KR101944423B1 - Gimbal Composite Sensor Homming Device and Method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 김발 복합 센서 호밍 장치 및 방법 에 관한 것으로, 특히 안테나를 이동하며 표적을 탐색하는 레이더의 김발 복합 센서 호밍 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Gimbal combined sensor homing apparatus and method, and more particularly, to a Gimbal combined sensor homing apparatus and method for detecting a target by moving an antenna.
레이더는 표적을 탐지하기 위한 탐색을 수행하며, 적의 박격포를 비롯하여 선박, 및 차량, 야포, 로켓의 위치를 신속, 정확하게 탐지하고 탐지된 표적을 추적하며 격추할 때 사용된다.The radar performs a search to detect the target and is used to quickly and accurately detect the location of ships, vehicles, artillery, and rockets, including enemy mortars, and to track and shoot down detected targets.
종래의 레이더의 호밍 장치는 두 종류의 센서를 장착하는 경우 하나의 센서는 김발 타입, 나머지는 스트랩 다운 방식을 많이 적용한다.In a conventional radar homing device, when two kinds of sensors are mounted, one sensor applies a gimbal type and the other applies a strap-down method.
하지만, 스트랩 다운 방식의 경우 각도 제한으로 호밍 장치의 추적 성능이 떨어지게 되고, 개별 센서를 장착한 호밍 장치는 추적성능에 제한적이고 전자전 환경에 취약하다. 또한, 거리가 먼 경우 설정한 탐색 각도가 탐색 구역을 초과하여 포함하는데 이는 탐색 구역 외부까지 탐색을 수행하게 되어 탐색을 위한 안테나의 이동의 시간 손실이 발생한다.However, in the case of the strap-down method, the tracking performance of the homing device is deteriorated due to the angle limitation, and the homing device equipped with the individual sensor is limited in tracking performance and vulnerable to the electronic warfare environment. Also, when the distance is long, the set search angle exceeds the search range, which causes search to the outside of the search area, resulting in time loss of the movement of the antenna for search.
이에 따라, 하나의 김발에 두 종류의 센서를 동시에 올려서 사용하고자 하는 센서에 대한 호밍 장치 추적 성능을 동시에 만족할 수 있는 구조가 필요하다.Accordingly, there is a need for a structure capable of simultaneously satisfying the tracking performance of a homing device for a sensor to be used by simultaneously mounting two types of sensors on one gimbal.
본 발명은 외부의 장치로부터 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신하는 반능동 레이저 센서부, 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적하는 적외선 영상 센서부 및 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하기 위한 구동부를 제공함으로써 센서간의 정보융합을 위한 정렬을 쉽게 구현하는데 목적이 있다.The present invention relates to an image sensor comprising a semi-active laser sensor part for receiving a reflected signal reflected on the target according to a laser directed from the external device to a target, an infrared image sensor for tracking the target contained in the infrared image acquired for the surveillance area And a driving unit for directing the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit to the target direction at the same time, thereby facilitating the alignment for information fusion between the sensors.
또한, 하나의 김발에 두 종류의 센서를 동시에 동일 평면상에 장착시켜 영상이 맺히는 부분을 회전축과 동일하게 위치 시킬 수 있으므로, 내부 김발에 장착된 두 개의 모터를 통해서 센서를 고각 방향으로 제어하고, 방위각 방향으로는 외부 김발의 두 개의 모터를 통하여 센서를 제어하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, since two kinds of sensors can be mounted on the same plane at the same time, the portion where the image is formed can be positioned at the same position as the rotation axis, so that the sensor can be controlled in the elevation direction through the two motors mounted on the inner gimbal, In the azimuth direction, there is another purpose of controlling the sensor through the two motors of the external gimbal.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other and further objects, which are not to be described, may be further considered within the scope of the following detailed description and easily deduced from the effects thereof.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센서 호밍 장치는, 외부의 장치로부터 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신하는 반능동 레이저 센서부, 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적하는 적외선 영상 센서부 및 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하기 위한 구동부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid sensor homing apparatus comprising: a semi-active laser sensor unit for receiving a reflected signal reflected from a target in accordance with a laser directed from an external device toward a target; An infrared image sensor unit for tracking the target included in the infrared image acquired for the region, and a driver for simultaneously directing the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit in the direction of the target.
여기서, 반능동 레이저 센서부는, 상기 표적에 반사된 레이저 광을 수신 받는 반능동 레이저 광학계, 다수로 분할된 검출기들로 구성되되, 상기 레이저 광으로부터 레이저 신호를 검출하는 반능동 레이저 검출부 및 상기 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환하는 반능동 레이저 획득부를 포함한다.Here, the semi-active laser sensor unit includes a semi-active laser detection unit for detecting a laser signal from the laser light, and a semi-active laser detection unit for detecting a laser signal from the laser light, And a semi-active laser acquiring unit for converting the optical signal into an electrical signal and adjusting the gain to convert the optical signal into a first digital signal.
여기서, 적외선 영상 센서부는, 적외선 렌즈 모듈이 구비되되, 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 적외선 영상을 입력 받는 적외선 영상 광학계, 상기 적외선 영상 광학계로부터 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 영상을 획득하여 전기적 신호로 변환하는 적외선 영상 검출부 및 상기 전기적 신호로 변환된 영상 신호의 이득을 조정하고 제2 디지털 신호로 변환하는 적외선 영상 획득부를 포함한다.Here, the infrared image sensor unit may include an infrared image optical system having an infrared lens module, the infrared image optical system receiving the infrared image of the target monitoring region, the image obtained by photographing the target surveillance region from the infrared image optical system, And an infrared image acquiring unit for adjusting the gain of the image signal converted into the electrical signal and converting the adjusted image signal into a second digital signal.
여기서, 구동부는, 상기 호밍 장치의 김발 구동을 위한 김발 구조체이며, 상기 김발 구조체를 다수의 영역으로 분할하여, 상기 분할된 영역의 각각에 위치하는 모터부, 상기 김발 구조체의 평면상 회전량을 측정하는 자이로센서부 및 상기 자이로센서부에 의해 측정된 값을 사용하여 상기 김발의 구동을 제어하는 서보제어부를 포함한다.Here, the driving unit is a gimbal structure structure for driving the gimbal unit of the homemaking unit, the gimbal structure unit dividing the gimbal structure into a plurality of regions and measuring the amount of planar rotation of the motor unit located in each of the divided regions, And a servo control unit for controlling the driving of the gimbal using a value measured by the gyro sensor unit.
여기서, 김발 구조체는, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 방위각 방향으로 제어하기 위한 외부 김발 조립체 및 상기 외부 김발 조립체의 내부에 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 고각 방향으로 제어하기 위한 내부 김발 조립체로 구성되며, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하기 위해 상기 김발의 분할된 영역의 각각에 위치하는 다수의 각도 센서들을 더 포함하고, 상기 외부 김발 조립체는, 상기 외부 김발 조립체의 양측에 제1 모터 및 제2 모터를 포함하고, 상기 내부 김발 조립체는, 상기 내부 김발 조립체의 양측에 제3 모터 및 제4 모터를 포함한다.The gimbal structure may include an outer gimbal assembly for controlling the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit in an azimuthal direction, and an infrared gimbal assembly for guiding the infrared image sensor unit and the semi- Further comprising a plurality of angle sensors positioned in each of the divided regions of the gimbal to direct the infrared image sensor portion and the semi-active laser sensor portion simultaneously in the direction of the target, Wherein the outer gimbal assembly includes a first motor and a second motor on opposite sides of the outer gimbal assembly, the inner gimbal assembly including a third motor and a fourth motor on either side of the inner gimbal assembly.
여기서, 복합 센서 호밍 장치는, 상기 구동부와 전기적인 신호를 주고 받으며, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부의 정보를 전처리하여 상기 정보를 부호화 및 복호화 하는 전처리부 및 상기 전처리부로부터 전달 받은 상기 부호화 및 복호화 된 정보를 이용하여 상기 표적을 탐지하고, 상기 구동부로부터 상기 구동 각도 정보를 추출하는 신호처리부를 더 포함한다.The hybrid sensor homing device includes a preprocessor for exchanging electrical signals with the driving unit and encoding and decoding the information by pre-processing information of the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit, And a signal processing unit for detecting the target using the encoded and decoded information and extracting the driving angle information from the driving unit.
여기서, 전처리부는, 상기 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제1 디지털 신호와 상기 적외선 영상 획득부로부터 전달 받은 상기 제2 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍 동기화를 수행하는 동기화 수행부 및 상기 적외선 영상의 불균일성을 보정하는 영상 보정부를 포함한다.Here, the pre-processing unit may include a synchronization performing unit for performing timing synchronization of the signals using the first digital signal transmitted from the semi-active laser acquiring unit and the second digital signal transmitted from the infrared image acquiring unit, And corrects the non-uniformity of the image.
여기서, 반능동 레이저 검출부는, 다수로 분할된 검출기들로 구성되되, 상기 반능동 레이저 검출부의 제1 사분면에 위치한 제1 검출기, 제2 사분면에 위치한 제2 검출기, 제3 사분면에 위치한 제3 검출기 및 제4 사분면에 위치한 제4 검출기를 포함한다.The semi-active laser detector may include a first detector positioned in a first quadrant of the semi-active laser detector, a second detector located in a second quadrant, a third detector located in a third quadrant, And a fourth detector located in the fourth quadrant.
여기서, 반능동 레이저 획득부는, 상기 반능동 레이저 검출부에서 상기 반능동 레이저 신호의 광전류를 입력으로 제공받아 전압 신호를 출력하는 전달 증폭기, 상기 전압 신호의 이득이 일정하도록 신호의 전력을 감쇠하는 디지털 감쇠기, 상기 디지털 감쇠기를 제어하고, 상기 제1 디지털 신호로 변환된 값을 상기 적외선 영상 획득부의 상기 제2 디지털 신호와 함께 상기 전처리부로 전달하는 데이터 처리부를 포함한다.Here, the semi-active laser acquisition unit may include a propagation amplifier for receiving the photocurrent of the semi-active laser signal as an input and outputting a voltage signal in the semi-active laser detection unit, a digital attenuator for attenuating the power of the signal so that the gain of the voltage signal is constant, And a data processing unit for controlling the digital attenuator and transmitting the value converted into the first digital signal to the preprocessor together with the second digital signal of the infrared image acquiring unit.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센서 호밍 방법은, 표적 탐지부에서 요격하고자 하는 표적을 확인하는 단계, 반능동 레이저 센서부가 외부의 장치로부터 상기 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반능동 레이저 반사 신호를 수신하는 단계, 적외선 영상 센서부가 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적하는 단계 및 구동부가 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a composite sensor homing method comprising: confirming a target to be intercepted by a target detection unit; detecting a laser beam directed toward the target from an external device, A step of tracking the target included in the infrared image obtained with respect to the monitoring area of the infrared image sensor part and the step of tracking the target included in the infrared image sensor part and the semi- And directing the laser sensor portion simultaneously in the direction of the target.
여기서, 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신하는 단계는, 반능동 레이저 광학계가 상기 표적에 반사된 레이저 광을 수신 받는 단계, 반능동 레이저 검출부가 상기 레이저 광으로부터 반능동 레이저 신호를 검출하는 단계 및 반능동 레이저 획득부가 상기 반능동 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함하며, 상기 반능동 레이저 검출부는, 다수로 분할된 검출기들로 구성되되, 상기 반능동 레이저 검출부의 제1 사분면에 위치한 제1 검출기, 제2 사분면에 위치한 제2 검출기, 제3 사분면에 위치한 제3 검출기 및 제4 사분면에 위치한 제4 검출기를 포함한다.Wherein receiving the reflected signal reflected by the target in response to the laser directed toward the target comprises receiving a laser light reflected by the target in a semi-active laser optical system, Wherein the step of detecting the active laser signal comprises converting the semi-active laser signal into an electrical signal and converting the semi-active laser signal into a first digital signal by adjusting a gain, wherein the semi- A first detector located in a first quadrant of the semi-active laser detector, a second detector located in a second quadrant, a third detector located in a third quadrant, and a fourth detector located in a fourth quadrant of the semi- do.
여기서, 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적하는 단계는, 적외선 영상 광학계가 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 영상을 입력 받는 단계, 적외선 영상 검출부가 상기 적외선 영상 광학계로부터 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 영상을 획득하여 전기적 신호로 변환하는 단계 및 적외선 영상 획득부가 상기 전기적 신호로 변환된 영상 신호의 이득을 조정하고 제2 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함한다.Here, the step of tracking the target included in the infrared image acquired with respect to the surveillance region may include the steps of: receiving an image of an infrared imaging optical system photographed by the target surveillance region; receiving, from the infrared imaging optical system, Acquiring an image of the surveillance area of the infrared sensor and converting it into an electrical signal; and adjusting the gain of the infrared image signal converted into the electrical signal and converting the infrared signal into a second digital signal.
여기서, 전처리부가 상기 구동부와 전기적인 신호를 주고 받으며, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부의 정보를 전처리하여 상기 정보를 부호화 및 복호화 하는 단계 및 신호처리부가 상기 전처리부로부터 전달 받은 상기 부호화 및 복호화 된 정보를 이용하여 상기 표적을 탐지하고, 상기 구동부로부터 상기 구동 각도 정보를 추출하는 단계를 더 포함한다.The preprocessing unit exchanges electrical signals with the driving unit. The preprocessing unit preprocesses the information of the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit to encode and decode the information, and the signal processing unit performs the encoding And detecting the target using the decoded information and extracting the driving angle information from the driving unit.
여기서, 정보를 부호화 및 복호화 하는 단계는, 동기화 수행부가 상기 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제1 디지털 신호와 상기 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제2 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍 동기화를 수행하는 단계 및 영상 보정부가 상기 적외선 영상의 불균일성을 보정하는 단계를 포함한다.Herein, the step of encoding and decoding information may include a step of synchronizing the timing of the signal using the first digital signal received from the semi-active laser acquiring unit and the second digital signal received from the semi-active laser acquiring unit, And correcting the non-uniformity of the infrared image by the image correction unit.
여기서, 상기 반능동 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환하는 단계는, 전달 증폭기가 상기 반능동 레이저 검출부에서 상기 반능동 레이저 신호의 광전류를 입력으로 제공받아 전압 신호를 출력하는 단계, 디지털 감쇠기가 상기 전압 신호의 이득이 일정하도록 신호의 전력을 감쇠하는 단계 및 데이터 처리부가 상기 디지털 감쇠기를 제어하고, 상기 제1 디지털 신호로 변환된 값을 상기 적외선 영상 획득부의 상기 제2 디지털 신호와 함께 상기 전처리부로 전달하는 단계를 포함한다.Here, the step of converting the semi-active laser signal into an electrical signal and adjusting the gain to convert the semi-active laser signal into a first digital signal may include receiving a photocurrent of the semi-active laser signal from the semi- A step of attenuating the power of the signal such that the gain of the voltage signal is constant, and a data processing unit controlling the digital attenuator, and the value converted into the first digital signal is outputted to the infrared image acquiring unit To the preprocessor together with the second digital signal.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어들을 포함하는 비일시적(Non-Transitory) 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 기록되어 복합 센서 호밍 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램 명령어들이 실행되는 경우에, 표적 탐지부에서 요격하고자 하는 표적을 확인하는 단계, 반능동 레이저 센서부가 외부의 장치로부터 상기 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신하는 단계, 적외선 영상 센서부가 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적하는 단계 및 구동부가 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하는 단계를 포함한 동작들을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다.According to another aspect of this embodiment, there is provided a computer program for performing a composite sensor homing method recorded in a non-transitory computer readable storage medium including computer program instructions executable by a processor, Wherein the semi-active laser sensor section receives a reflected signal reflected from the target in accordance with a laser directed from the external device towards the target, Tracking the target included in the infrared image acquired with respect to the monitoring area of the image sensor unit and directing the driving unit to direct the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit to the target direction simultaneously A computer program is provided.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 외부의 장치로부터 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신하는 반능동 레이저 센서부, 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적하는 적외선 영상 센서부 및 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하기 위한 구동부를 제공함으로써 센서간의 정보융합을 위한 정렬을 쉽게 구현할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, a semi-active laser sensor unit for receiving a reflected signal reflected on the target in accordance with a laser directed from the external device to a target, And a driving unit for directing the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit to the target direction at the same time, so that alignment for information fusion between the sensors can be easily realized.
또한, 하나의 김발에 두 종류의 센서를 동시에 동일 평면상에 장착시켜 영상이 맺히는 부분을 회전축과 동일하게 위치 시킬 수 있으므로, 내부 김발에 장착된 두 개의 모터를 통해서 센서를 고각 방향으로 제어하고, 방위각 방향으로는 외부 김발의 두 개의 모터를 통하여 센서를 제어할 수 있다.In addition, since two kinds of sensors can be mounted on the same plane at the same time, the portion where the image is formed can be positioned at the same position as the rotation axis, so that the sensor can be controlled in the elevation direction through the two motors mounted on the inner gimbal, In the azimuth direction, the sensor can be controlled through two motors of external gimbal.
이에 따라, 운용환경에 따른 각 센서의 광학계 설계가 용이하며, 센서들이 동일 축에 있기 때문에 처리되는 정보의 오프셋이 최소화 될 수 있다.Accordingly, it is easy to design the optical system of each sensor according to the operating environment, and since the sensors are on the same axis, the offset of the processed information can be minimized.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not expressly mentioned here, the effects described in the following specification which are expected by the technical characteristics of the present invention and their potential effects are handled as described in the specification of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)의 반능동 레이저 센서부(100)를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)의 적외선 영상 센서부(200)를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)의 반능동 레이저 검출부(120)를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)의 반능동 레이저 획득부(130)를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 시스템(20)을 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 김발 복합 센서 복합 센서 호밍 방법을 나타낸 도면이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 김발 복합 센서 복합 센서 호밍 장치의 제어 방법을 나타낸 제어도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a Kim-Hyang composite
FIG. 2 is a block diagram showing a semi-active
FIG. 3 is a block diagram showing an infrared
FIG. 4 is a view showing a Kim-Hyang composite
FIG. 5 is a view showing a Kim-Hyang composite
FIG. 6 is a diagram illustrating a semi-active
7 is a diagram illustrating a semi-active
FIG. 8 is a block diagram showing a Kim-Hyang composite
FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of homing a Kimball hybrid sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of homing a Gimbal composite sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view illustrating a method of homing a hybrid sensor with multiple sensors according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 12 is a control diagram illustrating a control method of the same hybrid multiple sensor hybridization homemaking apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
이하, 본 발명에 관련된 김발 복합 센서 호밍 장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description will be given of a Kimbal multiple sensor homing apparatus and method according to the present invention with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.The suffix " module " and " part " for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 발명은 김발 복합 센서 호밍 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Gimbal combined sensor homing apparatus and method.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)를 나타낸 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a Kim-Hyang composite
도 1을 참조하면, 김발 복합 센서 호밍 장치(10)는 반능동 레이저 센서부(100), 적외선 영상 센서부(200), 구동부(300), 전처리부(400), 신호처리부(500)를 포함한다.1, the Gimbal composite
김발 복합 센서 호밍 장치(10)는 목표가 방사하는 레이더파 또는 목표에서 반사되는 레이더파를 감지하여 목표를 추적하는 장치이다. 레이더 호밍에는 능동, 반능동, 수동의 세 가지 방식이 있는데 능동방식은 미사일 등의 비행체가 스스로 레이더파를 목표를 향해 조사, 그 반사파를 감지하여 호밍하는 것으로 주로 대형 비행체에 부착되며 반능동방식은 레이더파를 비행체 밖에서 발사하는 것으로 비행체 자체는 소형으로 가능하다. 수동방식은 목표가 발사하는 레이더파를 향해 호밍하는 것으로 원거리에서의 호밍이 가능하다. 본 발명의 일 실시예 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)는 반능동방식을 사용한 것으로 반능동방식 레이더파를 비행체 밖에서 발사한다.The Gimbal combined
김발 복합 센서 호밍 장치(10)는 레이더에서 표적을 탐지하기 위한 탐색을 수행하며, 적의 박격포를 비롯하여 선박 및 차량, 야포, 로켓의 위치를 신속, 정확하게 탐지하고 탐지된 표적을 추적하며 격추할 때 사용되는 레이더에 필요하다. The Gimbal
본 발명의 일 실시예 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)는 반능동방식 레이저(Semi active laser, SAL)센서와 적외선 영상(Image Infrared)센서를 동시에 호밍 장치에 적용하기 위한 구조이다.The Kimbal
기존의 카세그레인 방식은 영상신호가 반사판을 통하여 들어오기 때문에 시야의 제한이 있다. SAL 센서가 동일 김발에서 앞쪽에 지지대를 통하여 장착되기 때문에 지지대에 의한 적외선 영상의 가림이 발생한다.In the conventional Cassegrain method, there is a limit of view because a video signal enters through a reflector. Since the SAL sensor is mounted in the same way on the front side through the support, the infrared image is occluded by the support.
본 발명의 일 실시예 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)는 하나의 김발에 두 가지 센서를 동시에 동일 평면상에 장착하여 영상이 맺히는 부분을 회전축과 동일하게 위치 시킬 수 있고, 적외선센서는 비냉각방식이기 때문에 작고 가볍게 설계 가능하다. 이에 따라, 운용환경에 따른 각 센서의 광학계 설계가 용이하며, 센서들이 동일 축에 있기 때문에 처리되는 정보의 오프셋이 최소화 될 수 있다.The Gimbal combined
반능동 레이저 센서부(100)는 외부의 장치로부터 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신한다.The semi-active
적외선 영상 센서부(200)는 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적한다.The infrared
구동부(300)는 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향한다.The driving
구동부(300)는 호밍 장치의 김발 구동을 위한 김발 구조체이다.The driving
구동부(300)는 모터부(330), 자이로센서부(340), 서보제어부(350)를 포함한다.The driving
모터부(330)는 상기 김발 구조체를 다수의 영역으로 분할하여, 상기 분할된 영역의 각각에 위치한다.The
자이로센서부(340)는 김발 구조체의 평면상 회전량을 측정한다.The gyro sensor unit 340 measures the amount of planar rotation of the gimbal structure.
서보제어부(350)는 자이로센서부에 의해 측정된 값을 사용하여 상기 김발의 구동을 제어한다. 구체적으로, 김발의 4개 위치센서와 4개의 모터를 제어하여 김발을 구동시키는 역할을 수행한다.The servo control unit 350 controls the driving of the gimbal using the value measured by the gyro sensor unit. Specifically, it controls the four position sensors of Gimbal and four motors to drive the gimbal.
전처리부(400)는 구동부와 전기적인 신호를 주고 받으며, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부의 정보를 전처리하여 상기 정보를 부호화 및 복호화한다. 즉, IIR 획득부와 SAL 획득부에서 처리되어 받은 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍을 동기화를 수행하며, 적외선 영상의 불균일성을 보정하기 위한 배경영상을 활용한 불균일 보정 수행하고, 적외선 검출기의 bad 픽셀을 보정한다.The
전처리부(400)는 동기화 수행부(410), 영상 보정부(430)를 포함하며, 동기화 수행부(410)는, 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제1 디지털 신호와 상기 적외선 영상 획득부로부터 전달 받은 상기 제2 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍 동기화를 수행한다.The
영상 보정부(430)는 적외선 영상의 불균일성을 보정한다.The
신호처리부(500)는 전처리부로부터 전달 받은 상기 부호화 및 복호화 된 정보를 이용하여 상기 표적을 탐지하고, 상기 구동부로부터 상기 구동 각도 정보를 추출한다. SAL 신호와 적외선 영상신호를 이용하여 표적을 탐지 및 각도정보를 추출하여 각도 추적이 유지 되도록 한다. The signal processing unit 500 detects the target using the encoded and decoded information received from the preprocessing unit and extracts the driving angle information from the driving unit. SAL signal and infrared image signal are used to detect the target and extract angular information so that angle tracking is maintained.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)는 각 구성품에 전원을 공급하는 장치, 잡음에 의한 영상 열화를 최소화하기 위한 전원 설계로 이루어진 전원 공급기를 포함할 수 있다.In addition, the Gimbal composite
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)의 반능동 레이저 센서부(100)를 나타낸 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram showing a semi-active
도 2를 참조하면, 반능동 레이저 센서부(100)는 반능동 레이저 광학계(110), 반능동 레이저 검출부(120), 반능동 레이저 획득부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the semi-active
반능동 레이저(Semi Active Laser)는 유도 복사(誘導複寫)를 이용하여 적외(赤外), 가시(可視), 자외선(紫外線) 영역에 있는 전자파를 발진시키는 장치이다. 위상(位相)이 같은 단색 광파가 발생되며 레이저 광선은 파장이 동일하고 그 파동의 마루와 골이 서로 일치하여 광선이 멀리까지도 퍼지지 않으며 에너지를 미소한 점에 집중시킬 수 있다.Semi Active Laser is a device that emits electromagnetic waves in the infrared, visible, and ultraviolet regions using inductive duplicates. A monochromatic light wave having the same phase (phase) is generated, and the laser beam has the same wavelength, the floor and the valley of the wave coincide with each other so that the light beam does not spread far away and the energy can be concentrated on the minute point.
반능동 레이저 광학계(110)는 표적에 반사된 레이저 광을 수신 받는다. 렌즈 바렐과 구면, 비구면 렌즈로 구성되며 레이저 신호를 받아들이는 구성품을 포함하는 것이 바람직하다.The semi-active laser optical system 110 receives the laser light reflected on the target. It is desirable to include a lens barrel, a spherical surface, an aspherical lens, and a component that accepts a laser signal.
반능동 레이저 검출부(120)는 다수로 분할된 검출기들로 구성되되, 상기 레이저 광으로부터 레이저 신호를 검출한다. 구체적으로, 4개의 면으로 분할되는 것이 바람직하며, 사사분면으로 이루어진 검출기로 구성된다.The
반능동 레이저 획득부(130)는 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환한다. 즉, 4개의 면으로 분할된 사사분면에 입력된 레이저신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정 후 디지털 변환을 수행한다.The semi-active
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)의 적외선 영상 센서부(200)를 나타낸 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram showing an infrared
도 3을 참조하면, 적외선 영상 센서부(200)는 적외선 영상 광학계(210), 적외선 영상 검출부(220), 적외선 영상 획득부(230)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the infrared
적외선 영상(imaging infrared)방식은 가시 광선 대신 적외선에 의해 물체의 영상을 보는 방식이다.An imaging infrared method is a method of viewing an image of an object by infrared rays instead of visible light.
적외선 영상 광학계(210)는 적외선 렌즈 모듈이 구비되되, 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 적외선 영상을 입력 받는다. 렌즈 바렐과 구면, 비구면 렌즈로 구성되어 적외선 영상을 받아들이는 구성품으로 구성되는 것이 바람직하다.The infrared image optical system 210 is equipped with an infrared lens module, and receives an infrared image of the target monitoring region. A lens barrel, a spherical surface, and an aspherical lens so as to be constituted by components that receive an infrared image.
적외선 영상 검출부(220)는 적외선 영상 광학계로부터 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 영상을 획득하여 전기적 신호로 변환한다. 비냉각 LWIR 640 x 480 픽셀의 검출기로 구성되는 것이 바람직하다.The infrared
적외선 영상 획득부(230)는 상기 전기적 신호로 변환된 영상 신호의 이득을 조정하고 제2 디지털 신호로 변환한다. 즉, 전기적 신호로 변환된 영상신호를 이득 조정 후 디지털 신호로 변환한다.The infrared
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)를 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a view showing a Kim-Hyang composite
도 4를 참조하면, 김발 복합 센서 호밍 장치(10)는 반능동 레이저 센서부(100), 적외선 영상 센서부(200), 구동부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the Gimbal composite
반능동 레이저 센서부(100)는 외부의 장치로부터 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신한다.The semi-active
적외선 영상 센서부(200)는 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적한다.The infrared
반능동 레이저 센서부(100)의 렌즈와 적외선 영상 센서부(200)의 렌즈가 같은 축 상에 정렬되어 있다.The lens of the semi-active
구동부(300)는 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향한다.The driving
구동부(300)는 호밍 장치의 김발 구동을 위한 김발 구조체이다. 김발 구조체는 레이더의 탐색기가 사방을 돌아 볼 수 있는 구조이다.The driving
레이더의 탐색기는 사방을 돌아 볼 수 있는 김발(Gimbal) 구조에 얹어져 있는 방식이 많다. 다만 일부 저가형 미사일은 구조를 최대한 단순화하기 위해 미사일의 탐색기가 정면만 바라보도록 하는데, 이러한 방식은 스트랩 다운(Strapdown)방식이다.There are many ways in which the radar searcher is placed on a gimbal structure that can look around in every direction. However, some low-cost missiles have a missile explorer facing the front to simplify the structure as much as possible, which is a strap-down approach.
김발 구조체는 IIR 센서와 SAL 센서를 동시에 표적방향으로 지향하기 위한 구성품으로 4개의 모터와 4개의 각도센서 및 자이로 센서를 포함한다. 내부김발과 외부 김발로 구성되어 있으며 외부김발은 유도 발사체의 몸체에 고정된 모터를 이용하여 내부 김발을 제어한다. 내부 김발에 고정된 모터를 이용하여 IIR센서와 SAL센서를 고각 방향으로 지향한다. 유도 발사체의 동체 움직임에 대해서 자이로 센서를 이용하여 김발을 안정화시킨다.The Gimbal structure is a component for directing the IIR sensor and the SAL sensor to the target direction simultaneously, and includes four motors, four angle sensors and a gyro sensor. The outer gimbal is composed of an inner gimbal and an outer gimbal. The outer gimbal controls the inner gimbal using a motor fixed to the body of the induction projectile. The IIR sensor and the SAL sensor are oriented at an elevation angle using a motor fixed to the inner gimbal. The gyro sensor is used to stabilize the gimbal against the movement of the fuselage of the induction projectile.
구동부(300)는 모터부(330), 자이로센서부(340), 서보제어부(350)를 포함한다.The driving
모터부(330)는 상기 김발 구조체를 다수의 영역으로 분할하여, 상기 분할된 영역의 각각에 위치한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 모터부(330)는 4개의 모터(331 내지 334)로 구성되는 것이 바람직하다.The
또한, 4개의 모터(331 내지 334)는 각각 구동 토크 모터(335)와 위치 센서 엔코더(336)를 포함한다.Further, the four
구동 토크 모터(335)는 제한된 회전각의 범위 내에서 또는 구속된 상태에서 발생하는 토크를 이용한 전동기이다. 회전하지 않기 때문에 권선의 온도 상승에 대해서 특별히 생각할 필요가 있다. 동기 전동기를 제외한 직류, 교류의 각 전동기가 사용된다.The
위치 센서 엔코더(336)는 위체 센서의 상태를 검지하고 이들 입력 신호를 기초로 하여 Telegram을 형성, Balise 또는 통신매체에 전달해 주는 장치이다. 위치센서는 길이의 차원을 가진 양을 측정하는 것으로서, 어떤 일정위치에 있어서 온-오프를 하는 위치센서의 일종이다. 원리적으로 분류하면 기계식, 전기식, 자기식, 광학식 센서가 있다.The
김발 조립체는 내부 김발 조립체(320)와 외부 김발 조립체(310)로 구성되어 있으며 외부 김발 조립체(310)는 유도 발사체의 몸체에 고정된 모터를 이용하여 내부 김발 조립체(320)를 제어한다. 내부 김발 조립체(320)에 고정된 모터는 IIR센서와 SAL센서를 고각 방향으로 지향한다.The gimbal assembly includes an
자이로센서부(340)는 김발 구조체의 평면상 회전량을 측정한다. 또한, 유도 발사체의 동체 움직임에 대해서 자이로 센서를 이용하여 김발을 안정화시킨다.The gyro sensor unit 340 measures the amount of planar rotation of the gimbal structure. In addition, the gyro sensor is used to stabilize the gyro against the movement of the body of the inductive projectile.
서보제어부(350)는 자이로센서부에 의해 측정된 값을 사용하여 상기 김발의 구동을 제어한다.The servo control unit 350 controls the driving of the gimbal using the value measured by the gyro sensor unit.
구동부(300)의 김발 구조체는, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 방위각 방향으로 제어하기 위한 외부 김발 조립체(310) 및 상기 외부 김발 조립체의 내부에 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 고각 방향으로 제어하기 위한 내부 김발 조립체(320) 로 구성되며,The gimbal structure of the
상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하기 위해 상기 김발의 분할된 영역의 각각에 위치하는 다수의 각도 센서들을 더 포함할 수 있다.And a plurality of angle sensors positioned in each of the divided regions of the gimbal to direct the infrared image sensor portion and the semi-active laser sensor portion simultaneously in the direction of the target.
외부 김발 조립체(310)는, 상기 외부 김발 조립체의 양측에 제1 모터(331) 및 제2 모터(332)를 포함하고, 내부 김발 조립체(320)는, 상기 내부 김발 조립체의 양측에 제3 모터(333) 및 제4 모터(334)를 포함한다.The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a view showing a Kim-Hyang composite
도 5를 참조하면, 김발 복합 센서 호밍 장치(10)는 반능동 레이저 센서부(100), 적외선 영상 센서부(200), 구동부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the Gimbal composite
반능동 레이저 센서부(100)는 외부의 장치로부터 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신한다.The semi-active
적외선 영상 센서부(200)는 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적한다.The infrared
구동부(300)는 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향한다.The driving
구동부(300)는 호밍 장치의 김발 구동을 위한 김발 구조체이다.The driving
모터부(330)는 상기 김발 구조체를 다수의 영역으로 분할하여, 상기 분할된 영역의 각각에 위치한다.The
전처리부(400)는 구동부와 전기적인 신호를 주고 받으며, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부의 정보를 전처리하여 상기 정보를 부호화 및 복호화한다. 즉, IIR 획득부와 SAL 획득부에서 처리되어 받은 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍을 동기화를 수행하며, 적외선 영상의 불균일성을 보정하기 위한 배경영상을 활용한 불균일 보정 수행하고, 적외선 검출기의 bad 픽셀을 보정한다. 영상 전처리 보드로 구성되는 것이 바람직하다.The
전처리부(400)는 동기화 수행부(410), 영상 보정부(430)를 포함하며, 동기화 수행부(410)는, 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제1 디지털 신호와 상기 적외선 영상 획득부로부터 전달 받은 상기 제2 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍 동기화를 수행한다.The
반능동 레이저 광학계(110)는 표적에 반사된 레이저 광을 수신 받는다. 렌즈 바렐과 구면, 비구면 렌즈로 구성되며 레이저 신호를 받아들이는 구성품을 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 반능동 레이저 광학계(110)는 렌즈 바렐(111), 구면 렌즈(113), 비구면 렌즈(115)가 순차적으로 배열되어 구성된다.The semi-active laser optical system 110 receives the laser light reflected on the target. It is desirable to include a lens barrel, a spherical surface, and an aspherical lens, and a component that accepts a laser signal. Specifically, the semi-active laser optical system 110 includes a
반능동 레이저 검출부(120)는 다수로 분할된 검출기들로 구성되되, 상기 레이저 광으로부터 레이저 신호를 검출한다. 구체적으로, 4개의 면으로 분할되는 것이 바람직하며, 사사분면으로 이루어진 검출기로 구성된다. 반능동 레이저 검출부(120)는 레이저 검출기로 구현되는 것이 바람직하다.The
반능동 레이저 획득부(130)는 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환한다. 즉, 4개의 면으로 분할된 사사분면에 입력된 레이저신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정 후 디지털 변환을 수행한다. 반능동 레이저 획득부(130)는 신호 획득 회로 카드로 구현되는 것이 바람직하며, 반능동 레이저 검출부(120)가 반능동 레이저 획득부(130)에 위치한다.The semi-active
적외선 영상 광학계(210)는 적외선 렌즈 모듈이 구비되되, 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 적외선 영상을 입력 받는다. 렌즈 바렐과 구면, 비구면 렌즈로 구성되어 적외선 영상을 받아들이는 구성품으로 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 적외선 영상 광학계(210)는 렌즈 바렐(211), 구면 렌즈(213), 비구면 렌즈(215)가 순차적으로 배열되어 구성된다.The infrared image optical system 210 is equipped with an infrared lens module, and receives an infrared image of the target monitoring region. A lens barrel, a spherical surface, and an aspherical lens so as to be constituted by components that receive an infrared image. Specifically, the infrared imaging optical system 210 is configured by sequentially arranging a
적외선 영상 검출부(220)는 적외선 영상 광학계로부터 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 영상을 획득하여 전기적 신호로 변환한다. 비냉각 LWIR 640 x 480 픽셀의 검출기로 구성되는 것이 바람직하다.The infrared
적외선 영상 획득부(230)는 상기 전기적 신호로 변환된 영상 신호의 이득을 조정하고 제2 디지털 신호로 변환한다. 즉, 전기적 신호로 변환된 영상신호를 이득 조정 후 디지털 신호로 변환한다. 영상 획득 회로 카드로 구현되는 것이 바람직하다.The infrared
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)는 돔 구조(600)의 적외선 수광부를 포함하며, 내부 장치를 보호할 수 있다.In addition, the Kim-Hyung composite
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)의 반능동 레이저 검출부(120)를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a semi-active
반능동 레이저 검출부(120)는 다수로 분할된 검출기들로 구성되되, 상기 반능동 레이저 검출부의 제1 사분면에 위치한 제1 검출기(120a), 제2 사분면에 위치한 제2 검출기(120b), 제3 사분면에 위치한 제3 검출기(120c) 및 제4 사분면에 위치한 제4 검출기(120d)를 포함한다.The semi-active
반능동 레이저 검출부(120)에서 수신된 에너지의 총합은 제1 검출기 내지 제4 검출기에서 검출된 에너지의 총합으로 나타난다.The sum of the energy received by the
또한, 방위각 오차는 제1 검출기(120a)와 제3 검출기(120c)의 합에서 제2 검출기(120b)와 제4 검출기(120d)의 합을 제외하여 구할 수 있고, 고각 오차는 제1 검출기(120a)와 제2 검출기(120b)의 합에서 제3 검출기(120c)와 제4 검출기(120d)의 합을 제외하여 구할 수 있다.The azimuth error can be obtained by subtracting the sum of the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 장치(10)의 반능동 레이저 획득부(130)를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a semi-active
도 7을 참조하면, 반능동 레이저 획득부(130)는 전달 증폭기(131), 디지털 감쇠기(132, 134), 데이터 처리부(136)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the semi-active
전달 증폭기(131)는 반능동 레이저 검출부에서 상기 반능동 레이저 신호의 광전류를 입력으로 제공받아 전압 신호를 출력한다.The
디지털 감쇠기(132, 134)는 전압 신호의 이득이 일정하도록 신호의 전력을 감쇠한다.The
데이터 처리부(136)는 디지털 감쇠기를 제어하고, 상기 제1 디지털 신호로 변환된 값을 상기 적외선 영상 획득부의 상기 제2 디지털 신호와 함께 상기 전처리부로 전달한다.The
제1 검출기(120a), 제2 검출기(120b), 제3 검출기(120c) 및 제4 검출기(120d)의 각각의 신호가 출력으로 나오므로, 반능동 레이저 획득부(130)는 사사분면의 신호를 처리한다. 신호는 레이저가 조사되는 양에 따라 출력이 나오므로 초기에는 아주 작은 값이 나온다.Since the respective signals of the
전달 증폭기(131)에서 전류값을 먼저 전압값으로 변환하면서 증폭을 할 수 있는 전류 전압 증폭기를 이용하여 값을 최대한으로 증폭하며, 전압 증폭기(133)에서 증폭을 또 한번 수행한다.The
데이터 처리부(136)는 FPGA로 구현되는 것이 바람직하며, FPGA에서 채널별로 디지털 변환된 값을 확인하여 디지털 감쇄기를 제어하여 아날로그 디지털 변환기(ADC)(135) 입력값의 범위를 맞춘다. FPGA에서 디지털 변환된 값을 적외선 영상 디지털 값과 함께 동기화 하여 신호처리기로 전달한다.The
아날로그 디지털 변환기(ADC)(135)는 전기적인 아날로그량을 디지털량으로 변환시키는 장치이다. 전압 또는 전류치로 변환된 생체 현상, 자동분석기의 계측치 등을 디지털 전자계산기에 입력할 때에 사용된다.An analog-to-digital converter (ADC) 135 is a device that converts the electrical analog amount into a digital amount. A biological phenomenon converted into a voltage or a current value, and a measurement value of an automatic analyzer, into a digital electronic calculator.
기존에는 전압 증폭기(133)에 이득을 조정할 수 있도록 feedback 저항을 여러 개를 두고 스위치를 이용하여 선택하여 전압 증폭기의 Gain을 조정하였다. 이러한 방식은 feedback 저항은 전압 증폭회로의 다른 저항값과 연결되어 전압 증폭기의 Gain을 조정하기 때문에 Gain 값의 오차가 심하다. 본 발명에서는 낮은 주파수의 신호에 대한 Digital로 제어가 가능한 감쇠기(134)를 사용하여 정확한 감쇠를 유지할 수 있도록 한다.In the past, several feedback resistors were arranged to adjust the gain of the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 시스템(20)을 나타낸 블록도이다.FIG. 8 is a block diagram showing a Kim-Hyang composite
도 8을 참조하면, 김발 복합 센서 호밍 시스템(20)은 반능동 레이저 센서부(100), 적외선 영상 센서부(200), 구동부(300), 전처리부(400), 신호처리부(500), 표적 탐지부(700), 운용 제어부(800)를 포함한다.8, the Gimbal composite
김발 복합 센서 호밍 시스템(20)은 목표가 방사하는 레이더파 또는 목표에서 반사되는 레이더파를 감지하여 목표를 추적하는 시스템이다. 레이더 호밍에는 능동, 반능동, 수동의 세 가지 방식이 있는데 능동방식은 미사일 등의 비행체가 스스로 레이더파를 목표를 향해 조사, 그 반사파를 감지하여 호밍하는 것으로 주로 대형 비행체에 부착되며 반능동방식은 레이더파를 비행체 밖에서 발사하는 것으로 비행체 자체는 소형으로 가능하다. 수동방식은 목표가 발사하는 레이더파를 향해 호밍하는 것으로 원거리에서의 호밍이 가능하다. 본 발명의 일 실시예 따른 김발 복합 센서 호밍 시스템(20)은 반능동방식을 사용한 것으로 반능동방식 레이더파를 비행체 밖에서 발사한다.The Gimbal combined
김발 복합 센서 호밍 시스템(20)은 레이더에서 표적을 탐지하기 위한 탐색을 수행하며, 적의 박격포를 비롯하여 선박 및 차량, 야포, 로켓의 위치를 신속, 정확하게 탐지하고 탐지된 표적을 추적하며 격추할 때 사용되는 레이더에 필요하다. 운용환경에 따른 각 센서의 광학계 설계가 용이하며, 센서들이 동일 축에 있기 때문에 처리되는 정보의 오프셋이 최소화 될 수 있다.The Kim-Hyang hybrid
본 발명의 일 실시예 따른 김발 복합 센서 호밍 시스템(20)은 반능동방식 레이저(Semi active laser, SAL)센서와 적외선 영상(Image Infrared)센서를 동시에 호밍 장치에 적용하기 위한 구조이다.The Kimbal multi-sensor homing
기존의 카세그레인 방식은 영상신호가 반사판을 통하여 들어오기 때문에 시야의 제한이 있다. SAL 센서가 동일 김발에서 앞쪽에 지지대를 통하여 장착되기 때문에 지지대에 의한 적외선 영상의 가림이 발생한다.In the conventional Cassegrain method, there is a limit of view because a video signal enters through a reflector. Since the SAL sensor is mounted in the same way on the front side through the support, the infrared image is occluded by the support.
본 발명의 일 실시예 따른 김발 복합 센서 호밍 시스템(20)은 하나의 김발에 두 가지 센서를 동시에 동일 평면상에 장착하여 영상이 맺히는 부분을 회전축과 동일하게 위치 시킬 수 있고, 적외선센서는 비냉각방식이기 때문에 작고 가볍게 설계 가능하다.The Gimbal combined
반능동 레이저 센서부(100)는 외부의 장치로부터 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신한다.The semi-active
적외선 영상 센서부(200)는 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적한다.The infrared
구동부(300)는 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향한다.The driving
구동부(300)는 호밍 장치의 김발 구동을 위한 김발 구조체이다.The driving
구동부(300)는 모터부(330), 자이로센서부(340), 서보제어부(350)를 포함한다.The driving
모터부(330)는 상기 김발 구조체를 다수의 영역으로 분할하여, 상기 분할된 영역의 각각에 위치한다.The
자이로센서부(340)는 김발 구조체의 평면상 회전량을 측정한다.The gyro sensor unit 340 measures the amount of planar rotation of the gimbal structure.
서보제어부(350)는 자이로센서부에 의해 측정된 값을 사용하여 상기 김발의 구동을 제어한다. 구체적으로, 김발의 4개 위치센서와 4개의 모터를 제어하여 김발을 구동시키는 역할을 수행한다.The servo control unit 350 controls the driving of the gimbal using the value measured by the gyro sensor unit. Specifically, it controls the four position sensors of Gimbal and four motors to drive the gimbal.
전처리부(400)는 구동부와 전기적인 신호를 주고 받으며, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부의 정보를 전처리하여 상기 정보를 부호화 및 복호화한다. 즉, IIR 획득부와 SAL 획득부에서 처리되어 받은 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍을 동기화를 수행하며, 적외선 영상의 불균일성을 보정하기 위한 배경영상을 활용한 불균일 보정 수행하고, 적외선 검출기의 bad 픽셀을 보정한다.The
전처리부(400)는 동기화 수행부(410), 영상 보정부(430)를 포함하며, 동기화 수행부(410)는, 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제1 디지털 신호와 상기 적외선 영상 획득부로부터 전달 받은 상기 제2 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍 동기화를 수행한다.The
영상 보정부(430)는 적외선 영상의 불균일성을 보정한다.The
신호처리부(500)는 전처리부로부터 전달 받은 상기 부호화 및 복호화 된 정보를 이용하여 상기 표적을 탐지하고, 상기 구동부로부터 상기 구동 각도 정보를 추출한다. SAL 신호와 적외선 영상신호를 이용하여 표적을 탐지 및 각도정보를 추출하여 각도 추적이 유지 되도록 한다. The signal processing unit 500 detects the target using the encoded and decoded information received from the preprocessing unit and extracts the driving angle information from the driving unit. SAL signal and infrared image signal are used to detect the target and extract angular information so that angle tracking is maintained.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 시스템(20)은 각 구성품에 전원을 공급하는 장치, 잡음에 의한 영상 열화를 최소화하기 위한 전원 설계로 이루어진 전원 공급기를 포함할 수 있다.The Gimbal composite
표적 탐지부(700)는 유도 발사체가 요격하고자 하는 표적을 확인한다. 유도 발사체의 발사 전 상기 유도 발사체가 요격하고자 하는 표적을 확인하고, 상기 표적의 위치 정보를 입력한다.The target detection unit (700) identifies a target to be intercepted by the inductive projectile. The target to be intercepted by the inductive projectile before the launch of the inductive projectile is confirmed, and the positional information of the target is inputted.
운용 제어부(800)는 반능동 레이저 센서부와 상기 적외선 영상 센서부로부터 상기 표적의 추적 정보를 전달 받아 호밍 장치의 운용을 제어한다.The operation control unit 800 receives the tracking information of the target from the semi-active laser sensor unit and the infrared image sensor unit and controls the operation of the homing device.
운용 중인 상기 유도 발사체의 호밍 장치에서, 상기 적외선 영상 센서부의 상기 표적을 식별하는 거리에 따라 상기 표적의 감시 영역을 지정한다. 구체적으로, 유도 발사체의 발사 전 항공기의 전자 광학 표적 탐지 장비(EOTS)로부터 표적의 정보를 획득하면 표적의 위치정보를 유도 발사체에 잠입하고 자체점검을 통과후 유도탄을 발사하게 된다. In the homing device of the inductive projectile being operated, the surveillance region of the target is designated according to the distance identifying the target of the infrared image sensor unit. Specifically, when the target information is acquired from the EOTS of the aircraft before the launch of the inductive projectile, the position information of the target is infiltrated into the inductive projectile, and after the self-check, the missile is fired.
유도 발사체는 초기유도, 중기유도 단계를 지나 종말 유도 단계에서 항공기에서 조사한 레이저 신호의 반사 신호를 입력 받아서 표적을 추적한다.The induction projectile traces the target by receiving the reflection signal of the laser signal irradiated from the aircraft in the induction stage through the initial induction and middle induction stages.
적외선 영상센서가 표적을 식별가능한 거리가 되면 적외선 영산센서로 표적의 각도 정보를 바탕으로 관심영역(ROI)을 지정한다.When the infrared image sensor reaches a distance at which the target can be identified, an infrared region sensor designates an ROI based on the angle information of the target.
적외선 영상센서는 표적을 탐색, 식별 후 추적을 수행하며 최종 단계에서 표적이 가장 취약한 원하는 부분으로 선택하여 파괴한다.The infrared image sensor searches for the target, performs tracking after identification, and selects and destroys the target portion that is the weakest in the final stage.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 방법을 나타낸 흐름도이다.FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of homing a Kimball hybrid sensor according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 방법은 표적 탐지부에서 요격하고자 하는 표적을 확인하는 단계(S110)에서 시작한다.The Gimbal combined sensor homing method according to an embodiment of the present invention starts in step S110 of confirming a target to be intercepted by the target detection unit.
단계 S120에서 반능동 레이저 센서부가 외부의 장치로부터 상기 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반능동 레이저 반사 신호를 수신한다.At step < RTI ID = 0.0 > S120, < / RTI > the semi-active laser sensor section receives a semi-active laser reflected signal reflected on the target in accordance with a laser directed towards the target from an external device.
단계 S130에서 적외선 영상 센서부가 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적한다.In step S130, the infrared image sensor unit tracks the target included in the infrared image acquired for the surveillance region.
단계 S140에서 구동부가 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향한다.In step S140, the driving unit simultaneously directs the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit in the direction of the target.
단계 S150에서 전처리부가 상기 구동부와 전기적인 신호를 주고 받으며, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부의 정보를 전처리하여 상기 정보를 부호화 및 복호화 한다.In step S150, the preprocessing unit exchanges electric signals with the driving unit, preprocesses the information of the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit, and encodes and decodes the information.
정보를 부호화 및 복호화 하는 단계(S150)는, 동기화 수행부가 상기 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제1 디지털 신호와 상기 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제2 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍 동기화를 수행하는 단계 및 영상 보정부가 상기 적외선 영상의 불균일성을 보정하는 단계를 포함한다.In operation S150, the synchronization performing unit may encode and decode the information using the first digital signal received from the semi-active laser acquiring unit and the second digital signal transmitted from the semi- And correcting the non-uniformity of the infrared image.
단계 S160에서 신호처리부가 상기 전처리부로부터 전달 받은 상기 부호화 및 복호화 된 정보를 이용하여 상기 표적을 탐지하고, 상기 구동부로부터 상기 구동 각도 정보를 추출하며 김발 복합 센서 호밍 방법은 종료된다.In step S160, the signal processing unit detects the target using the encoded and decoded information received from the preprocessing unit, extracts the driving angle information from the driving unit, and the Gimbal composite sensor homing method ends.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 김발 복합 센서 호밍 방법을 나타낸 흐름도이다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of homing a Gimbal composite sensor according to an embodiment of the present invention.
도 10을 이용하여, 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신하는 단계(S120)는, 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적하는 단계(S130)를 구체적으로 설명한다.10, receiving (S120) a reflected signal reflected on the target according to a laser directed toward the target may include tracking (S130) the target contained in the infrared image acquired for the surveillance region, Will be described in detail.
단계 S121에서 반능동 레이저 광학계가 상기 표적에 반사된 레이저 광을 수신 받는다.In step S121, the semi-active laser optical system receives the laser light reflected on the target.
단계 S122에서 반능동 레이저 검출부가 상기 레이저 광으로부터 반능동 레이저 신호를 검출한다.In step S122, the semi-active laser detecting unit detects the semi-active laser signal from the laser light.
단계 S123에서 반능동 레이저 획득부가 상기 반능동 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환한다. 여기서, 반능동 레이저 검출부는, 다수로 분할된 검출기들로 구성되되, 상기 반능동 레이저 검출부의 제1 사분면에 위치한 제1 검출기, 제2 사분면에 위치한 제2 검출기, 제3 사분면에 위치한 제3 검출기 및 제4 사분면에 위치한 제4 검출기를 포함한다.In step S123, the semi-active laser acquisition unit converts the semi-active laser signal into an electrical signal and adjusts the gain to convert the signal into a first digital signal. The semi-active laser detector may include a first detector positioned in a first quadrant of the semi-active laser detector, a second detector located in a second quadrant, a third detector located in a third quadrant, And a fourth detector located in the fourth quadrant.
반능동 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환하는 단계(S123)는 전달 증폭기가 상기 반능동 레이저 검출부에서 상기 반능동 레이저 신호의 광전류를 입력으로 제공받아 전압 신호를 출력하는 단계, 디지털 감쇠기가 상기 전압 신호의 이득이 일정하도록 신호의 전력을 감쇠하는 단계 및 데이터 처리부가 상기 디지털 감쇠기를 제어하고, 상기 제1 디지털 신호로 변환된 값을 상기 적외선 영상 획득부의 상기 제2 디지털 신호와 함께 상기 전처리부로 전달하는 단계를 포함한다.In the step S123 of converting the semi-active laser signal into an electrical signal and adjusting the gain to convert the semi-active laser signal into a first digital signal, the propagation amplifier receives the photocurrent of the semi-active laser signal as an input, A step of attenuating the power of the signal such that a gain of the voltage signal is constant, and a data processing unit controlling the digital attenuator, and the value converted into the first digital signal is supplied to the 2 digital signal to the preprocessor.
단계 S131에서 적외선 영상 광학계가 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 영상을 입력 받는다.In step S131, the infrared imaging optical system receives the image of the target surveillance area.
단계 S132에서 적외선 영상 검출부가 상기 적외선 영상 광학계로부터 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 영상을 획득하여 전기적 신호로 변환한다.In step S132, the infrared image detecting unit obtains the image of the target monitoring area from the infrared image optical system and converts the acquired image into an electrical signal.
단계 S133에서 적외선 영상 획득부가 상기 전기적 신호로 변환된 영상 신호의 이득을 조정하고 제2 디지털 신호로 변환한다.In step S133, the infrared image acquiring unit adjusts the gain of the image signal converted into the electrical signal and converts it into a second digital signal.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 김발 복합 센서 복합 센서 호밍 방법을 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a view illustrating a method of homing a hybrid sensor with multiple sensors according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
항공기(1)는 에 탑재된 전자 광학 표적 탐지 장비(EOTS)에서 표적이 되는 전차(40)를 확인한다. 확인 한 전차 표적 정보를 유도 발사체(10)에 탑재한다.The aircraft 1 identifies the targeted
레이저 지시기(30)를 이용하여 표적을 지시하며, 복합 센서 호밍 장치는 표적으로부터 SAL 반사 신호를 수신하게 된다.A laser indicator (30) is used to indicate the target, and the multiple sensor homing device will receive the SAL reflected signal from the target.
유도 발사체는 SAL 센서를 이용하여 레이저 신호를 수신 받아 탐지 추적 유지하며, 표적에 근접한 경우 적외선 영상 센서를 이용하여 표적의 정확한 부위를 선택적 타격하게 된다.The induction projectile receives the laser signal using the SAL sensor, keeps track of the detection, and, when the target is close to the target, uses the infrared image sensor to selectively hit the exact part of the target.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 김발 복합 센서 복합 센서 호밍 장치의 제어 방법을 나타낸 제어도이다.FIG. 12 is a control diagram illustrating a control method of the same hybrid multiple sensor hybridization homemaking apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
표적의 적외선 영상 정보는 장치의 돔을 통해서 입력된다. 적외선 영상획득 부분에서 검출기를 통하여 적외선 에너지를 집광하고 전기적 신호로 변환한다.The infrared image information of the target is input through the dome of the device. In the infrared image acquisition part, the infrared energy is collected through a detector and converted into an electrical signal.
영상전처리에서 검출기제어를 통하여 영상정보를 입력받고 불균일한 부분을 보정을 통하여 균일한 영상을 획득한다. 영상의 화질을 개선하기 위한 전처리 수행하며, 영상처리보드로 영상을 전송한다. 영상처리보드에서는 수신된 영상을 이용하여 표적을 포착하며 추적을 수행하고, 추적 결과를 운용모드제어 부분으로 전송하여 필요한 제어명령을 생성하여 추적을 유지한다.In the image preprocessing, the image information is input through the detector control and the uniform image is obtained by correcting the uneven part. Performs preprocessing to improve the image quality, and transmits the image to the image processing board. In the image processing board, the target is captured and traced using the received image, and the tracking result is transmitted to the operation mode control part to generate necessary control commands to maintain the tracking.
추적정보를 이용하여 서보 제어보드의 추적 제어기를 구동하여 김발을 구동제어 하게 된다. 체계통신에서는 탐색기 상태정보 송신, 표적정보, 탐색기제어명령 수신을 수행한다.The tracing controller of the servo control board is driven using the tracking information to drive and control the gimbal. In system communication, searcher status information transmission, target information, and searcher control command reception are performed.
외부 모니터링용으로 수신된 영상을 아날로그로 변환하여 RS-170으로 데이터링크를 통하여 항공기로 전송한다.Converts the received image to analog for external monitoring, and transmits it to the aircraft via data link to RS-170.
또한, 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어들을 포함하는 비일시적(Non-Transitory) 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 기록되어 복합 센서 호밍 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램 명령어들이 실행되는 경우에, 표적 탐지부에서 요격하고자 하는 표적을 확인하는 단계, 반능동 레이저 센서부가 외부의 장치로부터 상기 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신하는 단계, 적외선 영상 센서부가 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적하는 단계 및 구동부가 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하는 단계를 포함한 동작들을 수행할 수 있다.A computer program for performing a composite sensor homing method recorded in a non-transitory computer readable storage medium including computer program instructions executable by a processor, the computer program comprising: Receiving a reflected signal reflected on the target according to a laser directed toward the target from a device outside the semi-active laser sensor unit, detecting the target to be intercepted by the target detection unit, Tracking the target included in the obtained infrared image and directing the driving unit to direct the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit to the target direction at the same time.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but should be construed to include various embodiments within the scope of the claims.
10: 김발 복합 센서 호밍 장치
100: 반능동 레이저 센서부
200: 적외선 영상 센서부
300: 구동부
400: 전처리부
500: 신호처리부
20: 김발 복합 센서 호밍 시스템
700: 표적 탐지부
800: 운용 제어부10: Kim's hybrid sensor homing device
100: Semi-active laser sensor unit
200: Infrared image sensor unit
300:
400: preprocessing section
500: Signal processor
20: Kim's hybrid sensor homing system
700: Target detection unit
800: Operation control unit
Claims (16)
상기 구동부는, 호밍 장치의 김발 구동을 위한 김발 구조체를 포함하고,
상기 김발 구조체는, 외부 김발 조립체; 및 상기 외부 김발 조립체의 내부에 위치하는 내부 김발 조립체; 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하기 위해 상기 김발 구조체의 분할된 영역의 각각에 위치하는 다수의 각도 센서들;을 포함하며,
상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부는, 상기 내부 김발 조립체의 중앙부에 밀착되어 위치하며, 외부의 수광부의 중심으로부터 같은 거리에 위치하되,
상기 외부 김발 조립체는, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 방위각 방향으로 제어하고, 상기 내부 김발 조립체는 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 고각 방향으로 제어하며,
상기 외부 김발 조립체는, 상기 외부 김발 조립체의 양측에 제1 모터 및 제2 모터를 포함하고, 상기 제1 모터 및 제2 모터를 이용하여 상기 내부 김발 조립체를 제어하며,
상기 내부 김발 조립체는, 상기 내부 김발 조립체의 양측에 제3 모터 및 제4 모터를 포함하고, 상기 제1 모터 및 제2 모터는 제1 동일 선상에 위치하며, 상기 제3 모터 및 제4 모터는 제2 동일 선상에 위치하고 상기 제1 동일 선상과 제2 동일 선상은 수직으로 위치하며, 교차점은 상기 외부의 수광부의 중심이고,
상기 반능동 레이저 센서부는, 상기 표적에 반사된 레이저 광을 수신 받는 반능동 레이저 광학계; 다수로 분할된 검출기들로 구성되되, 상기 레이저 광으로부터 레이저 신호를 검출하는 반능동 레이저 검출부; 및 상기 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환하는 반능동 레이저 획득부;를 포함하고,
상기 반능동 레이저 획득부는, 상기 반능동 레이저 검출부에서 상기 레이저 신호의 광전류를 입력으로 제공받아 전압 신호를 출력하는 전달 증폭기; 상기 전압 신호의 이득이 일정하도록 신호의 전력을 감쇠하는 디지털 감쇠기;를 포함하며,
상기 반능동 레이저 검출부는, 상기 반능동 레이저 검출부의 제1 사분면에 위치한 제1 검출기, 제2 사분면에 위치한 제2 검출기, 제3 사분면에 위치한 제3 검출기 및 제4 사분면에 위치한 제4 검출기를 포함하며, 상기 반능동 레이저 검출부에서 수신된 에너지의 총합은 제1 검출기 내지 제4 검출기에서 검출된 에너지의 총합이며, 상기 방위각의 오차는 제1 검출기와 제3 검출기의 합에서 제2 검출기와 제4 검출기의 합을 제외하여 구하며, 상기 고각의 오차는 제1 검출기와 제2 검출기의 합에서 제3 검출기와 제4 검출기의 합을 제외하여 구하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 장치.A semi-active laser sensor unit for receiving a reflected signal reflected from the target according to a laser directed from the external device toward the target; An infrared image sensor unit for tracking the target included in the infrared image acquired with respect to the surveillance region; And a driving unit for simultaneously directing the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit in the direction of the target,
Wherein the driving unit includes a gimbal structure for driving the gimbal of the homing device,
Said gimbal structure comprising an outer gimbal assembly; And an inner gimbal assembly positioned within the outer gimbal assembly; And a plurality of angle sensors positioned in each of the divided regions of the gimbal structure to direct the infrared image sensor portion and the semi-active laser sensor portion simultaneously in the direction of the target,
Wherein the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit are disposed in close contact with a central portion of the inner gimbal assembly and are located at the same distance from the center of the outer light receiving unit,
Wherein the external gimbal assembly controls the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit in an azimuthal direction, the internal gimbal assembly controls the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit in an elevation angle,
The outer gimbal assembly includes a first motor and a second motor on both sides of the outer gimbal assembly and controls the inner gimbal assembly using the first motor and the second motor,
Wherein the inner gimbal assembly includes a third motor and a fourth motor on both sides of the inner gimbal assembly, wherein the first motor and the second motor are positioned on a first collinear line, and the third motor and the fourth motor The first collinear line and the second collinear line are vertically positioned, the intersection point is the center of the external light receiving unit,
Wherein the semi-active laser sensor unit comprises: a semi-active laser optical system receiving laser light reflected on the target; A semi-active laser detector configured to detect a laser signal from the laser light, the detector being composed of a plurality of detectors; And a semi-active laser acquisition unit for converting the laser signal into an electrical signal and adjusting the gain to convert the laser signal into a first digital signal,
Wherein the semi-active laser acquiring unit comprises: a transfer amplifier for receiving a photocurrent of the laser signal from the semi-active laser detecting unit as an input and outputting a voltage signal; And a digital attenuator for attenuating the power of the signal so that the gain of the voltage signal is constant,
The semi-active laser detecting unit includes a first detector located in a first quadrant of the semi-active laser detecting unit, a second detector located in a second quadrant, a third detector located in a third quadrant, and a fourth detector located in a fourth quadrant Wherein the total sum of the energy received by the semi-active laser detector is the sum of the energy detected by the first detector and the fourth detector, and the error of the azimuth is obtained by the sum of the first detector and the third detector, Wherein the sum of the first detector and the second detector is obtained by excluding the sum of the third detector and the fourth detector.
상기 적외선 영상 센서부는,
적외선 렌즈 모듈이 구비되되, 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 적외선 영상을 입력 받는 적외선 영상 광학계;
상기 적외선 영상 광학계로부터 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 영상을 획득하여 전기적 신호로 변환하는 적외선 영상 검출부; 및
상기 전기적 신호로 변환된 영상 신호의 이득을 조정하고 제2 디지털 신호로 변환하는 적외선 영상 획득부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 장치.The method according to claim 1,
Wherein the infrared image sensor unit comprises:
An infrared image optical system having an infrared lens module, the infrared image optical system receiving an infrared image of a target surveillance area;
An infrared image detector for acquiring an image of the target monitoring region from the infrared image optical system and converting the acquired image into an electrical signal; And
And an infrared image acquisition unit for adjusting a gain of the image signal converted into the electric signal and converting the gain into a second digital signal.
상기 구동부는,
상기 김발 구조체의 평면상 회전량을 측정하는 자이로센서부; 및
상기 자이로센서부에 의해 측정된 값을 사용하여 상기 김발의 구동을 제어하는 서보제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 장치.The method of claim 3,
The driving unit includes:
A gyro sensor unit for measuring the amount of planar rotation of the gimbal structure; And
And a servo control unit for controlling the driving of the gimbal using a value measured by the gyro sensor unit.
상기 구동부와 전기적인 신호를 주고 받으며, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부의 정보를 전처리하여 상기 정보를 부호화 및 복호화 하는 전처리부; 및
상기 전처리부로부터 전달 받은 상기 부호화 및 복호화 된 정보를 이용하여 상기 표적을 탐지하고, 상기 구동부로부터 상기 표적의 방향으로 지향하기 위한 구동 각도 정보를 추출하는 신호처리부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 장치.5. The method of claim 4,
A preprocessor for exchanging electric signals with the driving unit and encoding and decoding the information by pre-processing information of the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit; And
A signal processing unit for detecting the target using the encoded and decoded information transmitted from the preprocessing unit and extracting driving angle information for directing the target from the driving unit; Further comprising the step of:
상기 전처리부는,
상기 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제1 디지털 신호와 상기 적외선 영상 획득부로부터 전달 받은 상기 제2 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍 동기화를 수행하는 동기화 수행부; 및
상기 적외선 영상의 불균일성을 보정하는 영상 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 장치.The method according to claim 6,
The pre-
A synchronization executing unit for performing timing synchronization of the signal using the first digital signal received from the semi-active laser acquiring unit and the second digital signal received from the infrared image acquiring unit; And
And an image correcting unit for correcting the non-uniformity of the infrared image.
상기 반능동 레이저 획득부는,
상기 디지털 감쇠기를 제어하고, 상기 제1 디지털 신호로 변환된 값을 상기 적외선 영상 획득부의 상기 제2 디지털 신호와 함께 상기 전처리부로 전달하는 데이터 처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the semi-
Further comprising a data processor for controlling the digital attenuator and transmitting the value converted to the first digital signal to the preprocessor together with the second digital signal of the infrared image acquiring unit.
반능동 레이저 센서부가 외부의 장치로부터 상기 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반능동 레이저 반사 신호를 수신하는 단계;
적외선 영상 센서부가 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적하는 단계; 및
구동부가 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하는 단계;를 포함하며,
상기 구동부는, 호밍 장치의 김발 구동을 위한 김발 구조체를 포함하고,
상기 김발 구조체는, 외부 김발 조립체; 및 상기 외부 김발 조립체의 내부에 위치하는 내부 김발 조립체; 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 동시에 상기 표적의 방향으로 지향하기 위해 상기 김발 구조체의 분할된 영역의 각각에 위치하는 다수의 각도 센서들;을 포함하며,
상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부는, 상기 내부 김발 조립체의 중앙부에 밀착되어 위치하며, 외부의 수광부의 중심으로부터 같은 거리에 위치하되,
상기 외부 김발 조립체는, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 방위각 방향으로 제어하고, 상기 내부 김발 조립체는 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부를 고각 방향으로 제어하며,
상기 외부 김발 조립체는, 상기 외부 김발 조립체의 양측에 제1 모터 및 제2 모터를 포함하고, 상기 제1 모터 및 제2 모터를 이용하여 상기 내부 김발 조립체를 제어하며, 상기 내부 김발 조립체는, 상기 내부 김발 조립체의 양측에 제3 모터 및 제4 모터를 포함하며, 상기 제1 모터 및 제2 모터는 제1 동일 선상에 위치하고, 상기 제3 모터 및 제4 모터는 제2 동일 선상에 위치하고 상기 제1 동일 선상과 제2 동일 선상은 수직으로 위치하며, 교차점은 상기 외부의 수광부의 중심이고,
상기 표적을 향해 지시된 레이저에 따라 상기 표적에 반사된 반사 신호를 수신하는 단계는, 반능동 레이저 광학계가 상기 표적에 반사된 레이저 광을 수신 받는 단계; 반능동 레이저 검출부가 상기 레이저 광으로부터 반능동 레이저 신호를 검출하는 단계; 및 반능동 레이저 획득부가 상기 반능동 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환하는 단계;를 포함하며,
상기 반능동 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환하는 단계는,
전달 증폭기가 상기 반능동 레이저 검출부에서 상기 반능동 레이저 신호의 광전류를 입력으로 제공받아 전압 신호를 출력하는 단계;
디지털 감쇠기가 상기 전압 신호의 이득이 일정하도록 신호의 전력을 감쇠하는 단계;를 포함하며,
상기 반능동 레이저 검출부는, 다수로 분할된 검출기들로 구성되되, 상기 반능동 레이저 검출부의 제1 사분면에 위치한 제1 검출기, 제2 사분면에 위치한 제2 검출기, 제3 사분면에 위치한 제3 검출기 및 제4 사분면에 위치한 제4 검출기를 포함하고, 상기 반능동 레이저 검출부에서 수신된 에너지의 총합은 제1 검출기 내지 제4 검출기에서 검출된 에너지의 총합이며, 상기 방위각의 오차는 제1 검출기와 제3 검출기의 합에서 제2 검출기와 제4 검출기의 합을 제외하여 구하며, 상기 고각의 오차는 제1 검출기와 제2 검출기의 합에서 제3 검출기와 제4 검출기의 합을 제외하여 구하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 방법.Identifying a target to be intercepted by the target detection unit;
Receiving a semi-active laser reflected signal reflected on the target in accordance with a laser directed towards the target from an external device;
Tracking the target included in the infrared image acquired with respect to the monitoring area of the infrared image sensor unit; And
And the driving unit simultaneously directing the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit in the direction of the target,
Wherein the driving unit includes a gimbal structure for driving the gimbal of the homing device,
Said gimbal structure comprising an outer gimbal assembly; And an inner gimbal assembly positioned within the outer gimbal assembly; And a plurality of angle sensors positioned in each of the divided regions of the gimbal structure to direct the infrared image sensor portion and the semi-active laser sensor portion simultaneously in the direction of the target,
Wherein the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit are disposed in close contact with a central portion of the inner gimbal assembly and are located at the same distance from the center of the outer light receiving unit,
Wherein the external gimbal assembly controls the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit in an azimuthal direction, the internal gimbal assembly controls the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit in an elevation angle,
Wherein the outer gimbal assembly includes a first motor and a second motor on both sides of the outer gimbal assembly and controls the inner gimbal assembly using the first motor and the second motor, Wherein the first motor and the second motor are located on a first collinear line and the third motor and the fourth motor are located on a second collinear line, 1 collinear and the second collinear image are vertically positioned, the intersection point is the center of the external light receiving portion,
The step of receiving a reflected signal reflected on the target according to a laser directed towards the target comprises the steps of: receiving a laser light reflected by the target, the semi-active laser optical system; Detecting a semi-active laser signal from the laser light; And a semi-active laser acquisition unit converting the semi-active laser signal into an electrical signal and adjusting a gain to convert the semi-active laser signal into a first digital signal,
Converting the semi-active laser signal into an electrical signal and adjusting a gain to convert the semi-active laser signal into a first digital signal,
Receiving a photocurrent of the semi-active laser signal as an input and outputting a voltage signal in the semi-active laser detector;
And attenuating the power of the signal such that the digital attenuator has a constant gain of the voltage signal,
Wherein the semi-active laser detector comprises: a first detector located in a first quadrant of the semi-active laser detector, a second detector located in a second quadrant, a third detector located in a third quadrant, And the fourth detector located in the fourth quadrant, wherein the sum of the energy received by the semi-active laser detector is the sum of the energy detected by the first to fourth detectors, and the error of the azimuth is detected by the first detector and the third detector Wherein the sum of the first detector and the fourth detector is obtained by subtracting the sum of the second detector and the fourth detector from the sum of the first detector and the fourth detector, Hybrid sensor homing method.
상기 감시 영역에 대하여 획득된 적외선 영상에 포함된 상기 표적을 추적하는 단계는,
적외선 영상 광학계가 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 영상을 입력 받는 단계;
적외선 영상 검출부가 상기 적외선 영상 광학계로부터 상기 표적의 감시 영역을 촬영한 영상을 획득하여 전기적 신호로 변환하는 단계; 및
적외선 영상 획득부가 상기 전기적 신호로 변환된 영상 신호의 이득을 조정하고 제2 디지털 신호로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the step of tracking the target contained in the infrared image acquired for the surveillance region comprises:
Receiving an image of an infrared imaging optical system photographed by the target surveillance area;
Acquiring an image of the target monitoring region from the infrared image optical system and converting the acquired image into an electrical signal; And
And adjusting the gain of the image signal converted into the electrical signal and converting the gain of the infrared signal into the second digital signal.
전처리부가 상기 구동부와 전기적인 신호를 주고 받으며, 상기 적외선 영상 센서부와 상기 반능동 레이저 센서부의 정보를 전처리하여 상기 정보를 부호화 및 복호화 하는 단계; 및
신호처리부가 상기 전처리부로부터 전달 받은 상기 부호화 및 복호화 된 정보를 이용하여 상기 표적을 탐지하고, 상기 구동부로부터 상기 표적의 방향으로 지향하기 위한 구동 각도 정보를 추출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 방법.13. The method of claim 12,
The preprocessing unit exchanges electrical signals with the driving unit, and preprocesses the information of the infrared image sensor unit and the semi-active laser sensor unit to encode and decode the information; And
The signal processing unit detects the target using the encoded and decoded information received from the preprocessing unit and extracts drive angle information for directing the target from the drive unit in the direction of the target, A hybrid sensor homing method.
상기 정보를 부호화 및 복호화 하는 단계는,
동기화 수행부가 상기 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제1 디지털 신호와 상기 반능동 레이저 획득부로부터 전달 받은 상기 제2 디지털 신호를 이용하여 신호의 타이밍 동기화를 수행하는 단계; 및
영상 보정부가 상기 적외선 영상의 불균일성을 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 방법.14. The method of claim 13,
The step of encoding and decoding the information comprises:
Performing synchronization of a signal using the first digital signal received from the semi-active laser acquiring unit and the second digital signal received from the semi-active laser acquiring unit; And
And correcting the non-uniformity of the infrared image by the image correction unit.
상기 반능동 레이저 신호를 전기적 신호로 변환하고 이득을 조정하여 제1 디지털 신호로 변환하는 단계는,
데이터 처리부가 상기 디지털 감쇠기를 제어하고, 상기 제1 디지털 신호로 변환된 값을 상기 적외선 영상 획득부의 상기 제2 디지털 신호와 함께 상기 전처리부로 전달하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 호밍 방법.14. The method of claim 13,
Converting the semi-active laser signal into an electrical signal and adjusting a gain to convert the semi-active laser signal into a first digital signal,
And a data processing unit for controlling the digital attenuator and transmitting the value converted into the first digital signal to the preprocessor together with the second digital signal of the infrared image acquiring unit. Way.
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|---|---|---|---|
| KR1020180035884A KR101944423B1 (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Gimbal Composite Sensor Homming Device and Method |
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| KR (1) | KR101944423B1 (en) |
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