KR101838679B1 - 미사일 마스킹 영역 산출방법 및 이를 이용한 공대공 미사일 운용방법 - Google Patents

미사일 마스킹 영역 산출방법 및 이를 이용한 공대공 미사일 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전투기의 기체 형상의 모델을 로딩하는 단계, 기체에 적용되는 무장의 추적기(seeker) 위치를 추출하여 기준위치로 설정하는 단계, 기준위치에서 기체에 의한 시야 차단영역인 마스킹(Masking) 영역을 산출하는 단계, 마스킹 영역의 정보를 저장하는 단계를 포함하는 미사일 마스킹 영역 산출방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 미사일 마스킹 영역 산출방법은 실제 무장 운용단계에서 발생할 수 있는 미사일 추적기의 시야 차단에 의한 문제점을 비 실시간 시뮬레이션 모델링을 이용하여 마스킹 영역을 산출함으로써 미리 판단하고 이에 해당하는 경우 다른 미사일을 선택할 수 있는 데이터를 제공할 수 있다. 따라서 촌각을 다투는 공대공 전투시 우위를 점할 수 있는 효과를 발휘할 수 있게 된다.

Description

미사일 마스킹 영역 산출방법 및 이를 이용한 공대공 미사일 운용방법{THE METHOD OF CALCULATING MISSILE-MASKING AREA AND THE OPERATIONAL METHOD USING THAT}
본 발명은 미사일 마스킹 영역 산출방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 좌우측에 각각 배치된 공대공 미사일에서 시야각 차단에 의한 마스킹 영역을 산출하는 방법에 관한 것이다.
현대의 공중전은 조종사의 능력을 한계점까지 이르게 한다. 복잡한 항공기 계기조정 및 첨단 무기 시스템에 직면하여, 조종사는 상대속도가 시속 수 천 마일에 달하는 속도로 초음속 항공기가 서로 지나칠 때 초 단위 미만의 반응시간을 갖는 것이 필요하다. 이러한 조건하에서 작동하는 다양한 고성능 목표물 추적 공대공 미사일이 개발되어 있다. 그러나, 많은 요인들이 일반적으로 이러한 미사일의 유용성을 이론상의 성능보다 훨씬 떨어지는 성능으로 제약한다.
이러한 전투기의 공대공 미사일의 시야확보에 대하여 대한민국 등록특허 제600,155호에 나타나 있다.
이때, 주익에 장착되는 공대공 미사일은 배치될 수 있는 위치의 제약 때문에 미사일에 탑재된 시커(SEEKER)를 이용할 때 기체에 의해 시야가 차단되는 영역이 발생하게 된다. 종래에는 이러한 마스킹 영역에 대한 대비가 되어있지 않은 문제점이 있었으며, 촌각을 다투는 공중전에서 치명적인 문제가 될 수 있었다.
대한민국 등록특허 제600,155호 (2006.07.12. 공개)
본 발명은 종래의 미사일 추적기의 시야가 차단되는 마스킹 영역에 적기가 위치한 경우 추적을 놓치거나 지연되는 문제점을 해결하기 위한 미사일 마스킹 영역 산출방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 전투기의 기체 형상의 모델을 로딩하는 단계, 기체에 적용되는 무장의 추적기(seeker) 위치를 추출하여 기준위치로 설정하는 단계, 기준위치에서 기체에 의한 시야 차단영역인 마스킹(Masking) 영역을 산출하는 단계, 마스킹 영역의 정보를 저장하는 단계를 포함하는 미사일 마스킹 영역 산출방법이 제공될 수 있다.
이때, 미사일 마스킹 영역 산출방법은 기준위치로 설정하는 단계 이후, 시야를 방위각 및 피치로 분할하여 좌표화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 마스킹 영역을 산출하는 단계는, 좌표화로 획득된 좌표값에 대하여 마스킹 영역 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
나아가, 마스킹 영역 여부 판단은 추적기로부터 좌표값에서의 간섭여부를 판단하는 단계를 포함하며, 마스킹 영역의 정보를 저장하는 단계 이후 좌표값을 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 마스킹 영역을 산출하는 단계 내지 마스킹 영역의 정보를 저장하는 단계는 최종 좌표값의 판단수행까지 반복수행될 수 있다.
또한, 마스킹 영역을 산출하는 단계는, 모델의 방위각에 대한 평면을 산출하고, 기준위치에서 추적기의 추적선과 모델의 교점이 있는 경우 마스킹 영역으로 판단할 수 있다.
이때, 무장은 공대공 단거리 미사일을 포함할 수 있다.
추가로, 전투기 운용 중 일측에 구비된 공대공 미사일을 선택하여 적기를 추적시,
상기 적기가 상기 공대공 미사일의 시야에서 상기 전투기의 기체 또는 무장에 의해 시야가 차단되는 경우 타측에 구비된 공대공 미사일로 스위칭하여 적기를 추적하는 방법에 있어서, 상기 시야가 차단되는 경우는 전투기의 기체 형상의 모델을 로딩하는 단계, 상기 기체에 적용되는 무장의 추적기(seeker) 위치를 추출하여 기준위치로 설정하는 단계, 상기 기준위치에서 상기 기체에 의한 시야 차단영역인 마스킹(Masking) 영역을 산출하는 단계 및 상기 마스킹 영역의 정보를 저장하는 단계를 통하여 생성된 룩업테이블과 상기 적기의 상기 추적기에 대한 상대좌표를 비교하여 판단되는 것인 공대공 전투시 적기 추적 방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 미사일 마스킹 영역 산출방법은 적기가 마스킹 영역에 위치하는 경우 이를 신속하게 판단할 수 있도록 마스킹 영역 데이터를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 전투기에 장착된 미사일 및 추적기 시야의 개념도이다.
도 2는 전방에서 바라본 전투기의 모습이다.
도 3는 마스킹 영역에 적기가 위치한 경우의 시야 차단의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 마스킹 영역 산출방법의 순서도이다.
도 5는 마스킹 영역을 산출하는 단계의 개념도이다.
도 6은 좌표화된 추적기의 시야를 도시한 도면이다.
도 7은 마스킹 영역 산출방법으로 도출된 룩업테이블이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 마스킹 영역(m) 산출방법에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
도 1은 전투기에 장착된 미사일 및 추적기 시야의 개념도이다.
도시된 바와 같이, 전투기의 경우 기체(10)에 구비되어 있는 레이더와 미사일(100)에 구비되어 있는 추적기를 사용하여 적기를 추적하고 조준할 수 있게 된다. 미사일(100)의 추적기는 자체적으로 타겟을 추적할 수 있도록 구성된다. 중거리 타겟의 경우 레이더와 미사일(100)의 추적기를 동시에 사용하여 타겟을 추적하나, 단거리의 경우 레이더 보다 미사일(100)의 추적기에 대한 의존도가 높아지게 된다. 이때, 미사일 추적기의 신호로부터 톤을 생성하여 조종사에게 알리는 메커니즘이 구동된다.
다시 도 1을 살펴보면 미사일(100)의 추적기는 전방에 소정각도로 콘 형태의 시야각(110)을 갖게 된다. 이러한 시야각(110)은 점차 넓어져 90도인 경우도 개발되어 운용이 되어 있다. 시야각(110)이 넓을수록 넓은 범위의 타겟을 추적 가능하나, 기체(10)에 의한 시야 차단영역도 넓어지게 된다.
도 2는 미사일 추적기의 추적선을 포함한 전투기의 전방모습이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 미사일 추적기의 시야는 전투기 기체(10) 자체로 인한 시야 차단영역 및 다른 무장(20)에 의한 차단영역이 복합적으로 작용하게 된다. 또한 공대공 미사일(100)의 종류에 따라 외형에 따라 추적기의 위치도 달라질 수 있어 시야 차단영역이 달라지게 되고, 또한 공대공 미사일(100) 외의 무장(20)이 달라짐에 따라 시야 차단영역이 달라지게 된다.
도 3는 마스킹 영역에 적기가 위치한 경우의 시야 차단의 개념도이다. 도시된 바와 같이, 적기가 시야각(110) 내에 있는 경우에 추적하여 타겟팅을 수행하나, 좌측의 미사일(100)이 PRIMARY MISSILE로 선택되어 있는 경우 적기가 우측으로 소정각도 이상에 위치하는 경우 기체(10)에 의해 시야가 차단되게 되며, 이때 미사일(100)의 추적기는 타겟을 놓치게 된다.
한편, 공대공 미사일(100)이 양측에 장착되어 있는 경우 전술한 경우와 같이, 시야가 차단되면 PRIMARY MISSILE을 우측으로 전환하여 우측에 구비된 미사일(100)로 추적을 재개할 수 있다.
이때 각 무장(20), 기체(10)형상 및 공대공미사일(100) 등에 따라 시야가 차단되는 마스킹 영역(m)을 미리 산출하여 룩업테이블을 구성하고, 타겟이 마스킹 영역(m)에 해당하는 경우 자동적으로 공대공 미사일(100)을 전환시키는 매커니즘에 활용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 마스킹 영역 산출방법의 순서도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마스킹 영역 산출방법은 전투기의 기체(10) 형상의 모델링을 로딩하는 단계(S100), 무장(20)의 추적기 위치를 추출하여 기준위치로 설정하는 단계(S200), 마스킹 영역(m)을 산출하는 단계(S300), 마스킹 영역(m)의 정보를 저장하는 단계(S400)를 포함하여 구성될 수 있다.
전투기의 기체(10) 형상의 모델링을 로딩하는 단계(S100)는 비실시간 시뮬레이션을 이용하여 생성된 전투기의 구조 및 형상에 관한 모델링을 로딩하는 단계에 해당한다.
전투기의 기체(10) 형상의 모델링은 CATIA와 같은 다양한 3D 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 수행될 수 있다. 이때 기체(10) 어셈블리에 대한 데이터를 로딩하는 단계에 해당한다. 또한 공대공 미사일(100) 외의 다른 무장(20)이 장착되었을 때 가능한 무장(20)의 외형을 조합하여 무장(20)어셈블리 모델을 생성하고 적용시킬 수 있다. 이때 적용가능한 다양한 종류의 무장(20) 외형이 조합되어 하나의 형상모델이 생성될 수 있다.
무장(20)의 추적기 위치를 추출하여 기준위치로 설정하는 단계(S200)는 공대공 미사일(100)의 종류에 따른 추적기의 위치를 설정하고, 기체(10)에 장착되었을 때 기체(10)와의 상대적인 좌표를 설정하는 단계에 해당한다.
전술한 바와 같이, 다양한 공대공 미사일(100)이 장착될 수 있으며, 이때 추적기의 좌표는 공대공 미사일(100)의 형상 및 설치위치에 따라 달라질 수 있다. 이때 한가지 종류의 공대공 미사일(100)을 선택한 뒤 추적기의 위치를 기준위치로 설정하고, 기준위치에서 시야 영역을 설정하고 상하좌우의 시야각(110)을 설정할 수 있게 된다.
한편, 전투기 기체(10)형상의 모델 및 무장(20) 어셈블리의 외형에 대한 데이터는 기준위치를 기준으로 한 상대좌표로 새롭게 갱신될 수 있다.
마스킹 영역(m)을 산출하는 단계(S300)는 전술한 기준위치에서 바라본 전방 시야각(110) 내에서 시야 간섭에 의해 차단되는 마스킹 영역(m)을 산출하는 단계에 해당한다. 마스킹 영역(m)을 산출하는 단계는 시야를 방위각 및 피치로 분할하여 좌표화하는 단계(S310), 각 좌표값에서 마스킹 영역(m) 해당여부를 판단하는 단계(S320)를 포함하여 구성될 수 있다.
시야를 방위각 및 피치로 분할하여 좌표화하는 단계(S310)는 추적기의 시야각(110) 내에서 일측의 끝단을 기준으로 하여 소정 스텝을 설정하고 이에 따라 분할하는 단계에 해당한다. 미사일(100)의 추적기의 시야각(110)이 90도인 경우 0도부터 90도까지 스텝을 1도로하여 90개로 분할될 수 있다. 피치는 수평을 기준으로 상하 각각 45도까지 스텝을 1도로 하여 분할하고 91*91 개의 좌표가 설정될 수 있다.
각 좌표값에서 마스킹 영역(m) 해당여부를 판단하는 단계(S320)는 기준위치에서 전술한 현재 좌표값에 대한 추적선(seeker line of sight) 상에 전투기의 외형 또는 무장(20) 어셈블리가 위치하는지 여부로 판단하게 된다.
마스킹 영역(m)의 정보를 저장하는 단계(S400)는 전술한 각 좌표와 해당 좌표에 대한 마스킹 영역(m)의 해당여부를 저장하는 단계에 해당한다. 후술할 각 좌표값을 갱신하고, 갱신된 결과를 저장하여 룩업테이블을 생성시킬 수 있다.
각 좌표값을 갱신하는 단계(S500)는 전술한 현재 좌표에서 다음 판단에 필요한 좌표로 갱신하는 단계에 해당한다. 갱신순서는 먼저 하나의 방위각에 대한 판단이 수행될 수 있도록 특정 방위각에 대하여 피치값을 갱신시킨다. 한편 하나의 방위각이 모두 갱신된 경우, 다음 스텝의 방위각으로 갱신한 뒤, 갱신된 방위각에서 피치값의 모든 범위 내에서 갱신이 수행될 수 있다.
전술한 마스킹 영역(m)을 산출하는 단계(S300) 내지 각 좌표값을 갱신하는 단계(S500)는 미사일 추적기의 시야각(110) 내의 모든 좌표에 대한 마스킹 영역(m)의 해당여부가 판단될 때까지 반복 수행될 수 있다.
도 5는 마스킹 영역을 산출하는 단계(S300)의 개념도이다. 도시된 바와 같이, 시야를 방위각 및 피치로 분할하여 좌표화된 모습이 도시되어 있다. 이해를 위하여 모든 좌표를 나타내지 않고, 메쉬 사이즈를 크게하여 좌표화 되어 있으며, 실제보다 과장되게 표현될 수 있다.
좌측에 구비된 미사일 추적기의 시야는 도시된 바와 같이 상대적으로 우측에 존재하는 기체(10) 및 무장(20)으로부터 시야의 간섭을 받을 수 있다. 이에 각 좌표별로 간섭여부가 판단된다.
마스킹 영역(m)을 산출하는 단계(S300)는 구체적으로 먼저 기준위치에서 전투기 모델의 방위각(azimuth)에 대한 평면을 산출한다. 즉 기준위치에서 특정 방위각 An에 대한 수직 평면을 생성하고, 평면상의 시야각(110)의 최상측에 위치한 Pm에서부터 교점여부를 판단하게 된다. 이후 피치 값을 갱신하여 Pm +1에서 판단한 후 지속적으로 갱신하여 판단이 이루어진다. 한편, Pm +2 내지 Pm +3에서 모델과 An평면이 교차하는 영역(Si)에 해당한다. 따라서 Pm+2 및 Pm+3 는 마스킹 영역(m)으로 판단된다.
이후 다른 모든 영역에 대한 판단을 수행할 수 있도록 방위각을 갱신하여 Am+1으로 설정한뒤 모든 피치값에 대한 판단이 수행되며, 이후 모든 방위각에 대하여 판단이 수행되도록 방위각 및 피치값의 갱신이 이루어진다.
도 6은 미사일(100)의 추적기에서 시야각(110)의 좌표화 및 마스킹 영역(m)을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 전투기의 기체(10)에 의한 시야 차단 영역(m1) 및 무장(20)에 의한 시야 차단영역(m2)이 판단되게 되며, 본 도면에서는 이해를 위하여 메쉬 사이즈가 다소 크게 설정되었으나, 정확도 향상을 위하여 방위각 및 피지 값 변화 스텝을 미소크기로 하여 결과를 도출하는 경우 전투기의 형상에 근접한 형상으로 도출될 수 있다.
도 7은 마스킹 영역 산출방법으로 도출된 룩업테이블이다. 도시된 바와 같이 최종적으로 모든 좌표에 대한 마스킹 영역(m)의 해당여부가 저장될 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 무장(20)의 형상을 종합하여 하나의 종합형상으로 형성시킨 뒤 마스킹 영역(m)을 판단하는 방법이 나타나 있으나, 각각의 무장(20)에 대하여 개별적으로 판단을 수행하여 수행될 수 있다. 이와같이 무장(20)별로 판단하는 경우 기체(10)에 의한 시야 차단영역(m1)은 동일하나, 무장(20)에 의한 시야 차단영역(m2)가 달라져 임무 시 채택된 무장(20)에 따른 최적화를 위한 데이터를 획득할 수 있다.
한편, 미사일(100)의 종류가 달라지는 경우 기준위치가 달라지므로, 무장(20)의 추적장치 위치를 추출하여 기준위치로 설정하는 단계(S200) 및 저장단계(S400)가 수행될 수 있다. 나아가, 다른 기체(10)에 적용되는 경우에 기체(10) 형상을 로딩하는 단계(S100)에서 새로운 모델 데이터를 로딩하여 적용시킬 수 있다.
결국 복수의 룩업테이블을 획득할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전투기는 공대공 전투시 레이더와 미사일(100)에 구비된 추적기를 사용하여 적기를 추적하게 되며, 미사일(100)의 사용시 적기의 위치데이터를 지속적으로 추출하여 전술한 룩업테이블의 데이터와 비교할 수 있다. 왼쪽 주익에 구비된 공대공 미사일(100)의 추적기에서 탐지한 적기의 위치가 마스킹 영역(m)에 해당하는 경우, 자동으로 우측 주익에 구비된 공대공 미사일(100)로 스위칭 되어 추적을 수행할 수 있도록 스위칭 매커니즘이 포함될 수 있다.
이와 같은 룩업 테이블 및 스위칭 매커니즘이 구비된 경우, 적기가 시야 차단영역에 비행하더라도 조종사의 조작 또는 추적 실패에 따른 딜레이 없이 신속하게 추적하고 무장을 운용할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 미사일 마스킹 영역 산출방법은 실제 무장(20) 운용단계에서 발생할 수 있는 미사일 추적기의 시야 차단에 의한 문제점을 비 실시간 시뮬레이션 모델링을 이용하여 마스킹 영역을 산출함으로써 미리 판단하고 이에 해당하는 경우 다른 미사일을 선택할 수 있는 데이터를 제공할 수 있다. 따라서 촌각을 다투는 공대공 전투시 우위를 점할 수 있는 효과를 발휘할 수 있게 된다.
10: 기체
20: 무장
100: 미사일
S100: 전투기의 기체 형상의 모델링을 로딩하는 단계
S200: 무장의 추적장치 위치를 추출하여 기준위치로 설정하는 단계
S300:마스킹 영역을 산출하는 단계
S310:시야를 방위각 및 피치로 분할하여 좌표화
S320:각 좌표값에서 마스킹 영역 여부 판단
S400:마스킹 영역의 정보를 저장하는 단계
S500:각 좌표값 갱신
m1: 기체에 의한 마스킹 영역
m2: 무장에 의한 마스킹 영역

Claims (8)

  1. 전투기의 기체 형상의 모델을 로딩하는 단계;
    상기 기체에 적용되는 무장의 추적기(seeker) 위치를 추출하여 기준위치로 설정하는 단계;
    상기 기준위치에서 상기 기체에 의한 시야 차단영역인 마스킹(Masking) 영역을 산출하는 단계; 및
    상기 마스킹 영역의 정보를 저장하는 단계를 포함하는 미사일 마스킹 영역 산출방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기준위치로 설정하는 단계 이후,
    상기 시야를 방위각 및 피치로 분할하여 좌표화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미사일 마스킹 영역 산출방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 마스킹 영역을 산출하는 단계는;
    상기 좌표화로 획득된 좌표값에 대하여 마스킹 영역 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미사일 마스킹 영역 산출방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 마스킹 영역 여부 판단은 상기 추적기로부터 상기 좌표값에서의 간섭여부를 판단하는 단계를 포함하며,
    상기 마스킹 영역의 정보를 저장하는 단계 이후 상기 좌표값을 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미사일 마스킹 영역 산출방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 마스킹 영역을 산출하는 단계 내지 상기 마스킹 영역의 정보를 저장하는 단계는 최종 좌표값의 판단수행까지 반복수행되는 것을 특징으로 하는 미사일 마스킹 영역 산출방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 마스킹 영역을 산출하는 단계는,
    상기 모델의 방위각에 대한 평면을 산출하고, 상기 기준위치에서 상기 추적기의 추적선과 상기 모델의 교점이 있는 경우 상기 마스킹 영역으로 판단하는 것을 특징으로 하는 미사일 마스킹 영역 산출방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 무장은 공대공 단거리 미사일을 포함하는 것을 특징으로 하는 미사일 마스킹 영역 산출방법.
  8. 전투기 운용 중 일측에 구비된 공대공 미사일을 선택하여 적기를 추적시,
    상기 적기가 상기 공대공 미사일의 시야에서 상기 전투기의 기체 또는 무장에 의해 시야가 차단되는 경우 타측에 구비된 공대공 미사일로 스위칭하여 적기를 추적하는 방법에 있어서,
    상기 시야가 차단되는 경우는,
    전투기의 기체 형상의 모델을 로딩하는 단계;
    상기 기체에 적용되는 무장의 추적기(seeker) 위치를 추출하여 기준위치로 설정하는 단계;
    상기 기준위치에서 상기 기체에 의한 시야 차단영역인 마스킹(Masking) 영역을 산출하는 단계; 및
    상기 마스킹 영역의 정보를 저장하는 단계를 통하여 생성된 룩업테이블과 상기 적기의 상기 추적기에 대한 상대좌표를 비교하여 판단되는 것인 공대공 미사일 운용 방법.
KR1020160086021A 2016-07-07 2016-07-07 미사일 마스킹 영역 산출방법 및 이를 이용한 공대공 미사일 운용방법 KR101838679B1 (ko)

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