Recently, however, A sniper detection system capable of detecting the location of firearms and turrets, and a large artillery sound detection system.
음향표적탐지장비는 운용되는 형태에 따라 병사휴대형, 지상고정형, 차량탑재형, 함정탑재형, 항공기탑재형 등 다양한 형태로 개발되고 있다. 또한, 임무에 따라서 저격수의 위치를 탐지하는 저격수 탐지 체계, 차량이나 항공기를 탐지하고 식별할 수 있는 차량 및 항공기 탐지 체계, 장거리에서 적 포대의 위치를 탐지하는대포병 음향 탐지 체계로 구분될 수 있다. Acoustic target detection equipment is being developed in various forms such as portable soldier, ground fixed type, vehicle mounted type, traps mounted type, and aircraft mounted type, depending on the type of operation. In addition, it can be classified into a sniper detection system that detects the position of a sniper according to the mission, a vehicle and aircraft detection system that can detect and identify a vehicle or an aircraft, and a artillery sound detection system that detects the position of an enemy bulwark in a long distance.
이러한 발전에 힘입어, 원거리에 있는 저주파 음향표적의 위치를 추정하기 위한 장치 및 방법에 대한 관심이 증대되고 있다. With this advancement, there is an increasing interest in devices and methods for estimating the location of low frequency acoustic targets at a distance.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 원거리에 위치한 저주파 음향표적에서 발생한 순간 소음을 탐지하여 음향표적의 위치를 신뢰성 있게 추정할 수 있는 장거리 음향표적 위치추정 장치 및 방법을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for estimating a long-range acoustic target position that can reliably estimate a position of an acoustic target by detecting instantaneous noises generated in a low-frequency acoustic target located at a long distance.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장거리 음향표적 위치추정 장치는, 저주파 순간 소음을 감지하여 신호의 도달 시간 및 방위를 추정하는 복수의 감지부; 상기 도달 시간 및 방위 추정의 결과를 이용하여 장거리 저주파 음향표적의 위치를 추정하는 지휘부; 및 상기 복수의 감지부와 지휘부 사이의 통신을 담당하는 통신부;를 포함한다. An apparatus for estimating a long-range acoustic target position according to an embodiment of the present invention includes: a plurality of sensing units for sensing low-frequency instantaneous noise and estimating arrival times and orientations of signals; Estimating a position of the long-range low-frequency acoustic target using the result of the arrival time and the orientation estimation; And a communication unit for communication between the plurality of sensing units and the command unit.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 감지부 각각은, 상기 음향표적에서 발생한 저주파 순간 소음을 수신하는 청음기; 상기 청음기에서 수신한 순간 소음을 처리하여 상기 순간 소음의 유무를 판단하고, 상기 방위를 추정하는 신호처리기; 상기 신호처리기에 연결되어 풍향, 풍속 및 기온 중 적어도 하나를 포함하는 기상 정보를 감지하는 기상센서; 상기 신호처리기에 연결되어 절대시간 정보를 제공하는 GPS 수신센서; 및 상기 신호처리기에 연결되어 상기 지휘부와 통신하는 통신처리기;를 포함할 수 있다. In an embodiment, each of the plurality of sensing units includes a sounder for receiving low-frequency instantaneous noises generated in the acoustic target; A signal processor for processing the instantaneous noise received by the sound processor to determine whether the instantaneous noise is present and to estimate the orientation; A weather sensor connected to the signal processor for sensing weather information including at least one of a wind direction, a wind speed and a temperature; A GPS receiving sensor coupled to the signal processor for providing absolute time information; And a communication processor connected to the signal processor and communicating with the command unit.
실시 예에 있어서, 상기 지휘부는, 상기 복수의 감지부에서 생성한 순간 소음의 방위 탐지 결과나, 상기 순간 소음의 탐지 시각을 이용하여 상기 저주파 음향표적의 위치를 추정하는 정보융합기; 상기 정보융합기에 연결되어 상기 복수의 감지부와 통신하는 통신처리기; 및 상기 정보융합기에 연결되어 절대시간 정보를 제공하는 GPS 수신센서;를 포함한다. In an embodiment, the command unit may include an information fuser for estimating a position of the low frequency acoustic target using a result of detecting the instantaneous noise of the instantaneous noise generated by the plurality of sensors, or the instantaneous noise detection time; A communication processor connected to the information fusion device and communicating with the plurality of sensing units; And a GPS reception sensor connected to the information fusion device to provide absolute time information.
실시 예에 있어서, 상기 통신부는, 상기 복수의 감지부와 상기 지휘부 사이의 무선통신 신호를 송수신하는 무선 송수신기; 및 상기 무선 송수신기의 가시선이 확보되지 않은 경우, 상기 복수의 감지부와 상기 지휘부 사이의 무선통신을 수행하는 통신 중계기;를 포함한다. In an exemplary embodiment, the communication unit may include: a wireless transceiver for transmitting and receiving a wireless communication signal between the plurality of sensing units and the command unit; And a communication repeater performing wireless communication between the plurality of sensing units and the command unit when the line of sight of the wireless transceiver is not secured.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장거리 음향표적 위치추정 방법은, (a) 복수의 지점에서 저주파 순간 소음을 감지하여 신호의 도달 시간 및 방위를 추정하는 단계; 및 (b) 상기 도달 시간 및 방위 추정의 결과를 이용하여 장거리 저주파 음향표적의 위치를 추정하는 단계;를 포함한다. A method for estimating a long-range acoustic target position according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) estimating arrival times and orientations of a signal by detecting low-frequency instantaneous noises at a plurality of points; And (b) estimating a position of the long-range low frequency acoustic target using the result of the arrival time and the orientation estimation.
본 발명에 의하면, 복수 개의 감지소에서 생성한 탐지 결과 및 방위추정 결과를 융합하여 다수의 표적 위치를 추정할 수 있다. According to the present invention, a plurality of target positions can be estimated by fusing the detection result and the orientation estimation result generated from a plurality of sensors.
또한, 군사적 대상인 로켓, 포, 개인화기 등의 음향표적의 위치 추정에 활용할 수 있으며, 음향신호를 분석함으로써 부대 경계의 감시정찰에 활용할 수 있다. In addition, it can be used to estimate the position of acoustic targets such as rocket, gun, personal firearm, which are military targets, and can be used for surveillance and reconnaissance of unit boundaries by analyzing acoustic signals.
그리고, 비군사적 대상으로써는 표적의 음향 신호를 추적하는 감시 장비 등에 활용할 수 있다. And, as a non-military target, it can be used for surveillance equipment that tracks the acoustic signal of the target.
도 1은 본 발명에 따른 장거리 음향표적 위치추정 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 장거리 음향표적 위치추정 장치의 기능 흐름을 표현한 개념도이다.
도 3은 감지부의 하부 구성을 나타낸 개념도이다.
도 4는 지휘부의 하부 구성을 나타낸 개념도이다.
도 5는 지휘부에서 음향표적의 탐지정보를 융합하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 통신부의 하부 구성을 나타낸 개념도이다.
도 7은 DGPS 수신기를 이용한 두 지점간의 좌표 차이를 측량하는 방법을 도시한 개념도이다.
1 is a block diagram illustrating an apparatus for estimating a long-range acoustic target position according to the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a functional flow of a long-range acoustic target position estimating apparatus according to the present invention.
3 is a conceptual view showing a lower configuration of the sensing unit.
4 is a conceptual diagram showing a lower configuration of a command section.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a method of fusing detection information of an acoustic target in a command section.
6 is a conceptual diagram showing a lower configuration of the communication unit.
7 is a conceptual diagram showing a method of measuring a coordinate difference between two points using a DGPS receiver.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 하지만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통해 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description are omitted, and like parts are denoted by similar reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명에 따른 장거리 음향표적 위치추정 장치를 보여주는 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for estimating a long-range acoustic target position according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장거리 음향표적 위치추정 장치는 복수의 감지부(110), 통신부(120) 및 지휘부(130)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the long-range acoustic target position estimating apparatus according to the present invention includes a plurality of sensing units 110, a communication unit 120, and a command unit 130.
구체적으로, 감지부(110)는 음향표적에서 발생한 저주파 순간 소음을 수신하여 도달 시각과 방위를 탐지한다. 그리고 지휘부(130)는 복수의 감지부(110)에서 산출한 순간 소음의 탐지 결과를 융합하여 음향표적의 위치추정을 수행하고, 그 결과를 운용자에게 제공한다. 통신부(120)는 감지부(110)와 지휘부(130) 사이의 유무선 통신을 담당해준다. Specifically, the sensing unit 110 receives the low-frequency instantaneous noises generated in the acoustic target, and detects arrival time and direction. The command unit 130 fuses the detection result of the instantaneous noise calculated by the plurality of sensors 110 to estimate the position of the acoustic target, and provides the result to the operator. The communication unit 120 performs wired / wireless communication between the sensing unit 110 and the command unit 130.
도 2는 본 발명에 따른 장거리 음향표적 위치추정 장치의 기능 흐름을 표현한 개념도이다. 2 is a conceptual diagram illustrating a functional flow of a long-range acoustic target position estimating apparatus according to the present invention.
도 2를 참조하면, 감지부(110)는 기상센서, 음향센서, GPS 센서에서 신호를 수신하고, 이를 이용하여 신호처리기에서 순간 소음을 탐지한다. 신호처리기는 청음기에서 수신한 음향신호를 주파수 대역으로 필터링하고, 음향표적이 포함될 수 있는 에너지 레벨을 모니터링한다. 또한, 에너지가 갑자기 커지는 시점에서 표적의 탐지 여부를 판정하고 탐지 시각을 결정한다. Referring to FIG. 2, the sensing unit 110 receives signals from a weather sensor, an acoustic sensor, and a GPS sensor, and detects instantaneous noises in the signal processor using the signals. The signal processor filters the acoustic signal received at the auditor into a frequency band and monitors the energy level at which the acoustic target may be included. Also, at the time when the energy suddenly becomes large, whether or not the target is detected is determined and the detection time is determined.
탐지된 표적에 대해서는 연결된 복수의 청음기에서 수신한 음향신호 사이의 시간차이를 상호상관(cross correlation)을 통해 계산하며, 이 시간 차이를 이용하여 음파면의 도달 방위를 계산할 수 있다. 청음기 사이의 음파 도달시간 지연은 음파의 도달 방위에 따라 결정되기 때문이다. For the detected target, the time difference between the acoustic signals received from the connected plural audios is calculated through cross correlation, and the arrival direction of the sound wave surface can be calculated using this time difference. This is because the delay time of arrival of the sound waves between the sound waves is determined by the arrival direction of the sound waves.
지휘부(130)는 복수의 감지부(110)에서 생성한 탐지결과(도착시간, 방위, 탐지 주파수, 시간 파형)를 통신부(120)로부터 수신하여, 탐지결과를 표적별로 분류하는 표적 연관을 수행한다. The command unit 130 receives detection results (arrival time, orientation, detection frequency, time waveform) generated by the plurality of sensors 110 from the communication unit 120 and performs a target association for sorting the detection results by target .
이후 동일 표적으로부터 발생한 탐지결과만을 활용하여 해당 표적의 위치를 추정하고, 표적의 신호 파형을 주파수 분석하여 표적의 분석 식별을 수행한다. 또한, 지휘부(130)는 표적 위치추정 결과와 분석 식별 결과를 최종적으로 화면에 전시할 수 있다. Then, the position of the target is estimated using only the detection result generated from the same target, and the analysis of the target is performed by frequency analysis of the signal waveform of the target. In addition, the command unit 130 may finally display the target position estimation result and the analysis identification result on the screen.
도 3은 감지부(110)의 하부 구성을 나타낸 개념도이다. 3 is a conceptual diagram showing a lower configuration of the sensing unit 110. As shown in FIG.
도 3을 참조하면, 감지부(110)는 음향표적에서 발생한 저주파 순간 소음을 수신하는 청음기(301), 상기 수신한 저주파 순간 소음을 처리하여 순간 소음의 유무를 판단하고 방위 추정을 수행하는 신호처리기(302), 상기 신호처리기(302)에 연결되어 풍향, 풍속 및 기온의 기상정보를 감지하는 기상센서(303), 상기 신호처리기(302)에 연결되어 절대시간 정보를 제공하는 GPS 수신센서(304)를 포함한다. 3, the sensing unit 110 includes a sounder 301 for receiving a low-frequency instantaneous noise generated in an acoustic target, a signal processor (not shown) for processing the received low-frequency instantaneous noise to determine instantaneous noise, A weather sensor 303 connected to the signal processor 302 to detect weather information of wind direction, wind speed and temperature, a GPS receiving sensor 304 connected to the signal processor 302 for providing absolute time information, ).
또한, 상기 신호처리기(302)와 청음기(301)를 연결하는 케이블(305), 상기 신호처리기(302)와 기상센서(303)를 연결하는 케이블(306), 상기 신호처리기(302)에 연결되어 지휘부(130)와 통신기능을 수행하는 통신처리기(307) 및 외부 전원이 없는 상태에서 감지부(110)를 운용할 수 있도록 전원을 공급하는 배터리(308)를 포함한다. A cable 306 connecting the signal processor 302 and the air cleaner 301; a cable 306 connecting the signal processor 302 and the gas sensor 303; A communication processor 307 for performing a communication function with the command unit 130 and a battery 308 for supplying power to operate the sensing unit 110 in the absence of an external power source.
신호처리기(302)에 연결된 청음기(301) 및 기상센서(303)는 산악 등의 복합지형에서 이동식 원격 설치가 가능하여야 하므로, 이를 지원하기 위해 길이가 길면서 감쇄가 작은 견고한 케이블(305, 306)을 사용한다. 또한, 200m 이상의 길이에 설치하는 경우 전달되는 신호의 감쇄를 보상하기 위해, 신호 중계장치(repeater) 등을 사용할 수 있다. The sound sensor 301 and the weather sensor 303 connected to the signal processor 302 must be capable of being remotely installed in a complex terrain such as mountain or the like. Therefore, in order to support this, a long cable 305, 306, Lt; / RTI > In addition, in case of installing at a length of 200 m or more, a signal repeater or the like can be used to compensate the attenuation of the transmitted signal.
그리고 전원 공급용 배터리(308)는 긴급 상황에 대비하여 차량용 배터리와 호환 가능하도록 출력 전압을 결정할 수 있다. And the power supply battery 308 can determine the output voltage so as to be compatible with the vehicle battery in preparation for an emergency.
도 4는 지휘부(130)의 하부 구성을 나타낸 개념도이다. 4 is a conceptual diagram showing a lower configuration of the command unit 130. As shown in FIG.
도 4를 참조하면, 지휘부(130)는 복수의 감지부(110)에서 생성한 순간 소음의 탐지 결과 및 방위 추정 결과를 융합하여 음향표적의 위치 추정을 수행하는 정보융합기(401), 정보융합기(401)에 연결되어 감지부(110)와 통신기능을 수행하는 통신처리기(402) 및 상기 정보융합기(401)에 연결되어 절대시간 정보를 제공하는 GPS 수신센서(403)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the command unit 130 includes an information fusion unit 401 for performing position estimation of an acoustic target by fusing the instantaneous noise detection result and the azimuth estimation result generated by the plurality of sensing units 110, And a GPS reception sensor 403 connected to the information fusion device 401 and providing absolute time information. The communication processor 402 is connected to the sensor 401 and performs a communication function with the sensing unit 110.
도 5는 지휘부(130)에서 음향표적(501)의 탐지정보를 융합하는 방법을 나타낸 개념도이다. FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a method of fusing detection information of the acoustic target 501 in the command unit 130. FIG.
도 5를 참조하면, 지휘부(130)의 정보융합기(401)는 다수 표적의 순간 소음 탐지결과를 수신하여 표적별 탐지정보를 분류하게 된다. 정보융합기(401)는 표적별로 분류된 탐지정보를 이용하여 최종 위치추정을 수행한다. Referring to FIG. 5, the information fusion unit 401 of the command unit 130 receives instantaneous noise detection results of a plurality of targets and classifies the detection information by the target. The information fusion unit 401 performs final position estimation using the detection information classified according to the target.
우선 신호처리기(302)에서 탐지한 순간 소음의 방위추정(AoA, Angle of Arrival) 결과를 이용하여, 방위선(503)의 교점에서 음향표적의 위치를 산출할 수 있다. 또한, 음향표적에서 발생한 신호가 공간상에 지형환경의 제약에도 불구하고 구형의 이상적인 음파면(502)을 통해 전달된다고 가정하면, 분산된 신호처리기(302)에서 탐지한 시간의 차이(TDOA, Time Difference of Arrival)를 이용한 쌍곡선(504)의 교점에서 위치추정이 가능하다. The position of the acoustic target can be calculated at the intersection of the diagonal line 503 by using the result of the AoA (Angle of Arrival) estimation of the instantaneous noise detected by the signal processor 302. [ Assuming that the signal generated in the acoustic target is transmitted through the spherical ideal sound wavefront 502 in spite of the constraint of the terrestrial environment, the time difference detected by the dispersed signal processor 302 (TDOA, Time The position can be estimated at the intersection of the hyperbola 504 using the Difference of Arrival.
도 6은 통신부(120)의 하부 구성을 나타낸 개념도이다. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a lower configuration of the communication unit 120. FIG.
도 6을 참조하면, 통신부(120)는 지형의 영향에 관계없이 감지부(110)가 설치될 수 있도록 무선 전파통신(603)을 지원할 수 있다. 이를 위해 통신부(120)는 지휘부(130)와 감지부(110) 사이에 무선 통신을 담당하는 무선 송수신기(122)와 상기 무선 송수신기(122)가 지형에 의해 가시선이 확보되지 않은 경우 가시선 확보에 사용할 수 있는 통신 중계기(123)를 포함할 수 있다. 또한 근접한 지휘부(130)와 감지부(110) 사이의 통신 연결을 위해 유선 통신선호(604)를 활용할 수 있다. Referring to FIG. 6, the communication unit 120 may support the radio wave communication 603 so that the sensing unit 110 can be installed regardless of the influence of the terrain. To this end, the communication unit 120 includes a wireless transceiver 122 for performing wireless communication between the command unit 130 and the sensing unit 110 and a wireless transceiver 122 for use in securing a line of sight when the wireless transceiver 122 is not secured by the terrain And may include a communication repeater 123, Also, a wired communication preference 604 may be utilized for communication connection between the nearby command unit 130 and the sensing unit 110.
한편, 가시선이 확보되지 않은 경우 장파의 AM이나 FM 통신을 위해 통신 채널의 확보가 가능하다. 또한, 가시선이 확보된 경우에는 통신용량의 증대를 위해 단파통신을 적용할 수 있다. On the other hand, if the line of sight is not secured, it is possible to secure a communication channel for long-wave AM or FM communication. In the case where the line of sight is secured, short-wave communication can be applied to increase the communication capacity.
도 3 및 도 4에 도시된 신호처리기(302)와 정보융합기(401)는 GPS 수신센서(304)에서 수신한 위성(310) 동기신호(pps, pulse per second)를 이용하여 1초 단위로 음향신호의 샘플시각을 정확하게(100ns 이내) 동기화하여, 원격 신호처리기 사이에 동일한 샘플시각을 유지할 수 있다. The signal processor 302 and the information fusion unit 401 shown in FIGs. 3 and 4 are configured to perform the synchronization processing in units of 1 second using the satellite synchronization signal (pps, pulse per second) received by the GPS reception sensor 304 The sample time of the sound signal can be synchronized accurately (within 100 ns), and the same sample time can be maintained between the remote signal processors.
상기 GPS 수신센서(304)에서 GPS 교란신호에 의해 동기신호를 수신할 수 없는 경우, 신호처리기(302)는 내부 클락을 이용한 동기회로로 전환하여 일정 시간 동안 시간 동기를 확보할 수 있다. 또한, GPS 재밍에 대항하기 위해 상대적으로 재밍에 강인한 군용 GPS를 사용할 수 있으나, 위와 같이 민수 GPS를 사용하더라도 내부 클락을 이용함으로써, 일정 기간 동안 분산 신호처리기 사이의 동기를 유지하고, 재밍 종결시 다시 위성 동기신호를 활용한 동기화를 시도할 수 있다. If the GPS reception sensor 304 can not receive the synchronization signal due to the GPS disturbance signal, the signal processor 302 may switch to the synchronization circuit using the internal clock to secure time synchronization for a predetermined period of time. In addition, although it is possible to use military GPS which is relatively robust against jamming in order to cope with GPS jamming, it is possible to maintain the synchronization between the distributed signal processors for a certain period of time by using the internal clock even when the civilian GPS is used, Synchronization can be attempted using a satellite synchronization signal.
도 7은 DGPS 수신기를 이용한 두 지점간의 좌표 차이를 측량하는 방법을 도시한 개념도이다. 7 is a conceptual diagram showing a method of measuring a coordinate difference between two points using a DGPS receiver.
통상적인 GPS 수신기는 기준점 없이 위성 신호를 수신하여 위경도 좌표를 산출하므로 위치 오차가 크다. 그러나 DGPS 수신기는 기준점 수신기(701) 대비 측정지점 수신기(702)의 좌표 차이가 얼마인지를 산출하여 전시기(703)에 표시하므로, 두 지점 간에 공통적으로 작용하는 오차 요인을 제거해준다. 이에 따라, 위치 측량 오차를 줄일 수 있다. A typical GPS receiver receives a satellite signal without a reference point and calculates the latitude and longitude coordinates. However, since the DGPS receiver calculates the difference of the coordinates of the measurement point receiver 702 with respect to the reference point receiver 701 and displays it in the previous period 703, the DGPS receiver eliminates the common error factors between the two points. Thus, the position measurement error can be reduced.
또한, 청음기(301)의 위치 측량 오차는 방위 및 거리추정 오차로 이어지므로, DGPS를 이용한 정밀한 측량(cm수준의 작은 오차)을 수행하여야 한다. Further, since the position measurement error of the sound sensor 301 leads to the azimuth and distance estimation error, accurate measurement (small error in cm level) using the DGPS should be performed.
신호처리기(302)는 DGPS 수신기에서 확인한 청음기(301)의 위경도 정보를 입력받아 위치정보를 갱신하며, 정보융합기(401)는 신호처리기(302)에서 갱신한 청음기(301)의 위치정보를 수신하여 실시간 반영할 수 있다. The signal processor 302 receives position information of the earphone 301 that is confirmed by the DGPS receiver and updates position information of the earphone 301. The information fusion unit 401 receives position information of the earphone 301 updated by the signal processor 302 Receive and reflect in real time.
그리고, 신호처리기(302)는 연결된 청음기(301)의 개수가 변경되면 이를 입력받아 청음기(301)의 개수 및 구성을 갱신하여 방위 추정에 반영할 수 있으며, 연결된 청음기(301)가 고장난 경우 이를 제외하고 신호처리를 할 수 있다. When the number of the connected phonetic transducers 301 is changed, the signal processor 302 can update the number and configuration of the phonetic transducers 301 and reflect the same in the direction estimation. And signal processing can be performed.
운용자는 정보융합기(401)를 통해 신호처리기(302)에 연결된 전체 청음기(301)의 신호 준위를 파악하고, 신호 준위가 주변의 잡음 준위와 비교하여 매우 높거나 낮은 경우 고장으로 판단하여 해당 청음기(301)를 신호처리에서 배제할 수 있다. 위와 같은 운용절차를 통해 감시소를 임시이동식으로 산악 등의 복합지형에 설치하여 운용할 수 있다. The operator grasps the signal level of the entire gawk 301 connected to the signal processor 302 through the information fusion unit 401. If the signal level is very high or low compared with the surrounding noise level, (301) can be excluded from the signal processing. Through the above operation procedure, the observation station can be temporarily installed and operated on a complex terrain such as a mountainous area.
한편, 정보융합기(401)는 다음의 4가지 운용모드를 지원할 수 있다. 우선 감지부(110)의 탐지 시각 및 방위탐지 결과를 실시간으로 수신하여 감시영역의 지도상에 표적의 추정 위치와 위치추정에 참여한 감지부(110)의 위치 및 각 감지부(110)에서 탐지한 방위, 신호 파형, 기상정보를 전시하는 실시간 모드를 지원할 수 있다. Meanwhile, the information fusion unit 401 may support the following four operation modes. First, the detection time and direction detection result of the sensing unit 110 are received in real time, and the estimated position of the target on the map of the surveillance region and the position of the sensing unit 110 participating in the position estimation, It can support real-time mode displaying azimuth, signal waveform and weather information.
또한, 과거에 탐지된 결과를 저장하였다가 운용자에게 요청시 재생하는 재생 모드를 지원할 수 있다. 그리고 신호처리기(302)와 연결하지 않고 시뮬레이션 시나리오에 의해 동작하는 시뮬레이션 모드를 지원할 수 있다. In addition, it is possible to support a playback mode in which a result detected in the past is stored and reproduced upon request from the operator. And can support a simulation mode that is operated by a simulation scenario without being connected to the signal processor 302. [
마지막으로 신호처리기(302)로부터 수신한 환경정보와 감시영역의 정밀 지형 자료 DB, 고공기상장비로부터 수신한 환경정보 및 운용자가 입력한 환경정보를 바탕으로 위치추정 성능을 사전에 예측할 수 있는 환경 예측 모드를 지원할 수 있다. Finally, based on the environmental information received from the signal processor 302, the precise terrain data DB of the surveillance area, the environment information received from the high-altitude weather equipment, and the environment information input by the operator, Mode.
결과적으로, 본 발명에 의하면, 복수 개의 감지소에서 생성한 탐지 결과 및 방위추정 결과를 융합하여 다수의 표적 위치를 추정할 수 있다. As a result, according to the present invention, it is possible to estimate a plurality of target positions by fusing the detection result and the orientation estimation result generated in a plurality of sensors.
또한, 군사적 대상인 로켓, 포, 개인화기 등의 음향표적의 위치 추정에 활용할 수 있으며, 음향신호를 분석함으로써 부대 경계의 감시정찰에 활용할 수 있다. In addition, it can be used to estimate the position of acoustic targets such as rocket, gun, personal firearm, which are military targets, and can be used for surveillance and reconnaissance of unit boundaries by analyzing acoustic signals.
그리고, 비군사적 대상으로써는 표적의 음향 신호를 추적하는 감시 장비 등에 활용할 수 있다. And, as a non-military target, it can be used for surveillance equipment that tracks the acoustic signal of the target.
상기와 같이 장거리 음향표적 위치추정 장치는 상기 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the arrangement and method of the above-described embodiments are not limited to be applied to the above-described embodiments, but the embodiments may be modified such that all or some of the embodiments are selectively combined .

Claims (5)

  1. 저주파 순간 소음을 감지하여 신호의 도달 시간 및 방위를 추정하는 복수의 감지부;
    상기 도달 시간 및 방위 추정의 결과를 이용하여 장거리 저주파 음향표적의 위치를 추정하는 지휘부; 및
    상기 복수의 감지부와 상기 지휘부 사이의 통신을 담당하는 통신부;를 포함하고,
    상기 복수의 감지부 각각은,
    상기 음향표적에서 발생한 저주파 순간 소음을 수신하는 복수의 청음기들;
    상기 청음기들에서 수신한 음향신호들을 주파수 대역으로 필터링하고, 상기 음향표적이 포함될 수 있는 에너지 레벨을 모니터링하며, 모니터링한 에너지가 기준 값보다 커지는 시점에서 상기 음향표적의 탐지 여부를 판정하고, 상기 음향표적이 탐지되는 경우 상기 음향신호들 사이의 시간 차이를 이용하여 상기 방위를 추정하는 신호처리기;
    상기 신호처리기에 연결되어 풍향, 풍속 및 기온 중 적어도 하나를 포함하는 기상 정보를 감지하는 기상센서;
    상기 신호처리기에 연결되어 절대시간 정보를 제공하는 GPS 수신센서; 및
    상기 신호처리기에 연결되어 상기 지휘부와 통신하는 통신처리기;를 포함하며,
    상기 신호처리기는,
    상기 복수의 청음기들로부터 수신된 신호 준위들 중 적어도 하나가 주변의 잡음 준위와 비교하여 기설정된 최대값보다 높거나 기설정된 최소값보다 낮은 경우, 상기 방위를 추적하는 신호처리에서 상기 적어도 하나를 운용자 입력에 근거하여 배제하는 것을 특징으로 하는 장거리 음향표적 위치추정 장치.
    A plurality of sensing units for sensing a low frequency instantaneous noise and estimating arrival times and orientations of signals;
    Estimating a position of the long-range low-frequency acoustic target using the result of the arrival time and the orientation estimation; And
    And a communication unit for performing communication between the plurality of sensing units and the command unit,
    Wherein each of the plurality of sensing units comprises:
    A plurality of sounders for receiving low frequency instantaneous noises generated in the acoustic target;
    The acoustic signals received by the sounders are filtered in a frequency band, an energy level at which the acoustic target may be included is monitored, a determination is made as to whether the acoustic target is detected at a time point when the monitored energy becomes greater than a reference value, A signal processor for estimating the azimuth using a time difference between the acoustic signals when a target is detected;
    A weather sensor connected to the signal processor for sensing weather information including at least one of a wind direction, a wind speed and a temperature;
    A GPS receiving sensor coupled to the signal processor for providing absolute time information; And
    And a communication processor connected to the signal processor and communicating with the command unit,
    Wherein the signal processor comprises:
    When at least one of the signal levels received from the plurality of hearing instruments is higher than a predetermined maximum value or lower than a predetermined minimum value in comparison with a surrounding noise level, Based on the positional information of the target object.
  2. 삭제delete
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 지휘부는,
    상기 복수의 감지부에서 생성한 순간 소음의 방위 탐지 결과나, 상기 순간 소음의 탐지 시각을 이용하여 상기 저주파 음향표적의 위치를 추정하는 정보융합기;
    상기 정보융합기에 연결되어 상기 복수의 감지부와 통신하는 통신처리기; 및
    상기 정보융합기에 연결되어 절대시간 정보를 제공하는 GPS 수신센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장거리 음향표적 위치추정 장치.
    The method according to claim 1,
    The command unit,
    An information fusion unit for estimating a position of the low frequency acoustic target using the instantaneous noise detection result generated by the plurality of sensing units or the instantaneous noise detection time;
    A communication processor connected to the information fusion device and communicating with the plurality of sensing units; And
    And a GPS reception sensor connected to the information fusion device to provide absolute time information.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 복수의 감지부와 상기 지휘부 사이의 무선통신 신호를 송수신하는 무선 송수신기; 및
    상기 무선 송수신기의 가시선이 확보되지 않은 경우, 상기 복수의 감지부와 상기 지휘부 사이의 무선통신을 수행하는 통신 중계기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장거리 음향표적 위치추정 장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein,
    A wireless transceiver for transmitting and receiving wireless communication signals between the plurality of sensing units and the command unit; And
    And a communication repeater for performing wireless communication between the plurality of sensing units and the command unit when the visible line of the wireless transceiver is not secured.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 정보융합기는,
    상기 복수의 감지부에서 생성한 순간 소음의 방위 탐지 결과를 표적별로 분류하고, 표적별로 분류된 탐지정보를 이용하여 다수의 표적 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 장거리 음향표적 위치추정 장치.
    The method of claim 3,
    The information fusion device includes:
    And a plurality of target positions are estimated using the detection information classified according to the target by classifying the result of the orientation detection of the instantaneous noise generated by the plurality of sensors.
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