KR101803070B1 - 유도탄의 속도 산출 장치 및 이를 이용한 속도 산출 방법 - Google Patents

유도탄의 속도 산출 장치 및 이를 이용한 속도 산출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유도탄의 속도 산출에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄도 비행하는 유도탄에 구비되어 유도탄의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도의 산출이 가능한 유도탄의 속도 산출 장치 및 이를 이용한 속도 산출 방법에 관한 것이다.
유도탄에 구비되는 속도 산출 장치에 있어서, 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치는 송신안테나를 통해 신호를 송신하는 송신부; 수신안테나를 통해 상기 송신부로부터 송신된 상기 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신안테나가 장착되고, 상기 송신부로부터 송신된 상기 신호가 내부로 유입되기 위한 전송홀이 형성되어 있는 도파관; 상기 전송홀이 드러나도록 상기 도파관이 장착되고, 유도탄에 고정됨에 의해 상기 유도탄과 동일한 회전속도로 회전하는 제 1몸체; 상기 송신안테나의 일측이 드러나도록 상기 송신안테나가 장착되고, 베어링에 의해 상기 유도탄의 회전에도 회전하지 않거나 상기 유도탄보다 작은 회전속도로 회전하는 제 2몸체; 및 상기 유도탄의 속도를 산출하는 통합연산부;를 포함하고, 상기 통합연산부에서 상기 유도탄의 속도를 산출하는 것을 특징으로 한다.

Description

유도탄의 속도 산출 장치 및 이를 이용한 속도 산출 방법{APPARATUS AND METHOD FOR VELOCITY CALCULATION OF MISSILE}
본 발명은 유도탄의 속도 산출에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강한 회전이 요구되는 유도탄에 구비되어 유도탄의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도의 산출이 가능한 유도탄의 속도 산출 장치 및 이를 이용한 속도 산출 방법에 관한 것이다.
일반적으로 유도탄은 유도조종기능을 부여하여 이에 의해 비행이 조종됨으로써 목표지점까지 유도되는 무기를 말하며, 요격지점(impact point)에 정확히 탄착하는 것이 중요하다.
유도조종기능을 부여하기 위해서는 유도탄의 위치, 속도 및 자세 등의 정보를 측정 또는 추정하고, 이를 유도조종기능을 담당하는 시스템에 제공해 주어야 한다.
이를 위해 종래의 유도무기는 관성항법장치(Inertial Navigation System, INS) 또는 위성항법장치(Global Positioning System, GPS)의 항법장치를 이용하여 유도탄의 위치, 속도 및 자세 등의 항법정보를 획득하게 된다.
그런데 관성항법장치(INS)의 경우 강한 회전이 요구되는 유도탄 등의 탄약류에서는 강한 회전으로 인한 피치-요 운동 결합 효과(coupling)로 인해 충분한 기능을 발휘하기 어려운 문제가 발생하며, 이러한 이유로 항법정보 획득 수단이 위성항법장치(GPS)로 한정되어 있다.
이와 같은 문제를 해결하고자 유도탄의 내부에 포함된 신관부와 탄체부간의 결합부에 베어링을 장착하여 각각의 회전운동을 분리하고, 상기 신관부에 고정 또는 조종이 가능한 날개를 장착하거나 상기 결합부에 물리적 회전감쇄장치를 장착함으로써 항법 및 유도조종기능 구현에 적합하도록 회전량을 제어하는 기술이 개발되었다.
그러나 이와 같은 경우에도 탄체부의 강한 피치-요 운동 결합 효과는 신관부에 그대로 전달되기 때문에 관성항법장치(INS)를 이용한 항법정보의 획득이 매우 어려운 문제가 있다.
한편, 위성항법장치(GPS)의 경우 피치-요 운동 결합 효과에 대해서는 비교적 자유롭기 때문에 적용하기에 큰 어려움이 없지만, 위성신호를 획득하는 주기가 일반적으로 10Hz를 넘지 않는 이유로 항법정보의 품질을 높이기 위해서는 신관부의 회전량을 증가시켜야 하며 이로 인해 유도조종기능 구현의 난이도 및 부하를 높이게 되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 일정 수준으로 회전량이 유지되지 못하고 변동하게 되는 경우 항법정보의 품질이 저하되거나 유효한 정보를 산출하지 못하고 발산할 위험성이 존재한다.
따라서 종래의 관성항법장치(INS) 또는 위성항법장치(GPS)의 항법장치를 이용해서는 강한 회전이 요구되는 유도탄의 비행속도, 회전속도 및 나선회전운동에 따라 부여되는 나선회전속도의 항법정보를 산출하기 어려운 한계가 있다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1457004호
이에 상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 강한 회전이 요구되는 유도탄에 구비되어 유도탄의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도의 산출이 가능한 유도탄의 속도 산출 장치 및 이를 이용한 속도 산출 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 유도탄에 구비되는 속도 산출 장치에 있어서, 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치는, 송신안테나를 통해 신호를 송신하는 송신부; 수신안테나를 통해 상기 송신부로부터 송신된 상기 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신안테나가 장착되고, 상기 송신부로부터 송신된 상기 신호가 내부로 유입되기 위한 전송홀이 형성되어 있는 도파관; 상기 전송홀이 드러나도록 상기 도파관이 장착되고, 유도탄에 고정됨에 의해 상기 유도탄과 동일한 회전속도로 회전하는 제 1몸체; 상기 송신안테나의 일측이 드러나도록 상기 송신안테나가 장착되고, 베어링에 의해 상기 유도탄의 회전에도 회전하지 않거나 상기 유도탄보다 작은 회전속도로 회전하는 제 2몸체; 및 상기 유도탄의 속도를 산출하는 통합연산부;를 포함하고, 상기 통합연산부로부터 상기 유도탄의 속도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 송신부는, 상기 전송홀의 위치를 감지하고, 상기 송신안테나와 상기 전송홀이 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하며, 상기 생성한 신호의 파형을 결정하고, 상기 파형이 결정된 상기 신호를 상기 송신안테나를 통해 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 송신안테나에서 송신된 상기 신호는 상기 전송홀로 유입되고, 상기 도파관을 따라 상기 수신안테나로 전송됨으로써, 상기 수신부에 수신되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수신부는, 상기 송신부로부터 송신된 상기 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호로 샘플데이터를 생성하며, 상기 생성된 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써, 신호도착시간을 도출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통합연산부는, 수신부로부터 도출된 상기 신호도착시간을 입력받고, 상기 신호도착시간을 이용하여 계산함으로써 상기 유도탄의 속도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통합연산부는, 상기 유도탄의 비행속도를 산출하는 비행속도 연산부; 상기 유도탄의 회전속도를 산출하는 회전속도 연산부; 및 상기 유도탄의 나선회전속도를 산출하는 나선회전속도 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나선회전속도 연산부는, 다양한 유도탄의 나선회전운동 패턴에 관한 데이터가 저장되어 있고, 상기 데이터를 기반으로 입력받은 데이터와의 패턴 매칭을 통해 나선회전속도의 도출이 가능한 나선회전운동 데이터부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도파관의 상기 전송홀이 드러나는 상기 제 1몸체의 일면과 상기 송신안테나의 상기 일측이 드러나는 상기 제 2몸체의 일면이 서로 마주보도록 상기 제 1몸체와 상기 제 2몸체가 상기 유도탄의 내부에 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도파관은, 상기 전송홀이 일측에 형성되고, 양끝이 개방된 고리 형상의 제 1도파관; 및 일측이 상기 제 1도파관에 연결되고, 상기 제 1도파관과 수직인 방향으로 형성되며, 타측이 개방된 직선 형상의 제 2도파관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전송홀과 상기 제 2도파관은, 일직선상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전송홀은, 상기 제 1도파관의 상기 양끝으로부터 동일한 거리로 이격된 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수신안테나는 3개이며, 제 1수신안테나는 상기 제 1도파관의 한쪽 끝에 장착되고, 제 2수신안테나는 상기 제 1도파관의 다른 한쪽 끝에 장착되며, 제 3수신안테나는 상기 제 2도파관의 상기 타측에 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 송신안테나 및 상기 수신안테나는, 패치에 송신 라인이 연결된 형태의 패치 안테나인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치를 이용한 유도탄의 비행속도 산출 방법은, 송신부가 전송홀의 위치를 감지하는 전송홀 감지 단계; 상기 전송홀이 송신안테나와 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하는 신호 생성 단계; 상기 생성한 신호의 파형을 결정하는 신호 파형 결정 단계; 상기 파형이 결정된 상기 신호를 상기 송신안테나를 통해 송신하는 신호 송신 단계; 수신부가 제 3수신안테나를 통해 상기 신호를 수신하는 신호 수신 단계; 상기 수신한 신호로 샘플데이터를 생성하고, 상기 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 사용할 피크값을 결정하는 피크값 결정 단계; 상기 결정된 피크값으로부터 제 3신호도착시간을 도출하는 신호도착시간 도출 단계; 비행속도 연산부가 상기 도출된 제 3신호도착시간을 입력받아 유도탄의 비행속도를 산출하는 비행속도 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치를 이용한 유도탄의 회전속도 산출 방법은, 송신부가 전송홀의 위치를 감지하는 전송홀 감지 단계; 상기 전송홀이 송신안테나와 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하는 신호 생성 단계; 상기 생성한 신호의 파형을 결정하는 신호 파형 결정 단계; 상기 파형이 결정된 상기 신호를 상기 송신안테나를 통해 송신하는 신호 송신 단계; 수신부가 제 1수신안테나와 제 2수신안테나를 통해 상기 신호를 수신하는 신호 수신 단계; 상기 수신한 신호로 샘플데이터를 생성하고, 상기 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 사용할 피크값을 결정하는 피크값 결정 단계; 상기 결정된 피크값으로부터 제 1신호도착시간과 제 2신호도착시간을 도출하는 신호도착시간 도출 단계; 회전속도 연산부가 상기 도출된 제 1신호도착시간과 상기 제 2신호도착시간을 입력받아 유도탄의 회전속도를 산출하는 회전속도 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호도착시간 도출 단계는, 2 이상의 n번의 프레임동안 측정된 신호도착시간에 관한 데이터를 버퍼링함으로써, n개의 제 1신호도착시간과 n개의 제 2신호도착시간을 도출하는 데이터 버퍼링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전속도 산출 단계는, 상기 제 1신호도착시간과 상기 제 2신호도착시간 각각의 최대값과 최소값을 도출하는 제 1회전속도 산출단계; 상기 도출된 최대값과 상기 도출된 최소값의 중간값을 계산하는 제 2회전속도 산출단계; 상기 계산된 중간값과 유도탄 미 회전 시 신호도착시간과의 차이값의 절대값을 계산하는 제 3회전속도 산출단계; 상기 절대값으로부터 상기 유도탄의 회전속도를 산출하는 제 4회전속도 산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전속도 산출단계는, 상기 계산된 제 1신호도착시간의 중간값과 상기 계산된 제 2신호도착시간의 중간값의 크기의 비교를 통해 상기 유도탄의 회전방향을 도출하는 회전방향 도출 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치를 이용한 유도탄의 나선회전속도 산출 방법은, 송신부가 전송홀의 위치를 감지하는 전송홀 감지 단계; 상기 전송홀이 송신안테나와 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하는 신호 생성 단계; 상기 생성한 신호의 파형을 결정하는 신호 파형 결정 단계; 상기 파형이 결정된 상기 신호를 상기 송신안테나를 통해 송신하는 신호 송신 단계; 수신부가 제 1수신안테나와 제 2수신안테나를 통해 상기 신호를 수신하는 신호 수신 단계; 상기 수신한 신호로 샘플데이터를 생성하고, 상기 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 사용할 피크값을 결정하는 피크값 결정 단계; 상기 결정된 피크값으로부터 제 1신호도착시간과 제 2신호도착시간을 도출하는 신호도착시간 도출 단계; 나선회전속도 연산부가 상기 도출된 제 1신호도착시간과 상기 제 2신호도착시간을 입력받아 유도탄의 나선회전속도를 산출하는 나선회전속도 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호도착시간 도출 단계는, 2 이상의 n번의 프레임동안 측정된 신호도착시간에 관한 데이터를 버퍼링함으로써, n개의 제 1신호도착시간과 n개의 제 2신호도착시간을 도출하는 데이터 버퍼링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나선회전속도 산출 단계는, 상기 제 1신호도착시간과 상기 제 2신호도착시간 각각의 최대값과 최소값을 도출하는 제 1나선회전속도 산출단계; 상기 도출된 최대값과 상기 도출된 최소값의 차이값을 계산하는 제 2나선회전속도 산출단계; 상기 계산된 차이값을 나선회전운동 데이터부에 입력하고, 저장된 데이터와의 패턴 매칭을 수행하는 제 3나선회전속도 산출단계; 상기 매칭된 나선회전운동의 패턴을 기반으로 상기 유도탄의 나선회전속도를 산출하는 제 4나선회전속도 산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치는 강한 회전이 요구되는 유도탄에 구비되어 강한 피치-요 운동 결합 효과에 상관없이 유도탄의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도의 항법정보의 산출이 가능한 효과가 있다.
또한, 유도조종기능 구현의 난이도 및 부하를 높이지 않아도 높은 품질의 유도탄의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도의 항법정보의 산출이 가능한 효과가 있다.
상기와 같은 효과로 인해 관성항법장치(INS) 또는 위성항법장치(GPS)를 이용한 항법정보의 획득이 매우 어려운 경우에 적용됨으로써 항법정보를 산출이 가능하며, 이를 통해 유도조종기능의 요격 정확도를 높이는 효과가 있다.
도 1은 유도탄의 비행속도와 회전속도를 보여주는 모식도이다.
도 2는 유도탄의 나선회전속도를 보여주는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예인 유도탄의 속도 산출 장치를 보여주는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예인 유도탄의 속도 산출 장치를 보여주는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예인 유도탄의 속도 산출 장치의 송신안테나와 도파관의 모습을 보여주는 관한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예인 유도탄의 속도 산출 장치를 이용한 속도 산출 방법을 보여주는 블록도이다.
이하, 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
일반적으로 유도탄(10)은 유도조종기능을 부여하여 이에 의해 비행이 조종됨으로써 목표지점까지 유도되는 무기를 의미하며, 발사된 이후, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같은 운동을 하며 비행한다.
도 1은 유도탄의 비행속도와 회전속도를 보여주는 모식도로, 이에 도시된 바와 같이 유도탄(10)은 발사된 방향으로 비행속도를 갖고 비행하며, 유도탄(10)의 중심선을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전속도를 갖고 회전한다.
또한, 도 2는 유도탄의 나선회전속도를 보여주는 모식도로, 이에 도시된 바와 같이 유도탄(10)이 비행 중에 나선형으로 회전하는 운동을 하는 경우에는 나선회전운동 방향으로 나선회전속도를 갖고 나선회전운동을 한다.
따라서 발사된 이후 유도조종기능을 통해 조종함으로써 요격의 정확도를 높이기 위해서는 유도탄(10)의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도를 파악하는 것이 매우 중요하며, 이를 위해 본 발명은 유도탄(10)에 구비되어 유도탄의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도의 산출이 가능한 장치 및 이를 이용한 속도 산출 방법에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예인 유도탄의 속도 산출 장치를 보여주는 모식도로, 이에 도시된 바와 같이 유도탄의 속도 산출 장치는, 송신안테나(110)를 통해 신호를 송신하는 송신부(200), 수신안테나를 통해 신호를 수신하는 수신부(300), 상기 수신안테나가 장착된 도파관(150), 상기 도파관(150)이 장착되는 제 1몸체(11), 상기 송신안테나(110)가 장착되는 제 2몸체(12)를 포함하여 구성된다.
송신안테나(110)는 송신부(200)에 의해 디자인된 전자기파의 신호를 방사하기 위한 것으로, 임펄스(impulse) 또는 파면(wave-front)이 특정 위상인 정현파(sine wave)의 파형의 형태로 전자기파를 송신할 수 있다.
또한, 상기 송신안테나(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 사각형의 패치(patch, 112)에 신호 송신 라인(feeding line, 111)이 연결된 패치안테나(patch antenna)인 것이 가장 바람직하며, 수직편파 또는 수평편파의 전자기파를 방사할 수 있다.
송신부(200)는 송신안테나(110)가 특정 위치에 위치하는지 혹은 위치하지 않는지를 감지하고, 상기 송신안테나(110)가 특정 위치에 위치하는 시점에 신호를 생성하며, 상기 생성한 신호의 파형을 결정하고, 이를 송신안테나(110)를 통해 송신하는 역할을 한다.
상기 송신부(200)는 신호를 주기적으로 송신하면서 수신 신호가 들어오는 시간을 파악함으로써 송신안테나(110)가 특정 위치에 위치하는지 혹은 위치하지 않는지를 감지할 수 있다.
그리고 상기 송신안테나(110)가 특정 위치에 위치하는 시점에 RF신호(radio frequency signal)를 이용하여 수신부에서의 신호를 프로빙하여 파일럿(또는 프로빙) 신호라 명칭된 신호를 생성하고, 상기 생성한 신호를 모듈레이션(modulation)하며, 이후 상기 생성한 신호의 파형을 결정하고, 이를 송신안테나(110)를 통해 송신한다.
여기서 상기 프로빙(proving)은, 통신 채널의 상태를 체크하는 행위를 말하며, 이러한 행위를 하도록 하는 신호를 파일럿(또는 프로빙) 신호라고 한다.
또한, 상기 신호의 파형은 임펄스 또는 정현파일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
수신안테나는 상기 송신안테나(110)를 통해 송신부(200)로부터 송신된 신호를 수신하기 위한 것으로, 하나 이상의 복수 개인 것이 바람직하며, 도파관(150)의 서로 다른 위치에 장착된다.
또한, 상기 수신안테나는 사각형의 패치(patch)에 신호 송신 라인(feeding line)이 연결된 패치안테나(patch antenna)인 것이 가장 바람직하다.
수신부(300)는 상기 수신안테나를 통해 상기 송신부(200)로부터 송신된 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호로 샘플데이터를 생성하며, 상기 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 상기 송신부(200)로부터 송신된 신호가 수신안테나에 도착한 신호도착시간(time of arrival, t)을 도출하는 역할을 한다.
상기 수신부(300)는 상기 송신부(200)로부터 송신된 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호를 디지털로 샘플링하여 샘플데이터를 생성할 수 있다.
그리고 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 탐지 유무를 결정하고, 탐지 유무가 결정되면 사용할 고정밀의 피크값을 결정한다.
이와 같이 고정밀의 피크값을 결정하는 것은 송신안테나(110)로부터 송신된 신호가 도파관(150)을 따라 전송될 때 도파관(150) 안에서 노이즈(noise), 멀티패스(multi-path) 등과 같은 현상을 겪고 이로 인해 적은 양이나마 전력 스펙트럼 밀도(power spectrum density, PSD)가 이상적으로 깨끗하지 못하기 때문이다.
따라서 상기 송신부(200)로부터 송신된 신호가 수신안테나에 도착한 신호도착시간(time of arrival)을 정확하게 찾아내기 위해서는 고정밀의 피크값을 결정하는 것이 매우 중요하며, 상기 수신부(300)가 이를 수행한다.
그리고 상기 수신부(300)는 고정밀의 피크값을 결정하면, 상기 피크값으로부터 정확한 신호도착시간(time of arrival, t)을 도출한다.
도파관(150)은 전기 에너지나 신호를 전송하기 위한 전송로로 사용하는 도체로 만든 속이 빈 도관으로, 도 5에 도시된 바와 같이 송신안테나(110)로부터 송신된 신호가 도파관(150)의 내부로 유입되기 위한 통로 역할을 하는 전송홀(154)이 일측에 형성되어 있고, 상기 전송홀(154)을 통해 유입된 신호가 도파관(150)을 따라 전송되다가 수신안테나에 수신될 수 있도록 수신안테나가 장착되어 있다.
또한, 상기 도파관(150)은 도 5와 같이 전송홀(154)이 일측 상단면에 형성되고, 양끝이 개방된 제 1도파관(151)과 일측이 상기 제 1도파관(151)에 연결되고, 상기 제 1도파관(151)과 수직인 방향으로 형성되며, 타측이 개방된 제 2도파관(153)을 포함하여 구성된다.
여기서 상기 제 1도파관(151)은 유도탄(10)의 회전속도와 나선회전운동에 따라 가감되는 속도를 추정하기 위해 고리 형상으로 형성되고, 상기 제 2도파관(153)은 유도탄(10)의 비행속도를 추정하기 위해 직선 형상으로 형성된 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 제 2도파관(153)은 전송홀(154)로부터 유입된 신호가 상기 제 2도파관(153)의 타측으로 바로 전송됨으로써 유도탄(10)의 비행속도를 추정할 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이 전송홀(154)과 일직선상에 위치하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 전송홀(154)과 상기 제 2도파관(153)은 상기 제 1도파관(151)의 양끝으로부터 동일한 거리로 이격된 위치에 형성되는 것이 가장 바람직하나, 특별히 이에 한정되지 않고 환경과 조건에 따라 조정 가능한 파라미터로 위치가 설정될 수 있다.
또한, 상기 도파관(150)의 단면 형상은 사각형인 것이 가장 바람직하나, 특별히 이에 한정되지 않고 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 복수 개의 수신안테나는 상기 도파관(150)의 서로 다른 위치에 장착되어 송신안테나(110)로부터 송신된 신호를 각각 수신함으로써, 수신부(300)가 각 위치에 따른 신호도착시간(t)을 도출할 수 있도록 한다.
이를 위한 수신안테나는 도 5에 도시된 바와 같이 유도탄(10)의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도를 산출하기 위해 3개인 것이 가장 바람직하며, 제 1수신안테나(120), 제 2수신안테나(130), 제 3수신안테나(130)로 구성되며, 도파관(150)의 서로 다른 위치에 장착된다.
보다 상세히는 상기 제 1수신안테나(120)는 상기 제 1도파관(151)의 한쪽 끝에 장착되고, 상기 제 2수신안테나(130)는 상기 제 1도파관(152)의 다른 한쪽 끝에 장착되며, 상기 제 3수신안테나(140)는 상기 제 2도파관(153)의 타측 끝에 장착된다.
이를 통해 송신안테나(110)로부터 송신되어 전송홀(154)을 통해 도파관(150)의 내부로 유입되고, 고리 형상의 제 1도파관(151)을 따라 제 1도파관(151)의 양끝 방향으로 전송된 신호는 제 1수신안테나(120)와 제 2수신안테나(130)로 수신되고, 직선 형상의 제 2도파관(153)을 따라 전송된 신호는 제 3수신안테나(140)로 수신된다.
따라서 수신부(300)는 제 1수신안테나(120)와 제 2수신안테나(130)로 수신된 신호를 통해 유도탄(10)의 회전속도와 나선회전속도를 산출하기 위한 신호도착시간(t1,t2)을 도출하고, 제 3수신안테나(140)로 수신된 신호를 통해 유도탄(10)의 비행속도를 산출하기 위한 신호도착시간(t3)를 도출한다.
한편, 상기 제 1수신안테나(120), 상기 제 2수신안테나(130), 상기 제 3수신안테나(140)는 도 5와 같이 사각형의 패치(patch, 122,132,142)에 신호 수신 라인(feeding line, 121,131,141)이 연결된 패치안테나(patch antenna)인 것이 가장 바람직하다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치는 신호를 송신하기 위한 송신안테나(110)와 상기 송신된 신호를 수신하기 위한 전송홀(154)과 수신안테나(120,130,140)가 장착된 도파관(150)은 서로 물리적인 연결을 이루지 않고 분리되어 있는 구조를 갖는다.
이와 같이 상기 송신안테나(110)와 상기 도파관(150)이 분리형 구조를 갖는 이유는 유도탄(10)의 내부에 장착되고 발사된 이후 서로 다른 회전속도로 운동하기 위함이며, 이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이 물리적인 연결을 이루지 않고 분리되어 있는 제 1몸체(11)와 제 2몸체(12)를 포함한다.
상기 제 1몸체(11)와 상기 제 2몸체(12)는 물리적인 연결을 이루지 않고 분리되어 있으며, 원통 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제 1몸체(11)에는 신호가 유입되기 위한 전송홀(154)과 상기 전송홀(154)로부터 유입된 신호를 수신하기 위한 수신안테나(120,130,140)가 장착된 도파관(150)이 장착된다.
이때, 전송홀(154)로 신호가 유입될 수 있도록 상기 전송홀(154) 또는 상기 전송홀(154)이 형성된 제 1도파관(151)의 상단면이 외부로 드러나도록 제 1몸체(11)에 장착된다.
상기 제 2몸체(12)에는 신호를 송신하기 위한 송신안테나(110)가 장착된다.
이때, 송신안테나(110)가 신호를 송신할 수 있도록 송신안테나(110) 또는 상기 송신안테나(110)의 패치(112)가 외부로 드러나도록 제 2몸체(12)에 장착된다.
그리고 상기 도파관(150)이 장착된 제 1몸체(11)는 유도탄(10)의 내부에 고정되도록 장착되고, 이로 인해 발사 이후에 유도탄(10)과 함께 회전함으로써 유도탄(10)과 동일한 회전방향과 동일한 회전속도로 회전하게 된다.
반면, 상기 송신안테나(110)가 장착된 제 2몸체(12)는 유도탄(10)의 내부에 고정되지 않고 베어링(20)에 의해 회전이 가능하도록 장착되며, 이로 인해 발사 이후에 유도탄(10)의 회전력이 상쇄됨으로써 유도탄(10)의 강한 회전에도 거의 회전하지 않거나 유도탄(10)보다 작은 회전속도로 회전하게 된다.
도 4는 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치의 다른 실시 예를 보여주는 도면으로, 이에 도시된 바와 같이 상기 베어링(20)은 제 2몸체(12)의 외측면 둘레를 따라 형성되어 있을 수 있고, 이로 인해 유도탄(10)의 내부에 장착되더라도 거의 회전하지 않거나 유도탄(10)보다 작은 회전속도로 회전하게 된다.
그리고 상기 제 1몸체(11)와 상기 제 2몸체(12)는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 도파관(150)의 전송홀(154)이 드러나는 제 1몸체(11)의 일면과 송신안테나(110) 또는 송신안테나(110)의 패치(112)가 드러나는 제 2몸체(12)의 일면이 서로 마주보도록 유도탄(10)의 내부에 장착된다.
따라서 이를 통해 발사 이후에 제 1몸체(11)는 유도탄(10)과 동일한 회전속도로 회전하고, 제 2몸체(12)는 회전하지 않거나 유도탄(10)보다 작은 회전속도로 회전하다가, 송신안테나(110)와 전송홀(154)이 일직선상에 위치하는 시점에 송신부(200)가 이를 감지하고, 신호를 생성하며, 생성한 신호의 파형을 결정한 후 송신안테나(110)를 통해 송신한다.
그리고 상기 송신안테나(110)를 통해 송신된 신호는 전송홀(154)을 통과하여 도파관(150)의 내부로 유입되고, 제 1도파관(151)과 제 2도파관(153)을 따라 전송되다가 각 위치에 장착된 제 1수신안테나(120), 제 2수신안테나(130), 제 3수신안테나(140)로 수신된다.
여기서 상기 송신부(200)는 신호를 주기적으로 송신하면서 수신 신호가 들어오는 시간을 파악함으로써 송신안테나(110)와 전송홀(154)의 위치를 감지할 수 있다.
송신안테나(110)와 전송홀(154)이 일직선상에 위치하지 않는 경우에는 제 1도파관(151)의 상단면 또는 제 1몸체(11)의 일면에 의해 통로가 막힘으로써 신호가 수신안테나(120,130,140)로 수신되지 않는다.
반면, 송신안테나(110)와 전송홀(154)이 일직선상에 위치하는 시점에는 신호가 수신안테나(120,130,140)로 수신된다.
따라서 이와 같이 상기 송신부(200)는 신호를 주기적으로 송신하면서 신호가 수신안테나(120,130,140)로 수신되는지 여부 또는 신호가 수신되어 도착하는 신호도착시간을 파악함으로써 송신안테나(110)와 전송홀(154)이 일직선상에 위치하는지 혹은 일직선상에 위치하지 않는지를 감지한다.
한편, 수신부(300)는 제 1수신안테나(120), 제 2수신안테나(130), 제 3수신안테나(140)로 수신된 신호를 디지털로 샘플링하여 샘플데이터를 생성하고, 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과의 비교를 통해 탐지 유무를 결정하며, 탐지 유무가 결정되면 사용할 고정밀의 피크값을 결정함으로써 신호도착시간(t1,t2,t3)을 도출한다.
보다 상세히는 제 1수신안테나(120)로부터 수신한 신호를 통해 제 1신호도착시간(t1)을 도출하고, 제 2수신안테나(130)로부터 수신한 신호를 통해 제 2신호도착시간(t2)을 도출하며, 제 3수신안테나(140)로부터 수신한 신호를 통해 제 3신호도착시간(t3)을 도출한다.
그런데 여기서 상기 신호도착시간(t1,t2,t3)은 특정 순간에 측정된 신호로부터 도출된 시간값으로, 유도탄(10)의 비행속도를 산출하기 위한 제 3신호도착시간(t3)을 제외한 유도탄(10)의 회전속도와 나선회전속도를 산출하기 위한 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)에는 회전속도와 나선회전속도에 따른 시간차가 포함되어 있다.
따라서 이러한 이유로 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)으로부터 직접적으로 회전속도와 나선회전속도를 산출할 수 없다.
이를 해결하고자 수신부(300)는 2 이상의 n프레임 동안(약 수십 프레임) 측정된 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)에 관한 데이터를 버퍼링함으로써 n개의 제 1신호도착시간(t1)과 n개의 제 2신호도착시간(t2)을 도출할 수 있다.
상기와 같이 n프레임 동안(약 수십 프레임) 버퍼링을 실시하는 이유는 버퍼링 시간 동안 측정된 데이터에는 시간에 따라 변화하는 양이 반영되어 있어 이를 관찰할 수 있기 때문이며, 상기 데이터를 기존의 실험과 시뮬레이션을 통해 속도 정보, 속도 패턴 및 이를 모델화하여 구축한 데이터와 비교함으로써, 회전속도와 나선회전속도를 구분하여 추정할 수 있다.
그리고 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치는, 상기 도출한 신호도착시간(t1,t2,t3)을 입력받고, 이를 이용하여 계산함으로써 유도탄(10)의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도를 산출하는 통합연산부(400)를 더 포함하여 구성된다.
통합연산부(400)는 수신부(300)로부터 도출된 제 3신호도착시간(t3)을 이용하여 계산함으로써 유도탄(10)의 비행속도를 산출하는 비행속도 연산부(410), 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)을 이용하여 계산함으로써 유도탄(10)의 회전속도를 산출하는 회전속도 연산부(420), 그리고 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)을 이용하여 계산함으로써 나선회전속도를 산출하는 나선회전속도 연산부(430)를 포함하여 구성된다.
상기 나선회전속도 연산부(430)는 수많은 실험과 시뮬레이션을 통해 도출되고 구축된 나선형 회전 운동에 따른 속도 정보, 속도 패턴 및 이를 모델화 한 데이터가 저장되어 있고, 이러한 데이터를 기반으로 나선회전속도에 대한 영향을 담고 있는 데이터를 입력받으면 저장되어 있는 데이터와의 패턴 매칭을 통해 나선회전속도의 도출이 가능한 나선회전운동 데이터부(500)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치의 통합연산부(400)는 도파관(150)의 거리 및 신호의 전파속도(약 3*108)에 관한 데이터를 알고 있고, 따라서 수신부(300)에서 도출한 신호도착시간(t1,t2,t3)에 관한 데이터를 ‘거리=속력x시간’의 공식의 원리에 적용하여 계산함으로써 유도탄(10)의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도를 산출할 수 있다.
한편, 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치를 이용한 유도탄의 비행속도 산출 방법은, 도 6의 블록도에 도시된 바와 같이, 송신부(200)가 전송홀(154)의 위치를 감지하는 전송홀 감지 단계(S11), 상기 전송홀(154)이 송신안테나(110)와 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하는 신호 생성 단계(S12), 상기 생성한 신호의 파형을 임펄스 또는 정현파로 결정하는 신호 파형 결정 단계(S13), 상기 파형이 결정된 신호를 송신안테나(110)를 통해 송신하는 신호 송신 단계(S20)를 포함하여 진행된다.
그리고 이후 상기 송신한 신호를 제 3수신안테나(140)를 통해 수신부(300)가 수신하는 신호 수신 단계(S31), 상기 수신한 신호로 샘플데이터를 생성하고, 상기 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 사용할 피크값을 결정하는 피크값 결정 단계(S41), 상기 결정한 피크값으로부터 제 3신호도착시간(t3)을 도출하는 신호도착시간 도출 단계(S51) 및 비행속도 연산부(410)가 상기 도출된 제 3신호도착시간(t3)을 입력받아 유도탄(10)의 비행속도를 산출하는 비행속도 산출 단계(S90)를 포함하여 진행함으로써, 유도탄(10)의 비행속도를 산출할 수 있다.
한편, 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치를 이용한 유도탄의 회전속도 산출 방법은, 도 6의 블록도에 도시된 바와 같이, 송신부(200)가 전송홀(154)의 위치를 감지하는 전송홀 감지 단계(S11), 상기 전송홀(154)이 송신안테나(110)와 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하는 신호 생성 단계(S12), 상기 생성한 신호의 파형을 임펄스 또는 정현파로 결정하는 신호 파형 결정 단계(S13), 상기 파형이 결정된 신호를 송신안테나(110)를 통해 송신하는 신호 송신 단계(S20)를 포함하여 진행된다.
그리고 이후 상기 송신한 신호를 제 1수신안테나(120)와 제 2수신안테나(130)를 통해 수신부(300)가 수신하는 신호 수신 단계(S30), 상기 수신한 신호를 샘플데이터로 생성하고, 상기 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 사용할 피크값을 결정하는 피크값 결정 단계(S40), 상기 결정된 피크값으로부터 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)을 도출하는 신호도착시간 도출 단계(S50) 및 회전속도 연산부(420)가 상기 도출된 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)을 입력받아 유도탄(10)의 회전속도를 산출하는 회전속도 산출 단계(S80)를 포함하여 진행된다.
여기서 상기 신호도착시간 도출 단계(S50)는 2 이상의 n번의 프레임동안(약 수십 프레임) 측정된 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)에 관한 데이터를 버퍼링함으로써, n개의 제 1신호도착시간(t1)과 n개의 제 2신호도착시간(t2)을 도출하는 데이터 버퍼링 단계(S60)를 포함하여 진행된다.
또한, 상기 회전속도 산출 단계(S80)는 도출된 n개의 제 1신호도착시간(t1)과 n개의 제 2신호도착시간(t2) 각각의 최소값(t1_min,t2_min)과 최대값(t1_max,t2_max)을 도출하는 제 1회전속도 산출단계(S81), 상기 도출한 최소값(t1_min,t2_min)과 최대값(t1_max,t2_max)을 더한 후 2로 나눈 중간값(t1_mid,t2_mid)을 계산하는 제 2회전속도 산출단계(S82)를 포함하여 진행된다.
여기서 상기 중간값(t1_mid,t2_mid)은 유도탄(10)의 회전속도에 상응하는 시간 값이 된다.
그리고 이후 상기 계산된 중간값(t1_mid,t2_mid)과 유도탄(10)의 미 회전 시 신호도착시간(tref)과의 차이값의 절대값(tabs)을 계산하는 제 3회전속도 산출단계(S83) 및 상기 절대값(tabs)으로부터 상기 유도탄(10)의 회전속도를 산출하는 제 4회전속도 산출 단계(S85)를 포함하여 진행함으로써, 유도탄(10)의 회전속도를 산출할 수 있다.
여기서 상기 유도탄(10)의 미 회전 시 신호도착시간(tref)은 발사 전 유도탄(10) 미 회전 시 송신안테나(110)로부터 송신된 신호가 제 1수신안테나(120) 또는 제 2수신안테나(130)에 수신된 신호도착시간을 의미하며, 송신부(200)로부터 송신되는 신호의 정보에 포함되어 있다.
이때, 전송홀(154)이 상기 제 1도파관(151)의 양끝으로부터 동일한 거리로 이격된 위치에 형성되어 있는 경우에는 전송홀(154)과 제 1수신안테나(120)까지의 거리와 전송홀(154)과 제 2수신안테나(140)까지의 거리가 동일하기 때문에 신호도착시간(tref) 역시 동일하다.
그리고 제 1신호도착시간(t1)의 중간값(t1_mid)과 제 2신호도착시간(t2)의 중간값(t2_mid)과 유도탄(10)의 미 회전 시 신호도착시간(tref)과의 차이값의 절대값(tabs)은 동일하게 된다.
또한, 상기 회전속도 산출 단계(S80)는 상기 계산된 제 1신호도착시간(t1)의 중간값(t1_mid)과 상기 계산된 제 2신호도착시간(t2)의 중간값(t2_mid)의 크기의 비교를 통해 유도탄(10)의 회전방향을 도출하는 회전방향 도출 단계(S84)를 더 포함하여 진행될 수 있다.
일 실시 예로, 도 5에 도시된 바와 같이 도파관(150)이 유도탄(10)과 함께 반시계방향으로 회전하고 있는 경우에는 회전속도에 의한 가감에 의해 전송홀(154)로부터 유입된 신호가 제 1수신안테나(120)보다 제 2수신안테나(130)에 더 빠르게 도착하게 된다.
반면, 도파관(150)이 유도탄(10)과 함께 시계방향으로 회전하고 있는 경우에는 회전속도에 의한 가감에 의해 전송홀(154)로부터 유입된 신호가 제 1수신안테나(120)보다 제 2수신안테나(130)에서 더 느리게 도착하게 된다.
따라서 제 1신호도착시간(t1)의 중간값(t1_mid)이 제 2신호도착시간(t2)의 중간값(t2_mid)보다 큰 경우 도 5와 같이 반시계방향으로 회전하고, 이와 반대로 제 1신호도착시간(t1)의 중간값(t1_mid)이 제 2신호도착시간(t2)의 중간값(t2_mid)보다 작은 경우 시계방향으로 회전하는 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치를 이용한 유도탄의 나선회전속도 산출 방법은, 도 6의 블록도에 도시된 바와 같이, 송신부(200)가 전송홀(154)의 위치를 감지하는 전송홀 감지 단계(S11), 상기 전송홀(154)이 송신안테나(110)와 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하는 신호 생성 단계(S12), 상기 생성한 신호의 파형을 임펄스 또는 정현파로 결정하는 신호 파형 결정 단계(S13), 상기 파형이 결정된 신호를 송신안테나(110)를 통해 송신하는 신호 송신 단계(S20)를 포함하여 진행된다.
그리고 이후 상기 송신한 신호를 제 1수신안테나(120)와 제 2수신안테나(130)를 통해 수신부(300)가 수신하는 신호 수신 단계(S30), 상기 수신한 신호를 샘플데이터로 생성하고, 상기 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 사용할 피크값을 결정하는 피크값 결정 단계(S40), 상기 결정된 피크값으로부터 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)을 도출하는 신호도착시간 도출 단계(S50) 및 나선회전속도 연산부(430)가 상기 도출된 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)을 입력받아 유도탄(10)의 나선회전속도를 산출하는 나선회전속도 산출 단계(S70)를 포함하여 진행된다.
여기서 상기 신호도착시간 도출 단계(S50)는 2 이상의 n번의 프레임동안(약 수십 프레임) 측정된 제 1신호도착시간(t1)과 제 2신호도착시간(t2)에 관한 데이터를 버퍼링함으로써, n개의 제 1신호도착시간(t1)과 n개의 제 2신호도착시간(t2)을 도출하는 데이터 버퍼링 단계(S60)를 포함하여 진행된다.
또한, 상기 나선회전속도 산출 단계(S70)는 도출된 n개의 제 1신호도착시간(t1)과 n개의 제 2신호도착시간(t2) 각각의 최소값(t1_min,t2_min)과 최대값(t1_max,t2_max)을 도출하는 제 1나선회전속도 산출단계(S71), 상기 도출된 최대값(t1_max,t2_max)과 상기 도출된 최소값(t1_min,t2_min)의 차이값(t1_range,t2_range)을 계산하는 제 2나선회전속도 산출 단계(S72)가 진행된다.
여기서 상기 계산된 차이값(t1_range,t2_range)은 유도탄(10)이 나선형 회전운동하는 나선회전속도에 관한 영향을 담고 있는 지표가 된다.
그리고 이후 상기 계산된 차이값(t1_range,t2_range)을 나선회전운동 데이터부(500)에 입력하고, 저장된 데이터와의 패턴 매칭을 수행하는 제 3나선회전속도 산출 단계(S73) 및 상기 매칭된 나선회전운동의 패턴을 기반으로 상기 유도탄(10)의 나선회전속도를 산출 또는 추정하는 제 4나선회전속도 산출 단계(S74)를 포함하여 진행함으로써, 유도탄(10)의 나선회전속도를 산출 및 추정할 수 있다.
본 발명의 유도탄의 속도 산출 장치 및 이를 이용한 속도 산출 방법은 관성항법장치(INS) 또는 위성항법장치(GPS)를 통해 항법정보의 획득이 어려운 유도탄에 구비되어 유도탄의 비행속도, 회전속도 및 나선회전속도의 항법정보를 산출함으로써, 유도조종기능의 요격 정확도를 높이게 된다.
본 발명인 유도탄의 속도 산출 장치 및 이를 이용한 속도 산출 방법의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
10 : 유도탄 11 : 제 1몸체
12 : 제 2몸체 20 : 베어링
110 : 송신안테나 120 : 제 1수신안테나
130 : 제 2수신안테나 140 : 제 3수신안테나
111 : 송신 라인 121,131,141 : 수신 라인
112,122,132,142 : 패치 150 : 도파관
151 : 제 1도파관 153 : 제 2도파관
154 : 전송홀 200 : 송신부
300 : 수신부 400 : 통합연산부
410 : 비행속도 연산부 420 : 회전속도 연산부
430 : 나선회전속도 연산부 500 : 나선회전운동 데이터부

Claims (21)

  1. 유도탄에 구비되는 속도 산출 장치에 있어서,
    송신안테나를 통해 신호를 송신하는 송신부;
    수신안테나를 통해 상기 송신부로부터 송신된 상기 신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신안테나가 장착되고, 상기 송신부로부터 송신된 상기 신호가 내부로 유입되기 위한 전송홀이 형성되어 있는 도파관;
    상기 전송홀이 드러나도록 상기 도파관이 장착되고, 유도탄에 고정됨에 의해 상기 유도탄과 동일한 회전속도로 회전하는 제 1몸체;
    상기 송신안테나의 일측이 드러나도록 상기 송신안테나가 장착되고, 베어링에 의해 상기 유도탄의 회전에도 회전하지 않거나 상기 유도탄보다 작은 회전속도로 회전하는 제 2몸체; 및
    상기 유도탄의 속도를 산출하는 통합연산부;를 포함하고,
    상기 통합연산부에서 상기 유도탄의 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 전송홀의 위치를 감지하고,
    상기 송신안테나와 상기 전송홀이 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하며,
    상기 생성한 신호의 파형을 결정하고,
    상기 파형이 결정된 상기 신호를 상기 송신안테나를 통해 송신하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신안테나에서 송신된 상기 신호는 상기 전송홀로 유입되고,
    상기 도파관을 따라 상기 수신안테나로 전송됨으로써,
    상기 수신부에 수신되는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 송신부로부터 송신된 상기 신호를 수신하고,
    상기 수신한 신호로 샘플데이터를 생성하며,
    상기 생성된 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써,
    신호도착시간을 도출하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 통합연산부는,
    상기 수신부로부터 도출된 상기 신호도착시간을 입력받고,
    상기 신호도착시간을 이용하여 계산함으로써 상기 유도탄의 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통합연산부는,
    상기 유도탄의 비행속도를 산출하는 비행속도 연산부;
    상기 유도탄의 회전속도를 산출하는 회전속도 연산부; 및
    상기 유도탄의 나선회전속도를 산출하는 나선회전속도 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 나선회전속도 연산부는,
    다양한 유도탄의 나선회전운동 패턴에 관한 데이터가 저장되어 있고,
    상기 데이터를 기반으로 입력받은 데이터와의 패턴 매칭을 통해 나선회전속도의 도출이 가능한 나선회전운동 데이터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도파관의 상기 전송홀이 드러나는 상기 제 1몸체의 일면과
    상기 송신안테나의 상기 일측이 드러나는 상기 제 2몸체의 일면이 서로 마주보도록
    상기 제 1몸체와 상기 제 2몸체가 상기 유도탄의 내부에 장착되는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도파관은,
    상기 전송홀이 일측에 형성되고, 양끝이 개방된 고리 형상의 제 1도파관; 및
    일측이 상기 제 1도파관에 연결되고, 상기 제 1도파관과 수직인 방향으로 형성되며, 타측이 개방된 직선 형상의 제 2도파관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전송홀과 상기 제 2도파관은,
    일직선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전송홀은,
    상기 제 1도파관의 상기 양끝으로부터 동일한 거리로 이격된 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 수신안테나는 3개이며,
    제 1수신안테나는 상기 제 1도파관의 한쪽 끝에 장착되고,
    제 2수신안테나는 상기 제 1도파관의 다른 한쪽 끝에 장착되며,
    제 3수신안테나는 상기 제 2도파관의 상기 타측에 장착되는 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 송신안테나 및 상기 수신안테나는,
    패치에 송수신을 위한 라인이 연결된 형태의 패치 안테나인 것을 특징으로 하는 유도탄의 속도 산출 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 유도탄의 속도 산출 장치를 이용한 유도탄의 비행속도 산출 방법에 있어서,
    송신부가 전송홀의 위치를 감지하는 전송홀 감지 단계;
    상기 전송홀이 송신안테나와 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하는 신호 생성 단계;
    상기 생성한 신호의 파형을 결정하는 신호 파형 결정 단계;
    상기 파형이 결정된 상기 신호를 상기 송신안테나를 통해 송신하는 신호 송신 단계;
    수신부가 제 3수신안테나를 통해 상기 신호를 수신하는 신호 수신 단계;
    상기 수신한 신호로 샘플데이터를 생성하고, 상기 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 사용할 피크값을 결정하는 피크값 결정 단계;
    상기 결정된 피크값으로부터 제 3신호도착시간을 도출하는 신호도착시간 도출 단계;
    비행속도 연산부가 상기 도출된 제 3신호도착시간을 입력받아 유도탄의 비행속도를 산출하는 비행속도 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 비행속도 산출 방법.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 유도탄의 속도 산출 장치를 이용한 유도탄의 회전속도 산출 방법에 있어서,
    송신부가 전송홀의 위치를 감지하는 전송홀 감지 단계;
    상기 전송홀이 송신안테나와 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하는 신호 생성 단계;
    상기 생성한 신호의 파형을 결정하는 신호 파형 결정 단계;
    상기 파형이 결정된 상기 신호를 상기 송신안테나를 통해 송신하는 신호 송신 단계;
    수신부가 제 1수신안테나와 제 2수신안테나를 통해 상기 신호를 수신하는 신호 수신 단계;
    상기 수신한 신호로 샘플데이터를 생성하고, 상기 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 사용할 피크값을 결정하는 피크값 결정 단계;
    상기 결정된 피크값으로부터 제 1신호도착시간과 제 2신호도착시간을 도출하는 신호도착시간 도출 단계;
    회전속도 연산부가 상기 도출된 제 1신호도착시간과 상기 제 2신호도착시간을 입력받아 유도탄의 회전속도를 산출하는 회전속도 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 회전속도 산출 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 신호도착시간 도출 단계는,
    2 이상의 n번의 프레임동안 신호도착시간에 관한 데이터를 버퍼링함으로써,
    n개의 제 1신호도착시간과 n개의 제 2신호도착시간을 도출하는 데이터 버퍼링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 회전속도 산출 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 회전속도 산출 단계는,
    상기 제 1신호도착시간과 상기 제 2신호도착시간 각각의 최대값과 최소값을 도출하는 제 1회전속도 산출단계;
    상기 도출된 최대값과 상기 도출된 최소값의 중간값을 계산하는 제 2회전속도 산출단계;
    상기 계산된 중간값과 유도탄 미 회전 시 신호도착시간과의 차이값의 절대값을 계산하는 제 3회전속도 산출단계;
    상기 절대값으로부터 상기 유도탄의 회전속도를 산출하는 제 4회전속도 산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 회전속도 산출 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 회전속도 산출단계는,
    상기 계산된 제 1신호도착시간의 중간값과 상기 계산된 제 2신호도착시간의 중간값의 크기의 비교를 통해 상기 유도탄의 회전방향을 도출하는 회전방향 도출 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 회전속도 산출 방법.
  19. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 유도탄의 속도 산출 장치를 이용한 유도탄의 나선회전속도 산출 방법에 있어서,
    송신부가 전송홀의 위치를 감지하는 전송홀 감지 단계;
    상기 전송홀이 송신안테나와 일직선상에 위치하는 시점에 신호를 생성하는 신호 생성 단계;
    상기 생성한 신호의 파형을 결정하는 신호 파형 결정 단계;
    상기 파형이 결정된 상기 신호를 상기 송신안테나를 통해 송신하는 신호 송신 단계;
    수신부가 제 1수신안테나와 제 2수신안테나를 통해 상기 신호를 수신하는 신호 수신 단계;
    상기 수신한 신호로 샘플데이터를 생성하고, 상기 생성한 샘플데이터로부터 산출된 피크값을 임계값과 비교함으로써 사용할 피크값을 결정하는 피크값 결정 단계;
    상기 결정된 피크값으로부터 제 1신호도착시간과 제 2신호도착시간을 도출하는 신호도착시간 도출 단계;
    나선회전속도 연산부가 상기 도출된 제 1신호도착시간과 상기 제 2신호도착시간을 입력받아 유도탄의 나선회전속도를 산출하는 나선회전속도 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 나선회전속도 산출 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 신호도착시간 도출 단계는,
    2 이상의 n번의 프레임동안 신호도착시간에 관한 데이터를 버퍼링함으로써,
    n개의 제 1신호도착시간과 n개의 제 2신호도착시간을 도출하는 데이터 버퍼링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 나선회전속도 산출 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 나선회전속도 산출 단계는,
    상기 제 1신호도착시간과 상기 제 2신호도착시간 각각의 최대값과 최소값을 도출하는 제 1나선회전속도 산출단계;
    상기 도출된 최대값과 상기 도출된 최소값의 차이값을 계산하는 제 2나선회전속도 산출단계;
    상기 계산된 차이값을 나선회전운동 데이터부에 입력하고, 저장된 데이터와의 패턴 매칭을 수행하는 제 3나선회전속도 산출단계;
    상기 매칭된 나선회전운동의 패턴을 기반으로 상기 유도탄의 나선회전속도를 산출하는 제 4나선회전속도 산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도탄의 나선회전속도 산출 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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