KR101782897B1 - 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템에 관한 것으로, 그 목적은 선택된 가상 교전 상황 및 기후 상황에 맞는 영상 정보, 음향 정보 및 주행 조건을 제공한 후 개별 병사의 대응 상황에 따른 생체 정보를 획득하도록 생체 각 부위 및 총기류에 비콘을 포함한 각종 센서를 장치 한 후 실시간 무선 전송받아 데이터화 할 수 있는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 가상 전장 상황 정보를 제공하는 멀티미디어 수단과; 가상 전장 상황에 따른 지형 주행 조건을 제공하는 주행 수단과; 가상 전장 상황에 대처하는 병사의 자세 정보와 생체 정보를 무선 전송하도록 병사의 생체 각 부위, 총기류 및 장구에 부착된 복수개의 센서로 이루어진 무선 센서 수단과; 선택된 전장 상황에 따라 상기 멀티미디어 수단 및 주행 수단을 제어하는 장치 제어부와; 상기 무선 센서 수단으로부터 자세 정보와 생체정보를 수신받아 개인별 전투역량 정보를 생산하는 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터와, 분류된 자세 및 생체 정보와 모델링 정보를 저장하는 DB서버로 이루어진 전투 역량 평가 수단;을 포함하여 구성된 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템을 발명의 특징으로 한다.

Description

가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템{Personal combat ability testing system by virtual combat situation}

본 발명은 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 전투 상황에 임하는 개별 병사의 대응 상황에 따른 생체 정보를 획득할 수 있도록 가상 전투 상황에 따른 시각 조건 및 주행조건을 제공 후 이에 대처하는 병사의 행위 정보를 각종 센서를 통해 무선 전송받아 데이터화하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 군인들은 전쟁을 대비하여 다양한 훈련을 받는다. 이를 위해 부대 규모별로는 다양한 상황별 전술훈련을 실시하고, 개인별로는 각개전투, 사격훈련, 체력훈련, 총기교육, 화생방훈련, 개인별 주특기 교육과 같은 다양한 훈련 및 교육을 받게 된다.

하지만 상기와 같이 평상시 다양한 훈련 및 교육에도 불구하고 일부 분쟁 지역 국가의 군인들을 제외하고는 대부분 실전 경험이 없기 때문에 실제 전쟁상황에서 어떠한 행동 결과가 나올지는 알 수가 없다는 단점이 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해 우리나라를 비롯한 일부 국가들에서는 전쟁상황하에서 부대별 또는 개인별 전투 역량을 측정하기 위해 마일즈(MILES: 다중통합 레이저 교전체계) 전술훈련장비를 착용한 군인들과 대항군들 간의 전투를 통해 교전상황에서의 각 부대별 전술운용과 개별 병사들의 전투 능력을 평가하는 훈련 시스템인 과학화 전투 훈련 시스템이 제공되고 있다. 이와 같은 훈련 시스템을 통해 얻어진 정보는 새로운 전술교리를 확립하도록 하여 강군을 육성하는데 이바지 하고 있다.

상기 과학화 전투 훈련 시스템에 사용되는 마일즈 전술 훈련장비는 간단하게 설명하자면 레이저 발사 장비를 총이나 대포 같은 무기류에 설치하고, 이에 감응하는 장비를 역시 총, 대포 등의 무기류와 개인 병사의 피복에 장치하여 발사된 레이저에 감응 장비가 소리나 빛 등으로 작동하면 이를 인식한 개인 및 원격지의 통제반에서 해당 장비나 인원이 파손되었거나 사상된 것으로 파악하여 교전 상황을 제어하게 된다.

이러한 장점 때문에 과학화 전투 훈련 시스템의 도입은 실제 무기가 사용되지는 않지만 실제 교전상황과 유사한 전술훈련을 제공하여 부대별 또는 개별 병사의 전투 역량을 파악할 수 있게 된다.

하지만 상기와 같은 종래의 과학화 전투 훈련 시스템은 각 부대별 전술운용이나 개별 병사의 위치 및 사상과 같은 객관적 정보는 획득할 수 있지만 개별 병사의 구체적인 전투 역량을 파악할 수 없다는 단점이 있어서 실제 병사들의 전투정보를 기반으로 한 전술이나 무기체계 개발 또는 장구 개선 또는 훈련 강도 등의 정보를 획득하여 개선할 수 없다는 구조적인 단점이 있다.

이와 같은 단점이 발생할 수 밖에 없는 이유는 훈련에 사용되는 마일즈 시스템은 오로지 위치 정보와 레이저 감응에 따른 파손 또는 사상 정보만 획득할 수 있기 때문이다.

물론 종래 과학화 전투 훈련도 통제관 등에 의한 비디오 촬영을 통해 아날로그 방식으로 촬영된 영상을 분석하여 개인별 전투 역량을 판단할 수는 있지만 이는 디지털 데이터가 아니기 때문에 분석자의 영상 정보를 가지고 주관적 평가만 가능할 뿐이고, 실제 전투 훈련에 참가중인 병사들의 개인별 구체적 생체 정보 획득은 불가능한 실정이다.

따라서 각 개인별 병사들이 가상 전투하에 수행하는 상황별 대응이나 생체 정보를 파악할 수 있는 새로운 정보 획득 시스템이 필요한 실정이다.

또한 종래 과학화 전투 훈련은 훈련장의 규모나 장비등으로 인해 일년에 훈련할 수 있는 부대가 한정적이어서 일반 병사들은 제대하기 전까지 한번 훈련 받기도 어렵기 때문에 가상 전투를 통한 군 전투력 상승효과가 모든 병사들에게 파급되지 못한다는 구조적 문제점이 있어서 이에 대한 개선이 필요한 실정이다.

또한 종래 과학화 전투 훈련은 훈련할때의 기후 환경에서만 측정할 수 있기 때문에 4계절이 뚜렷한 우리나라의 다양한 기후 환경하에서의 경험을 축적하기에는 훈련 빈도가 낮아 종합적인 훈련 성과를 얻기 힘들다는 현실적 문제도 있다.

한편, 개인의 생체 정보를 포함한 체력 측정을 하는 방법과 가상 디스플레이를 보면서 사격 훈련을 할 수 있는 종래의 기술들을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 운동에 따른 생체 변화를 감지하는 기술로는 체육 분야에서 많이 사용하는 것으로, 생체 각 부위에 심박수 등을 측정하는 센서를 붙이고 이를 측정장치와 유선으로 연결한 후 런닝머신에서 달리기를 하거나 제자리에서 회전하는 자전거등을 타고 운동량에 따른 생체 각 장기의 변화를 측정하는 방식이 있다.

또한 디스플레이를 보거나 증강현실 디스플레이용 고글 등을 시각 수단을 착용 후 시연되는 가상 환경을 보면서 적군이 나타나면 사격 게임들을 실시하여 점수에 따라 스테이지를 클리어하는 등의 여러 게임 종류들이 있다.

하지만 상기와 같은 종래의 생체 측정 기술은 유선으로 연결되어 군인과 같이 다양한 자세를 취하면서 전투 훈련을 하는 환경에는 적합지 않다는 구조적인 단점이 있다. 즉 제한된 공간의 런닝머신 등에서 단순히 속력을 높이거나 줄이면서 생체 각 부분의 변화를 측정할 수는 있으나 유선 연결로 인한 행동의 제약이 많고 또한 설사 무선으로 인체에 붙인 센서와 측정장치간에 통신이 이루어 진다 하더라도 심박수나 심전도 등의 의학적 데이터만 얻을 수 있을 뿐 전투 상황 부여에 따른 개별 병사의 다양한 대응 행동을 측정할 수 없기 때문에 전투 상황에서의 개별 병사의 구체적인 행동 데이터나 해당 상황에서의 생체 변화 등을 얻을 수 없다는 단점이 있다.

또한 영상 정보에 반응하여 사격등을 하는 상기 방법은 먼저 생체 정보를 획득할 수 있는 런닝머신이나 측정 장치들이 없어서 생체 관련 정보를 얻을 수 없고, 또한 시각적으로 표현되는 표적에 대한 사격 여부 및 명중 등은 측정할 수는 있지만 가상 전투 상황 부여에 따른 개별 병사들의 다양한 대응 행동을 측정할 수 없기 때문에 실제 전투 상황에서의 개별 병사의 구체적인 행동 데이터나 해당 상황에서의 생체 변화 정보 데이터를 얻을 수 없다는 단점이 있다.

따라서 다양한 기후 환경하의 가상 전투 환경을 부여하고, 이에 대응하는 개별 병사의 움직임을 정밀하게 측정하면서도 체력 측정을 통해 실제 전투 상황에 준하는 개인별 전투 역량을 측정할 수 있고, 또한 기후 조건과 상관없이 전천후 훈련이 가능한 훈련 시스템의 필요성이 증대되고 있는 실정이다.

한국 등록특허공보 등록번호 10-1535773(2015.07.03.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-0702647(2007.03.27.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1008965(2011.01.11.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1470805(2014.11.26.)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 선택된 가상 교전 상황 및 기후 상황에 맞는 영상 정보, 음향 정보 및 주행 조건을 제공한 후 개별 병사의 대응 상황에 따른 생체 정보를 획득하도록 생체 각 부위 및 총기류에 비콘을 포함한 각종 센서를 장치 한 후 실시간 무선 전송받아 데이터화 할 수 있는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 실내에서 측정되는 공간적 제약 조건을 해결하기 위해 설치된 주행조건을 다양하게 제공하도록 돌출 상황 및 경사진 지형 상황과 같은 다양한 상황에 맞게 조절되는 주행장치를 이용한 전장 상황 및 다양한 기후 상황 제공에 대처하는 병사의 자세 정보를 획득할 수 있는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 비콘을 이용하여 좁은 공간에서의 3차원 위치 정보를 획득하여 각종 상황에 따른 병사 자세에 따른 동작 정보를 데이터화할 수 있는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 비콘, 자이로센서 및 각속도센서를 이용하여 자세관련 정보를 얻고 심박센서를 이용하여 각 전투 상황별 병사의 자세 동작 정보와 함께 생체 변화 정보를 데이터화할 수 있는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 가상 전장 상황 정보를 제공하는 멀티미디어 수단과; 가상 전장 상황에 따른 지형 주행 조건을 제공하는 주행 수단과; 가상 전장 상황에 대처하는 병사의 자세 정보와 생체 정보를 무선 전송하도록 병사의 생체 각 부위, 총기류 및 장구에 부착된 복수개의 센서로 이루어진 무선 센서 수단과; 선택된 전장 상황에 따라 상기 멀티미디어 수단 및 주행 수단을 제어하는 장치 제어부와; 상기 무선 센서 수단으로부터 자세 정보와 생체정보를 수신받는 수신기와, 수신된 자세 정보와 생체정보를 분류하고, 상기 자세 정보를 가공하여 3차원 모델링 정보를 생성하여 개인별 전투역량 정보를 생산하는 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터와, 분류된 자세 및 생체 정보와 모델링 정보를 저장하는 DB서버로 이루어진 전투 역량 평가 수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템을 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 가상 전장 상황에 따른 기후 조건을 제공하도록 송풍기와 물 분사수단 및 냉각수단으로 이루어진 기후 조절 수단;을 더 포함하여 구성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 멀티미디어 수단은 판형 디스플레이 또는 원형 디스플레이 또는 3차원 고글 중에서 선택된 어느 하나의 디스플레이 수단과, 음향수단 또는 조명수단 중에서 선택된 어느 하나 이상의 수단으로 구성되어 다양한 가상 전장 상황을 병사에게 제공하도록 구성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 무선 센서 수단은 개별 병사의 신체 각 부위의 자세 정보와 총기류 및 장구의 위치 정보를 얻기 위한 블루투스 비콘, 자이로센서 및 각속도센서와; 전투 상황에서 반응하는 개별 병사의 생체 변화를 측정하기 위한 심박센서로 이루어질 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 블루투스 비콘들은 각각 고유의 ID가 부여되며 적어도 3개가 하나의 그룹을 이루어 양 팔, 양 다리, 양 손, 양 발, 몸통 및 헬멧에 부착되되, 상기 팔과 다리 각각에는 관절을 기준으로 적어도 2개 그룹이 부착되도록 구성하고, 상기 복수개의 블루투스 비콘들로 이루어진 각 그룹에는 각각 고유의 ID가 부여된 회전 방향을 추출하는 자이로센서와 속도 정보를 측정하는 각속도 센서를 포함하여 구성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터는 분류된 고유 식별번호가 부여된 각 신체 부위, 총기 및 장구류 그룹간의 위치 정보를 인체 형상에 맞게 연결하여 입체적인 3차원 자세 정보를 도출하고, 이를 바탕으로 테스트 전에 입력된 각 병사의 키, 몸무게, 평상시 심박수와 같은 생체 정보를 대입하여 테스트 중인 병사의 각 전투 상황별 전투 역량을 분석하도록 구성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 주행수단은 복수개의 유압실린더에 의해 상하좌우 높이가 조절되는 베이스판과; 베이스판에 설치되어 다양한 회전 속도로 제어되는 모터에 연결되어 작동되는 구동 롤러와 비구동 롤러간을 순환하도록 구성된 주행벨트와; 주행벨트의 임의의 지점을 승하강 시키도록 베이스판에 형성된 홈에 설치된 유압실린더에 의해 승하강 되는 복수개의 돌출 롤러로 구성할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 장치 제어부는 병사가 미리 설정한 기준구간의 위치를 벗어나면 주행벨트 양측에 설치된 2개 이상의 적외선 센서 또는 시각 센서를 통해 전방 또는 후방 인지를 인식하여 구동모터의 회전 속도를 조절하도록 구성할 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 실외가 아닌 실내에서 선택된 가상 교전 상황에 맞는 영상 정보, 음향 정보 및 주행 조건을 제공한 후 개별 병사의 대응 상황에 따른 생체 정보를 획득하도록 생체 각 부위 및 총기류에 비콘을 포함한 각종 센서를 장치 한 후 실시간 무선 전송받아 데이터화함으로써 객관적이고 과학적인 병사의 개인별 역량을 측정할 수 있다는 장점과,

또한 실내에서 측정되는 공간적 제약 조건을 해결하기 위해 다양한 주행조건과 기후조건을 제공하도록 돌출 상황 및 경사진 지형 상황을 제공하는 주행수단과 비바람과 같은 인위적 기후 환경을 제공하는 기후제공 수단을 구비하여 실제 전장 상황에 대처하는 병사의 자세 정보를 획득토록 함으로써 야외 전술 훈련이나 기타 교육 훈련 등의 개선에 활용할 수 있다는 장점과,

또한 피복 및 총기류에 부착된 비콘, 자이로센서 및 각속도센서를 이용하여 좁은 공간에서의 3차원 위치 정보를 획득하여 각종 상황에 따른 병사 자세 및 총기류의 파지 형태와 같은 다양한 동작 정보를 데이터화함으로써 훈련 방법, 총기류와 각종 장구류의 개선 등에 이용할 수 있다는 장점과,

또한 비콘, 자이로센서 및 각속도센서를 이용하여 자세관련 정보를 얻고 심박센서를 이용하여 각 전투 상황별 병사의 자세 동작 정보와 함께 생체 변화 정보를 데이터화할 수 있어서 개인별 능력에 따른 야외 전술 훈련이나 기타 훈련 등의 개선에 활용할 수 있다는 장점과,

또한 본 발명은 전투 관련 측정 뿐만 아니라 등산과 같은 여러 돌발 상황이 발생하는 다양한 생체 운동 등에도 손쉽게 응용하여 개인별 체력 조건을 측정하고 분석할 수 있어서 개인 또는 개인의 체력에 맞는 산행이나 운동을 준비토록 함으로써 안전 사고 등을 예방하는데 응용할 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 시스템 구성을 보인 평면 실시예도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 시스템 구성을 보인 정면 실시예도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 시스템 구성을 보인 측면 실시예도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 주행 수단의 경사 작동을 보인 예시도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 주행 수단의 노면 변화를 보인 예시도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 시스템 구성을 보인 평면 실시예도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 시스템 구성을 보인 정면 실시예도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 시스템 구성을 보인 측면 실시예도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 주행 수단의 경사 작동을 보인 예시도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 주행 수단의 노면 변화를 보인 예시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템은 크게 가상 전장 상황 정보를 제공하는 멀티미디어 수단(1)과;

가상 전장 상황에 따른 지형 주행 조건을 제공하는 주행 수단(2)과;

가상 전장 상황에 대처하는 병사의 행동 정보, 생체 정보를 획득하기 위해 병사의 생체 각 부위, 총기류 및 장구에 부착된 복수개의 무선 센서 수단(3)과;

선택된 전장 상황에 따라 상기 멀티미디어 수단(1) 및 주행 수단(2)을 제어하는 장치 제어부(4)와;

상기 무선 센서 수단(3)으로부터 무선 전송된 정보에 따른 개별 병사의 전투 행동정보와 생체정보를 디지털 정보로 분류하고 모델링 정보를 생성하여 분석 후 저장하는 전투 역량 평가 수단(5);을 포함하여 구성된다.

또한 본 발명은 보다 현실적인 가상 전투 상황을 제공하기 위해 가상 전장 상황에 따른 기후 조건을 제공하는 기후 조절 수단(6);을 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 가상 전투 정보 획득 시스템은 실외의 기후 환경에 제약을 받지 않도록 실내 공간에 설치되어 언제든지 훈련이 가능하게 된다. 이러한 가상 전투 정보 획득 시스템은 훈련 및 측정이 필요한 개별 부대마다 설치되어 개별 병사들의 전투 역량을 주기적으로 측정하면서 훈련시키거나, 과학화 전투 훈련장 등에 보조적으로 설치하여 병행 훈련토록 구성할 수 있다. 본 발명의 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템에 저장된 개별 병사의 측정 데이터들은 필요시 중앙의 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템에서 온라인 또는 오프라인으로 취합하여 통합 데이터로 관리할 수 있다.

상기 가상 전투 정보 획득 시스템은 개개 병사의 자세와 생체 정보를 위주로 측정하는바 실제 사격과 관련된 측정은 온라인 및 오프라인 측정시스템이 많으므로 측정하지 않는 것이 바람직하다. 다만 이를 이용하고자 하면 총기 등에 레이저 장치와 디스플레이수단에 이를 감지하는 수단을 더 포함하면 된다.

이하 보다 구체적으로 가상 전투 정보 획득 시스템의 각 구성 요소들을 살펴본다.

먼저, 상기 멀티미디어 수단(1)은 디스플레이 수단(11) 그리고 음향수단(12) 또는 조명수단(13) 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진다.

디스플레이 수단(11)은 기본적으로 제공되는 수단으로, 판형 디스플레이를 복수개 사용하여 정면 좌우 측면 화면을 구성하거나 또는 커브드 디스플레이로 반원 형태로 구성할 수 있다. 또한 가상 현실 체험용 고글을 사용하여 눈에 부착한 형태로 사용할 수도 있다. 이와 같은 디스플레이 수단이 구비되면 다양한 전장 상황이 훈련중인 병사에게 제공되게 된다. 다양한 전장 상황의 예를 들자면 주야간별 전투상황, 눈비 내리는 기후별 계절별 전투상황, 시가전이나 산악 지형과 같은 지형별 전투상황 등등과 같은 다양한 전투 상황별 영상정보 파일이 있는데, 이러한 상황별 영상정보 파일을 미리 장치 제어부(4)를 구성하는 영상제공수단(41)에 분류 저장했다가 필요한 영상정보를 상기 디스플레이 장치를 통해 제공하면 된다. 이를 위해 영상제공수단(41)에는 영상 정보를 저장하고 전송할 수 있도록 그래픽카드를 포함하는 영상 입출력장치와 저장장치 같은 공지의 장치들이 구비됨은 물론이다. 이에 대한 구체적인 구성은 공지의 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.

음향수단(12)은 훈련 장소에 설치된 고정형 스피커나 병사가 낀 헤드폰으로 구성될 수 있는데, 장치 제어부의 영상제공수단에 저장된 실제 전장 상황에서 접하게 되는 폭탄이나 포탄 또는 총 소리 또는 항공기나 운행중인 전차나 각종 차량 소리를 실제 상황에서 접할 수 있는 크기로 전달되도록 하여 전쟁 상황의 소리에 대비할 수 있게 구성된다.

상기 조명수단(13)은 다양한 밝기의 여러 조명 수단 또는 밝기 조절이 가능한 조명 수단으로 구비하여 야간에 포탄이나 폭탄 등이 폭발할 때 일어나는 섬광 또는 조명탄 등에서 발생하는 섬광 등을 재현하여 주야간 전투에서 발생하는 각종 섬광에 대비할 수 있도록 구성된다.

상기 주행 수단(2)은 가상 전장 상황에 따른 지형 주행 조건을 제공하도록 구성되는데, 이를 위해 복수개의 유압실린더(21)에 의해 상하좌우 높이가 조절되는 베이스판(22)과, 베이스판에 설치되어 다양한 회전 속도로 제어되는 모터(23)에 연결되어 작동되도록 베이스판에 형성된 천공 홈에 장치된 구동 롤러(24)와 비구동 롤러(25)간을 순환하도록 구성되어 병사가 걷거나 달리거나 포복할 수 있을 정도의 넓이를 가지는 무한 궤도식의 주행벨트(26)와, 주행벨트의 임의의 지점을 승하강 시키도록 베이스판에 형성된 홈에 설치된 유압실린더(27)에 의해 승하강 되는 복수개의 돌출 롤러(28)로 구성된다.

이때 유압실린더에 설치된 돌출롤러는 지지베어링에 의해 지지되면서 접촉된 주행벨트에 의해 회전하도록 구성됨으로써 주행벨트의 작동에 큰 부하를 주지 않도록 구성된다. 또한 모터는 감속기를 구비하거나 정밀 제어가 가능한 스텝모터 또는 서버모터를 사용하여 정밀한 가감속이 가능한 모터를 사용하면 된다.

또한 주행 수단(2)은 미리 설정한 기준구간의 위치보다 병사의 위치가 전방에 위치하게 되면 이를 감지하는 장치 제어부(4)의 적외선 또는 시각 센서(42)를 통해 인식후 구동모터의 회전 속도를 빠르게 하여 병사의 운동능력에 자동적으로 대응하게 된다.

상기 베이스판은 경사진 언덕 등을 올라갈 때는 전방 방향의 유압실린더를 상승시키거나 후방의 유압실린더를 내려 경사를 조절하고 좌측이나 우측 어느 한쪽이 경사진 환경을 위해서는 일측의 유압실린더의 승강 높낮이를 조절하면 된다. 이와 같은 여러 조작을 조합하면 다양한 지형 경사를 제공하게 된다.

또한 평탄하지 않은 지형을 제공하기 위해 베이스판에 복수개의 홈을 배열하여 형성하고, 그 홈 안에 유압실린더에 의해 승하강 하는 돌출 롤러를 구비하여 주행벨트가 약간 돌출되거나 함몰되는 지형을 제공하게 된다. 물론 돌출과 함몰을 조합하여 다양한 지형을 제공할 수 있다. 이와 같은 장치에 의해 실제 지면 환경과 유사한 다양한 지면 환경이 제공될 수 있다. 상기 유압실린더는 도면에서는 미도시 되었지만 유선으로 회로와 유압 공급라인이 연결되어 장치 제어부(4)에 의해 유압 공급 및 작동이 제어되게 구성된다. 이와 같은 유압회로와 작동회로 구성은 일반적인 공지의 구성이므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 무선 센서 수단(3)은 가상 전장 상황에 대처하는 병사의 행동 정보, 생체 정보를 획득하기 위해 병사의 생체 각 부위, 총기류 및 장구에 부착된 복수개센서로 이루어지는 것으로 본 발명에서 얻고자 하는 가장 중요한 데이터를 생산하게 된다.

사용되는 센서 종류로는 크게 개별 병사의 신체 각 부위의 자세 정보를 얻기 위한 비콘(31), 자이로센서(32) 및 각속도센서(33)가 사용되고, 또한 전투 상황에서 반응하는 개별 병사의 생체 변화를 측정하기 위한 심박센서(34)가 구비된다.

상기 비콘(31)은 주기적인 신호만을 제공하는 센서로, 바람직하게는 블루투스 비콘(31)을 사용한다. 이러한 비콘(31)들은 각각 고유의 ID가 부여되며 적어도 3개가 하나의 그룹을 이루어 양 팔, 양 다리, 양 손, 양 발, 몸통 및 헬멧 등에 부착된다. 특히 팔과 다리 각각에는 관절을 기준으로 적어도 2개 그룹씩 부착되어 각 다리 또는 팔의 상하 2개 그룹간을 연결하면 관절을 구부린 정도까지 알 수 있게 구성된다.

이러한 비콘(31)에서 주기적으로 송출되는 신호들은 전투 역량 평가 수단(5)을 구성하는 BLE(Bluetooth Low Energy) 표준 규격을 가진 수신기(51)에서 수신한 다음 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터(52)에 디지털 신호로 입력되어 병사의 각 부분에 설치된 센서들의 위치정보를 분류 및 분석하여 병사의 행동 정보를 분석하게 된다.

상기 BLE(Bluetooth Low Energy) 표준 규격을 가진 수신기는 별도의 페어링 과정이 필요없기 때문에 신속하게 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터에 입력되어 수신된 그룹별 비콘(31)의 Major 값과 Minor 값 신호를 바탕으로 해당 ID에 해당하는 비콘(31)의 실내 좌표를 식별하게 된다. 특히 3개 이상으로 구현함으로서 비콘(31)간의 3각 측량에 의한 정확한 좌표를 추출할 수 있기 때문에 병사 신체를 이루는 각 부위의 위치를 분석하면 정확한 자세를 추출하게 된다.

따라서 팔과 다리에 부착된 복수개의 비콘(31) 정보로부터 한쪽 팔이 올라간 상태인지 또는 한쪽 무릎을 굽힌 상태인지 또는 업드린 상태인지를 알 수 있다. 또한 헬멧에 부착된 비콘(31) 신호를 이용해서는 머리의 회전방향과 위치를 가지고 병사의 시선이 어느 방향을 향하고 있는지를 신속하게 알 수 있다. 마찬가지로 총기류나 장구류에 부착된 비콘(31) 신호를 이용해서는 총기가 지속적으로 사격가능 상태인지 아니면 바닥이나 하늘 방향에 있는지를 확인할 수 있게 된다.

참고로 상기 블루투스 비콘은 소량(168비트=21바이트)의 패킷 정보를 주기적 신호로 송출하는 센서로 페어링이 불필요하고 사용되는 전력이 저전력(3V 코인, 200 ~ 300ms 주기 기준, 약 2년)이고, 도달거리는 최대 50m인 부착이 가능한 형태로 저비용이 소요된다.

또한 본 발명에서는 보다 구체적이고 정밀도 있는 정보를 추출하기 위해 복수개로 이루어진 비콘(31)들과 함께 1개 그룹당 적어도 1개의 각각 고유의 ID가 부여된 자이로센서(32)와 각속도 센서(33)를 함께 구비함으로써 자이로센서를 통해 정밀한 회전 방향을 추출하고, 각속도 센서를 통해서는 상황에 따른 즉각적인 대응 속도 정보를 추출할 수 있게 되어 실제 전장 상황에 대응하는 개별 병사의 입체적인 정보를 획득하게 된다. 상기 자이로센서와 각속도센서의 정보는 개별 또는 취합하여 병사의 일지점에 부착된 블루투스 방식 송신기를 통해 비콘 정보를 수신하는 수신기 또는 별도의 수신기에서 수신 후 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터로 전송되어 비콘 정보와 함께 통합된 정보를 처리하게 된다.

한편, 상기 심박센서(34)는 각종 상황에 대처시 발생하는 병사의 심박을 측정하여 다양한 전장 상황 부여에 따른 개별 병사의 생체 변화를 측정하여 위치 정보로부터 추출된 병사의 자세 데이터와 함께 분석하여 통합된 개인 병사의 전투 역량을 통합적으로 구축하게 된다. 이를 위해 심장 또는 손목 또는 발등과 같이 심박을 측정할 수 있는 부위에 부착된다. 이러한 분석에 따라 각종 전장 상황에서 개별 병사의 능력치를 객관적인 데이터로 분석하여 통합 테이터를 구축함으로써 최적화된 전술 및 교리 개선에 사용할 수 있고, 장구류 및 총기류의 개선에도 활용할 수 있게 된다.

상기 장치 제어부(4)는 필요로 하는 또는 측정하고자 하는 선택된 전장 상황에 따라 상기 멀티미디어 수단(1)과 주행수단을 동시에 제어하게 된다.

이를 위해 장치 제어부(4)는 멀티미디어 수단(1)을 구성하는 각 디스플레이 수단, 음향수단 및 조명수단과 회로 연결되어 선택된 상황에 맞는 영상정보를 디스플레이 수단에 디스플레이하면서 영상정보에 따라 음향수단과 조명 수단을 제어하여 실제 전장 환경과 유사한 가상 멀티미디어 환경을 제공한다.

또한 장치제어부는 주행 수단(2)을 제어하여 영상정보에 따른 주행조건을 제공하도록 베이스판에 다양한 경사조건을 주면서, 미리 설정한 주행벨트 상의 기준 위치 구간보다 병사의 위치가 전방에 위치하게 되면 이를 감지하도록 주행 벨트의 양측에 설치된 2개 이상의 적외선 센서 또는 시각 센서를 통해 인식한 후 구동모터의 속도를 제어하여 보다 빠른 주행 조건을 제공하고, 후방에 있으면 구동모터의 속도를 제어하여 보다 느린 주행 조건을 제공하게 된다. 이와 같은 제어에 의해 병사의 주행 거리별 평균속도, 최대속도, 최저 속도등의 정보를 산출할 수 있게 된다.

또한 주행벨트의 회전 속도를 다양하게 제공하면서, 베이스판과 주행벨트 사이에 복수개로 배열되어 설치된 돌출 롤러를 승하강시켜 다양한 지면 조건도 제공하도록 제어한다.

이처럼 장치 제어부(4)의 제어에 의해 주행 벨트가 작동하면 테스트를 받는 병사가 움직이게 되고, 멀티미디어 수단(1)으로부터 제공되는 시각, 청각 및 조명수단에 대응하면서 평소 훈련 받은 대로 가상 전투 임무를 수행하게 된다.

가상 임무 수행중인 병사는 부여된 전장 상황에 따라 주행 벨트상에서 스스로 걷거나 뛰거나 한쪽으로 넘어지기도 하고, 음향수단과 조명수단의 작동에 따라 놀라거나 순간적으로 시야를 상실하기도 하면서 거의 실전과 같은 훈련을 받게 되고, 이러한 정보가 상기 무선 센서 수단을 통해 다양한 자세 정보와 생체 정보를 전투 역량 평가 수단(5)에 실시간 무선 전송하게 된다.

상기 전투 역량 평가 수단(5)은 무선 센서 수단으로부터 무선 전송된 정보에 따른 개별 병사의 자세 정보와 생체정보를 세분화하여 디지털 데이터로 분류하고 분류된 정보를 가지고 사전에 고유 식별번호로 부여된 센서들로 이루어진 각 신체 부위, 총기 및 장구류 그룹별간의 위치(좌표) 정보를 인체 형상에 맞게 몸통은 헬멧과 연결하고, 몸통과 헬멧에 연결된 선에 각각 좌우 팔다리와 손발간의 그룹간을 연결하여 모델링하면 입체적인 3차원 자세 정보가 도출되고, 이를 바탕으로 테스트 전에 입력된 각 병사의 키, 몸무게, 평상시 심박수와 같은 생체 정보를 대입하여 테스트 중인 병사의 각 전투 상황별 전투 역량을 평가 분석하는 수단이다.

이를 위해 신체 각 부위 그룹별로 고유 ID가 부여된 무선센서 수단으로부터 입력되는 정보를 수신하는 하나 이상의 수신기(51)와; 수신기로부터 전송받은 비콘(31), 자이로센서(32) 및 각속도센서(33)의 자세정보와 심박센서(34)의 생체정보를 분류하고, 상기 자세정보를 가공하여 3차원 모델링 정보를 생성하여 개인별 전투역량 정보를 생산하는 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터(52)와; 분류된 자세 및 생체 정보와 모델링 정보를 저장하는 DB서버(53)로 구성된다.

보다 구체적으로 상기 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터는 필요시 분류 저장된 시간별 자세정보를 바탕으로 추출된 3차원 모델링 자세 정보와 멀티 미디어 정보의 영상을 대비하면 특정 영상 상황이나 음향 또는 조명 조건하에서 각 병사가 어떠한 자세를 취하는지를 정밀하게 분석할 수 있고, 해당 자세에서의 생체 정보와 미리 입력된 개별 병사의 신체 조건을 대비하면 해당 병사의 전투 역량을 분석할 수 있게 된다.

상기 수신기는 최신 블루투스 비콘과는 별도의 페어링이 필요없이 ID가 부여된 비콘과 통신이 가능하고, 그 외의 자이로센서와 각속도 센서의 정보를 송출하는 블루투스 송신기로부터 정보를 수신하는 수신기는 필요시 페어링 과정을 거치게 된다.

상기 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터는 개인별 전투역량 정보를 생산하는 수단으로 이를 위해 비콘, 자이로센서 및 각속도센서의 자세정보와 심박센서의 생체정보를 가지고 부여된 멀티미디어 수단(1)과 주행 수단(2)에서 제공된 가상 전투 상황에 따른 병사 개개인의 자세정보와 생체 정보를 종합 판단하여 전투 역량을 이상적인 전투 역량 모델을 100으로 하여 이를 상대적인 수치로 계량화하거나 테스트를 수행한 병사들의 측정 데이터를 가지고 평균하여 몇 개의 군으로 분류할 수 있다.

이러한 계량화를 위해 개인별로 가상 전투상황 종류, 생체 각 부위별 위치 정보, 방향 및 속도 정보, 총기류 및 장구류의 위치, 가상 전투 상황별 심박수 정보 등을 필드화하여 시간별 레코드 변화 등으로 분류하고 이를 필요로 하는 정보로 추출하여 분석할 수 있도록 구성된다. 분석 방법은 풍부한 데이터만 준비되면 다양한 분석이 가능한 것이므로 구체적인 분석 알고리즘은 이하 생략한다.

자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터에서 처리하는 정보 중 가장 중요한 정보는 센서들을 이용한 위치데이터를 가공하여 자세 정보를 추출하는 것인데. 이를 위해 가장 중요한 센서가 비콘이다. 비콘은 GPS 위성 데이터가 없어도 실내 공간과 같은 협소한 공간에서도 3차원 또는 2차원 좌표를 생성할 수 있는데 이 때문에 테스트 중인 병사의 생체 각 부위별 자세 정보를 추출할 수 있게 된다.

즉, 전술한 바와 같이 비콘들은 각각의 ID가 부여된 것들로 적어도 3개가 하나의 군을 이루어 팔, 다리, 몸통, 헬멧등에 부착되어 주기적으로 송출되는 세기가 다른 신호들을 송출하게 되는데, 이 정보를 BLE(Bluetooth Low Energy) 표준 규격을 가진 수신기가 수집하여 각각의 ID별 위치를 추출하게 된다. 추출된 정보는 3차원 공간상의 좌표로 나타나고 각 ID가 속한 그룹은 사전에 팔, 다리, 몸통, 머리와 같은 부위별로 정의되어 있기 때문에 자세를 추출할 수 있게 된다.

더욱이 이러한 비콘에서 발생되는 위치에다가 자이로센서의 방향 정보 그리고 각속도 센서로부터 제공되는 순간적인 속도 정보를 취합하면 테스트 중인 병사가 어떤 상황에서 어떤 자세를 얼마나 빨리 반응했는지를 알수 있어서 실제 전투 상황에 맞춘 가상 전투 상황에서의 전투역량을 파악할 수 있게 된다.

상기 기후 조절 수단(6)은 가상 전장 상황에 따른 기후 조건을 제공하도록 구성되는데 이를 위해 송풍기(61), 물 분사수단 및 냉각수단(62)이 구비될 수 있다. 송풍기(61)는 강력한 바람을 일으켜 폭풍이나 눈비가 올때의 전장 상황을 재현 할 수 있고, 물분사 수단은 직수에서 분무 상태의 물을 분사시키면서 송풍기를 통해 태풍이나 우천시의 상황을 재현할 수 있다. 마찬가지로 물 분사수단 및 냉각수단(62)이 작동하여 분무되는 물을 얼려 눈이 내리는 상황을 제공할 수 있다. 이와 같은 기후 상황을 제공하게 되면 주행수단 위에서 움직이는 병사는 실제 상황에 따른 행동을 하게 됨으로써 실전적인 행동 및 생체 관련 정보를 얻을 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(1) : 멀티미디어 수단 (2) : 주행 수단
(3) : 무선 센서 수단 (4) : 장치 제어부
(5) : 전투 역량 평가 수단 (6) : 기후 조절 수단
(11) : 디스플레이 수단 (12) : 음향수단
(13) : 조명수단 (21) : 유압실린더
(22) : 베이스판 (23) : 모터
(24) : 구동 롤러 (25) : 비구동 롤러
(26) : 주행벨트 (27) : 유압실린더
(28) : 돌출 롤러 (31) : 비콘
(32) : 자이로센서 (33) : 각속도센서
(34) : 심박센서 (41) : 영상제공수단
(42) : 적외선 또는 시각 센서 (51) : 수신기
(52) : 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터
(53) : DB서버 (61) : 송풍기
(62) : 물 분사수단 및 냉각수단

Claims (8)

1. 가상 전장 상황 정보를 제공하는 멀티미디어 수단과; 가상 전장 상황에 따른 지형 주행 조건을 제공하는 주행 수단과; 가상 전장 상황에 대처하는 병사의 자세 정보와 생체 정보를 무선 전송하도록 병사의 생체 각 부위, 총기류 및 장구에 부착된 복수개의 센서로 이루어진 무선 센서 수단과; 선택된 전장 상황에 따라 상기 멀티미디어 수단 및 주행 수단을 제어하는 장치 제어부와; 상기 무선 센서 수단으로부터 자세 정보와 생체정보를 수신받는 수신기와, 수신된 자세 정보와 생체정보를 분류하고, 상기 자세 정보를 가공하여 3차원 모델링 정보를 생성하여 개인별 전투역량 정보를 생산하는 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터와, 분류된 자세 및 생체 정보와 모델링 정보를 저장하는 DB서버로 이루어진 전투 역량 평가 수단;을 포함하여 구성하되,
   상기 무선 센서 수단은 개별 병사의 신체 각 부위의 자세 정보와 총기류 및 장구의 위치 정보를 얻기 위한 블루투스 비콘, 자이로센서 및 각속도센서와; 전투 상황에서 반응하는 개별 병사의 생체 변화를 측정하기 위한 심박센서로 이루어지고,
   상기 블루투스 비콘들은 각각 고유의 ID가 부여되며, 3각측량에 의한 3차원 공간상의 좌표를 추출하기 위해 적어도 3개가 하나의 그룹을 이루어 양 팔, 양 다리, 양 손, 양 발, 몸통 및 헬멧에 부착되되, 상기 팔과 다리 각각에는 관절을 기준으로 적어도 2개 그룹이 부착되도록 구성하고, 상기 복수개의 블루투스 비콘들로 이루어진 각 그룹에는 각각 고유의 ID가 부여된 회전 방향을 추출하는 자이로센서와 속도 정보를 측정하는 각속도 센서를 포함하여 구성하며,
   상기 주행수단은 복수개의 유압실린더에 의해 상하좌우 높이가 조절되는 베이스판과; 베이스판에 설치되어 다양한 회전 속도로 제어되는 모터에 연결되어 작동되는 구동 롤러와 비구동 롤러간을 순환하도록 구성된 주행벨트와; 주행벨트의 임의의 지점을 승하강 시키도록 베이스판에 형성된 홈에 설치된 유압실린더에 의해 승하강 되는 복수개의 돌출 롤러로 구성된 것을 특징으로 하는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   가상 전장 상황에 따른 기후 조건을 제공하도록 송풍기와 물 분사수단 및 냉각수단으로 이루어진 기후 조절 수단;을 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 멀티미디어 수단은 판형 디스플레이 또는 원형 디스플레이 또는 3차원 고글 중에서 선택된 어느 하나의 디스플레이 수단과, 음향수단 또는 조명수단 중에서 선택된 어느 하나 이상의 수단으로 구성되어 다양한 가상 전장 상황을 병사에게 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 자세 및 생체 정보 처리 서버 컴퓨터는 분류된 고유 식별번호가 부여된 각 신체 부위, 총기 및 장구류 그룹간의 위치 정보를 인체 형상에 맞게 연결하여 입체적인 3차원 자세 정보를 도출하고, 이를 바탕으로 테스트 전에 입력된 각 병사의 키, 몸무게, 평상시 심박수와 같은 생체 정보를 대입하여 테스트 중인 병사의 각 전투 상황별 전투 역량을 분석하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템.
   
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 장치 제어부는 병사가 미리 설정한 기준구간의 위치를 벗어나면 주행벨트 양측에 설치된 2개 이상의 적외선 센서 또는 시각 센서를 통해 전방 또는 후방 인지를 인식하여 구동모터의 회전 속도를 조절하도록 구성한 것을 특징으로 하는 가상 전투 환경을 통한 개인별 전투 역량 측정 시스템.
   

Images