KR101701873B1 - 함정전투체계의 표적 관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 함정전투체계의 표적 관리 방법에 관한 것으로서, 자함 센서들을 이용하여 이동하는 표적 개체의 정보를 저장 또는 관리하는 함정전투체계의 표적 관리 방법에 있어서, 상기 자함 센서를 이용하여 자함의 위치를 감지하여 자함 기준 시점에서의 자함의 좌표 정보를 산출하는 단계; 상기 자함 센서를 이용하여 표적 위치를 감지하여 표적 감지 시점에서의 표적의 좌표 정보를 산출하는 단계; 및 상기 표적의 좌표 정보에 대한 위치 오차를 보정하는 위치보정함수를 적용하여 상기 표적의 감지 시점과 자함 기준 시점의 위치 오차값을 보정하여 상기 자함 기준 시점에서의 표적 좌표 정보를 산출하는 단계를 포함한다. 따라서, 본 발명은 자함 센서가 표적을 탐지한 시점에서의 표적의 위치와 자함의 기준 시점에서 탐지한 표적의 위치간에 발생되는 오차를 위치보정함수를 이용하여 보정함으로서 표적의 정확한 위치 산출과 정확한 거리를 산출할 수 있다.

Description

함정전투체계의 표적 관리 방법{Method for managing target of naval vessel combat system }

본 발명은 함정전투체계의 표적 관리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 국방 분야의 함정 전투체계에 DBMS(Data Base Management System)를 활용하여 주요 표적에 대한 식별 및 분석, 실시간 처리를 지원하는 함정전투체계의 표적 관리 방법에 관한 것이다.

해군이 운용하는 함정 내에는 지휘통제 및 무장통제 기능을 담당하는 함정 전투체계가 구비되어 운용된다. 이러한 함정전투체계는 탐지된 표적에 대해 표적 식별, 관리 및 기동 분석을 수행하는 센서 체계, 전술 상황 편집, 위협 평가 및 분석, 무장 할당 및 교전 계획을 수립하는 전투 체계 및 교전 감시/평가, 발사 및 교전 통제를 수행하는 무장 체계로 이루어진다.

함정전투체계는 함정에 다수의 레이더 및 자함 센서들을 장착하여 표적 객체를 감시 및 탐지함과 더불어 이를 관리하는 합동표적관리를 수행한다.

함정전투체계에서 표적 관리는 시간의 흐름에 따라 이동하는 표적 객체의 정보를 저장 및 관리하는 기술로서, 자함 센서들이 탐지한 표적 정보를 관리하는 원시 표적 관리, 자함 센서들이 탐지한 표적을 융합하는 원시 표적 융합, 융합 표적을 관리하는 시스템 표적 관리, 시스템 표적을 융합하는 시스템 표적 융합, 융합 표적을 전술적으로 관리하는 전술적 표적 관리를 포함한다.

여기서, 원시 표적은 자함 센서, 운용자 입력에 의해 생성되는 표적이고, 시스템 표적은 자함 센서에 의해 탐지된 원시 표적이 융합 또는 해체 과정을 거친 후 생성된 표적이며, 네트워크 표적은 작전 세력 내에서 공통으로 공유되는 표적 전술화면에 전시하는 표적이고, 전술 표적은 표적과 데이터링크 수신 표적의 비교 일치 또는 해체 과정을 거친 후 생성되는 표적이다.

이때, 함정전투체계에서의 합동표적관리는 크게 함 탑재 센서 및 데이터링크로부터 수신되는 표적정보를 이용하여 표적융합, 비교 이치, 연산 등의 기능을 통해 전술표적을 관리하는 표적처리 기능과, 함 탑재 센서 및 데이터링크로부터 수신된 표적을 하나의 표적으로 표현하는 표적관리 기능 및, 함 탑재 센서 및 운용자 입력, 데이터링크로부터 입력되는 표적정보를 이용하여 표적을 생성, 갱신, 삭제하는 표적 편집기능 등을 포함한다.

종래 기술의 합동 표적 관리는 표적 관리 및 식별, 전술 상황 편집, 위협 분석, 무장 할당 등의 수행을 위해 다수의 응용 프로그램이 수행되어야하는 문제점이 있다.

한편, 표적 융합, 융합 해체, 비교일치, 비교일치 해제, 위협 평가 목록 생성 등의 표적 관리 작업을 위해서는 자함을 기준으로 표적의 거리와 방위각, 표적과 표적간의 거리를 측정해야 한다.

즉, 레이더로부터 수신하는 데이터는 레이더가 표적을 감지한 시점에서의 표적 위치, 속도, 방향 등의 정보를 나타내는데, 레이더의 표적 감지 시점과 자함이 자신의 위치를 측정하는 시점의 차이가 있는 경우가 있다.

그런데, 종래 기술의 표적의 위치 산출 방식은 레이더로부터 데이터가 수신되는 경우, 이를 단순히 자함의 기준 시점에 수신된 것으로 인식하여 표적 위치를 산출함으로써 표적의 위치 오차가 발생하는 문제점이 있다.

한국공개특허 제2011-0122265호 " 표적을 자동 탐색하는 함정 전투체계의 사격 통제용 전자 광학 추적 시스템 및 방법 " 한국공개특허 제2012-0088294호 " 이기종 전술데이터통신을 위한 함정전투체계 전술데이터 처리 장치 및 방법 "

본 발명은 자함 센서가 표적을 탐지한 시점에서의 표적의 위치와 자함의 기준 시점에서 탐지한 표적의 위치간에 발생되는 오차를 보정하여 표적의 정확한 위치 산출과 정확한 거리를 산출할 수 있는 함정전투체계의 표적 관리 방법을 제공한다.

실시예들 중에서, 함정전투체계의 표적 관리 방법은, 자함 센서들을 이용하여 이동하는 표적 개체의 정보를 저장 또는 관리하는 함정전투체계의 표적 관리 방법에 있어서, 상기 자함 센서를 이용하여 자함의 위치를 감지하여 자함 기준 시점에서의 자함의 좌표 정보를 산출하는 단계; 상기 자함 센서를 이용하여 표적 위치를 감지하여 표적 감지 시점에서의 표적의 좌표 정보를 산출하는 단계; 및 상기 표적의 좌표 정보에 대한 위치 오차를 보정하는 위치보정함수를 적용하여 상기 표적의 감지 시점과 자함 기준 시점의 위치 오차값을 보정하여 상기 자함 기준 시점에서의 표적 좌표 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 위치보정함수는 표적 감지 시점의 시간 정보, 표적의 좌표값, 표적의 진행 방향, 표적의 속도, 표적의 위치를 예측하기 위한 자함 기준 시간을 포함하는 변수들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 위치보정함수는 표적 감지 시점의 시간 정보, 좌표값, 진행 방향 및 속도의 변수들을 이용하여 상기 표적의 이동 벡터를 산출하고, 삼각측량법을 이용하여 상기 자함 기준 시점에서의 표적 좌표 정보를 산출하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 위치보정함수는 지구 구면 곡률을 고려한 거리 계산 함수를 내장하고, 상기 거리 계산 함수를 이용하여 각 객체간의 거리를 산출하며, 상기 객체는 적어도 하나 이상의 표적, 자함, 다른 함정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 거리 계산 함수는 각 객체에 대한 위경도 좌표계의 위치 데이터를 변수로 하고, 상기 위경도 좌표계로 표현된 객체간의 거리를 구면 코사인 법칙을 이용하여 연산하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 함정전투체계의 표적 관리 방법은 자함 센서가 표적을 탐지한 시점에서의 표적의 위치와 자함의 기준 시점에서 탐지한 표적의 위치간에 발생되는 오차를 위치보정함수를 이용하여 보정함으로서 표적의 정확한 위치 산출과 정확한 거리를 산출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 함정전투체계의 표적 관리 시스템을 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 함정전투체계의 표적 관리 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 도 2의 자함의 좌표 정보와 표적의 좌표 정보를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2의 위치 보정 함수를 계산하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 2의 위치 보정 함수에 내장된 거리 계산 함수를 계산하는 과정을 설명하는 도면이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 함정전투체계의 표적 관리 시스템을 설명하는 블록도이다.

도 1을 참고하면, 함정전투체계의 표적 관리 시스템은 자함 센서(110), 제어부(120), 정보 입력부(130), 저장부(140), 표시부(150) 및 통신부(160)를 포함한다.

자함 센서(110)는 레이더, 소나, 수중 센서, GPS 센서, 전파수집기(ESM, Electronic Support Measure), 예인선 배열 소나(TASS, Towed Array Sonar System) 등을 포함하여 함정이 보유한 모든 센서들을 의미하고, 자함 또는 표적의 위치, 속도, 방향 등을 탐지한다.

제어부(120)는 표적 관리를 위한 각종 함수를 저장하고, 함정의 센서들로부터 수집된 표적 정보를 분석하여 각 함수에 필요한 변수를 대입하여 표적의 위치, 거리, 방향 등의 표적 데이터들을 산출하고, 데이터 통합 및 실시간 표적 관리를 수행한다.

정보 입력부(130)는 제어부(120)에서 실행되는 각종 함수에 필요한 변수 데이터들이 입력된다.

저장부(140)는 제어부(120)의 제어에 의해 각종 함수, 각 함수별 변수 데이터, 각종 함수의 결과인 표적 데이터들이 저장된다.

표시부(150)는 제어부(120)의 제어에 의해 표적 관리에 필요한 데이터들을 다양한 형태로 표시한다.

통신부(160)는 자함 센서(110)를 통해 전송되는 정보들을 수집하고, 네트워크를 통해 경보통제체제, 함정전술작전센터, 통합전술작선센터 등을 포함한 각종 국방 관련 기관과 연결되어 필요한 정보들을 보안통신체계를 통해 송수신할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 함정전투체계의 표적 관리 방법을 설명하는 순서도이고, 도 3은 도 2의 자함의 좌표 정보와 표적의 좌표 정보를 설명하는 도면이다.

도 2를 참고하면, 함정전투체계의 표적 관리 방법은, 제어부(120)는 자함 센서(110)를 이용하여 t1 시점에서의 자함 위치에 대한 자함의 좌표 정보를 산출한다.(S1) 그리고, 제어부(120)는 현재 시간인 t2 시점에서 자함 센서를 이용해 탐지한 표적 위치에 대한 표적의 좌표 정보를 산출한다.(S2)

도 3에 도시된 바와 같이, 자함이 t1 시점에서 측정한 자신의 위치가 P1(t1, 1, y1)이고, 자함 센서인 레이더가 t2 시점에서 측정한 표적의 좌표가 P2(t2, x2, y2)인 경우에, 자함의 기준 시점인 t1에서 표적의 위치를 산출하기 위해서는 P2를 t1 시점에서의 표적 좌표인 P2'(t1, x3, y3)로 위치 오차를 보정해야 한다.

따라서, 제어부(120)는 t2 시점의 시간, 좌표, 방향, 속도 등의 정보로부터 t1 시점에서의 좌표를 계산하는 위치 보정 함수를 이용하여 자함 센서(110)에서 탐지한 표적의 좌표 정보를 자함 기준 시점에서의 표적의 좌표 정보로 변환하여 제공한다.(S3, S4)

위치 보정 함수는 ST_PREDICTPOSITION(tick, x, y, angle, speed, pre_tick)이다. 위치 보정 함수의 변수들을 정의하면 표 1과 같이 된다.

변수	정의
tick	객체의 현재 시간, 1tick=1초, long 타입
x	객체의 x좌표, double 타입
y	객체의 y좌표, double 타입
angle	객체의 진행 방향, 정북 기준으로 시계 방향의 각도(0도 ~ 359도), double 타입
speed	객체의 속도, 단위 노트(Knot=(1,852/3,600)m/s), double 타입
pre_tick	위치를 예측할 시간, long 타입

도 4는 도 2의 위치 보정 함수를 계산하는 과정을 설명하는 도면이다.

도 4를 참고하면, 위치 보정 함수는 t2 시점의 좌표값, 방향, 속도 정보로부터 해당 표적의 이동 벡터(

)를 산출하고, 하기한 수학식 1을 이용하여 삼각측량법을 활용하여 자함 기준 시점에서의 표적 좌표 정보(P2')를 산출할 수 있다.

즉, 위치 보정 함수는 표적의 현재 위치와 시간, 방향, 속도 등을 참조하여 예측 시간(pre_tick)에 표적이 어디에 위치하는지에 대한 위치 좌표를 반환하는 함수이다.

도 5는 도 2의 위치 보정 함수에 내장된 거리 계산 함수를 계산하는 과정을 설명하는 도면이다.

도 5를 참고하면, 위치보정함수는 지구 구면 곡률을 고려한 거리 계산 함수를 내장하여 두 객체간의 거리를 계산할 수 있다.

거리 계산 함수는 ST_DISTANCEWGSS84(point1, point2)이고, point1과 point2는 위경도 좌표계(WGS84)의 객체 데이터로서 ST_POINT타입이다. 거리 계산 함수는 위경도 좌표계로 표현되는 두 객체간의 거리를 연산하여 반환하는데, 거리는 직선 거리가 아닌 지구 구면 곡률을 고려한 거리를 수학식 2 또는 수학식 3을 이용하여 계산한다.

지구 둘레(r)는 40076km이고, 수학식 3의 A=θ,

로 각각 대응될 수 있다.

구면 코사인 법칙을 이용하여 지구상의 두 객체 사이의 거리를 구할 수 있다. 구면에서의 코사인 법칙에서는 거리가 각으로 정의된다. 구면에서의 코사인 법칙은 수학식 3과 같고, 지구상에서 서로 떨어진 두 지역의 곡선거리를 구하는데 유용하게 사용된다. 삼각형 ABC의 꼭지각 A, B, C에 대한 변을 각각 a, b, c라 하면, a = bcosC + ccosB가 성립하고 b, c에 대해서도 동일하다.

이러한 거리 계산 함수를 이용하여 자함과 표적간의 거리, 표적1과 표적2 간의 거리, 자함과 다른 함정간의 거리 등을 두 객체간의 거리를 정확히 산출할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110 : 자함 센서 120 : 제어부
130 : 정보 입력부 140 : 저장부
150 : 표시부 160 : 통신부

Claims (5)

1. 자함 센서들을 이용하여 이동하는 표적 개체의 정보를 저장 또는 관리하는 함정전투체계의 표적 관리 방법에 있어서,
   상기 자함 센서를 이용하여 자함의 위치를 감지하여 자함 기준 시점에서의 자함의 좌표 정보를 산출하는 단계;
   상기 자함 센서를 이용하여 표적 위치를 감지하여 표적 감지 시점에서의 표적의 좌표 정보를 산출하는 단계; 및
   상기 표적의 좌표 정보에 대한 위치 오차를 보정하는 위치보정함수를 적용하여 상기 표적의 감지 시점과 자함 기준 시점의 위치 오차값을 보정하여 상기 자함 기준 시점에서의 표적 좌표 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 함정전투체계의 표적 관리 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 위치보정함수는 표적 감지 시점의 시간 정보, 표적의 좌표값, 표적의 진행 방향, 표적의 속도, 표적의 위치를 예측하기 위한 자함 기준 시간을 포함하는 변수들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 함정전투체계의 표적 관리 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 위치보정함수는 표적 감지 시점의 시간 정보, 좌표값, 진행 방향 및 속도의 변수들을 이용하여 상기 표적의 이동 벡터를 산출하고, 삼각측량법을 이용하여 상기 자함 기준 시점에서의 표적 좌표 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 함정전투체계의 표적 관리 방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 위치보정함수는 지구 구면 곡률을 고려한 거리 계산 함수를 내장하고, 상기 거리 계산 함수를 이용하여 각 객체간의 거리를 산출하며, 상기 객체는 적어도 하나 이상의 표적, 자함, 다른 함정을 포함하는 것을 특징으로 하는 함정전투체계의 표적 관리 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 거리 계산 함수는 각 객체에 대한 위경도 좌표계의 위치 데이터를 변수로 하고, 상기 위경도 좌표계로 표현된 객체간의 거리를 구면 코사인 법칙을 이용하여 연산하는 것을 특징으로 하는 함정전투체계의 표적 관리 방법.
   

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