KR101831564B1 - 양방향 탄 자동교전장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

양방향 탄 자동교전장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR101831564B1
KR101831564B1 KR1020170143231A KR20170143231A KR101831564B1 KR 101831564 B1 KR101831564 B1 KR 101831564B1 KR 1020170143231 A KR1020170143231 A KR 1020170143231A KR 20170143231 A KR20170143231 A KR 20170143231A KR 101831564 B1 KR101831564 B1 KR 101831564B1
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박민규
이한진
박영식
김용재
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국방과학연구소
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Abstract

양방향 탄 자동교전장치를 개시한다. 양방향 탄 자동교전장치는 제1탄을 발사하는 제1발사부, 제1발사부와 다른 위치에서 제2탄을 발사하는 제2발사부 및 제1탄 및 제2탄이 지정된 교전지점에서 교전되도록 제1발사부 및 제2발사부의 발사시간차를 연산하여, 발사시간차가 반영된 발사신호를 생성하는 교전 연산부를 포함할 수 있다.

Description

양방향 탄 자동교전장치 및 그 제어 방법{Automatic engagement apparatus for bi-directional ammunitions and control method therefore}
이하의 설명은 양방향 탄 자동교전장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
군사 목적으로 활용되는 직사화기, 미사일 등에서 발사되는 탄의 동작특성을 시험하기 위해 탄을 발사하여, 탄의 궤적 및 자세정보 등을 시험하는 교전 시험을 수행한다. 이러한 교전 시험은 일 방향에서 탄을 발사할 뿐만 아니라, 일 방향에서 위협탄을 발사하고, 다른 방향에서 대응탄을 발사하여 위협탄 및 대응탄의 자세를 촬영하여 위협탄와 대응탄의 비행궤적, 자세정보 등을 시험하는 교전 시험을 수행할 수 있다.
이와 같은 교전 시험에서는 일반적으로 장치 운용자가 수동으로 발사시키는 방법으로 교전 시험을 수행하게 된다. 교전 시험에서 단방향으로 발사되는 탄은 장치 운용자가 수동으로 발사하여도 장치 운용자에게는 사고의 위험이 적다. 하지만, 복수의 탄을 충돌시키거나, 양방향으로 교차하는 탄의 동작 특성의 분석을 위한 교전 시험에서는 양방향으로 발사되는 탄을 수동으로 발사하면, 탄착점에 장치 운용자가 있을 수 있어 장치 운용자의 안전을 위협할 수 있다. 또한, 각 탄의 발사 시, 장치 운용자의 감각에 의존하여 탄을 발생하기 때문에, 교전 시험 시, 원하는 결과를 도출하기 어렵다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
실시 예의 목적은, 양방향 탄 자동교전장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 양방향 탄 자동교전장치에 대해 설명한다.
양방향 탄 자동교전장치는 제1탄을 발사하는 제1발사부, 상기 제1발사부와 다른 위치에서 제2탄을 발사하는 제2발사부 및 상기 제1탄 및 제2탄이 지정된 교전지점에서 교전되도록 상기 제1발사부 및 제2발사부의 발사시간차를 연산하여, 상기 발사시간차가 반영된 발사신호를 생성하는 교전 연산부를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제1발사부 및 제2발사부에서 각각 발사된 상기 제1탄 및 제2탄의 교전영상을 획득하여, 상기 교전영상을 분석하여 상기 발사시간차와 상기 제1발사부 및 제2발사부의 방위각 및 고각을 포함하는 발사각도의 오차를 보정할 수 있는 보정정보를 상기 교전 연산부에 제공하는 교전 영상 분석부를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 교전 연산부는 상기 제공된 보정정보를 기반으로, 상기 발사시간차를 보정하여 보정발사신호를 생성할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 교전 연산부는 상기 제공된 보정정보를 기반으로, 상기 제1발사부 및 제2발사부의 발사각도를 보정하는 보정각도신호를 더 생성할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 교전 연산부는 상기 제공된 보정정보가 허용오차 이내일 경우, 상기 발사신호를 상기 제1발사부 및 제2발사부에 전달하고, 상기 제공된 보정정보가 상기 허용오차를 초과하는 경우, 상기 보정발사신호 또는 상기 보정각도신호를 상기 제1발사부 및 제2발사부에 전달할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 교전 연산부는 상기 제1탄 및 제2탄 각각의 이동거리 및 탄속과, 상기 제1발사부 및 제2발사부 각각의 내부에서 상기 제1 및 제2탄 각각의 발사 시에 소요되는 내부지연시간을 기반으로 상기 발사시간차를 연산할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 교전 연산부는 아래의 수학식에 기초하여 상기 발사시간차
Figure 112017107742632-pat00001
를 연산할 수 있다.
<수학식1>
Figure 112017107742632-pat00002
(여기서,
td1 및 td2는 상기 제1발사부 및 제2발사부의 각각의 내부지연시간
r1 및 r2는 상기 제1발사부 및 제2발사부에서 상기 지정된 교전지점까지의 각각의 거리
v1 및 v2는 상기 제1탄 및 제2탄의 각각의 탄속)
일측에 따르면, 상기 제1발사부 및 제2발사부에서 상기 지정된 교전지점까지의 각각의 거리를 측정하는 거리 측정부를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 교전 연산부에서 생성되는 상기 발사신호를 전달받아, 상기 전달받은 발사신호를 상기 발사시간차만큼 지연하여 각각 송신하는 발사 명령 송신부 및 상기 발사 명령 송신부에서 송신되는 발사신호를 각각 수신하여 상기 제1발사부 및 제2발사부에 각각 기폭신호를 인가하는 제1발사 명령 수신부 및 제2발사 명령 수신부를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제1발사 명령 수신부 및 제2발사 명령 수신부는 각각,
상기 송신되는 발사신호를 수신하는 수신 안테나 및 상기 수신 안테나에 수신된 발사신호를 전달받아 상기 제1발사부 또는 제2발사부에 기폭신호를 인가하며, 전원이 선택적으로 인가되는 통제기를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 교전 연산부는 상기 발사신호를 암호화하여 인가하여, 상기 제1발사부 및 제2발사부의 오발을 방지할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제1발사부 및 제2발사부에서 각각 발사된 상기 제1탄 및 제2탄을 회수하는 탄 회수부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법에 대해 설명한다.
양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법은 교전지점의 좌표를 측정하는 단계, 상기 교전지점에서 서로 다른 위치에서 발사되는 각각의 탄이 교전되도록 하는 발사시간차를 연산하는 단계, 및 상기 각각의 탄을 상기 발사시간차만큼 상대적으로 지연 발사하여 교전 시험하는 단계를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발사시간차를 연산하는 단계는 상기 각각의 탄의 이동거리 및 탄속과, 각각의 탄이 발사 시에 소요되는 내부지연시간을 기반으로 상기 발사시간차를 연산할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발사시간차를 연산하는 단계는 아래의 수학식에 기초하여 상기 발사시간차
Figure 112017107742632-pat00003
를 연산할 수 있다.
<수학식1>
Figure 112017107742632-pat00004
(여기서,
td1 및 td2는 상기 각각의 탄이 발사 시에 소요되는 내부지연시간
r1 및 r2는 상기 각각의 탄의 이동거리
v1 및 v2는 상기 각각의 탄의 탄속)
일측에 따르면, 상기 발사된 각각의 탄의 상기 교전지점에서의 교전영상을 획득하는 단계, 상기 획득된 교전영상을 분석하여 보정정보를 생성하는 단계 및 상기 보정정보에 기반하여, 상기 발사시간차 및 발사각도를 선택적으로 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 보정정보를 생성하는 단계는 상기 획득된 교전영상에서 상기 각각의 탄의 수평 이격거리 및 수직 이격거리를 분석하여, 상기 발사시간차 및 상기 각각의 탄의 발사각도의 오차를 보정하는 보정정보를 생성할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 교전 시험하는 단계는 상기 연산된 발사시간차를 기반으로 시간차 발사신호를 생성하고, 상기 발사신호를 암호화하여 상기 발사시간차로 지연 송신하는 단계, 상기 송신된 발사신호를 각각 수신하여, 상기 각각의 탄을 발사하는 기폭신호를 인가하는 단계 및 상기 인가된 기폭신호에 따라 각각의 탄을 발사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따른, 양방향 탄 자동교전장치 및 그 제어 방법에 의하면, 복수의 발사부가 양방향으로 탄을 자동으로 발사하여, 장치 운용자의 안전을 보장할 수 있다.
교전 연산부가 복수의 발사부의 발사시간차를 연산하여 발사신호를 생성하여, 복수의 발사부가 발사시간차를 가지고 탄을 발사하기 때문에, 복수의 탄의 교점지점에서의 교차되는 오차를 감소시켜 교전 시험의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 교전 연산부가 발사신호를 암호화하고, 암호화된 발사신호를 송수신하여 발사부의 오발을 방지할 수 있다.
교전 영상 분석부가 교전되는 탄의 교전영상을 획득하여, 보정정보를 제공하여 발사시간차 및 발사각도의 오차를 보정할 수 있어, 레이더 등과 같은 고가의 장비 없이도 교전 시험을 정밀하게 수행할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 양방향 탄 자동교전장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 실시 예에 따른 양방향 탄 자동교전장치의 배치도이다.
도 3은 실시 예에 따른 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 실시 예에 따른 교전 시험 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 실시 예에 따른 양방향에서 발사된 탄의 교전모습을 나타내는 사진이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서 교전은 서로 다른 위치에서 발사되는 복수의 탄이 일정 지점에서 교차되거나 충돌하는 것을 말한다. 또한, 교전 시험은 복수의 탄이 일정지점에서 교전될 때, 탄의 동작 특성의 분석하는 시험을 말한다. 또한, 교전지점은 복수의 탄이 교전되는 지점을 말한다. 또한, 교전장은 교전 시험이 이루어지는 구역 교전지점으로부터 안전을 위해 일정 거리를 형성한 구역을 말한다.
도 1은 실시 예에 따른 양방향 탄 자동교전장치(10)의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 실시 예에 따른 양방향 탄 자동교전장치(10)의 배치도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 양방향 탄 자동교전장치(10)는 양방향으로 복수의 탄을 자동으로 발사하여 지정한 교전지점에서 발사된 복수의 탄을 교전시킨다. 이러한, 양방향 탄 자동교전장치(10)는 제1발사부(100), 제2발사부(200), 교전 연산부(300), 거리측정부(400), 발사 명령 송신부(500), 제1발사 명령 수신부(600), 제2발사 명령 수신부(700), 교전 영상 분석부(800) 및 탄 회수부(900)를 포함한다.
제1발사부(100) 및 제2발사부(200)는 각각 제1탄 및 제2탄을 자동으로 발사한다. 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)는 제1탄 및 제2탄이 교전지점에서 교전할 수 있도록, 서로 다른 지점에 배치되어 서로 다른 방향에서 제1탄 및 제2탄을 발사할 수 있다. 여기서, 제1탄 및 제2탄은 총알, 포탄 또는 미사일 등일 수 있다.
이러한, 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)는 장치 운용자의 안전을 보장할 수 있다. 예를 들어, 장치 운용자가 서로 마주보는 위치에서 제1탄 및 제2탄을 수동으로 발사하는 경우, 장치 운용자가 각 탄을 피하지 못하게 되면 인명피해가 발생할 수 있다. 또한, 제1탄 및 제2탄이 서로 마주보는 위치가 아닌 위치에서 발사되어도, 제1탄 및 제2탄이 폭발을 일으키게 되면 화염 및 파편 등이 장치 운용자에게 위협을 가할 수 있다. 그러나, 실시 예에 따른 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)는 장치 운용자를 배제하고 자동으로 제1탄 및 제2탄을 발사 할 수 있어 인명피해를 방지할 수 있다.
제1발사부(100) 및 제2발사부(200)는 방위각 및 고각을 자동으로 조정할 수 있어, 정밀한 교전 시험이 가능할 수 있다. 예를 들어, 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)는 교전 연산부(300)로부터 전달받는 신호에 기초하여 방위각 및 고각을 조절할 수 있다.
교전 연산부(300)는 제1탄 및 제2탄이 교전지점에서 교전되도록 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)의 발사시간차를 연산한다. 예를 들어, 교전 연산부(300)는 제1탄 및 제2탄의 이동거리, 탄속, 제1발사부 및 제2발사부의 내부지연시간을 기반으로 발사시간차를 연산할 수 있다.
이러한, 교전 연산부(300)는 아래의 수학식 2 내지 수학식 4에 기초하여 발사시간차
Figure 112017107742632-pat00005
를 연산할 수 있다.
<수학식2>
Figure 112017107742632-pat00006
<수학식 3>
Figure 112017107742632-pat00007
<수학식4>
Figure 112017107742632-pat00008
(여기서,
t1, t2는 제1탄 및 제2탄이 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)에서 각각 발사되어 교전지점까지 도달되는 시간
td1, td2는 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)의 각각의 내부지연시간
r1, r2는 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)에서 교전지점까지의 각각의 거리
v1, v2는 제1탄 및 제2탄의 각각의 탄속)
이와 같이, 교전 연산부(300)는 연산수식을 통하여 연산된 발사시간차를 이용하여 교전시험을 수행함으로써, 2개의 탄이 서로 원하는 지점에서 교전되게 할 수 있다.
교전 연산부(300)는 발사시간차를 연산하여 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)의 발사시간차를 가지고 발사되도록 발사시간차가 반영된 발사신호를 생성한다. 교전 연산부(300)는 잡음에 의한 제1발사부 및 제2발사부의 오발을 방지하기 위해 발사신호를 암호화하여 생성한다. 교전 연산부(300)가 발사신호를 암호화 하는 방법은 잡음을 방지할 수 있는 모든 암호화 방법이 가능할 수 있다.
거리측정부(400)는 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)에서 지정된 교전지점까지의 각각의 거리를 측정한다. 예를 들어, 거리측정부(400)는 제1발사부(100) 및 제2발사부(200) 및 교전장의 교전 지점 등에 참조점을 각각 설정하고 참조점들을 광파기(410)로 측정하여 측정값을 기반으로 교전장의 좌표를 생성할 수 있다. 거리측정부(400)는 교전장의 좌표에서 제1발사부(100)와 교전 지점의 거리 및 제2발사부(200)와 교전 지점의 거리를 각각 측정할 수 있다.
발사 명령 송신부(500)는 송신 안테나(510)를 포함한다. 발사 명령 송신부(500)는 교전 연산부(300)에서 생성되는 발사신호를 전달받아 발사시간차로 지연하여 송신한다. 발사 명령 송신부(500)는 교전 연산부(300)에서 발사시간차가 반영된 발사신호가 생성되면, 송신 안테나(510)를 통해 제1발사부(100)에 발사신호를 송신한 이후 발사시간차만큼 시간을 지연하여 제2발사부(200)에 발사신호를 송신할 수 있다.
제1발사 명령 수신부(600) 및 제2발사 명령 수신부(700)는 발사신호를 수신하여 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)에 기폭신호를 각각 인가할 수 있다. 제1발사 명령 수신부(600) 및 제2발사 명령 수신부(700)는 수신 안테나(610, 710)와 통제기(620, 720)를 포함한다.
여기서, 수신 안테나(610, 710)는 제1발사 명령 수신부(600)의 제1수신 안테나(610) 및 제2발사 명령 수신부(700)의 제2수신 안테나(710)를 통칭한다. 또한, 통제기(620, 720)는 제1발사 명령 수신부(600)의 제1통제기(620) 및 제2발사 명령 수신부(700)의 제2통제기(720)를 통칭한다.
제1수신 안테나(610) 및 제2수신 안테나(710)는 발사 명령 송신부에서 전송되는 발사신호를 각각 수신하여 제1통제기(620) 및 제2통제기(720)에 발사신호를 전달한다.
송신 안테나(510) 및 수신 안테나(610, 710)는 동일한 통신망을 통해 통신할 수 있다. 통신망은 송신 안테나(510) 및 수신 안테나(610, 710)가 효과적으로 통신할 수 있는 모든 통신방법을 통한 통신망일 수 있다. 본 실시 예에서는 발사 명령 송신부(500) 및 발사 명령 수신부(500, 600)가 송신 안테나(510) 및 수신 안테나(610, 710)를 포함하여 무선통신을 하는 방법을 기재하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 유선을 통한 통신방법도 가능할 수 있다.
제1통제기(620) 및 제2통제기(720)는 제1수신 안테나(610) 및 제2수신 안테나(710)에 각각 수신된 발사신호를 전달받아, 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)에 각각 기폭신호를 인가한다. 이러한, 통제기(620, 720)는 전원이 선택적으로 인가될 수 있어 장치운용자의 안전을 확보할 수 있다.
예를 들어, 장치 운용자가 제1발사부(100) 또는 제2발사부(200)의 유지보수, 탄의 장전 등을 하는 경우, 제1통제기(620) 또는 제2통제기(720)의 전원이 오프(OFF) 상태로 통제되어 제1발사부(100) 또는 제2발사부(200)의 오발을 방지하여 장치 운용자의 안전을 확보할 수 있다. 또한, 교전 시험 시, 장치 운용자가 안전한 장소로 이동하면, 제1통제기(620) 또는 제2통제기(720)에 전원이 온(ON) 상태로 전환하여, 제1발사부(100) 또는 제2발사부(200)에 각각 기폭신호를 인가할 수 있다.
교전 영상 분석부(800)는 제1탄 및 제2탄의 교전영상을 획득한다. 예를 들어, 교전 영상 분석부(800)는 고속으로 영상을 촬영하는 고속 카메라(810)를 포함할 수 있다. 교전 영상 분석부(800)는 교전지점에서 교전되는 제1탄 및 제2탄의 교전영상을 고속 촬영하여 교전영상에서 교전 시의 찰나의 영상을 일정 fps로 획득할 수 있다. 여기서, 고속 카메라(810)는 128 내지 100000 fps(frame per sec)의 촬영속도를 가질 수 있다.
교전 영상 분석부(800)는 획득된 교전영상을 분석하여 발사시간차, 제1발사부 및 제2발사부의 발사각도의 오차를 보정할 수 있는 보정정보를 교전 연산부(300)에 제공한다. 예를 들어, 교전 영상 분석부(800)는 교전영상을 통해 나타나는 기 지정된 교전지점과 제1탄 및 제2탄의 실제 교전되는 위치의 이격된 거리 및 제1탄과 제2탄의 수평 이격거리를 분석하여 발사시간차 및 제1발사부(100)와 제2발사부(200)의 방위각도의 보정정보를 교전 연산부(300)에 제공할 수 있다. 교전 영상 분석부(800)는 교전영상을 통해 나타나는 제1탄 및 제2탄의 수직 이격거리를 분석하여, 제1발사부(100)와 제2발사부(200)의 고각의 보정정보를 교전 연산부(300)에 제공할 수 있다.
교전 연산부(300)는 제공된 보정정보가 허용오차 이내일 경우, 발사신호를 재인가한다. 다시 말하면, 교전 연산부(300)는, 이전 시험에서 생성된 발사신호와 동일한 발사신호를 다음 시험에 이용할 수 있다. 여기서, 허용오차는 기 설정되는 이격거리의 오차를 말한다. 허용오차는 교전 시험의 목적에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 교전 시험이 제1탄 및 제2탄의 충돌시험이 목적이거나, 제1탄 및 제2탄의 교차 시, 이격거리에 따른 교차 동작특성을 분석하는 목적일 수 있다. 교전 시험의 목적이 충돌시험일 경우 허용오차는 교차 동작특성 분석 시험일 경우의 허용오차보다 작을 수 있다.
또한, 교전 연산부(300)는 제공된 보정정보가 허용오차 이상일 경우, 교전 연산부(300)는 보정정보를 기반으로 발사시간차를 보정하여 보정발사신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 교전 연산부(300)는 초기에 연산한 발사시간차에 보정정보에 포함된 수평 이격거리를 보상하는 발사시간차를 연산하여 발사시간차를 보정한다. 교전 연산부(300)는 보정된 발사시간차가 반영된 보정발사신호를 생성할 수 있다.
또한, 교전 연산부(300)는 보정정보를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 교전 연산부(300)는 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)의 방위각도 및 고각을 포함하는 발사각도의 보정정보를 디스플레이할 수 있다. 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)가 수동으로 발사각도를 조절하는 경우, 장치운용자가 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)가 수동으로 발사각도를 조절할 수 있다.
또한, 교전 연산부(300)는 제공된 보정정보를 기반으로 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)의 발사각도를 보정하는 보정각도신호를 보정발사신호와 함께 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)가 자동으로 발사각도의 조절이 가능한 경우, 교전 연산부(300)가 보정각도신호를 생성함으로써 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)는 자동으로 발사각도가 조절될 수 있다.
탄 회수부(900)는 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)와 대응되는 위치에 배치되어 각각 발사된 제1탄 및 2탄을 회수한다. 예를 들어, 탄 회수부(900)는 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)와 마주보는 위치에 배치되어 교전 시험 시, 충돌되지 않고 비행하는 제1탄 및 제2탄을 회수한다.
탄 회수부(900)는 일정 간격을 형성하고 배치되는 복수의 그물망일 수 있다. 예를 들어, 탄 회수부(900)는 3개의 그물망으로 형성될 수 있다.
탄 회수부(900)가 교전 시험 시 발사된 제1탄 및 제2탄을 회수하여 교전장 외측의 안전을 보장할 수 있다. 또한, 탄 회수부(900)에서 회수된 제1탄 및 제2탄은 재사용이 가능할 수 있어, 교전 시험의 비용이 절감될 수 있다.
양방향 탄 자동교전장치(10)의 제1발사부(100), 제2발사부(200) 또는 교전 영상 분석부(800)에 인접한 부분 중 교전장에 가까운 방향에는 각 장치를 보호하기 위한 프로텍터(P)가 배치될 수 있다.
이와 같이 양방향 탄 자동교전장치(10)는 초기발사 시, 발사시간차를 연산하여 발사신호를 생성하여 전달하고 발사신호가 전달된 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)에서 제1탄 및 제2탄이 발사시간차를 가지고 발사되어 교전 시험을 수행함으로써, 2개의 탄이 서로 원하는 지점에서 교전되게 할 수 있다. 또한, 양방향 탄 자동교전장치(10)는 교전 영상 분석부(800)에서 보정정보를 생성하고, 이 보정정보를 전달받은 교전 연산부(300)에서 발사시간차를 보정한 보정발사신호와, 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)의 고각 및 방위각을 보정하는 보정각도신호를 생성하여 오차를 보정함으로써 정밀한 교전시험이 가능할 수 있다.
이하에서는 상기의 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법에 대해 설명한다.
도 3은 실시 예에 따른 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법은 교전지점의 좌표를 측정하는 단계(S10), 발사시간차를 연산하는 단계(S20), 교전 시험 하는 단계(S30), 교전영상을 획득하는 단계(S40), 보정정보를 생성하는 단계(S50), 보정정보와 허용오차를 비교하는 단계(S60) 및 발사시간차 및 발사각도를 보정하는 단계(S70)를 포함한다.
교전지점의 좌표를 측정하는 단계(S10)는 교전지점의 좌표를 측정한다. 예를 들어, 거리측정부(400)가 제1발사부(100) 및 제2발사부(200) 및 교전장의 교전 지점 등에 참조점을 각각 설정하고, 참조점들을 광파기(410)로 측정하여, 측정값을 기반으로 교정장의 좌표를 생성할 수 있다. 거리측정부(400)는 교전장의 좌표에서 제1발사부(100)와 교전 지점의 거리 및 제2발사부(200)와 교전 지점의 거리를 각각 측정할 수 있다.
발사시간차를 연산하는 단계(S20)는 교전지점에서 서로 다른 방향에서 발사되는 제1탄 및 제2탄이 교전되는 발사시간차를 연산한다. 예를 들어, 교전 연산부(300)는 각각의 탄의 이동거리 및 탄속, 각각의 탄이 발사되기까지 내부에서 소요되는 내부지연시간을 기반으로 하는 수학식 2 내지 4로 발사시간차를 연산할 수 있다.
연산수식은 양방향 탄 자동교전장치(10)를 설명하며 기재한 연산수식과 동일하므로 설명을 생략한다.
교전 시험하는 단계(S30)는 각각의 탄을 발사시간차로 지연하여 발사한다.
도 4는 실시 예에 따른 교전 시험 단계(S30)를 나타내는 흐름도이다.
도4를 참조하면, 교전 시험하는 단계(S30)는 발사신호를 송신하는 단계(S31), 기폭신호를 인가하는 단계(S32) 및 탄을 발사하는 단계(S33)를 포함할 수 있다.
발사신호를 송신하는 단계(S31)는 연산된 발사시간차를 기반으로 시간차 발사신호를 생성하고, 발사신호를 암호화하여 발사시간차로 지연 송신한다. 예를 들어, 교전 연산부(300)는 연산된 발사시간차를 기반으로 시간차 발사신호를 인가할 수 있다. 발사 명령 송신부(500)는 인가된 발사신호를 전달받아 발사시간차만큼 지연하여 제1발사 명령 수신부(600) 및 제2발사 명령 수신부(700)에 각각 송신할 수 있다.
기폭신호를 인가하는 단계(S32)는 송신된 발사신호를 각각 수신하여, 각각의 탄을 발사하는 기폭신호를 인가한다. 예를 들어, 제1발사 명령 수신부(600) 및 제2발사 명령 수신부(700)는 각각 수신된 발사신호를 제1통제기(620) 및 제2통제기(720)에 전달할 수 있다. 발사신호가 전달된 제1통제기(620) 및 제2통제기(720)는 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)에 기폭신호를 인가할 수 있다.
탄을 발사하는 단계(S33)는 인가된 기폭신호에 따라 각각의 탄을 격발시켜 발사한다. 예를 들어, 탄을 발사하는 단계(S33)에서 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)는 인가된 기폭신호에 따라, 발사시간차만큼 제1탄 및 제2탄을 지연 발사하여 제1탄 및 제2탄을 교전지점에서 교전시킬 수 있다.
도 5는 실시 예에 따른 양방향에서 발사된 탄의 교전모습을 나타내는 사진이다. 도 5의 (a)는 교전 영상 분석부(800)에서 획득되는 보정 전의 교전모습을 나타낸 사진이고, 도5의 (b)는 교전 영상 분석부(800)에서 획득되는 보정 후의 교전모습을 나타낸 사진이다.
교전영상을 획득하는 단계(S40)는 발사된 각각의 탄의 교점지점에서의 교전영상을 획득한다. 예를 들어, 교전 영상 분석부(800)는 고속 카메라(810)를 포함할 수 있다. 교전 영상 분석부(800)는 고속 카메라(810)를 통해, 제1탄 및 제2탄의 교전의 모습을 촬영하여 일정 fps를 가지는 도5의 (a)와 같은 교전영상을 획득할 수 있다.
보정정보를 생성하는 단계(S50)는 최초 교전 시 교전영상을 분석하여 보정정보를 생성한다. 예를 들어, 교전 영상 분석부(800)는 획득된 교전영상을 분석하여 보정정보를 교전 연산부(300)에 제공할 수 있다. 교전 영상 분석부(800)는 촬영된 교전영상에서 나타나는 기 지정된 교전지점과 제1탄 및 제2탄의 실제 교전되는 위치의 이격된 거리 및 제1탄과 제2탄의 수평 이격거리를 분석하여 발사시간차 및 제1발사부(100)와 제2발사부(200)의 방위각도의 보정정보를 교전 연산부(300)에 제공할 수 있다. 또한, 교전 영상 분석부(800)는 촬영된 교전영상에서 나타나는 제1탄 및 제2탄의 수직 이격거리를 분석하여, 제1발사부와 제2발사부의 고각의 보정정보를 교전 연산부(300)에 제공할 수 있다.
보정정보와 허용오차를 비교하는 단계(S60)는 보정정보에서 이격거리의 오차와 허용오차를 비교한다. 예를 들어, 교전 연산부(300)는 제공된 보정정보에서 기 지정된 교전지점과 제1탄 및 제2탄의 실제 교전되는 위치의 이격된 거리, 제1탄과 제2탄의 수평 이격거리 및 수직 이격거리를 기 설정된 허용오차와 비교할 수 있다.
발사시간차 및 발사 각도를 보정하는 단계(S70)는 비교된 보정정보에 기반하여 발사시간차 및 발사 각도를 선택적으로 보정한다. 예를 들어, 교전 연산부(300)는 보정정보의 제1탄 과 제2탄의 실제 수평 이격거리가 기 설정된 허용오차 이상일 경우, 발사시간차를 보정한 보정발사신호를 인가할 수 있다. 또한, 교전 연산부(300)는 기 지정된 교전지점과 제1탄 및 제2탄의 실제 교전되는 위치의 이격된 수평거리를 분석하여 허용오차 이상일 경우, 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)의 방위각도를 보정하는 보정각도신호를 인가할 수 있다. 또한, 교전 연산부(300)는 제1탄 및 제2탄의 실제 교전되는 위치의 이격된 수직거리를 분석하여 허용오차 이상일 경우, 제1발사부(100) 및 제2발사부(200)의 고각을 보정하는 보정각도신호를 인가할 수 있다.
여기서, 허용오차는 교전 시험의 목적 예를 들어 충돌 시험 또는 교차시험 등의 목적에 따라 달라질 수 있으며, 실험의 목적에 따라 기설정 된 값일 수 있다.
제1발사부(100) 및 제2발사부(2000는 교전 연산부의 보정발사신호 및 보정각도신호를 인가받아 교전 시험하는 단계(S30)를 재수행한다.
재 수행된 교전 시험 단계(S30) 이후에 교전 영상 획득 단계(S40)에서 교전 영상 분석부(800)는 예를 들어, 도 5의 (b)와 같은 교전영상을 획득할 수 있다. 교전 영상 분석부(800)는 교전영상을 재분석하고, 허용오차와 비교할 수 있다. 교전 연산부(300)는 제공된 보정정보가 허용오차 이하일 경우, 발사신호를 재인가하여, 교전 시험을 반복적으로 수행한다.
양방향 탄 교전방법은 상기의 과정이 반복되며 교전 시험이 수행할 수 있다.
실시 예에 따른, 양방향 탄 자동교전장치 및 그 방법에 의하면, 복수의 발사부가 양방향으로 탄을 자동으로 발사하여, 장치 운용자의 안전을 보장할 수 있다.
교전 연산부가 복수의 발사부의 발사시간차를 연산하여 발사신호를 생성하여, 복수의 발사부가 발사시간차를 가지고 탄을 발사하기 때문에, 복수의 탄의 교점지점에서의 교차되는 오차를 감소시켜 교전 시험의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 교전 연산부가 발사신호를 암호화하고, 암호화된 발사신호를 송수신하여 발사부의 오발을 방지할 수 있다.
교전 영상 분석부가 교전되는 탄의 교전영상을 획득하여, 보정정보를 제공하여 발사시간차 및 발사각도의 오차를 보정할 수 있어, 레이더 등과 같은 고가의 장비 없이도 교전 시험을 정밀하게 수행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시 예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 양방향 탄 교전장치 100: 제1발사부
200: 제2발사부 300: 교전 연산부
400: 거리 측정부 410: 광파기
500: 발사 명령 송신부 510: 송신 안테나
600: 제1발사 명령 수신부 610: 제1수신 안테나
620: 제1통제기 700: 제2발사 명령 수신부
710: 제2수신 안테나 720: 제2통제기
800: 교전 영상 분석부 810: 고속 카메라
900: 탄 회수부

Claims (18)

  1. 제1탄을 발사하는 제1발사부;
    상기 제1발사부와 다른 위치에서 제2탄을 발사하는 제2발사부; 및
    상기 제1탄 및 제2탄이 지정된 교전지점에서 교전되도록 상기 제1발사부 및 제2발사부의 발사시간차를 연산하여, 상기 발사시간차가 반영된 발사신호를 생성하는 교전 연산부;
    를 포함하는 양방향 탄 자동교전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1발사부 및 제2발사부에서 각각 발사된 상기 제1탄 및 제2탄의 교전영상을 획득하여, 상기 교전영상을 분석하여 상기 발사시간차와 상기 제1발사부 및 제2발사부의 방위각 및 고각을 포함하는 발사각도의 오차를 보정할 수 있는 보정정보를 상기 교전 연산부에 제공하는 교전 영상 분석부;
    를 더 포함하는 양방향 탄 자동교전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 교전 연산부는,
    상기 제공된 보정정보를 기반으로, 상기 발사시간차를 보정하여 보정발사신호를 생성하는 양방향 탄 자동교전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 교전 연산부는,
    상기 제공된 보정정보를 기반으로, 상기 제1발사부 및 제2발사부의 발사각도를 보정하는 보정각도신호를 더 생성하는 양방향 탄 자동교전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 교전 연산부는,
    상기 제공된 보정정보가 허용오차 이내일 경우, 상기 발사신호를 상기 제1발사부 및 제2발사부에 전달하고,
    상기 제공된 보정정보가 상기 허용오차를 초과하는 경우, 상기 보정발사신호 또는 상기 보정각도신호를 상기 제1발사부 및 제2발사부에 전달하는 양방향 탄 자동교전장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 교전 연산부는,
    상기 제1탄 및 제2탄 각각의 이동거리 및 탄속과, 상기 제1발사부 및 제2발사부 각각의 내부에서 상기 제1 및 제2탄 각각의 발사 시에 소요되는 내부지연시간을 기반으로 상기 발사시간차를 연산하는 양방향 탄 자동교전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 교전 연산부는 아래의 수학식에 기초하여 상기 발사시간차
    Figure 112017107742632-pat00009
    를 연산하는 양방향 탄 자동교전장치.
    <수학식 1>
    Figure 112017107742632-pat00010

    (여기서,
    td1 및 td2는 상기 제1발사부 및 제2발사부의 각각의 내부지연시간
    r1 및 r2는 상기 제1발사부 및 제2발사부에서 상기 지정된 교전지점까지의 각각의 거리
    v1 및 v2는 상기 제1탄 및 제2탄의 각각의 탄속)
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1발사부 및 제2발사부에서 상기 지정된 교전지점까지의 각각의 거리를 측정하는 거리 측정부;
    를 더 포함하는 양방향 탄 자동교전장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 교전 연산부에서 생성되는 상기 발사신호를 전달받아, 상기 전달받은 발사신호를 상기 발사시간차만큼 지연하여 각각 송신하는 발사 명령 송신부; 및
    상기 발사 명령 송신부에서 송신되는 발사신호를 각각 수신하여 상기 제1발사부 및 제2발사부에 각각 기폭신호를 인가하는 제1발사 명령 수신부 및 제2발사 명령 수신부;
    를 더 포함하는 양방향 탄 자동교전장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1발사 명령 수신부 및 제2발사 명령 수신부는 각각,
    상기 송신되는 발사신호를 수신하는 수신 안테나; 및
    상기 수신 안테나에 수신된 발사신호를 전달받아 상기 제1발사부 또는 제2발사부에 기폭신호를 인가하며, 전원이 선택적으로 인가되는 통제기;
    를 포함하는 양방향 탄 자동교전장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 교전 연산부는,
    상기 발사신호를 암호화하여 인가하여, 상기 제1발사부 및 제2발사부의 오발을 방지하는 양방향 탄 자동교전장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1발사부 및 제2발사부에서 각각 발사된 상기 제1탄 및 제2탄을 회수하는 탄 회수부;
    를 더 포함하는 양방향 탄 자동교전장치.
  13. 교전지점의 좌표를 측정하는 단계;
    상기 교전지점에서 서로 다른 위치에서 발사되는 각각의 탄이 교전되도록 하는 발사시간차를 연산하는 단계; 및
    상기 각각의 탄을 상기 발사시간차만큼 상대적으로 지연 발사하여 교전 시험하는 단계;
    를 포함하는 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법.

  14. 제13항에 있어서,
    상기 발사시간차를 연산하는 단계는,
    상기 각각의 탄의 이동거리 및 탄속과, 각각의 탄이 발사 시에 소요되는 내부지연시간을 기반으로 상기 발사시간차를 연산하는 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 발사시간차를 연산하는 단계는,
    아래의 수학식에 기초하여 상기 발사시간차
    Figure 112017107742632-pat00011
    를 연산하는 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법.
    <수학식 1>
    Figure 112017107742632-pat00012

    (여기서,
    td1 및 td2는 상기 각각의 탄이 발사 시에 소요되는 내부지연시간
    r1 및 r2는 상기 각각의 탄의 이동거리
    v1 및 v2는 상기 각각의 탄의 탄속)
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 발사된 각각의 탄의 상기 교전지점에서의 교전영상을 획득하는 단계;
    상기 획득된 교전영상을 분석하여 보정정보를 생성하는 단계; 및
    상기 보정정보에 기반하여, 상기 발사시간차 및 발사각도를 선택적으로 보정하는 단계;
    를 더 포함하는 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보정정보를 생성하는 단계는,
    상기 획득된 교전영상에서 상기 각각의 탄의 수평 이격거리 및 수직 이격거리를 분석하여, 상기 발사시간차 및 상기 각각의 탄의 발사각도의 오차를 보정하는 보정정보를 생성하는 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 교전 시험하는 단계는,
    상기 연산된 발사시간차를 기반으로 시간차 발사신호를 생성하고, 상기 발사신호를 암호화하여 상기 발사시간차로 지연 송신하는 단계;
    상기 송신된 발사신호를 각각 수신하여, 상기 각각의 탄을 발사하는 기폭신호를 인가하는 단계; 및
    상기 인가된 기폭신호에 따라 각각의 탄을 발사하는 단계;
    를 더 포함하는 양방향 탄 자동교전장치의 제어 방법.
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