KR101794759B1 - 초고주파 탐색기 및 적외선 영상 탐색기로 구성되는 이중 모드 탐색기가 적용된 유도무기 시뮬레이션 장치 및 그 장치의 제어 방법 - Google Patents

초고주파 탐색기 및 적외선 영상 탐색기로 구성되는 이중 모드 탐색기가 적용된 유도무기 시뮬레이션 장치 및 그 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유도 무기의 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것으로, 초고주파 신호 탐색부로부터 송신된 신호를 수신 및, 상기 수신된 신호를, 상기 표적과 유도 무기의 위치 정보 및 현재 설정된 전파 환경 모델의 파라미터에 따라 변조하여 응답 신호를 생성하고, 생성된 응답 신호를 상기 초고주파 신호 탐색부에 투사하는 초고주파 탐색 시뮬레이션부와, 상기 표적의 적외선 영상 신호를 생성하고, 상기 생성된 적외선 영상 신호를 상기 적외선 영상 탐색부에 주입하는 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부, 및, 상기 표적 및 유도 무기의 위치 정보로부터, 상기 응답 신호를 상기 유도 무기로 투사하기 위한 안테나의 위치를 결정하는 제1 시선각 정보 및, 상기 표적의 적외선 영상을 생성하기 위한 제2 시선각 정보를 생성하고, 상기 제1 시선각 정보와 제2 시선각 정보를 각각 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부와 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부에 입력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초고주파 탐색기 및 적외선 영상 탐색기로 구성되는 이중 모드 탐색기가 적용된 유도무기 시뮬레이션 장치 및 그 장치의 제어 방법{A SIMULATION APPARATUS FOR A MISSILE USING DUAL MODE SEEKER COMPRISED OF RF SEEKER AND IR IMAGE SEEKER AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 유도 무기의 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것이다.
유도무기체계 개발을 위해서는 다양한 조건 하에서 무기체계의 성능검증이 가능한 모의비행시험 시스템이 구축되어야 하며, 탐색기를 사용하는 유도무기체계에 대한 모의비행시험에 있어서 표적신호의 모의는 가장 중요한 요소라 할 수 있다.
최근 유도무기 체계는 유도성능의 최적화를 위해 서로 다른 특성의 탐색기를 동시에 적용하여 이로부터 획득되는 표적 추적정보를 동시에 활용하는 방향으로 발전해 나가고 있으며, 이러한 유도무기 시스템의 모의비행시험을 위해서는 다중모드의 탐색기에 대한 표적특성을 동시에 모의할 수 있는 모의비행시험 시스템을 필요로 하게 된다. 하지만, 기존의 모의비행시험 시스템의 경우 각각의 표적신호에 대한 표적모의 시스템이 별개로 구성되어 있어서, 다중모드 탐색기를 활용한 종합적인 유도무기의 성능을 검증하기에는 한계가 존재하였다.
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초고주파 및 적외선 영상 탐색기로 구성되는 이중모드 탐색기에 대한 표적특성을 동시에 모의할 수 있는 유도 무기의 모의비행 시험 장치 및 그 장치의 제어 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 유도무기 시뮬레이션 장치는, 초고주파 신호 탐색부로부터 송신된 신호를 수신 및, 상기 수신된 신호를, 상기 표적과 유도 무기의 위치 정보 및 현재 설정된 전파 환경 모델의 파라미터에 따라 변조하여 응답 신호를 생성하고, 생성된 응답 신호를 상기 초고주파 신호 탐색부에 투사하는 초고주파 탐색 시뮬레이션부와, 상기 표적의 적외선 영상 신호를 생성하고, 상기 생성된 적외선 영상 신호를 상기 적외선 영상 탐색부에 주입하는 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부, 및, 상기 표적 및 유도 무기의 위치 정보로부터, 상기 응답 신호를 상기 유도 무기로 투사하기 위한 안테나의 위치를 결정하는 제1 시선각 정보 및, 상기 표적의 적외선 영상을 생성하기 위한 제2 시선각 정보를 생성하고, 상기 제1 시선각 정보와 제2 시선각 정보를 각각 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부와 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부에 입력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 6자유도방정식을 통해, 관성 좌표계를 기준으로 상기 표적과 유도 무기의 위치 정보에 근거하여 상기 제1 시선각 정보 및 제2 시선각 정보를 산출하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 시선각 정보는, 상기 표적 및 유도 무기의 위치 정보로부터 생성되는 횡방향 및 종방향 시선각 정보
Figure 112015099438610-pat00001
를 포함하며, 상기 횡방향 및 종방향 시선각 정보는, 하기 [수학식 1] 내지 [수학식 3]에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure 112015099438610-pat00002
[수학식 2]
Figure 112017054279515-pat00045
여기서 상기 유도 무기 체계의 위치는
Figure 112017054279515-pat00046
이며, 표적의 위치는
Figure 112017054279515-pat00047
이고,
상기 수학식 2에서 상기 표적의 X 좌표(XT), Y 좌표(YT), Z 좌표(ZT)와 상기 유도 무기 체계의 X좌표(XM), Y좌표(YM), Z좌표(ZM)에 근거하여 상기 종방향 시선각 정보(PAAelevation)을 산출하기 위한 변수 상기
Figure 112017054279515-pat00048
는 하기 수학식 3에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 3]
Figure 112017054279515-pat00049

일 실시 예에 있어서, 상기 제2 시선각 정보는, 상기 유도 무기의 관성 좌표계에서 유도 무기의 동체 좌표계로의 변환을 위한 제1 매트릭스(
Figure 112017054279515-pat00007
)와, 상기 유도 무기 동체 좌표계에서 상기 적외선 영상 탐색부의 동체 좌표계로의 변환을 위한 제2 매트릭스(
Figure 112017054279515-pat00008
)로부터, 하기 [수학식 4]에 따라 상기 적외선 영상 탐색부의 동체 좌표계로의 변환을 위한 제3 매트릭스(
Figure 112017054279515-pat00009
)를 구하고, 관성 좌표계와 상기 제3 매트릭스(
Figure 112017054279515-pat00050
)로부터 하기 [수학식 5], [수학식 6], [수학식 7] 에 의해 각각 산출되는 요의 시선각 정보(
Figure 112017054279515-pat00051
), 피치의 시선각 정보(
Figure 112017054279515-pat00052
), 롤의 시선각 정보(
Figure 112017054279515-pat00053
)를 포함하는 정보임을 특징으로 한다.
삭제
삭제
삭제
[수학식 4]
Figure 112015099438610-pat00010
[수학식 5]
Figure 112015099438610-pat00011
[수학식 6]
Figure 112015099438610-pat00012
[수학식 7]
Figure 112015099438610-pat00013
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 초고주파 신호 탐색부 및 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부와 각각 서로 별개의 제어 네트워크를 구성하고, 각각 서로 독립적으로 상기 응답 신호를 투사 및 상기 적외선 영상 신호를 주입하도록 상기 초고주파 신호 탐색부 및 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부는, 상기 생성된 표적의 적외선 영상 신호에, 광학계, 검출기 및 신호조절기 모델 구현을 통해 상기 적외선 영상 탐색부의 수광부 효과를 더 모사하고, 상기 수광부 효과가 더 모사된 적외선 영상 신호를 상기 적외선 영상 탐색부에 주입하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 유도 무기 시뮬레이션 장치의 제어 방법은, 관성 좌표계를 기준으로 상기 유도 무기와 표적의 위치 정보들을 근거로 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션 및 적외선 영상 탐색 시뮬레이션을 동시에 수행하기 위한 제1 및 제2 시선각 정보들을 산출하는 단계와, 상기 위치 정보들 및, 현재 설정된 전파 환경 모델의 파라미터에 근거하여, 상기 초고주파 신호 탐색부로부터 수신된 신호를 변조하여 응답 신호를 생성 및, 상기 생성된 응답 신호를 상기 제1 시선각 정보에 근거하여 투사하는 단계와, 상기 제2 시선각 정보에 근거하여 상기 표적의 적외선 영상 신호를 생성하고, 상기 생성된 적외선 영상 신호를 상기 적외선 영상 탐색부에 주입하는 단계, 및, 상기 투사된 응답 신호 및, 상기 주입된 영상 신호에 따른 상기 유도 무기의 상태 정보 및, 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션 및 적외선 영상 탐색 시뮬레이션과 관련된 정보들을 수집하여 모니터링 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 생성된 응답 신호를 투사하는 단계 및, 상기 적외선 영상 신호를 주입하는 단계는 동시에 수행되며, 상기 정보들을 수집하여 모니터링 하는 단계는 실시간으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은, 초고주파 및 원적외선 대역 영상 탐색을 위한 별개의 시스템을 구성하지 않고서도, 상기 초고주파 신호 탐색부 및 원적외선 영상 탐색부들의 표적 추정 정보들을 동시에 활용하여 유도무기 체계의 성능을 검증할 수 있도록 할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유도 무기 시뮬레이션 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유도 무기 시뮬레이션 장치에서, 시뮬레이션이 수행되는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은, 도 2에서 보인 동작 과정 중, 초고주파 탐색 시뮬레이션을 위한 응답 신호를 송출하는 동작을 보다 자세히 도시한 흐름도이다.
도 4는, 도 2에서 보인 동작 과정 중, 적외선 영상 탐색 시뮬레이션을 위한 표적의 적외선 영상을 스트랩다운 영상 탐색부에 주입하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다." 또는 "포함한다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
먼저 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해, 본 발명의 기본 원리를 설명하면 본 발명에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 유도 무기 시뮬레이션 장치의 제어부(110)가 유도 무기 체계의 초고주파 신호 탐색부를 제어하기 위한 제1 시선각 정보 및, 상기 유도 무기 체계의 스트랩 다운 영상 탐색부를 제어하기 위한 제2 시선각 정보를 생성하고, 상기 생성된 제1 및 제2 시선각 정보들을 각각의 탐색기를 위한 시뮬레이션부에 입력하여 그에 따른 시뮬레이션이 진행될 수 있도록 한다. 이에 따라 본 발명에서는, 상기 초고주파 신호 탐색부를 위한 시뮬레이션 및, 상기 적외선 영상 탐색을 위한 시뮬레이션을 각각 별도로 진행하지 않고서도, 무기 체계의 초고주파 신호 탐색 및 적외선 영상 탐색 성능을 동시에 검증할 수 있도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하도록 한다.
우선 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유도 무기 시뮬레이션 장치(100)의 구성을 도시한 블록도이다. 이하의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(100)가, 초고주파를 이용하여 표적을 탐색하는 초고주파 표적 탐색 방식 및, 적외선 대역의 센서들이 스트랩다운(strap down) 방식으로 형성되어 적외선 영상을 이용하여 표적을 탐색하는 적외선 대역의 스트랩다운 영상 탐색 방식을 사용하는 유도 무기 체계의 성능을 검증하기 위한 기능을 수행한다. 이를 위해 본 발명은 초고주파 신호 탐색 방식의 시뮬레이션을 위한 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120) 및 상기 적외선 영상 탐색 방식의 시뮬레이션을 위한 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)를 포함하게 된다. 그리고 초고주파 탐색 시뮬레이션은 투사방식으로 구현되고, 적외선 영상 탐색 시뮬레이션을 위한 적외선 표적 영상은 주입방식을 통해 구현된다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 유도 무기 시뮬레이션 장치(100)는, 제어부(110) 및 상기 제어부(110)와 연결되는 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120), 그리고 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130), 및 성능 검증의 대상이 되는 유도 무기 체계(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 복수의 탐색 모드를 구비하며, 본 발명의 실시 예에 따른 성능 검증의 대상이 되는 유도 무기 체계(150)를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 유도 무기 체계(150)는 표적을 탐색하기 위한 탐색 모드들로 초고주파를 이용하는 탐색 방식 및 적외선 영상을 이용하는 탐색 방식을 사용할 수 있다. 이에 따라 상기 유도 무기 체계(150)는 상기 초고주파 탐색 방식으로 표적을 탐색하는 초고주파 탐색부(151) 및, 상기 적외선 영상을 이용하여 표적을 탐색하는 스트랩다운 영상 탐색부(153)를 포함할 수 있다. 그리고 유도 무기 체계(150)의 운동 상태를 모의하는 운동 모의부(152)를 포함할 수 있다.
한편, 제어부(110)는 연렬된 각 구성요소, 즉 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120), 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130), 및 유도 무기 체계(150)를 제어하고, 연결된 각 구성요소의 상태를 모니터링(monitoring) 할 수 있다. 이를 위해 제어부(110)는 유도 무기 체계(150)의 제어를 위한 각종 제어 신호를 전송할 수 있으며, 상기 유도 무기 체계(150)의 성능과 관련된 각종 상태 정보를 수집할 수 있다.
한편, 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)는 현재 설정된 표적을 유도 무기 체계(150)가 초고주파 탐색 방식으로 시뮬레이션하기 위한 신호를 생성 및 투사할 수 있다. 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)는 상기 유도 무기 체계(150)의 초고주파 신호 탐색부(151)로부터 송신되는 신호(이하 송신 신호)를 수신하고 이를 변조하여 상기 초고주파 신호 탐색부(151)에 투사할 수 있다.
여기서 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)는 상기 유도 무기 체계(150)가 표적을 탐색할 수 있도록, 제어부(110)로부터 생성된 표적의 위치 정보에 따라 상기 송신 신호를 변조한 신호를 상기 송신 신호에 대한 응답 신호로 투사할 수 있다.
이를 위해 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)는 상기 송신 신호를 수신하고, 제어부(110)로부터 입력받은 표적 및 유도 무기 체계(150)의 위치정보들과, 현재 초고주파 신호 탐색부(151) 상태 및 현재 설정된 전파 환경모델의 모델링 파라미터를 바탕으로 변조하여 상기 응답신호를 생성하기 위한 신호 생성부(121), 및, 상기 응답 신호를, 상기 제어부(110)로부터 입력된 시선각 정보에 따라 상기 위치 정보들로부터 상기 생성된 응답 신호를 초고주파로 투사하기 위한 안테나의 물리적 위치를 결정하고, 상기 응답 신호를 투사하기 위한 신호 투사부(123)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 신호 생성부(121)는 다양한 전파 환경에서의 초고주파 탐색 시뮬레이션을 위해, 적어도 하나 이상의 서로 다른 파라미터를 가지는 전파 환경 모델들을 포함하는 모델링 DB(Database)(122)을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)는, 유도 무기 체계(150)의 스트랩다운 영상 탐색부(153)가 영상을 탐색하기 위한 표적 관련 적외선 영상을 상기 유도 무기 체계(150)에 주입할 수 있다. 이를 위해 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)는, 제어부(110)로부터 얻어지는 유도 무기 체계(150)와 표적의 위치 정보를 바탕으로 적외선 표적 영상 신호를 생성하기 위한 영상 생성부(131) 및, 상기 생성된 적외선 표적 영상에 광학계, 검출기 및 신호조절기에 의한 수광부 효과를 모사 및, 상기 수광부 효과가 모사된 적외선 표적 영상을 스트랩다운 영상 탐색부(153)로 주입하기 위한 영상 주입부(132)를 포함할 수 있다.
한편, 제어부(110)는 상기 유도 무기 체계(150)를 제어하기 위한 제어 신호를 유도 무기 체계(150)로 전송할 수 있다. 여기서 상기 제어 신호는, 초고주파 신호 탐색부(151)의 제어를 위한 초고주파 신호 탐색부(151) 제어 신호, 상기 스트랩다운 영상 탐색부(153)의 제어를 위한 영상 탐색부 제어 신호, 그리고 상기 유도 무기 체계(150)의 운동 상태를 제어하기 위한 운동 모의부(152)의 운동 모의 제어 신호를 포함할 수 있다. 그리고 상기 유도 무기 체계(150)의 탐색부들(151, 153)의 상태 및, 상기 유도 무기 체계(150)의 각종 상태에 관련된 정보들을 수신할 수 있다.
또한 제어부(110)는 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션 및 적외선 영상 탐색 시뮬레이션을 수행하기 위한 각종 정보들을 생성할 수 있다. 여기서 제어부(110)는 6자유도방정식을 실시간으로 연산하여 관성좌표계를 기준으로 한 유도 무기 체계(150)와 표적의 위치정보 및, 이를 바탕으로 한 초고주파 탐색 시뮬레이션 및 적외선 영상 탐색 시뮬레이션을 동시에 수행하기 위한 제1 및 제2 시선각 정보들을 산출할 수 있다. 여기서 제어부(110)는 초고주파 탐색 시뮬레이션을 수행하기 위한 횡방향 및 종방향 시선각정보
Figure 112015099438610-pat00014
(이하 제1 시선각 정보) 및, 스트랩다운 방식, 즉, 적외선 영상 탐색 시뮬레이션의 수행을 위한 요, 피치, 롤의 시선각 정보들(이하 제2 시선각 정보)을 산출할 수 있다.
그리고 제어부(110)는 이러한 제1 및 제2 시선각 정보들을, 각각 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120) 및 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)에 입력할 수 있다. 그리고 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)와 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)의 각종 상태에 관련된 정보들(예를 들어 현재 설정된 전파 환경 모델 파라미터에 관련된 정보들 등)을, 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)와 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)로부터 수신할 수 있다.
여기서 상기 제어부(110)와 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)는 메모리 엑세스 기반의 고속 데이터 통신 프로토콜이 적용된 전용 제어 네트워크를 구성할 수 있다. 그리고 이를 통해 제어부(110)에서 계산된 6자유도방정식의 계산결과에 따른 표적 및 유도 무기 체계(150)의 정보(예를 들어 유도 무기 체계(150) 및/또는 표적의 위치 정보들, 및 제1 시선각 정보)가 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)에 실시간으로 전송될 수 있다. 그리고 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)로부터 현재 설정된 전파 환경 모델의 파라미터 설정 및, 신호 생성부(121)의 설정 정보 등이 제어부(110)로 실시간으로 전송될 수 있다. 이에 따라 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)의 동작 상태와 관련된 모니터링 정보가 상기 제어부(110)를 통해 출력될 수 있다.
한편 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130) 역시 메모리 엑세스 기반의 고속 데이터 통신프로토콜을 적용한 전용 제어 네트워크를 통해 제어부(110)와 연결될 수 있다. 그리고 상기 전용 제어 네트워크를 통해 제어부(110)에서 생성된 6자유도방정식의 계산결과에 따른 유도 무기 체계(150)와 표적 간의 시선각 정보(제2 시선각 정보)가 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)로 실시간으로 전송될 수 있다. 그리고 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)로부터 영상 생성부(131)의 설정 정보 등이 제어부(110)로 실시간으로 전송될 수 있다. 이에 따라 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)의 동작 상태와 관련된 모니터링 정보가 제어부(110)를 통해 출력될 수 있다.
도 2는 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 유도 무기 시뮬레이션 장치(100)에서, 시뮬레이션이 수행되는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 유도 무기 시뮬레이션 장치(100)의 제어부(110)는 제1 및 제2 시선각 정보를 산출할 수 있다(S200).
우선, 상기 유도 무기 체계(150)와 설정된 표적의 위치가, 각각
Figure 112015099438610-pat00015
,
Figure 112015099438610-pat00016
인 경우, 제어부(110)는 상기 S200 단계에서 초고주파 탐색 시뮬레이션을 수행하기 위한 횡방향 및 종방향 시선각정보
Figure 112015099438610-pat00017
(이하 제1 시선각 정보)를 하기 [수학식 1]과 [수학식 2], 그리고 [수학식 3]을 통해 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112015099438610-pat00018
[수학식 2]
Figure 112017054279515-pat00054

여기서 상기 유도 무기 체계의 위치는
Figure 112017054279515-pat00055
이며, 표적의 위치는
Figure 112017054279515-pat00056
이고, 상기 수학식 2에서 상기 표적의 X 좌표(XT), Y 좌표(YT), Z 좌표(ZT)와 상기 유도 무기 체계의 X좌표(XM), Y좌표(YM), Z좌표(ZM)에 근거하여 상기 종방향 시선각 정보(PAAelevation)을 산출하기 위한 변수 상기
Figure 112017054279515-pat00057
는 하기 수학식 3에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112017054279515-pat00058

한편, 제어부(110)는 상기 S200 단계에서 스트랩다운 방식, 즉, 적외선 영상 탐색 시뮬레이션의 수행을 위한 제2 시선각 정보들을 산출할 수 있다. 이를 위해 제어부(110)는, 먼저 유도 무기 체계(150)의 관성 좌표계에서 유도탄 동체 좌표계로의 변환 매트릭스(
Figure 112017054279515-pat00021
)와, 유도탄 동체 좌표계에서 스트랩다운 탐색기 동체 좌표계로의 변환 매트릭스(
Figure 112017054279515-pat00022
)로부터, 하기 [수학식 4]에 따라 관성 좌표계로부터 변환 매트릭스(
Figure 112017054279515-pat00059
)를 구할 수 있다.
삭제
[수학식 4]
Figure 112015099438610-pat00023
그리고 제어부(110)는 관성 좌표계와 상기 [수학식 4]를 통해 구해진 기 설정된 스트랩다운 탐색기 동체 좌표계로의 변환 매트릭스(
Figure 112017054279515-pat00024
)로부터, 하기 [수학식 5],[수학식 6], 및 [수학식 7]에 따라 각각 요, 피치, 롤의 시선각 정보들, 즉 제2 시선각 정보를 산출할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112015099438610-pat00025
[수학식 6]
Figure 112015099438610-pat00026
[수학식 7]
Figure 112017054279515-pat00027

여기서 상기 요의 시선각 정보는
Figure 112017054279515-pat00060
이며, 상기 피치의 시선각 정보는
Figure 112017054279515-pat00061
이다. 그리고 상기 롤의 시선각 정보는
Figure 112017054279515-pat00062
이다.
그러면, 제어부(110)는 초고주파 탐색 시뮬레이션이 수행되도록 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)를 제어할 수 있다(S202). 상기 S202 단계에서 제어부(110)는, 유도 무기 체계(150)의 초고주파 신호 탐색부(151)로부터 송신 신호를 수신 및, 그에 따른 응답 신호를 생성하도록 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)를 제어할 수 있다. 그리고 상기 응답 신호가, 상기 제1 시선각 정보에 따라 그 위치가 결정되는 안테나를 통해 투사되도록 제어할 수 있다.
그리고 제어부(110)는 적외선 영상 탐색 시뮬레이션이 수행되도록, 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)를 제어할 수 있다(S204). 상기 S204 단계에서 제어부(110)는 현재 설정된 표적 및 유도 무기 체계(150)의 상대적 위치 및 상기 제2 시선각 정보에 따라 적외선 영상이 생성되도록 상기 영상 생성부(131)를 제어할 수 있다. 그리고 상기 생성된 영상에 광학계, 검출기 및 신호조절기에 의한 수광부 효과가 모사되어 상기 스트랩다운 영상 탐색부(153)로 주입되도록 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)를 제어할 수 있다.
한편, 상기 S202 단계와 S204 단계는 거의 동시에 병렬적으로 각각 수행될 수도 있음은 물론이다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 시뮬레이션 장치(100)의 제어부(110)는 각 시뮬레이션부들(120, 130)에, 시뮬레이션에 필요한 정보들(위치 정보들 및/또는 시선각 정보)을 제공하고, 이러한 경우 상기 S202 단계 및 S204 단계는 각각의 시뮬레이션부들(120, 130)에서 독립적으로 수행될 수 있음은 물론이다.
한편, 제어부(110)는 상기 S202 단계 및 S204 단계에서 투사된 응답 신호 또는 주입된 적외선 영상 신호에 따른 유도 무기 체계(150)의 상태 정보들을 수집할 수 있다(S206). 이러한 상태 정보는, 상기 유도 무기 체계(150)의 초고주파 신호 탐색부(151)의 성능과 관련된 동작 상태 정보 및, 스트랩다운 영상 탐색부(153)의 성능과 관련된 동작 상태를 포함할 수 있다. 그리고 상기 초고주파 신호 탐색부(151) 및 스트랩다운 영상 탐색부(153)의 탐색 결과에 따라 유도 무기 체계(150)의 운동성이 변경되는 경우, 변경된 운동성에 대한 정보 역시 수집될 수 있다.
한편 상기 S206 단계에서는, 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120) 및 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)의 상태 정보들이 수집될 수 있다. 즉, 제어부(110)는 현재 설정된 전파 환경에 대한 정보 및, 현재 생성된 적외선 영상에 관련된 정보를 수집할 수 있으며, 이는 상기 유도 무기 체계(150)의 성능을 검증하는데 필요한 자료로 사용될 수 있다. 그리고 상기 S206 단계에서, 상기 유도 무기 체계(150) 및, 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120), 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)로부터 수집된 정보들은, 제어부(110)를 통해 모니터링 정보로 표시될 수 있다.
한편 도 3은, 도 2에서 보인 동작 과정 중, 초고주파 탐색 시뮬레이션을 위한 응답 신호를 송출하는 동작을 보다 자세히 도시한 흐름도이다.
초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)는 제어부(110)의 제어에 따라, 초고주파 신호 탐색부(151)로부터 송신되는 신호(송신 신호)를 수신할 수 있다. 그리고 수신된 신호를 디지털 무선주파수 기억장치(Digital radio Frequency Memory : DRFM)에 복제할 수 있다(S300).
그리고 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)는, 상기 복제된 신호를, 상기 제어부(110)로부터 입력된 위치 정보들, 즉 표적 및 유도 무기 체계(150)의 위치 정보들과, 상기 초고주파 신호 탐색부(151)의 상태 정보, 그리고 현재 설정된 전파 환경 모델의 파라미터를 바탕으로 변조할 수 있다(S302). 여기서 상기 변조된 신호는, 상기 송신 신호에 대응되는 응답 신호가 될 수 있다.
한편 상기 S302 단계에서, 응답 신호가 생성되면, 초고주파 탐색 시뮬레이션부(120)는 상기 제어부(110)로부터 입력받은 제1 시선각 정보에 근거하여, 상기 표적 및 유도 무기 체계(150)의 위치 정보들로부터 상기 응답 신호를 초고주파 신호로 투사하기 위한 물리적인 안테나 위치를 결정할 수 있다(S304). 그리고 상기 결정된 안테나 위치에서, 상기 생성된 응답 신호를 초고주파 신호로, 상기 송신 신호에 대한 응답으로 투사할 수 있다(S306).
한편 도 4는, 도 2에서 보인 동작 과정 중, 적외선 영상 탐색 시뮬레이션을 위한 표적의 적외선 영상을 스트랩다운 영상 탐색부(153)에 주입하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
적외선 영상 탐색 시뮬레이션부(130)는 제어부(110)의 제어에 따라, 제어부(110)로부터 입력되는 유도 무기 체계(150)와 표적의 상대기하 정보(위치 정보 및/또는 제2 시선각 정보)를 바탕으로, 상기 영상 생성부(131)로부터 적외선 표적 영상 신호를 생성할 수 있다(S400). 그리고 상기 S400 단계에서 생성된 적외선 표적 영상 신호는 영상 주입부(132)를 통해 스트랩다운 영상 탐색부(153)의 광학계, 검출기 및 신호조절기에 의한 수광부 효과가 모사될 수 있다(S402). 그리고 상기 영상 주입부(132)를 통해 상기 S402 단계에서 수광부 효과가 모사된 적외선 표적 영상 신호가, 상기 유도 무기 체계(150)의 스트랩다운 영상 탐색부(153)로 주입될 수 있다(S404).
한편 이러한 도 3 및 도 4의 과정들은, 상술한 바와 같이 각각의 시뮬레이션부(120, 130)에서 독립적으로 수행될 수 있다. 따라서 상기 도 3 및 도 4의 과정들은 동시에 각각의 시뮬레이션부들(120, 130)에서 수행될 수도 있다. 그리고 이러한 경우 상기 시뮬레이션부들(120, 130)에서 투사 및 주입된 신호들은 동시에 유도 무기 체계(150)로 입력될 수 있다.
한편 상술한 적외선 영상 탐색 시뮬레이션(130)에서 주입되는 적외선 영상 및, 상기 스트랩다운 영상 탐색부(153)에서 표적 탐색을 위해 사용되는 적외선은, 원적외선 대역의 적외선일 수 있다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 특히 본 발명의 실시 예에서는 시뮬레이션부의 예로서, 초고주파 신호를 이용하여 표적을 탐색하는 방식 및, 적외선 표적 영상 신호를 이용하여 표적을 탐색하는 방식의 두 가지 탐색기를 이용하여 표적을 탐색하는 예를 들어 설명하였으나, 이와 유사한 다른 방식의 탐색기가 더 포함되거나 또는 대체될 수도 있음은 물론이다.
따라서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석 되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 유도 무기 시뮬레이션 장치 110 : 제어부
120 : 초고주파 탐색 시뮬레이션부 121 : 신호 생성부
122 : 모델링 DB 123 : 신호 투사부
130 : 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부 131 : 영상 생성부
132 : 영상 주입부 150 : 유도 무기 체계
151 : 초고주파 신호 탐색부 152 : 운동 모의부
153 : 스트랩다운 영상 탐색부

Claims (8)

  1. 초고주파 신호를 이용하여 표적을 탐색하는 초고주파 신호 탐색부 및, 표적의 적외선 영상을 이용하여 표적을 탐색하는 적외선 영상 탐색부를 포함하는 유도 무기의 시뮬레이션 장치에 있어서,
    상기 초고주파 신호 탐색부로부터 송신된 신호를 수신 및, 상기 수신된 신호를, 상기 표적과 유도 무기의 위치 정보 및 현재 설정된 전파 환경 모델의 파라미터에 따라 변조하여 응답 신호를 생성하고, 생성된 응답 신호를 상기 초고주파 신호 탐색부에 투사하는 초고주파 탐색 시뮬레이션부;
    상기 표적의 적외선 영상 신호를 생성하고, 상기 생성된 적외선 영상 신호를 상기 적외선 영상 탐색부에 주입하는 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부; 및,
    상기 표적 및 유도 무기의 위치 정보로부터, 상기 응답 신호를 상기 유도 무기로 투사하기 위한 안테나의 위치를 결정하는 제1 시선각 정보 및, 상기 표적의 적외선 영상을 생성하기 위한 제2 시선각 정보를 생성하고, 상기 제1 시선각 정보와 제2 시선각 정보를 각각 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션부와 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부에 입력하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    6자유도방정식을 통해, 관성 좌표계를 기준으로 상기 표적과 유도 무기의 위치 정보에 근거하여 상기 제1 시선각 정보 및 제2 시선각 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 유도 무기 시뮬레이션 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 시선각 정보는,
    상기 표적 및 유도 무기의 위치 정보로부터 생성되는 횡방향 및 종방향 시선각 정보
    Figure 112017054279515-pat00028
    를 포함하며, 상기 횡방향 및 종방향 시선각 정보는, 하기 [수학식 1] 내지 [수학식 3]에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 유도 무기 시뮬레이션 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112017054279515-pat00029

    [수학식 2]
    Figure 112017054279515-pat00063

    여기서 상기 유도 무기 체계의 위치는
    Figure 112017054279515-pat00064
    이며, 표적의 위치는
    Figure 112017054279515-pat00065
    이고,
    상기 수학식 2에서 상기 표적의 X 좌표(XT), Y 좌표(YT), Z 좌표(ZT)와 상기 유도 무기 체계의 X좌표(XM), Y좌표(YM), Z좌표(ZM)에 근거하여 상기 종방향 시선각 정보(PAAelevation)을 산출하기 위한 변수 상기
    Figure 112017054279515-pat00066
    는 하기 수학식 3에 의해 산출되는 것을 특징으로 함.
    [수학식 3]
    Figure 112017054279515-pat00067
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 시선각 정보는,
    상기 유도 무기의 관성 좌표계에서 유도 무기의 동체 좌표계로의 변환을 위한 제1 매트릭스(
    Figure 112017054279515-pat00034
    )와, 상기 유도 무기 동체 좌표계에서 상기 적외선 영상 탐색부의 동체 좌표계로의 변환을 위한 제2 매트릭스(
    Figure 112017054279515-pat00035
    )로부터, 하기 [수학식 4]에 따라 상기 적외선 영상 탐색부의 동체 좌표계로의 변환을 위한 제3 매트릭스(
    Figure 112017054279515-pat00036
    )를 구하고,
    관성 좌표계와 상기 제3 매트릭스(
    Figure 112017054279515-pat00068
    )로부터 하기 [수학식 5], [수학식 6], [수학식 7] 에 의해 각각 산출되는 요의 시선각 정보(
    Figure 112017054279515-pat00069
    ), 피치의 시선각 정보(
    Figure 112017054279515-pat00070
    ), 롤의 시선각 정보(
    Figure 112017054279515-pat00071
    )를 포함하는 정보임을 특징으로 하는 유도 무기 시뮬레이션 장치.
    [수학식 4]
    Figure 112017054279515-pat00037

    [수학식 5]
    Figure 112017054279515-pat00038

    [수학식 6]
    Figure 112017054279515-pat00039

    [수학식 7]
    Figure 112017054279515-pat00040
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 초고주파 신호 탐색부 및 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부와 각각 서로 별개의 제어 네트워크를 구성하고, 각각 서로 독립적으로 상기 응답 신호를 투사 및 상기 적외선 영상 신호를 주입하도록 상기 초고주파 신호 탐색부 및 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도 무기 시뮬레이션 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적외선 영상 탐색 시뮬레이션부는,
    상기 생성된 표적의 적외선 영상 신호에, 상기 적외선 영상 탐색부의 수광부 효과를 광학계, 검출기 및 신호조절기 모델 구현을 통해 더 모사하고, 상기 수광부 효과가 더 모사된 적외선 영상 신호를 상기 적외선 영상 탐색부에 주입하는 것을 특징으로 하는 유도 무기 시뮬레이션 장치.
  7. 초고주파 신호를 이용하여 표적을 탐색하는 초고주파 신호 탐색부 및, 표적의 적외선 영상을 이용하여 표적을 탐색하는 적외선 영상 탐색부를 포함하는 유도 무기의 시뮬레이션 장치의 제어 방법에 있어서,
    관성 좌표계를 기준으로 상기 유도 무기와 표적의 위치 정보들을 근거로 초고주파 탐색 시뮬레이션 및 적외선 영상 탐색 시뮬레이션을 동시에 수행하기 위한 제1 및 제2 시선각 정보들을 산출하는 단계;
    상기 위치 정보들 및, 현재 설정된 전파 환경 모델의 파라미터에 근거하여, 상기 초고주파 신호 탐색부로부터 수신된 신호를 변조하여 응답 신호를 생성 및, 상기 생성된 응답 신호를 상기 제1 시선각 정보에 근거하여 투사하는 단계;
    상기 제2 시선각 정보에 근거하여 상기 표적의 적외선 영상 신호를 생성하고, 상기 생성된 적외선 영상 신호를 상기 적외선 영상 탐색부에 주입하는 단계; 및,
    상기 투사된 응답 신호 및, 상기 주입된 영상 신호에 따른 상기 유도 무기의 상태 정보 및, 상기 초고주파 탐색 시뮬레이션 및 적외선 영상 탐색 시뮬레이션과 관련된 정보들을 수집하여 모니터링 하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 시선각 정보들을 산출하는 단계는,
    6자유도방정식을 통해, 관성 좌표계를 기준으로 상기 표적과 유도 무기의 위치 정보에 근거하여 상기 제1 시선각 정보 및 제2 시선각 정보를 산출하는 단계임을 특징으로 하는 유도 무기 시뮬레이션 장치의 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 생성된 응답 신호를 투사하는 단계 및, 상기 적외선 영상 신호를 주입하는 단계는 동시에 수행되며,
    상기 정보들을 수집하여 모니터링 하는 단계는 실시간으로 수행되는 것을 특징으로 하는 유도 무기 시뮬레이션 장치의 제어 방법.
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