KR102037945B1 - 다중 표적 탐지용 복합 광학 시스템 및 그를 위한 장치 - Google Patents

다중 표적 탐지용 복합 광학 시스템 및 그를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

다중 표적 탐지용 복합 광학 시스템 및 그를 위한 장치를 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 복합 광학 시스템은 광섬유 레이저 빔, 레이저 광신호 및 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 송수신하고, 상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 조사기 빔 및 상기 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 처리하여 표적 정보를 획득하여 표적 대상체에 대한 표적 위치정보를 산출하는 복합 센서장치; 및 상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 조사기 빔 및 상기 RF 신호의 송신을 제어하고, 상기 표적 위치정보를 분석하는 시스템 통제장치를 포함할 수 있다.

Description

다중 표적 탐지용 복합 광학 시스템 및 그를 위한 장치{Composite Optical System for Multi-Target Detection and Apparatus Therefor}
본 발명은 다중 표적을 탐지하기 위한 복합 광학 시스템 및 그를 위한 장치 에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
영상 또는 표적의 위치 정보를 획득하는 센서부는 수신 신호에 따라 레이더 신호, 전자광학/적외선 영상 신호 및 레이저 신호로 구분한다.
일반적인 센서는 단일 센서를 사용하여 표적 정보를 획득하는 방식이 대부분이다. 일반적인 센서는 송신부 성능, 표적 크기/위치, 수신부 센서 성능 및 대기 상태에 따라 표적에 대한 추적 성능이 달라지기 때문에 센서 시스템의 운용을 제한한다.
종래의 단일 센서 방식은 RF 센서, 레이저 위치 센서 등이 있을 수 있다.
RF 센서는 금속성 반사체에 의해 기만 위험이 높으며, RF 송/수신기를 이용하기 때문에 시계(field of view)가 좁고, 각도 해상도가 낮으며 탐지거리가 짧다는 단점이 존재한다.
또한, 레이저 위치 센서는 대기 조건에 따라 표적 탐지거리가 달라지며, 표적의 각도(좌표) 정보만 얻을 수 있으며, 표적 위치만 획득하는 방식이기 때문에 표적 추적이 제한적이다.
또한, 영상 센서를 이용하는 경우, 야간에 표적 영상의 획득이 제한적이고, 야간에 표적을 탐지하기 위해서는 적외선 영상 센서를 사용해야만 한다. 또한, 영상 센서는 원거리에서 표적 탐지가 어려우며, 원거리 표적 영상을 획득하는 경우 표적의 온도차를 이용하여 수동적으로만 획득 가능하다. 이러한 단일 센서의 단점들을 극복하기 위하여 복수의 센서를 결합한 복합 센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근에는 이와 같은 단점을 극복하기 위하여 레이더 송수신기, 레이저 송수신기 및 영상 검출기를 동시에 사용하는 다중 모드 복합 센서로 발전하고 있다.
본 발명은 광섬유 레이저 빔, 레이저 광신호 및 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 처리하여 다중 표적에 대한 표적 정보를 획득하고, 표적 정보를 기반으로 표적 대상체에 대한 표적 위치정보를 산출하는 다중 표적 탐지용 복합 광학 시스템 및 그를 위한 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 복합 광학 시스템은 광섬유 레이저 빔, 레이저 광신호 및 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 송수신하고, 상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 조사기 빔 및 상기 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 처리하여 표적 정보를 획득하여 표적 대상체에 대한 표적 위치정보를 산출하는 복합 센서장치; 및 상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 조사기 빔 및 상기 RF 신호의 송신을 제어하고, 상기 표적 위치정보를 분석하는 시스템 통제장치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 복합 센서장치는 광섬유 레이저 빔, 레이저 광신호 및 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 송수신하는 복합센서 송수신부; 및 상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 조사기 빔 및 상기 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 처리하여 표적 정보를 획득하고, 상기 표적 정보를 기반으로 표적 대상체에 대한 표적 위치정보를 산출하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 복합 광학 시스템을 적용하여 표적 영상, 표적 좌표, 표적 거리, 표적 속도, 표적 각도 정보 등을 동시에 획득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 주간 표적 탐지 시 SWIR 센서만을 이용하여 표적의 영상 정보를 획득할 수 있으며, 광섬유 레이저를 함께 사용하는 경우 원거리의 표적에 대한 영상 정보를 획득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 야간 표적 탐지 시 RF 신호를 이용하여 표적의 위치를 파악한 후 광섬유 레이저를 이용하여 근거리 또는 원거리에 위치한 표적 정보를 획득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 SWIR 센서 및 광섬유 레이저를 함께 운용 시 LRF 센서를 이용하여 표적 거리를 확인함으로써 SWIR 센서의 노출 시간을 능동적으로 조절 가능하여 노이즈를 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 표적 탐지용 복합 광학 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 센서장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 센서장치의 전반적인 동작 및 구조를 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복합 센서장치의 구조를 설명하기 위한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 센싱 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 센서장치의 RF 표적정보를 획득하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합 센서장치의 레이저 펄스코드를 식별하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 다중 표적 탐지용 복합 광학 시스템 및 그를 위한 장치에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
본 발명에서는 RF 송수신기, SAL(Semi-Active Laser) 센서, 광섬유레이저를 이용한 LRF(Laser Range Finder) 센서 및 SWIR(Short-Wave InfraRed) 센서가 탑재된 복합 센서 시스템의 광학적 구조 및 기계적 구조와 표적에 대한 탐지 또는 추적 프로세스에 대하여 기술한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 표적 탐지용 복합 광학 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 다중 표적 탐지용 복합 광학 시스템(100)은 레이저 조사기(102, 104, 106), 복합 센서장치(110), 시스템 통제장치(120) 및 표적 대상체(130)를 포함한다.
레이저 조사기(102, 104, 106)는 복합 센서장치(110)에 포함된 SAL 센서와 연동하기 위한 레이저 광신호를 조사한다. 레이저 조사기(102, 104, 106)는 1.06 um 파장의 레이저 펄스에 대응하는 레이저 광신호를 주기적으로 표적 대상체(130)에 조사한다.
레이저 조사기(102, 104, 106)는 무선통신을 이용하여 시스템 통제장치(120)와 연동하며, 시스템 통제장치(120)에 의해 레이저 광원의 조사 동작이 제어된다.
레이저 조사기(102, 104, 106)는 위치 센서를 포함하며, 위치 센서를 이용한 위치 센싱 정보를 시스템 통제장치(120)로 전달한다. 여기서, 위치 센서는 GPS(Global Positioning System) 기능을 탑재하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
레이저 조사기(102, 104, 106)는 팬틸트 구동부를 포함하며, 팬틸트 구동부를 통해 레이저 조사기(102, 104, 106)의 각도를 조절할 수 있다. 여기서, 레이저 조사기(102, 104, 106)의 각도 조절은 운용자의 조작에 근거하여 시스템 통제장치(120)의 제어에 의해 동작될 수 있다.
복합 센서장치(110)는 RF 송수신기, SAL(Semi-Active Laser) 센서, 광섬유레이저를 이용한 LRF(Laser Range Finder) 센서 및 SWIR(Short-Wave InfraRed) 센서를 탑재하며, 표적 대상체(130)에 대한 탐지 또는 추적을 수행한다.
주간 환경에서 복합 센서장치(110)는 SWIR 센서만을 사용하여 태양광에 의해 반사된 표적의 영상정보를 획득할 수 있다. 한편, 야간 환경에서 복합 센서장치(110)는 조사되는 광섬유 레이저를 조명기로 이용하여 표적의 레이저 빔 반사 영상을 획득할 수 있다. 물론 주간 환경에서 복합 센서장치(110)는 광섬유 레이저와 연동하여 원거리 표적 대상체(130)에 대해 LRF 센서로 표적 거리를 획득한 후 표적의 영상정보를 획득할 수 있다. 이러한 경우, 복합 센서장치(110)는 원거리의 표적 대상체(130)에 대해 LRF 센서로 표적 거리를 획득한 후 표적 게이트(노출 시간)를 이용하여 외부 광 노이즈를 줄임으로써 선명한 영상을 획득할 수 있다.
또한, 복합 센서장치(110)는 RF 신호와 연동하여 표적 위치를 파악한 후 근거리 또는 원거리에 위치한 표적 정보를 획득할 수 있다. 복합 센서장치(110)에서 운용자가 임의 표적을 lock on하는 경우, 복합 센서장치(110)는 SWIR 영상을 영상처리 알고리즘으로 신호 처리한 후 팬틸트(Pan-Tilt)를 제어하여 표적 대상체(130)를 추적할 수 있다. 이때 표적 대상체(130)는 어두운 그림자 안으로 들어가더라도 광섬유 레이저가 계속 조사되고 있기 때문에 외부 환경 영향으로 인한 탐지 오류를 최대한 줄일 수 있다. 그리고, 복합 센서장치(110)는 영상을 획득하는 동시에 표적 거리를 실시간으로 획득하고 있기 때문에 표적 게이트(노출시간)를 최대한 표적에 집중할 수 있다. 복합 센서장치(110)는 표적 게이트(노출시간)를 최대한 표적에 집중함에 따라 외부 배경 노이즈는 현저히 줄어들어 영상처리 알고리즘에 의한 표적 추적 확률이 높아질 수 있다.
시스템 통제장치(120)는 레이저 조사기(102, 104, 106) 및 복합 센서장치(110)와 연동하며, 복합 광학 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 시스템 통제장치(120)는 복합 센서장치(110)와 유선통신을 통해 표적 정보를 획득 및 분석하는 일련의 운용을 수행하며, 레이저 조사기(102, 104, 106)와 무선통신을 통해 레이저 조사기의 주기 정보 및 동작 유무를 제어한다. 예를 들어, 시스템 통제장치(120)는 광학/레이저/RF 복합 센서의 데이터 획득, 분석 및 운용할 수 있다.
표적 대상체(130)는 복합 센서장치(110)를 이용하여 센싱되는 대상 물체를 의미한다. 표적 대상체(130)는 레이저 광신호, 광섬유 레이저 빔 및 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 기반으로 센싱되는 대상으로서, 해상 이동체, 비행 이동체, 육상 이동체 등과 같이 이동 가능한 물체일 수 있다. 표적 대상체(130)는 복합 센서장치(110)의 레이저 광신호, 광섬유 레이저 빔, RF 신호를 반사할 수 있으며, 태양광에 의한 반사가 이루어질 수도 있다. 한편, 표적 대상체(130)는 복합 센서장치(110)의 센싱을 기만하기 위하여 금속 재질을 갖는 별도의 기만 표적물 등을 발사할 수 있다.
본 실시예에 따른 복합 광학 시스템(100)은 RF 송수신기, SAL(Semi-Active Laser) 센서, 광섬유레이저를 이용한 LRF(Laser Range Finder) 센서 및 SWIR(Short-Wave InfraRed) 센서 등을 탑재하며, 복수의 센서 중 적어도 하나를 통해 표적 대상체(130)를 탐지 또는 추적을 수행한다.
복합 광학 시스템(100)은 SWIR 센서를 이용하여 주간에 표적 대상체(130)의 근적외선 영상을 획득할 수 있다.
또한, 복합 광학 시스템(100)은 광섬유 레이저를 통해 주간 또는 야간에 표적 대상체(130)로 광섬유 레이저 빔을 조사하고, SWIR 센서를 이용하여 반사된 광섬유 레이저 빔 기반의 광섬유 레이저 반사 영상을 획득할 수 있다.
또한, 복합 광학 시스템(100)은 레이저 조사기를 통해 레이저 광신호를 조사하고, SAL 센서를 이용하여 표적 대상체(130)에서 반사된 레이저 광신호를 이용하여 SAL 센서 기반으로 표적 대상체(130)에 대한 좌표정보를 획득할 수 있다.
또한, 복합 광학 시스템(100)은 광섬유 레이저를 통해 광섬유 레이저 빔을 조사하고, LRF 센서를 이용하여 반사된 광섬유 레이저 빔 기반의 표적 대상체(130)의 거리를 획득할 수 있다.
또한, 복합 광학 시스템(100)은 RF 안테나를 통해 RF 신호를 송수신할 수 있고, 수신된 RF 신호에 근거하여 표적 대상체(130)의 표적의 거리, 속도, 각도 정보 등을 획득할 수 있다.
본 실시예에 따른 복합 광학 시스템(100)은 다음과 같은 기능을 수행한다.
복합 광학 시스템(100)의 SWIR 센서는 대기 투과가 좋은 1.5 um 파장대역을 획득하기 때문에 안개가 있는 환경에서 CCD 센서보다 선명한 영상을 획득할 수 있다.
주간 환경에서 복합 광학 시스템(100)은 SWIR 센서만을 사용하여 태양광에 의해 반사된 표적의 영상정보를 획득할 수 있다. 한편, 야간 환경에서 복합 광학 시스템(100)은 조사되는 광섬유 레이저를 조명기로 이용하여 표적의 레이저 빔 반사 영상을 획득할 수 있다. 물론 주간 환경에서 복합 광학 시스템(100)은 광섬유 레이저와 연동하여 원거리 표적 대상체(130)에 대해 LRF 센서로 표적 거리를 획득한 후 표적의 영상정보를 획득할 수 있다. 이러한 경우, 복합 광학 시스템(100)은 원거리의 표적 대상체(130)에 대해 LRF 센서로 표적 거리를 획득한 후 표적 게이트(노출 시간)를 이용하여 외부 광 노이즈를 줄임으로써 선명한 영상을 획득할 수 있다.
또한, 복합 광학 시스템(100)은 RF 신호와 연동하여 표적 위치를 파악한 후 근거리 또는 원거리에 위치한 표적 정보를 획득할 수 있다. 복합 광학 시스템(100)에서 운용자가 임의 표적을 lock on하는 경우, 복합 광학 시스템(100)는 SWIR 영상을 영상처리 알고리즘으로 신호 처리한 후 팬틸트(Pan-Tilt)를 제어하여 표적 대상체(130)를 추적할 수 있다. 이때 표적 대상체(130)는 어두운 그림자 안으로 들어가더라도 광섬유 레이저가 계속 조사되고 있기 때문에 외부 환경 영향으로 인한 탐지 오류를 최대한 줄일 수 있다. 그리고, 복합 광학 시스템(100)은 영상을 획득하는 동시에 표적 거리를 실시간으로 획득하고 있기 때문에 표적 게이트(노출시간)를 최대한 표적에 집중할 수 있다. 복합 광학 시스템(100)은 표적 게이트(노출시간)를 최대한 표적에 집중함에 따라 외부 배경 노이즈는 현저히 줄어들어 영상처리 알고리즘에 의한 표적 추적 확률이 높아질 수 있다.
복합 광학 시스템(100)에서 시스템 통제장치(120)는 유선 통신을 통하여 복합 센서장치(110)를 운용하며, 무선 통신을 통하여 레이저 조사기(102, 104, 106)을 운용한다. 시스템 통제장치(120)는 복합 센서장치(110)를 통하여 획득된 데이터를 분석하여 SAL 센서 정보를 획득할 시간을 결정하며, 운용자가 시스템 통제장치를 통하여 무선 통신에 의해 레이저 조사기(102, 104, 106)를 동작 또는 정지 시킨다.
일반적으로 레이저 조사기(102, 104, 106)는 운용자가 지상의 어떤 곳에 위치를 시킬 수 있으며. 레이저 조사기(102, 104, 106)는 시스템 통제장치(120)를 기준으로 근거리 또는 수 km의 원거리에 설치가 가능하며, GPS에 의해 시스템 통제장치(120)와 레이저 조사기(102, 104, 106)의 위치 정보를 정확히 획득 가능하다.
레이저 조사기(102, 104, 106)는 암호화된 레이저 주파수를 사용한다. 암호화된 주파수는 시스템 통제장치(120)와 연동함으로써 SAL 센서가 표적에서 반사된 빔만 획득해야 재밍에 의한 문제를 해결할 수 있다. 운용자가 암호화된 주파수를 복합 센서장치와 레이저 조사기에 동시에 입력한 후 운용하며, 표적 대상체(130)의 위치에 따라 레이저 조사기에 장착된 팬틸트 구동부를 이용하여 레이저 빔의 조사 위치를 제어할 수 있다.
이하, 복합 광학 시스템(100)에서 다중 표적을 탐지하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
운용자의 조작에 근거하여 복합 광학 시스템(100)은 시스템 통제장치(120)를 초기화하고, 시스템 통제장치(120)에 복수의 레이저 코드(1/2/3)를 입력한다.
시스템 통제장치(120)는 복수의 레이저 조사기(102, 104, 106) 각각으로 서로 다른 레이저 코드를 송신한다.
운용자의 조작에 근거하여 복합 광학 시스템(100)은 레이저 조사기(102, 104, 106)를 초기화하고, 레이저 코드를 수신한다. 레이저 조사기(102, 104, 106) 각각은 현재 위치정보(예: GPS 정보)를 시스템 통제장치(120)로 전송한다.
한편, 시스템 통제장치(120)에 복수의 레이저 코드(1/2/3)를 입력한 단계 이후, 시스템 통제장치(120)는 복합 센서장치(110)로 복수의 레이저 코드(1/2/3)를 송신한다.
복합 광학 시스템(100)은 복합 센서장치(110)를 초기화하고, 수신된 레이저 코드를 장입한다. 이후, 복합 센서장치(110)는 RF 신호를 송신하고, 반사된 RF 신호를 수신한다. 여기서, 복합 센서장치(110)는 팬틸트 제어를 수행하여 360 °회전시키고, 회전되는 동안 RF 신호, SWIR 영상 정보(레이저 광원) 등을 획득한다.
복합 센서장치(110)는 SWIR 영상 정보(레이저 광원)를 기반으로 다중 표적을 식별한다.
또한, 복합 센서장치(110)는 RF 신호를 기반으로 표적 대상체(130)의 위치, 속도 등의 정보를 계산하고, 계산된 표적 정보를 시스템 통제장치(120)로 전송한다.
시스템 통제장치(120)는 레이저 조사기(102, 104, 106)의 위치정보를 수신하고, 복합 센서장치(110)의 RF 신호 기반의 표적 정보를 수신한다.
시스템 통제장치(120)는 레이저 조사기(102, 104, 106) 각각에 대한 표적을 배정한다. 여기서, 표적의 배정은 복합 광학 시스템(100)에서 가까운 거리의 표적에서 먼 거리의 표적으로 배정할 수 있다.
시스템 통제장치(120)는 레이저 조사기(102, 104, 106) 각각으로 표적 위치정보를 송신하고, 레이저 조사기(102, 104, 106)가 각 표적을 지시하도록 팬틸트 동작을 제어하여, 각 표적으로 레이저 광신호가 조사되도록 한다.
이후, 복합 센서장치(110)는 다중 표적 대상체(130)에서 반사된 레이저 광신호를 수신하고, 레이저 광신호에 포함된 레이저 코드(1/2/3)를 식별 및 판단한다. 복합 센서장치(110)는 다중 표적 대상체(130)에 대한 개별 추적 및 각도 정보를 생성한다.
복합 센서장치(110)는 시스템 통제장치(120)로 다중 표적 대상체(130) 각각에 대한 각도 정보를 송신한다.
시스템 통제장치(120)는 다중 표적 대상체(130) 각각에 대한 각도 정보를 수신하고, 다중 표적 대상체(130) 각각에 대한 거리 정보를 산출한다.
시스템 통제장치(120)는 가장 가까운 거리의 표적으로 복합 센서장치(110)의 팬틸트 구동을 제어한다.
복합 센서장치(110)는 팬틸트 구동이 제어된 방향에서 광섬유 레이저 빔을 송수신하고, 광섬유 레이저 빔을 기반으로 표적에 대한 거리 정보를 산출한다.
복합 센서장치(110)는 광섬유 레이저 빔을 통해 산출된 거리 정보와 레이저 광신호를 통해 산출된 거리 정보를 비교한다.
복합 센서장치(110)는 광섬유 레이저 빔을 통해 산출된 거리 정보와 레이저 광신호를 통해 산출된 거리 정보가 서로 상이한 경우, 해당 표적을 다중 표적 대상체(130)에서 제외하고, 나머지 다중 표적 대상체(130) 중 가장 가까운 표적으로 팬틸트 구동을 제어한다. 이후, 복합 센서장치(110)는 팬틸트 구동이 제어된 방향에서 광섬유 레이저 빔을 송수신하는 단계로 돌아간다.
한편, 복합 센서장치(110)는 광섬유 레이저 빔을 통해 산출된 거리 정보와 레이저 광신호를 통해 산출된 거리 정보가 서로 같은 경우, 표적 식별을 완료하고, 식별된 표적 정보를 저장한다.
복합 센서장치(110)는 다중 표적 대상체(130) 전체에 대한 표적 정보가 저장되었는지 여부를 판단한다.
복합 센서장치(110)는 다중 표적 대상체(130) 전체에 대한 표적 정보가 저장되지 않은 경우, 표적 정보가 저장된 표적을 다중 표적 대상체(130)에서 제외하고, 나머지 다중 표적 대상체(130) 중 가장 가까운 표적으로 팬틸트 구동을 제어한다. 이후, 복합 센서장치(110)는 팬틸트 구동이 제어된 방향에서 광섬유 레이저 빔을 송수신하는 단계로 돌아간다.
한편, 복합 센서장치(110)는 다중 표적 대상체(130) 전체에 대한 표적 정보가 저장된 경우, 다중 표적 정보를 저장하고, 다중 표적 대상체(130) 각각에 대한 표적 위치, 속도, 거리 등의 정보를 출력한다.
복합 광학 시스템(100)의 다중 표적 탐지 방법은 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 다중 표적 탐지 방법은 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이다. 한편, 본 실시예에 따른 다중 표적 탐지 방법은 애플리케이션(또는 프로그램)으로 구현되고 단말장치(또는 컴퓨터)로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 다중 표적 탐지 방법을 구현하기 위한 애플리케이션(또는 프로그램)이 기록되고 단말장치(또는 컴퓨터)가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨팅 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치 또는 매체를 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 센서장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 센서장치의 전반적인 동작 및 구조를 설명하기 위한 측면도이다.
본 실시예에 따른 복합 센서장치(110)는 복합센서 송수신부(210), 신호 처리부(220) 및 팬틸트 구동부(230)를 포함한다. 도 2의 복합 센서장치(110)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 복합 센서장치(110)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
복합센서 송수신부(210)는 광섬유 레이저 빔, 레이저 광신호 및 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 송수신하는 동작을 수행한다.
도 3을 참고하면, 복합센서 송수신부(210)는 광학돔(310), 광섬유 레이저 빔 조사부(312), 레이저용 집속렌즈(314), SAL/LRF 입력용 광섬유 어레이(316), RF 주반사판(320), 레이저 주반사판(321), RF 부반사판(322), 레이저 부반사판(323), 부반사판 장착기구부(324), 레이저 빔 전송용 광섬유(325) 및 SWIR 입력용 광섬유 어레이(330)를 포함한다. 이하, 복합센서 송수신부(210)에 포함된 구성요소 각각에 대해 설명하도록 한다.
광학돔(310)은 레이저 광원 및 RF 신호를 모두 투과할 수 있다. 광학돔(310)은 1.06 ~ 1.5 um 파장을 갖는 레이저 광원이 투과될 수 있으며, 둥근 돔 형태의 전기절연체 재질로 구현될 수 있다. 여기서, 광학돔(310)의 재질은 실리카(Silica) 소재를 사용하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저 광원 및 RF 신호를 모두 투과시킬 수 있다면 다양한 형태로 구현될 수 있다.
광섬유 레이저 빔 조사부(312)는 광섬유 레이저(349)에서 출력되는 광섬유 레이저 빔(파장: 1.5 um)을 소정의 발산각을 갖도록 하며, 광섬유 레이저 빔을 표적 대상체(130)에 조사하는 동작을 수행한다.
레이저용 집속렌즈(314)는 레이저 조사기(102)에서 조사된 레이저 광신호(파장: 1.06 um)와 광섬유 레이저 빔 조사부(312)에서 조사된 광섬유 레이저 빔(파장: 1.5 um)을 SAL/LRF 입력용 광섬유 어레이(316)에 스팟 형태로 집속 시킨다. 레이저용 집속렌즈(314)에 표적 대상체(130)에서 반사되어 입사되는 레이저 광원은 입사 각도에 따라 굴절되는 각도가 달라지며, 집속되는 레이저 스팟(Spot)의 위치가 달라진다. SAL 센서(365)로 전달된 레이저 광원은 레이저 스팟의 위치로부터 표적 대상체(130)의 좌표를 분석한다.
SAL/LRF 입력용 광섬유 어레이(316)는 레이저 빔 전송용 광섬유(325)가 어레이 형태로 구성되어 있으며, 레이저용 집속렌즈(314)를 통해 집속된 레이저 광원(레이저 광신호 및 광섬유 레이저 빔)을 레이저 빔 전송용 광섬유(325)로 전달한다.
레이저 빔 전송용 광섬유(325)는 레이저 광신호 및 광섬유 레이저 빔을 신호 처리부(220)에 구비된 SAL 센서(365)와 LRF 센서(354)로 전달한다.
RF 주반사판(320) 및 RF 부반사판(322)은 RF 안테나(370)에서 발산된 RF 신호의 송신 방향을 표적 대상체(130)에 평행하게 지향되게 만든다. 또한, RF 주반사판(320) 및 RF 부반사판(322)은 표적 대상체(130)에서 반사된 RF 신호를 RF 안테나(370)에 입사되도록 한다.
레이저 주반사판(321) 및 레이저 부반사판(323)은 표적 대상체(130)에서 반사되어 복합 센서장치(110)으로 입사되는 SWIR 센서 레이저 빔(광섬유 레이저 빔(파장: 1.5 um))을 SWIR 입력용 광섬유 어레이(330)에 집속 시킨다. 레이저 주반사판(321) 및 레이저 부반사판(323)은 1.5 um 파장에 대해 고반사 코팅이 되어 있다. 즉, 레이저 주반사판(321) 및 레이저 부반사판(323)은 1.5 um 파장 대역 이외의 파장은 반사되지 않는 Band Pass Filter 역할을 하기 때문에 태양광 노이즈가 레이저 센서로 전달되지 않는다. 이는 외부 광 노이즈가 복합센서 신호처리보드(348)로 유입 되지 않기 때문에 표적 신호처리를 정확하게 수행할 수 있도록 한다.
부반사판 장착기구부(324)는 RF 부반사판(322)과 레이저 부반사판(323)이 장착된 기구부를 말한다.
SWIR 입력용 광섬유 어레이(330)는 광 전송 광섬유가 어레이 형태로 구성되어 있다. 표적 대상체(130)에서 반사된 광섬유 레이저 빔(파장: 1.5 um)은 레이저 주반사판(321) 및 레이저 부반사판(323)에 의해 반사 및 집속되어 SWIR 입력용 광섬유 어레이(330)에 입사될 수 있으며, 광섬유 레이저 빔은 SWIR 센서(344)로 전달된다.
신호 처리부(220)는 광섬유 레이저 빔, 레이저 조사기 빔 및 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 처리하여 표적 정보를 획득하고, 표적 정보를 기반으로 표적 대상체에 대한 표적 위치정보를 산출한다.
도 3을 참고하면, 신호 처리부(220)는 SWIR 출력용 광섬유 어레이(340), SWIR 센서 집속렌즈(342), SWIR 센서(344), 신호증폭기1(346), ADC1(347), 복합센서 신호처리보드(348), 광섬유 레이저(349), LRF 빔 수광부(350), LRF 빔 전송 광섬유(352), LRF 센서(354), 신호증폭기2(356), ADC2(357), SAL/LRF 출력용 광섬유 어레이(360), SAL 센서 집속렌즈(362), SAL 센서 윈도우(364), SAL 센서(365), 신호증폭기3(366), ADC3(367), RF 안테나(370), RF 송신기(372), ADC4(374) 및 RF 수신기(376)를 포함한다. 이하, 신호 처리부(220)에 포함된 구성요소 각각에 대해 설명하도록 한다.
SWIR 출력용 광섬유 어레이(340)는 SWIR 입력용 광섬유 어레이(330)로부터 전달된 광섬유 레이저 빔을 수신하고, 수시된 광섬유 레이저 빔을 SWIR 센서 집속렌즈(342)를 통과시켜 SWIR 센서(344)로 전달한다.
SWIR 센서 집속렌즈(342)는 SWIR 출력용 광섬유 어레이(340)에서 출력된 광섬유 레이저 빔을 SWIR 센서(344)에 집속 시킨다.
SWIR 센서(344)는 근적외선 파장대역을 검출하는 영상 검출기를 말한다. SWIR 센서(344)는 광섬유 레이저(349)와 연동되어 표적 대상체(130)에서 반사되는 광섬유 레이저 빔을 검출하고, 광섬유 레이저 빔을 이용하여 영상을 얻을 수 있다. 주간 환경에서 SWIR 센서(344)는 광섬유 레이저(349)와의 연동 없이 태양광에 의한 표적 반사 광을 수광하여 영상을 얻을 수 있다.
신호증폭기1(346)은 SWIR 센서(344)에서 출력되는 신호를 증폭 시키고, ADC1(347)는 SWIR 센서(344)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 시킨다.
광섬유 레이저(349)는 광섬유 레이저 빔을 조사하는 동작을 수행한다. 광섬유 레이저(349)에서 조사되는 광섬유 레이저 빔은 파장이 1.5 um, 수 Kw의 피크 파워를 가지며, 소정의 kHz 이상인 펄스 반복률을 갖는 레이저 광원일 수 있다. 광섬유 레이저(349)에서 조사된 광섬유 레이저 빔은 SWIR 센서(344), LRF 센서(354) 등의 레이저 광원으로 사용될 수 있다.
LRF 빔 수광부(350)는 SAL 센서 윈도우(364)에서 반사된 광섬유 레이저 빔(파장: 1.5 um)를 수광한다. LRF 빔 수광부(350)는 수광된 광섬유 레이저 빔(파장: 1.5 um)을 LRF 빔 전송 광섬유(352)로 입사 시킨다.
LRF 빔 전송 광섬유(352)는 LRF 빔 수광부(350)에서 수광된 광섬유 레이저 빔을 LRF 센서(354)로 전달 시킨다.
LRF 센서(354)는 광섬유 레이저 빔(1.5 um)의 파장 대역에서 가장 큰 반응도를 갖는 신호를 검출하는 단소자 검출기를 말한다. LRF 센서(354)는 광섬유 레이저(349)에서 조사된 빔이 표적 대상체(130)에서 반사되어 돌아오면 아날로그 LRF 레이저 신호를 ADC 2(357)로 전달한다. LRF 레이저 신호에 의한 표적 거리 계산은 수신되는 레이저 신호의 상승시간을 이용하여 산출된다.
신호증폭기2(356)는 LRF 센서(354)에서 출력되는 신호를 증폭 시키고, ADC2(357)는 LRF 센서(354)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 시킨다.
SAL/LRF 출력용 광섬유 어레이(360)는 레이저 빔 전송용 광섬유(325)로부터 전달된 레이저 광원을 SAL 센서 집속렌즈(362)로 전달 시킨다.
SAL 센서 집속렌즈(362)는 SAL/LRF 출력용 광섬유 어레이(360)에서 출력된 레이저 광원을 SAL 센서(365)에 집속 시킨다. SAL 센서 집속렌즈(362)는 SAL/LRF 출력용 광섬유 어레이(360)에서 출력되는 레이저 광원의 각도에 따라 레이저 센서 면에 집속되는 레이저 빔의 스팟(spot)의 위치가 달라지며, 스팟의 위치에 따라 표적 좌표가 계산된다.
SAL 센서 윈도우(364)는 SAL 센서(365) 내부에 장착된 광학소자를 말한다. SAL 센서 윈도우(364)는 집속된 레이저 광원 중 레이저 광신호(파장: 1.06 um)를 투과 시키며, 광섬유 레이저 빔(파장: 1.5 um)을 반사 시킨다. 다시 말해, SAL 센서 윈도우(364)는 광섬유 레이저 빔(파장: 1.5 um)을 반사시켜 LRF 빔 수광부(350)로 입사되도록 레이저 광원을 분리 시킨다. 또한, SAL 센서 윈도우(364)는 외부에서 침투하는 먼지를 차단하는 역할도 수행한다.
SAL 센서(365)는 SAL 센서 윈도우(364)를 투과한 레이저 광신호(파장: 1.06 um)를 전기적인 신호로 변환 시킨다. SAL 센서(365)는 1.06 um 파장 대역에서 가장 큰 반응도를 갖는 사분할 검출기로 구성되어 있다. SAL 센서(365)는 네 개 센서에 입사되는 레이저 스팟의 광량을 전기적인 신호로 변환 시킨다. SAL 센서(365)는 변환된 레이저 신호를 ADC 3(367)으로 전달하고, 아날로그 형태의 레이저 신호를 디지털로 변환시켜 복합센서 신호처리보드(348)로 전달한다. 복합센서 신호처리보드(348)로 전달된 레이저 신호는 레이저 조사기(102)의 고유 주파수와 동일 여부를 판단한 후 동일한 경우에만 표적 신호를 추출하여 표적 좌표를 계산한다.
신호증폭기3(366)는 SAL 센서(365)에서 출력되는 신호를 증폭 시키고, ADC3(367)는 SAL 센서(365)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 시킨다.
RF 안테나(370)는 RF 신호를 송신 또는 수신하는 동작을 수행한다.
RF 송신기(372)는 복합센서 신호처리보드(348)에 의해 제어된다. RF 송신기(372)는 복합센서 신호처리보드(348)로부터 RF 송신 명령이 수신되면 RF 안테나(370)를 통해 RF 신호가 외부로 송신되도록 한다. RF 안테나(370)를 통해 송신된 RF 신호는 표적 대상체(130)에 반사되어 RF 안테나(370)로 되돌아 온다.
ADC4(374)는 아날로그 RF 신호를 디지털 신호로 변환 시킨다.
RF 수신기(376)는 RF 안테나(370)을 통해 수신된 RF 신호를 ADC4(374)로 전달하며, ADC4(374)를 통해 아날로그 RF 신호를 디지털 신호로 변환시켜 복합센서 신호처리보드(348)로 전달한다. 복합센서 신호처리보드(348)는 전달된 디지털 신호를 기반으로 표적 신호를 추출하고, 표적 신호를 기반으로 표적 대상체(130)의 거리, 거리, 속도, 각도 등을 계산한다.
복합센서 신호처리보드(348)는 복수의 센서에 대한 신호 처리를 제어한다.
복합센서 신호처리보드(348)는 RF 신호 및 광섬유 레이저 빔의 송신을 제어하며, RF 신호 및 레이저 광원에 대한 신호를 수신한다. 복합센서 신호처리보드(348)는 수신된 SWIR 센서 신호, SAL 센서 신호, LRF 센서 신호 및 RF 신호를 신호 처리하여 표적 정보를 획득한다.
복합센서 신호처리보드(348)는 RF 송신기(372)를 제어하여 고속으로 RF 신호를 송신 시킬 수 있으며, RF 신호 수신은 송신 동작이 정지될 때 수행한다. RF 신호는 송신과 수신을 번갈아 가며 반복한다.
복합센서 신호처리보드(348)는 SWIR 영상 신호를 획득함으로써, 운용자가 표적 영상을 확인할 수 있도록 하며, 광섬유 레이저(349)와 연동하여 야간 또는 원거리에 위치한 표적 대상체(130)를 정밀하게 확인할 수 있다. 복합센서 신호처리보드(348)는 소정의 영상처리 알고리즘을 이용하여 광섬유 레이저(349)의 동작 또는 미동작 상태에서 다양한 형태의 근적외선 영상 표적을 추적할 수 있다.
복합센서 신호처리보드(348)는 주기적으로 수신되는 레이저 광신호(파장: 1.06 um)의 주기를 계산하여 표적 좌표 정보를 획득한다. 복합센서 신호처리보드(348)는 주기적으로 송신 및 수신되는 LRF 레이저의 TOF(Time of Flight) 신호를 계산하여 표적 거리 정보를 획득한다.
복합센서 신호처리보드(348)는 RF 신호와 레이저 광원이 일정 시간 게이트 내에 동시에 들어오도록 RF 송신기(374)를 제어하여 RF 신호를 표적 대상체(130)에 송신한다. 복합센서 신호처리보드(348)는 일정 시간 게이트 내에 수신된 RF 신호와 레이저 광원을 일정 시간 내에서 동시에 처리하여 표적 대상체(130)의 위치 정보를 정확하게 획득할 수 있다.
복합센서 신호처리보드(348)는 복합 센서장치(110)가 추적하고자 하는 표적 정보(특징점 정보)를 장입하고 있다. 복합센서 신호처리보드(348)는 SWIR 센서(344)로 표적 정보 획득 시 복합센서 신호처리보드(348) 내에 장입된 표적 정보(특징점 정보)를 이용하여 영상 신호처리를 수행함으로써 운용자의 판단 없이 자동으로 표적 대상체(130)의 식별을 할 수 있다.
팬틸트 구동부(230)는 획득된 표적 정보를 통하여 시스템 통제장치(120)의 제어에 근거하여 복합 센서장치(110)의 팬틸트(Pan/Tilt) 위치를 조정한다.
본 실시예에 따른 복합 센서장치(110)는 표적 영상, 표적 좌표, 표적 거리, 표적 속도 및 표적 각도 정보를 동시에 획득할 수 있기 때문에 2차원 표적 좌표만 획득할 수 있는 SAL 센서 또는 영상만 획득할 수 있는 영상 센서의 단점을 보완할 수 있다.
또한, 복합 센서장치(110)는 주간 환경에서 SWIR 센서를 이용하여 광섬유 레이저를 사용하지 않고 표적의 영상 정보를 획득할 수 있으며, 광섬유 레이저 이용 시에는 원거리 표적에 레이저를 조사하여 반사되어 되돌아오는 레이저 광을 수신하여 표적의 영상 정보를 획득할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 복합 센서장치(110)는 야간 환경에서 RF 신호를 이용하여 표적의 위치를 파악한 후 조명기 역할을 하는 광섬유 레이저를 이용하여 근거리 또는 원거리에 위치한 표적 정보를 획득할 수 있다.
또한, 복합 센서장치(110)는 SWIR 센서를 광섬유 레이저와 함께 운용할 시에는 LRF 센서를 이용하여 표적 거리를 확인함으로써 SWIR 센서의 노출 시간을 능동적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 복합 센서장치(110)는 LRF 센서를 이용하여 표적 대상체(130)의 표적 거리가 확인되는 시점을 기준으로 표적 거리가 산출될 것으로 예측되는 이전 일정 시간 및 표적 거리가 산출된 시점을 포함하는 이후 일정 시간 동안에만 SWIR 센서가 노출되도록 제어할 수 있다. 즉, 복합 센서장치(110)는 표적 거리가 획득되는 시간 전후로만 SWIR 센서를 노출시킴으로써 SWIR 센서가 지속적으로 노출되어 있을 때보다 태양광 노이즈를 현저히 줄일 수 있다. 복합 센서장치(110)는 SWIR 센서의 노출 시간을 표적 거리를 중심으로 표적의 앞과 뒤 거리에 따라 운용자가 결정할 수 있기 때문에 표적 이외의 배경 노이즈를 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복합 센서장치의 구조를 설명하기 위한 정면도이다.
이하, 도 4에 도시된 복합 센서장치(110)의 정면도를 참조하여 복합 센서장치(110)의 구조를 설명하도록 한다.
복합 센서장치(110)의 정면 중앙에는 광학돔(310) 및 레이저 집속렌즈(212)이 존재하며, 광학돔(310) 및 레이저용 집속렌즈(314)를 통과한 내측에 SAL/LRF 입력용 광섬유 어레이(316), RF 부반사판(322) 및 레이저 주반사판(323)이 위치한다. 여기서, SAL/LRF 입력용 광섬유 어레이(316), RF 부반사판(322) 및 레이저 주반사판(323)은 순차적으로 서로 접합되어 있는 형태를 갖는다.
SAL/LRF 입력용 광섬유 어레이(316)와 연결된 레이저빔 전송용 광섬유(325)는 RF 부반사판(322) 및 레이저 주반사판(323)을 지지하는 부반사판 장착기구부(324)와 동일선상에 구비되며, 레이저빔 전송용 광섬유(325)는 부반사판 장착기구부(324)에 탈착 가능한 형태로 구현될 수 있다.
레이저빔 전송용 광섬유(325)는 부반사판 장착기구부(324)에 포함된 복수의 기구부 중 일부 기구부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 레이저빔 전송용 광섬유(325)는 소정 각도의 균등한 사이각을 갖는 방사형 부반사판 장착기구부(324)에 포함된 4 개의 기구부 중 2 개의 기구부에 구비될 수 있다. 복합 센서장치(110)는 레이저 광신호를 전달하는 광섬유(218)를 복수 개로 분할함에 따라 RF 주반사판(320)을 통해 송수신되는 RF 신호 기반의 센싱 동작과의 간섭을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 센싱 모드의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
레이저 조사기 레이저 조사기(102, 104, 106)에 의해 조사된 레이저 광신호와 광섬유 레이저 빔 조사부(312)를 통해 조사된 광섬유 레이저 빔은 표적 대상체(130)에 반사되며, 반사된 신호는 복합 센서장치(110)로 수신된다. 여기서, 반사된 신호는 입사빔을 의미한다.
입사빔은 레이저용 집속렌즈(314)를 통해 집속되어 SAL/LRF 입력용 광섬유 어레이(316)에 입사된다. SAL/LRF 입력용 광섬유 어레이(316)에서 입사빔은 제1 레이저 스팟(510)의 형태로 조사된다.
입사빔은 레이저빔 전송용 광섬유(325)를 통해 SAL/LRF 입력용 광섬유 어레이(316)에서 SAL/LRF 출력용 광섬유 어레이(360)로 전달된다. SAL/LRF 출력용 광섬유 어레이(360)에서 입사빔은 제2 레이저 스팟(520)의 형태로 조사된다.
SAL/LRF 출력용 광섬유 어레이(360)를 통과한 입사빔은 SAL 센서 집속렌즈(362)를 통해 SAL 센서(365)로 집속된다.
SAL 센서(365)는 SAL 센서 윈도우(364)를 포함하며, SAL 센서 윈도우(364)를 통해 입사빔의 투과빔과 반사빔으로 분리(530)한다. 여기서, 투과빔은 SAL 센서(365)에 입사되는 레이저 광신호를 의미하고, 반사빔은 LRF 센서(354)에 입사되는 광섬유 레이저 빔을 의미한다. SAL 센서(365)에서 투과빔은 제3 레이저 스팟(540)의 형태로 조사된다. SAL 센서(365)에서 반사된 반사빔은 LRF 빔 수광부(350)로 입사되며, LRF 빔 전송 광섬유(352)를 통해 LRF 센서(354)로 전달된다.
복합 센서장치(110)는 SAL 센서(365)에 조사된 제3 레이저 스팟(540)의 위치가 정중앙에 위치하도록 팬틸트 구동부(230)를 제어할 수 있으며, 제1 레이저 스팟(510) 및 제2 레이저 스팟(520)의 위치 조정을 통해 제3 레이저 스팟(540)의 위치를 조정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 센서장치의 RF 표적정보를 획득하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
복합 센서장치(110)는 주변 환경 조건에 따라 RF 신호를 송수신한다. 도 6을 참조하면, 복합 센서장치(110)는 팬틸트 제어를 통해 360 °회전하면서 RF 신호를 송신(도 6의 (a))하고, 다중 표적(132, 134, 136)에서 반사된 RF 신호를 통해 RF 신호 기반의 표적 정보(도 6의 (b))를 획득할 수 있다. 특히, 복합 센서장치(110)는 야간 환경에서 RF 신호를 이용하여 표적의 위치를 파악한 후 조명기 역할을 하는 광섬유 레이저를 이용하여 근거리 또는 원거리에 위치한 표적 정보를 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합 센서장치의 레이저 펄스코드를 식별하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 시스템 통제장치(120)는 복수의 레이저 조사기(102, 104, 106) 각각에 대한 레이저 코드를 설정한다. 여기서, 레이저 코드는 각 레이저 조사기마다 서로 다른 코드(710, 720, 730)인 것이 바람직하다.
복수의 레이저 조사기(102, 104, 106) 각각은 서로 다른 레이저 코드를 적용한 제1 레이저 광신호, 제2 레이저 광신호 및 제3 레이저 광신호를 다중 표적(132, 134, 136) 각각으로 조사한다.
복합 센서장치(110)는 다중 표적(132, 134, 136)에 의해 반사된 제1 레이저 광신호, 제2 레이저 광신호 및 제3 레이저 광신호를 수신하고, 수신된 레이저 광신호를 신호 처리하여 시스템 통제장치로 전달한다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 시스템 통제장치(120)는 기 설정된 레이저 코드를 기반으로 다중 표적(132, 134, 136)을 식별할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 복합 광학 시스템
102, 104, 106: 레이저 조사기 110: 복합 센서장치
120: 시스템 통제장치 130: 표적 대상체
210: 복합센서 송수신부 220: 신호 처리부
230: 팬틸트 구동부
310: 광학돔 312: 광섬유 레이저 빔 조사부
314: 레이저용 집속렌즈 316: SAL/LRF 입력용 광섬유 어레이
320: RF 주반사판 321: 레이저 주반사판
322: RF 부반사판 323: 레이저 부반사판
324: 부반사판 장착기구부 325: 레이저 빔 전송용 광섬유
330: SWIR 입력용 광섬유 어레이 340: SWIR 출력용 광섬유 어레이
342: SWIR 센서 집속렌즈 344: SWIR 센서
346: 신호증폭기1 347: ADC1
348: 복합센서 신호처리보드 349: 광섬유 레이저
350: LRF 빔 수광부 352: LRF 빔 전송 광섬유
354: LRF 센서 356: 신호증폭기2
357: ADC2 360: SAL/LRF 출력용 광섬유 어레이
362: SAL 센서 집속렌즈 364: SAL 센서 윈도우
365: SAL 센서 366: 신호증폭기3
367: ADC3 370: RF 안테나
372: RF 송신기 374: ADC4
376: RF 수신기

Claims (10)

  1. 광섬유 레이저 빔, 레이저 광신호 및 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 송수신하고, 상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 광신호 및 상기 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 처리하여 표적 정보를 획득하여 표적 대상체에 대한 표적 위치정보를 산출하는 복합 센서장치; 및
    상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 광신호 및 상기 RF 신호의 송신을 제어하고, 상기 표적 위치정보를 분석하는 시스템 통제장치를 포함하되,
    상기 복합 센서장치는,
    복수의 레이저 조사기의 상기 레이저 광신호를 통해 다중 표적 각각에 대한 제1 거리 정보 및 각도 정보를 산출하고, 상기 각도 정보를 기반으로 상기 다중 표적 중 하나의 표적을 향하도록 팬틸트 제어한 후 상기 광섬유 레이저 빔을 조사하여 상기 하나의 표적 대상체에 대한 제2 거리정보를 산출하며,
    상기 제1 거리정보와 상기 제2 거리정보를 비교하여 동일한 경우 상기 하나의 표적 대상체에 대한 표적 식별을 완료하여 상기 표적 정보로 저장하고, 상기 표적 정보를 기반으로 상기 표적 위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복합 센서장치는,
    주간 환경에서 SWIR(Short-Wave InfraRed) 센서를 이용하여 태양광을 통해 반사되는 광원을 기반으로 상기 표적 대상체의 영상 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복합 센서장치는,
    주간 환경에서 상기 광섬유 레이저 빔을 출력하는 경우, 상기 SWIR 센서를 이용하여 원거리의 표적 대상체에서 반사되어 되돌아오는 레이저 광원을 수신하여 상기 영상 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복합 센서장치는,
    상기 광섬유 레이저 빔을 출력하는 경우, LRF(Laser Range Finder) 센서를 추가로 이용하여 상기 표적 대상체의 거리 정보를 획득하며, 상기 거리 정보를 기반으로 상기 SWIR 센서에 노출 시간을 능동적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복합 센서장치는,
    상기 태양광의 노이즈를 최소화하기 위하여 상기 표적 대상체의 거리 정보가 획득되는 시간 전후로만 상기 SWIR 센서를 노출시키는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복합 센서장치는,
    상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 광신호 및 상기 RF 신호를 기반으로 표적 영상, 표적 좌표, 표적 거리, 표적 속도 및 표적 각도 중 적어도 하나의 정보를 동시에 획득하는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복합 센서장치는,
    야간 환경에서 상기 RF 신호를 송수신하여 상기 표적 대상체의 위치를 파악한 후 조명기 역할을 하는 상기 광섬유 레이저 빔을 이용하여 근거리 또는 원거리에 위치한 상기 표적 대상체에 대한 표적 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 복합 광학 시스템.
  8. 광섬유 레이저 빔, 레이저 광신호 및 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 송수신하는 복합센서 송수신부;
    상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 광신호 및 상기 RF 신호 중 적어도 하나의 신호를 처리하여 표적 정보를 획득하고, 상기 표적 정보를 기반으로 표적 대상체에 대한 표적 위치정보를 산출하는 신호 처리부를 포함하되,
    상기 신호 처리부는,
    복수의 레이저 조사기의 상기 레이저 광신호를 통해 다중 표적 각각에 대한 제1 거리 정보 및 각도 정보를 산출하고, 팬틸트 구동부를 통해 상기 각도 정보를 기반으로 상기 다중 표적 중 하나의 표적을 향하도록 팬틸트 제어한 후 상기 복합센서 송수신부를 통해 상기 광섬유 레이저 빔을 조사하여 상기 하나의 표적 대상체에 대한 제2 거리정보를 산출하며,
    상기 제1 거리정보와 상기 제2 거리정보를 비교하여 동일한 경우 상기 하나의 표적 대상체에 대한 표적 식별을 완료하여 상기 표적 정보로 저장하고, 상기 표적 정보를 기반으로 상기 표적 위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 복합 센서장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 광신호 및 상기 RF 신호에 의해 생성된 SWIR 센서 신호, SAL 센서 신호, LRF 센서 신호 및 RF 신호를 신호 처리하여 표적 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 복합 센서장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 광섬유 레이저 빔, 상기 레이저 광신호 및 상기 RF 신호를 기반으로 표적 영상, 표적 좌표, 표적 거리, 표적 속도 및 표적 각도 중 적어도 하나의 정보를 동시에 획득하는 것을 특징으로 하는 복합 센서장치.
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