KR102005100B1 - Small Ground Laser Target Designator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명이 속하는 기술 분야는 레이저 빔을 송신하고 영상을 획득하여 표적을 추적하는 장치 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and method for tracking a target by transmitting a laser beam and acquiring an image.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute a prior art.
GLTD(Ground Laser Target Designator) 또는 TADS(Target Acquisition and Designation Sights) 장치는 유도 무기 타격을 위해 표적에 지속적인 레이저 조사가 필요하다. 도 1의 (a)를 참조하면, 레이저 빔이 표적을 따라 움직이도록 김발이 설치된다. 김발은 크기, 무게(예컨대, 100 kg), 및 전력 소모량이 크기 때문에 소형화가 곤란하다. 김발을 제거한 GLTD는 이동 표적 대응이 불가능하다. Ground Laser Target Designator (GLTD) or Target Acquisition and Designation Sights (TADS) devices require continuous laser irradiation on the target for guided weapon strikes. Referring to Figure 1 (a), the gimbal is installed so that the laser beam moves along the target. Gimbal is difficult to miniaturize due to its size, weight (eg, 100 kg), and power consumption. GLTD without decontamination is unable to respond to moving targets.
기존의 GLTD는 한 번에 하나의 표적만 대응이 가능하다. 도 1의 (b)를 참조하면, 레이저 빔이 고정되어 있어 이동 표적에 적용이 불가능하다. 여러 표적을 동시에 공격해야 하는 경우, 표적의 수만큼 장치가 필요한 실정이다.Conventional GLTDs can only respond to one target at a time. Referring to Figure 1 (b), the laser beam is fixed, it is impossible to apply to the moving target. If multiple targets are to be attacked at the same time, the number of target devices is needed.
본 발명의 실시예들은 레이저 빔의 이동 경로를 변경하여 표적에 레이저 빔을 입사시켜 하나 이상의 방향에 조준선을 제공하고, 조준선과 표적을 포함하는 표적 영상을 분석한 결과에 따라 레이저 빔의 이동 경로를 변경하기 위하여 광학부를 구동시키는 미러 제어 신호를 생성함으로써, 표적이 영상의 중앙에 위치하지 않더라도 표적 방향으로 레이저 빔을 조사하는 데 발명의 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention change the path of the laser beam to enter the laser beam to the target to provide a line of sight in one or more directions, and according to the results of analyzing the target image including the line of sight and the target, By generating a mirror control signal for driving the optics to change, the main object of the invention is to irradiate a laser beam in the target direction even if the target is not located in the center of the image.
본 발명의 실시예들은 레이저 빔을 시분할하는 레이저 제어 신호를 생성함으로써, 영상 내에서 다수의 표적에 각기 다른 코드를 갖는 레이저 빔을 조사하는 데 발명의 다른 목적이 있다.Embodiments of the present invention have another object of irradiating laser beams having different codes to a plurality of targets in an image by generating a laser control signal that time-divisions the laser beam.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Still other objects of the present invention may be further considered without departing from the following detailed description and effects thereof.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 레이저 빔을 조사하고 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하여 표적에 상기 레이저 빔을 입사시켜 하나 이상의 방향에 조준선을 제공하는 광학부, 전방을 촬영하여 상기 조준선과 상기 표적을 포함하는 표적 영상을 획득하는 영상 획득부, 및 상기 조준선과 상기 표적을 포함하는 상기 표적 영상을 분석한 결과에 따라 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하기 위하여 상기 광학부를 구동시키는 미러 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하며, 상기 광학부는 상기 미러 제어 신호에 의해 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기를 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, an optical unit for irradiating a laser beam and changing the movement path of the laser beam to inject the laser beam into a target to provide a line of sight in at least one direction, by photographing the front line and the target line An image acquisition unit for acquiring a target image including a target and a mirror control signal for driving the optical unit to change a movement path of the laser beam according to a result of analyzing the target image including the aiming line and the target The optical unit provides a compact terrestrial laser target indicator, characterized in that for changing the movement path of the laser beam by the mirror control signal.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 지상 레이저 표적 지시기에 의한 표적 추적 방법에 있어서, 레이저 빔을 조사하고 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하여 표적에 상기 레이저 빔을 입사시켜 복수의 방향에 조준선을 제공하는 단계, 전방을 촬영하여 상기 조준선과 상기 표적을 포함하는 표적 영상을 획득하는 단계, 상기 조준선과 상기 표적을 포함하는 상기 표적 영상을 분석한 결과에 따라 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하기 위하여 광학부를 구동시키는 미러 제어 신호를 생성하고, 상기 레이저 빔을 표적의 개수와 레이저 코드에 따라 시분할하는 레이저 제어 신호를 생성하는 단계, 및 상기 레이저 제어 신호에 의해 시분할된 레이저 빔에 대하여 상기 미러 제어 신호에 따라 상기 시분할된 레이저 빔의 이동 경로를 변경하는 단계를 포함하는 표적 추적 방법을 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, in the target tracking method using a terrestrial laser target indicator, the laser beam is irradiated and the movement path of the laser beam is changed to inject the laser beam into a target to provide a line of sight in a plurality of directions. In the step of taking a forward image to obtain a target image including the line of sight and the target, the optical unit for changing the movement path of the laser beam according to the result of analyzing the target image including the line of sight and the target Generating a mirror control signal for driving, generating a laser control signal for time-dividing the laser beam according to the number of targets and a laser code, and for the laser beam time-divided by the laser control signal according to the mirror control signal Changing a movement path of the time-divided laser beam Provide a target tracking method.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 레이저 빔의 이동 경로를 변경하여 표적에 레이저 빔을 입사시켜 하나 이상의 방향에 조준선을 제공하고, 조준선과 표적을 포함하는 표적 영상을 분석한 결과에 따라 레이저 빔의 이동 경로를 변경하기 위하여 광학부를 구동시키는 미러 제어 신호를 생성함으로써, 표적이 영상의 중앙에 위치하지 않더라도 표적 방향으로 레이저 빔을 조사할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the laser beam is incident on the target by changing the movement path of the laser beam to provide an aiming line in at least one direction, and the target image including the aiming line and the target is analyzed. By generating a mirror control signal for driving the optical unit in order to change the movement path of the laser beam, there is an effect that can irradiate the laser beam in the target direction even if the target is not located in the center of the image.
본 발명의 실시예들에 의하면, 레이저 빔을 시분할하는 레이저 제어 신호를 생성함으로써, 영상 내에서 다수의 표적에 레이저 빔을 조사할 수 있는 효과가 있다.According to embodiments of the present invention, by generating a laser control signal that time-divisions the laser beam, there is an effect that the laser beam can be irradiated to a plurality of targets in the image.
본 발명의 실시예들에 의하면, 각기 다른 레이저 코드를 갖는 다수의 레이저 제어 신호를 생성함으로써, 다수의 표적에 각기 다른 레이저 유도무기가 선택적으로 타격될 수 있도록 유도 가능한 효과가 있다.According to embodiments of the present invention, by generating a plurality of laser control signals having different laser codes, there is an inducible effect so that different laser guided weapons can be selectively hit to a plurality of targets.
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 explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification and the tentative effects expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 기존의 지상 레이저 표적 지시기를 예시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 소형 지상 레이저 표적 지시기를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 지상 레이저 표적 지시기가 제어 신호를 생성하는 동작을 예시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 지상 레이저 표적 지시기의 화면을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 지상 레이저 표적 지시기에서 시분할된 레이저 빔의 조사 타이밍을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 추적 방법을 예시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들이 서로 다른 레이저 코드를 갖는 레이저 빔을 생성하여 전송하는 것을 예시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a conventional terrestrial laser target indicator.
2 and 3 illustrate a miniature ground laser target indicator in accordance with embodiments of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an operation of generating a control signal by a small terrestrial laser target indicator according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a screen of a small ground laser target indicator according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating the irradiation timing of the time-splitting laser beam in the small terrestrial laser target indicator according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a target tracking method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 illustrates an embodiment of the present invention generating and transmitting laser beams having different laser codes.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, in the following description of the present invention, if it is determined that the subject matter of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted and some embodiments of the present invention will be omitted. It will be described in detail with reference to the exemplary drawings.
본 명세서에서 표적은 레이저 광원이 조사되는 대상으로, 탱크, 헬기 등 어떠한 대상도 포함된다. In the present specification, the target is an object to which the laser light source is irradiated, and includes any object such as a tank or a helicopter.
김발은 표적에 레이저 광원을 위치시키기 위해 본체를 회전시키는 장치이다. 김발은 크기, 무게, 및 전력 소모가 크기 때문에 소형화가 어렵고, 김발을 제거하면 이동 표적에 대해 레이저의 지속적인 조사가 불가능하다. 삼각대 조절을 위해 사람이 장치를 직접 조작해야 하므로 레이저 빔이 적에게 노출시 운용자도 노출될 위험이 있다.Gimbal is a device that rotates the body to position a laser light source on a target. Because gimbal is large in size, weight, and power consumption, it is difficult to miniaturize it. If it is removed, it is impossible to continuously irradiate a laser to a moving target. There is a risk that the operator will also be exposed when the laser beam is exposed to the enemy, since a person must manipulate the device directly to adjust the tripod.
본 실시예는 김발 대신 소형 미러 구동 장치를 적용함으로써 크기와 무게를 줄여 소형화한다. 소형 미러는 가볍고 관성의 영향이 적어 적은 토크로 빠른 구동이 가능하다. 빠른 동작 특성을 활용하여 다중 표적에 시분할 형태로 레이저 빔을 조사할 수 있다. 운용자가 이동 표적에 대해 장치를 직접 다룰 필요가 없고 원거리에서 조작이 가능하다. 즉, 장치 피격시 운용자의 생존성을 높일 수 있다.In this embodiment, the size and weight are reduced by miniaturization by applying a small mirror driving device instead of gimbal. The compact mirrors are light and have low inertia effects for fast drive with low torque. The fast motion characteristics allow the laser beam to be irradiated in time-division fashion on multiple targets. The operator does not have to handle the device directly to the moving target and can operate remotely. That is, the survivability of the operator at the time of device attack can be increased.
도 2 및 도 3은 소형 지상 레이저 표적 지시기를 예시한 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 소형 지상 레이저 표적 지시기(10)는 광학부(100), 영상 획득부(200), 및 제어부(300)를 포함한다. 소형 지상 레이저 표적 지시기(10)는 도 2에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.2 and 3 illustrate a miniature ground laser target indicator. As shown in FIG. 2, the small terrestrial
소형 지상 레이저 표적 지시기(10)는 카메라 입력 영상으로부터 표적을 추적하고, 표적의 위치로부터 영상 중심과의 각도를 계산하고, 표적 각도를 고려하여 소형 미러를 제어한다. 입력 영상에서 표적이 중앙에 위치하지 않아도 레이저 빔 조사가 가능하다. 입력 영상 내에서 다수 표적에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 입력 영상에서 표적이 벗어나더라도 표적의 이동 경로를 예측하여 지속적인 레이저 빔 조사가 가능하다.The small terrestrial
광학부(100)는 레이저 빔을 조사하는 레이저(110), 레이저 빔을 기 설정된 각도로 반사시켜 레이저 빔의 이동 경로를 변경하는 미러(120, 125), 미러 제어 신호에 따라 미러를 이동시키는 구동부(130, 135), 및 레이저 빔을 일부 차단하는 형틀로서 레이저 빔의 경로에 위치하여 표적에 조준선을 제공하는 레이저 조사 게이트(미도시)를 포함한다.The
레이저(110)는 거리 측정 및 레이저 무기 유도 등을 위한 레이저 광원 발사 장치를 말한다. 레이저는 레이저 제어 신호에 의해 동작을 수행한다. 레이저 제어 신호는 시분할 개수 및 조사 타이밍을 포함한다.The
영상 획득부(200)는 카메라 등으로 구현될 수 있고, 카메라는 적외선 카메라, 가시광 카메라 등 표적 영상을 확보하기 위한 장치를 말한다.The
영상 획득부(200)는 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서, 지피에스(GPS) 센서, 거리 측정 센서, 또는 이들의 조합을 이용하여 표적 영상의 중심에 대응하는 위치 및 자세를 산출하는 위치 자세 추출부(210)를 포함할 수 있다.The
영상 획득부(200)는 카메라로부터 표적 영상을 획득하는 기능을 수행한다. 영상은 카메라(적외선 카메라, 가시광선 카메라 등)로부터 획득된 것을 말하며, 표적은 획득된 영상에서 의미 있는 정보를 담고 있는 부분을 말한다. 예를 들어, 유도 미사일에서는 유도 미사일이 추적하고자 하는 대상(탱크, 헬기 등)이 표적이 되며, 감시 카메라에서는 감시 대상(침입자 등)이 표적이 된다.The
미러는 제1 미러(120)와 제2 미러(125)를 포함하고, 구동부(130, 135)는 제1 미러(120) 및/또는 제2 미러(125)를 회전시킨다. 제1 미러(120) 및/또는 제2 미러(125)가 회전하면서 이동 경로가 변경된 레이저 빔은 영상 획득부(200)의 시야각 범위 내에 도달하고, 표적으로부터 기 설정된 거리 내에서 하나 이상의 조준선을 형성한다. 구동부는 미러 제어 신호에 의해 조절된다. 여기서 미러 제어 신호는 미러의 회전축과 회전 각도를 포함한다.The mirror includes a
제어부(300)는 표적 영상에서 추출한 픽셀 값으로부터 시각적 특징을 추출하고, 추출한 시각적 특징과 표적에 관한 기준 데이터를 비교하여 객체를 인식하고, 인식한 객체의 좌표를 추적하는 표적 추적 알고리즘(310)을 통하여 프레임마다 표적의 좌표를 추적한다. 추적 알고리즘을 이용하여 입력 영상에서 1개 이상의 표적을 추적한다. 추적 알고리즘은 표적을 영상 프레임에 걸쳐 추적하는 알고리즘을 말한다. 표적이 추적되면 입력 영상에서 표적의 픽셀 좌표를 구할 수 있다.The
제어부(300)는 (i) 표적 영상의 중심 좌표가 지나는 기준선 및 표적 간에 이루는 상대 각도와 (ii) 표적 영상의 중심 좌표 및 표적의 중심 좌표 간의 거리를 이용하여 표적의 위치를 산출한다. 예컨대, 삼각함수를 이용하여 위치를 변환한다. 표적의 위치는 (i) 극 좌표 또는 직각 좌표로 표현하는 2차원 정보 또는 (ii) 2차원 정보와 깊이 정보를 갖는 3차원 정보로 표현될 수 있다. 위치 자세 추출부(210)가 산출한 데이터를 참조하여 위치 정보를 보정한다.The
제어부(300)는 (i) 영상에서의 특정 좌표의 위치 및 (ii) 미러의 회전축과 회전 각도를 매칭시킨 미러 제어 신호 테이블을 비교하는 미러 구동 알고리즘(320)을 통하여 표적의 위치에 대응하는 미러 제어 신호를 추출한다.The
제어부(300)는 시간에 따른 표적위치를 입력받아 표적의 이동 경로를 예측한다. 표적이 영상 내에 존재하면 항상 정확한 표적 위치를 기반으로 레이저광원 조사가 가능하다. 만약 표적이 화면에서 벗어난 경우에는 예측 경로를 이용하여 지속적인 레이저 광원 조사를 할 수 있다.The
제어부(300)는 연속하는 복수의 프레임에서 추출된 표적의 위치를 분석하여 다음 프레임에서 표적이 존재할 확률을 산출하는 경로 예측 알고리즘(340)을 통하여, 다음 프레임에서 가장 높은 확률을 갖는 위치를 예측 위치로 설정하고, 예측 위치에 대응하는 미러 제어 신호를 생성한다.The
제어부(300)는 기 설정된 레이저 분할 주기를 기준으로 레이저 빔을 시분할하는 레이저 제어 신호를 생성한다. 레이저는 레이저 제어 신호를 기반으로 레이저 빔이 조사되는 타이밍을 조절한다. 레이저는 무기 체계와 연동을 위해 특정 주기로 펄스를 발사하며 이를 레이저 코드라 부른다.The
제어부(300)는 1개 이상의 표적에 시분할적으로 레이저 광원을 보내기 위해 레이저 코드를 고려하여 제어 주기를 생성한다. 하나의 레이저 펄스는 수십 ns만 지속되고 다음 발사 주기까지 수백 ms 동안 대기 또는 휴지 상태이므로, 발사 주기를 이용하여 다른 표적에 레이저 코드를 발사함으로써 레이저 광원을 동시 조사할 수 있다.The
제어부(300)는 표적 위치를 입력받고, 발사 타이밍을 입력받아 소형 미러를 구동하기 위한 신호와 타이밍을 계산한다. 이를 통해 각 표적 위치에 정확한 주기로 서로 다른 코드를 갖는 레이저 광원을 보낼 수 있다.The
영상 획득부(200)의 프레임 레이트에 의한 하나의 프레임의 재생 시간은 기 설정된 레이저 분할 주기보다 N(상기 N은 자연수) 배 이상으로 크게 설정된다. 하나의 프레임의 재생 시간 동안에 획득하는 표적 영상은 레이저 빔이 시분할하여 생성한 복수의 조준선을 포함한다.The reproduction time of one frame according to the frame rate of the
제어부(300)는 하나의 프레임의 재생 시간 범위 내에서 시분할 개수를 만족하도록 조사 타이밍을 결정하는 광원 제어 알고리즘(330)을 통하여 시분할된 레이저 빔의 조사 타이밍을 스케줄링한다.The
구동부는 레이저 광원을 특정 각도로 반사시키는 기능을 수행한다. 장치 전체를 움직이지 않고도 레이저 광원만을 특정 지점으로 보낼 수 있다. 레이저 광원 크기의 초소형 미러를 구동함으로써 관성의 영향을 최소화할 수 있어 빠르게 여러 표적에 레이저 광원을 분산하여 보낼 수 있다. 예를 들어, 표적이 A, B 두 개라면 A-B-A-B- 이런식으로 번갈아가며 레이저 광원을 조사한다. 각 표적에서는 필요한 주기대로 정확히 레이저 광원이 입사된다.The driving unit performs a function of reflecting the laser light source at a specific angle. Only the laser light source can be sent to a specific point without moving the whole device. By driving a miniature mirror of the size of the laser light source, the influence of inertia can be minimized, allowing the laser light source to be distributed to multiple targets quickly. For example, if two targets are A and B, A-B-A-B- alternates the laser light source. At each target, the laser light source enters exactly as required.
도 4는 소형 지상 레이저 표적 지시기가 제어 신호를 생성하는 동작을 예시한 흐름도이다. 제어 신호는 미러 제어 신호와 레이저 제어 신호로 구분된다.4 is a flowchart illustrating the operation of the small terrestrial laser target indicator generating a control signal. The control signal is divided into a mirror control signal and a laser control signal.
영상이 입력되면(S10) 추적을 통해 영상에서 1개 이상 표적의 좌표를 구한다(S20). 영상의 중심을 지나는 기준선과 각 표적 간의 각도를 산출한다(S30). 각도를 기반으로 각 표적의 위치를 추출한다(S40). 시간에 따른 각 표적의 이동 경로를 예측한다(S50). 표적 별로 할당된 시간 간격을 산출한다(S60). 각 표적의 이동 경로와 시간 간격을 기반으로 미러 제어 신호를 생성한다(S70). 미러 제어 신호에 따라 미러를 구동한다(S80). 표적의 위치를 계산해서 소형 미러를 구동하여 특정 코드를 갖는 레이저 광원을 표적으로 보낸다(S90). 표적이 움직여도 추적을 통해 표적의 위치가 매 프래임마다 업데이트되므로 소형 미러 구동을 통해 이동 표적에 레이저 광원의 지속적인 조사가 가능하다.When the image is input (S10) through the tracking to obtain the coordinates of one or more targets in the image (S20). An angle between the reference line passing through the center of the image and each target is calculated (S30). Extract the location of each target based on the angle (S40). The movement path of each target is predicted over time (S50). The time interval allocated for each target is calculated (S60). The mirror control signal is generated based on the movement path and the time interval of each target (S70). The mirror is driven according to the mirror control signal (S80). By calculating the position of the target to drive a small mirror to send a laser light source having a specific code as a target (S90). Tracking allows the target's position to be updated every frame as the target moves, so a small mirror drive allows continuous irradiation of the laser light source on the moving target.
도 5는 소형 지상 레이저 표적 지시기의 화면을 예시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a screen of a small ground laser target indicator.
소형 지상 레이저 표적 지시기는 전방(501)을 촬영한 입력 영상의 화면(502)에서 3개의 표적(511, 512, 513)의 이동 경로(553)를 동시 추적하고 각 표적의 다음 이동 경로(554)를 예측한다. 레이저 조사 게이트를 통과한 레이저 빔이 표적 근처에 위치하고, 입력 영상의 화면(502)에 복수의 조준점(531, 532, 533)이 표시된다. 입력 영상의 중심(503)에 해당하는 위치와 자세는 위치 자세 추출부를 통해 획득된다. 제어부가 산출한 각 표적의 중심 픽셀 좌표와 결합하여 표적의 위치를 계산할 수 있다. 표적 이동 경로를 예측할 수 있으며 표적이 영상을 벗어나더라도 예상 위치로 레이저 광원을 지속적으로 조사할 수 있다.The compact terrestrial laser target indicator simultaneously tracks the
도 6은 소형 지상 레이저 표적 지시기에서 시분할된 레이저 빔의 조사 타이밍을 예시한 도면이다. 예컨대, 표적 A에 50 ms 간격으로 일정하게 레이저 펄스를 발사할 때, 약 20 ns의 레이저 펄스를 발사하면 다음 펄스 발사까지 49.08 ms의 시간이 남는다. 대기 시간에 표적 B에 대해 레이저 펄스를 발사한다. 소형 지상 레이저 표적 지시기는 시분할적으로 레이저 조사를 수행함으로써 각 표적마다 50 ms 간격으로 레이저 펄스가 지속적으로 입사되므로, 유도 장치로서 운용이 가능하다.6 is a diagram illustrating the irradiation timing of the time-splitting laser beam in the small terrestrial laser target indicator. For example, when firing laser pulses consistently at 50 ms intervals on target A, firing about 20 ns of laser pulses leaves 49.08 ms of time until the next pulse firing. The laser pulses against target B at the waiting time. The small terrestrial laser target indicator can be operated as an induction device because laser pulses are continuously incident at 50 ms intervals for each target by timely performing laser irradiation.
소형 지상 레이저 표적 지시기에 포함된 구성요소들이 도 2 및 도 3에서는 분리되어 도시되어 있으나, 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Although components included in the small terrestrial laser target indicator are shown separately in FIGS. 2 and 3, the plurality of components may be combined with each other and implemented as at least one module. The components are connected to the communication path connecting the software module or the hardware module inside the device and operate organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.
소형 지상 레이저 표적 지시기는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.The small terrestrial laser target indicator may be implemented in logic circuitry by hardware, firmware, software, or a combination thereof, or may be implemented using a general purpose or special purpose computer. The device may be implemented using a hardwired device, a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like. In addition, the device may be implemented as a System on Chip (SoC) including one or more processors and controllers.
소형 지상 레이저 표적 지시기는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.The compact terrestrial laser target indicator may be mounted in software, hardware, or a combination thereof in a computing device equipped with hardware elements. The computing device includes various or all communication devices such as a communication modem for performing communication with various devices or wired and wireless communication networks, a memory for storing data for executing a program, a microprocessor for executing and operating a program, and the like. It can mean a device.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 추적 방법을 예시한 흐름도이다. 패턴 입력 방법은 소형 지상 레이저 표적 지시기에 의하여 수행될 수 있으며, 소형 지상 레이저 표적 지시기가 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.7 is a flowchart illustrating a target tracking method according to another embodiment of the present invention. The pattern input method may be performed by the small terrestrial laser target indicator, and detailed descriptions of the operations performed by the small terrestrial laser target indicator will be omitted.
단계 S710에서, 소형 지상 레이저 표적 지시기는 레이저 빔을 조사하고 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하여 표적에 상기 레이저 빔을 입사시켜 복수의 방향에 조준선을 제공한다.In step S710, the small terrestrial laser target indicator irradiates a laser beam and changes the movement path of the laser beam to inject the laser beam into a target to provide a line of sight in a plurality of directions.
단계 S720에서, 소형 지상 레이저 표적 지시기는 전방을 촬영하여 조준선과 표적을 포함하는 표적 영상을 획득한다.In step S720, the miniature ground laser target indicator photographs the front to obtain a target image including the line of sight and the target.
단계 S730에서, 소형 지상 레이저 표적 지시기는 조준선과 표적을 포함하는 표적 영상을 분석한 결과에 따라 레이저 빔의 이동 경로를 변경하기 위하여 광학부를 구동시키는 미러 제어 신호를 생성하고, 레이저 빔을 시분할하는 레이저 제어 신호를 생성한다.In operation S730, the miniature ground laser target indicator generates a mirror control signal for driving the optical unit to change the moving path of the laser beam according to a result of analyzing the target image including the line of sight and the target, and time-divisions the laser beam. Generate a control signal.
단계 S740에서, 소형 지상 레이저 표적 지시기는 레이저 제어 신호에 의해 시분할된 레이저 빔에 대하여 미러 제어 신호에 따라 시분할된 레이저 빔의 이동 경로를 변경한다.In step S740, the small terrestrial laser target indicator changes the movement path of the time-divided laser beam according to the mirror control signal with respect to the laser beam time-divided by the laser control signal.
미러 제어 신호는 상기 미러의 회전축과 회전 각도를 포함한다. 미러 제어 신호를 생성하는 단계는, (i) 영상에서의 특정 좌표의 위치 및 (ii) 미러의 회전축과 회전 각도를 매칭시킨 미러 제어 신호 테이블을 비교하는 미러 구동 알고리즘을 통하여 표적의 위치에 대응하는 미러 제어 신호를 추출한다.The mirror control signal includes a rotation axis and a rotation angle of the mirror. Generating the mirror control signal corresponds to a position of the target through a mirror driving algorithm that compares (i) the position of a particular coordinate in the image and (ii) the mirror control signal table that matches the rotation axis and rotation angle of the mirror. Extract the mirror control signal.
레이저 제어 신호는 시분할 개수 및 조사 타이밍을 포함한다. 레이저 제어 신호를 생성하는 단계는, 하나의 프레임의 재생 시간 범위 내에서 시분할 개수를 만족하도록 조사 타이밍을 결정하는 광원 제어 알고리즘을 통하여 시분할된 레이저 빔의 조사 타이밍을 스케줄링한다.The laser control signal includes a time division number and irradiation timing. Generating the laser control signal schedules the irradiation timing of the time-divided laser beam through a light source control algorithm that determines the irradiation timing to satisfy the number of time divisions within the reproduction time range of one frame.
본 발명의 실시예들에 의하면, 표적이 영상의 중앙에 위치하지 않더라도 표적 방향으로 레이저 빔을 조사할 수 있고, 영상 내에서 다수의 표적에 각기 다른 코드를 갖는 레이저 빔을 조사할 수 있다. According to embodiments of the present invention, even if the target is not located in the center of the image, the laser beam can be irradiated in the direction of the target, and a plurality of targets in the image can be irradiated with a laser beam having different codes.
도 8은 본 발명의 실시예들이 각기 다른 레이저 코드를 갖는 레이저 빔을 생성하여 전송하는 것을 예시한 도면이다. 각 유도무기는 레이저 코드를 식별하여 다수의 표적 중에서 매칭하는 표적을 충돌 대상으로 설정한다. 레이저 빔은 유도무기가 식별 가능한 레이저 코드를 포함하며, 레이저 제어 신호는 레이저 분할 주기에 따라 상이한 레이저 코드를 생성한다.8 is a diagram illustrating embodiments of the present invention to generate and transmit a laser beam having a different laser code. Each guided weapon identifies a laser code and sets a matching target as a collision target among a plurality of targets. The laser beam includes a laser code that can be identified by the guided weapon, and the laser control signal generates a different laser code according to the laser splitting period.
도 4 및 도 7에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 4 및 도 7에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.In FIGS. 4 and 7, the processes are sequentially executed, but these are merely described by way of example, and those skilled in the art will appreciate the techniques described in FIGS. 4 and 7 without departing from the essential characteristics of the embodiments of the present invention. Various modifications and variations may be applicable to changing the order described, or to executing one or more processes in parallel or adding other processes.
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.The operations according to the embodiments may be implemented in the form of program instructions that may be executed by various computer means and may be recorded in a computer readable medium. Computer-readable media refers to any medium that participates in providing instructions to a processor for execution. Computer-readable media can include program instructions, data files, data structures, or a combination thereof. For example, there may be a magnetic medium, an optical recording medium, a memory, and the like. The computer program may be distributed over networked computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. Functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily inferred by programmers in the art to which the present embodiment belongs.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for describing the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
10: 소형 지상 레이저 표적 지시기
100: 광학부
200: 영상 획득부
300: 제어부10: handheld surface laser target indicator
100: optical unit
200: image acquisition unit
300: control unit
Claims (15)
전방을 촬영하여 상기 조준선과 상기 표적을 포함하는 표적 영상을 획득하는 영상 획득부; 및
상기 조준선과 상기 표적을 포함하는 상기 표적 영상을 분석한 결과에 따라 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하기 위하여 상기 광학부를 구동시키는 미러 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하며,
상기 광학부는 상기 미러 제어 신호에 의해 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하며,
상기 광학부는 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저, 상기 레이저 빔을 기 설정된 각도로 반사시켜 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하는 미러, 상기 미러 제어 신호에 따라 상기 미러를 이동시키는 구동부, 및 상기 레이저 빔을 일부 차단하는 형틀로서 상기 레이저 빔의 경로에 위치하여 상기 표적에 조준선을 제공하는 레이저 조사 게이트를 포함하고,
상기 미러는 제1 미러 및 제2 미러를 포함하고, 상기 구동부는 상기 제1 미러 및 상기 제2 미러를 회전시키며,
상기 제1 미러 및 상기 제2 미러가 회전하면서 이동 경로가 변경된 상기 레이저 빔은 상기 영상 획득부의 시야각 범위 내에 도달하고, 상기 표적으로부터 기 설정된 거리 내에서 상기 하나 이상의 조준선을 형성하는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기.An optical unit for irradiating a laser beam and changing a moving path of the laser beam to inject the laser beam into a target to provide an aiming line in at least one direction;
An image acquisition unit for photographing the front to obtain a target image including the aiming line and the target; And
And a controller configured to generate a mirror control signal for driving the optical unit to change a movement path of the laser beam according to a result of analyzing the target image including the aiming line and the target.
The optical unit changes the movement path of the laser beam by the mirror control signal,
The optical unit includes a laser for irradiating the laser beam, a mirror for changing the movement path of the laser beam by reflecting the laser beam at a predetermined angle, a driving unit for moving the mirror according to the mirror control signal, and the laser beam A partially blocking form including a laser irradiation gate positioned in the path of the laser beam to provide a line of sight to the target,
The mirror includes a first mirror and a second mirror, the driving unit rotates the first mirror and the second mirror,
The laser beam, the movement path of which is changed as the first mirror and the second mirror are rotated, reaches within the viewing angle range of the image acquisition unit, and forms the at least one aiming line within a predetermined distance from the target. Ground laser target indicator.
상기 영상 획득부는 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서, 지피에스(GPS) 센서, 거리 측정 센서, 또는 이들의 조합을 이용하여 상기 표적 영상의 중심에 대응하는 위치 및 자세를 산출하는 위치 자세 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기.The method of claim 1,
The image acquisition unit may include a position posture extractor configured to calculate a position and a posture corresponding to the center of the target image using a gyro sensor, an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, a GPS sensor, a distance measuring sensor, or a combination thereof. Handheld ground laser target indicator, characterized in that.
상기 제어부는 상기 표적 영상에서 추출한 픽셀 값으로부터 시각적 특징을 추출하고, 상기 추출한 시각적 특징과 상기 표적에 관한 기준 데이터를 비교하여 객체를 인식하고, 상기 인식한 객체의 좌표를 추적하는 표적 추적 알고리즘을 통하여 프레임마다 상기 표적의 좌표를 추적하는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기.The method of claim 1,
The controller extracts a visual feature from a pixel value extracted from the target image, compares the extracted visual feature with reference data about the target, recognizes an object, and uses a target tracking algorithm to track coordinates of the recognized object. Miniature ground laser target indicator, characterized by tracking the coordinates of the target every frame.
상기 제어부는 (i) 상기 표적 영상의 중심 좌표가 지나는 기준선 및 상기 표적 간에 이루는 상대 각도와 (ii) 상기 표적 영상의 중심 좌표 및 상기 표적의 중심 좌표 간의 거리를 이용하여 상기 표적의 위치를 산출하며,
상기 표적의 위치는 (i) 극 좌표 또는 직각 좌표로 표현하는 2차원 정보 또는 (ii) 상기 2차원 정보와 깊이 정보를 갖는 3차원 정보로 표현되는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기.The method of claim 5,
The controller calculates the position of the target using (i) a reference line through which the center coordinate of the target image passes and a relative angle between the target and (ii) a distance between the center coordinate of the target image and the center coordinate of the target, ,
The position of the target is a compact terrestrial laser target indicator, characterized in that it is represented by (i) two-dimensional information expressed in polar coordinates or rectangular coordinates or (ii) three-dimensional information having the two-dimensional information and depth information.
상기 미러 제어 신호는 상기 미러의 회전축과 회전 각도를 포함하며,
상기 제어부는 (i) 영상에서의 특정 좌표의 위치 및 (ii) 상기 미러의 회전축과 회전 각도를 매칭시킨 미러 제어 신호 테이블을 비교하는 미러 구동 알고리즘을 통하여 상기 표적의 위치에 대응하는 미러 제어 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기.The method of claim 6,
The mirror control signal includes a rotation axis and a rotation angle of the mirror,
The control unit receives a mirror control signal corresponding to the position of the target through a mirror driving algorithm that compares (i) the position of a specific coordinate in the image and (ii) the mirror control signal table matching the rotation axis and rotation angle of the mirror. Handheld surface laser target indicator, characterized in that the extraction.
상기 제어부는 연속하는 복수의 프레임에서 추출된 상기 표적의 위치를 분석하여 다음 프레임에서 상기 표적이 존재할 확률을 산출하는 경로 예측 알고리즘을 통하여, 상기 다음 프레임에서 가장 높은 확률을 갖는 위치를 예측 위치로 설정하고, 상기 예측 위치에 대응하는 미러 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기.The method of claim 7, wherein
The controller sets the position having the highest probability as the predicted position in the next frame through a path prediction algorithm that analyzes the position of the target extracted from a plurality of consecutive frames and calculates a probability that the target exists in the next frame. And generate a mirror control signal corresponding to the predicted position.
상기 제어부는 기 설정된 레이저 분할 주기를 기준으로 상기 레이저 빔을 시분할하는 레이저 제어 신호를 생성하고,
상기 레이저는 상기 레이저 제어 신호를 기반으로 상기 레이저 빔이 조사되는 타이밍을 조절하는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기.The method of claim 1,
The control unit generates a laser control signal for time division of the laser beam on the basis of a preset laser division period,
And the laser adjusts the timing at which the laser beam is irradiated based on the laser control signal.
상기 레이저 빔은 유도무기가 식별 가능한 레이저 코드를 포함하며, 상기 레이저 제어 신호는 상기 레이저 분할 주기에 따라 상이한 레이저 코드를 생성하는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기.The method of claim 9,
And said laser beam comprises a laser code that is capable of identifying a guided weapon, and said laser control signal generates a different laser code in accordance with said laser dividing period.
상기 영상 획득부의 프레임 레이트에 의한 하나의 프레임의 재생 시간은 상기 기 설정된 레이저 분할 주기보다 N(상기 N은 자연수) 배 이상으로 크게 설정되며,
상기 하나의 프레임의 재생 시간 동안에 획득하는 표적 영상은 상기 레이저 빔이 시분할하여 생성한 복수의 조준선을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기.The method of claim 9,
The reproduction time of one frame according to the frame rate of the image acquisition unit is set to be greater than N (N is a natural number) times greater than the preset laser division period.
And the target image acquired during the reproduction time of the one frame includes a plurality of aiming lines generated by time division of the laser beam.
상기 레이저 제어 신호는 시분할 개수 및 조사 타이밍을 포함하며,
상기 제어부는 상기 하나의 프레임의 재생 시간 범위 내에서 상기 시분할 개수를 만족하도록 상기 조사 타이밍을 결정하는 광원 제어 알고리즘을 통하여 상기 시분할된 레이저 빔의 조사 타이밍을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 소형 지상 레이저 표적 지시기.The method of claim 11,
The laser control signal includes a time division number and irradiation timing,
The control unit schedules the irradiation timing of the time-divided laser beam through a light source control algorithm that determines the irradiation timing to satisfy the time division number within a reproduction time range of the one frame. .
레이저 빔을 조사하고 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하여 표적에 상기 레이저 빔을 입사시켜 복수의 방향에 조준선을 제공하는 단계;
전방을 촬영하여 상기 조준선과 상기 표적을 포함하는 표적 영상을 획득하는 단계;
상기 조준선과 상기 표적을 포함하는 상기 표적 영상을 분석한 결과에 따라 상기 레이저 빔의 이동 경로를 변경하기 위하여 광학부를 구동시키는 미러 제어 신호를 생성하고, 상기 레이저 빔을 시분할하는 레이저 제어 신호를 생성하는 단계; 및
상기 레이저 제어 신호에 의해 시분할된 레이저 빔에 대하여 상기 미러 제어 신호에 따라 상기 시분할된 레이저 빔의 이동 경로를 변경하는 단계
를 포함하는 표적 추적 방법.In the target tracking method by the ground laser target indicator,
Irradiating a laser beam and changing a moving path of the laser beam to inject the laser beam into a target to provide a line of sight in a plurality of directions;
Photographing the front to obtain a target image including the line of sight and the target;
Generating a mirror control signal for driving an optical unit to change a movement path of the laser beam according to a result of analyzing the target image including the line of sight and the target, and generating a laser control signal for time-dividing the laser beam step; And
Changing a movement path of the time-divided laser beam according to the mirror control signal with respect to the laser beam time-divided by the laser control signal
Target tracking method comprising a.
상기 미러 제어 신호는 상기 미러의 회전축과 회전 각도를 포함하며,
상기 미러 제어 신호를 생성하는 단계는, (i) 영상에서의 특정 좌표의 위치 및 (ii) 미러의 회전축과 회전 각도를 매칭시킨 미러 제어 신호 테이블을 비교하는 미러 구동 알고리즘을 통하여 상기 표적의 위치에 대응하는 미러 제어 신호를 추출하는 것을 특징으로 표적 추적 방법.The method of claim 13,
The mirror control signal includes a rotation axis and a rotation angle of the mirror,
The generating of the mirror control signal may include: (i) a position of the specific coordinate in the image and (ii) a mirror driving algorithm for comparing the mirror control signal table matching the rotation axis and the rotation angle of the mirror to the position of the target. Extracting a corresponding mirror control signal.
상기 레이저 제어 신호는 시분할 개수 및 조사 타이밍을 포함하며,
상기 레이저 제어 신호를 생성하는 단계는, 하나의 프레임의 재생 시간 범위 내에서 상기 시분할 개수를 만족하도록 상기 조사 타이밍을 결정하는 광원 제어 알고리즘을 통하여 상기 시분할된 레이저 빔의 조사 타이밍을 스케줄링하는 것을 특징으로 표적 추적 방법.The method of claim 13,
The laser control signal includes a time division number and irradiation timing,
The generating of the laser control signal may include scheduling the irradiation timing of the time-divided laser beam through a light source control algorithm that determines the irradiation timing to satisfy the time division number within a reproduction time range of one frame. Target tracking method.
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