KR102107020B1 - Apparatus and method for obtaining position information of torpedo applying bi-static acoustic detection - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 위치 정보 획득 장치에 의해 수행되는 방법은, 소정의 위치 탐지용 음파를 방사하는 기만기를 발사하는 단계, 상기 위치 탐지용 음파 중, 적(敵)으로부터 발사된 어뢰에 반사되어 상기 장치에 도달하는 음파 성분을 수신하는 단계 및 상기 음파 성분을 수신한 시점 및 수신한 방향을 이용하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The method performed by the torpedo position information acquisition device according to an embodiment of the present invention includes: firing a deception device that emits sound waves for location detection; among the sound waves for location detection, torpedoes fired from an enemy The method may include receiving a sound wave component reflected in the device and reaching the device, and estimating the location of the torpedo using a time point and a received direction of the sound wave component.
Description
본 발명은, 아군의 함정을 목표로 하여 적(敵)으로부터 발사된 어뢰의 위치 정보를 획득함으로써, 어뢰의 회피 혹은 요격 등 후속 대책을 효과적으로 수립할 수 있게 하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for effectively establishing follow-up measures, such as avoiding or intercepting torpedoes, by acquiring location information of torpedoes fired from an enemy targeting a friendly trap.
어뢰(魚雷, torpedo)란 수상함, 잠수함 혹은 비행기 등으로부터 발사되어, 자체 추진 장치로 수중을 항주하여 수상(水上) 혹은 수중(水中)의 목표물을 파괴하거나 격침시키는 무기를 의미한다. 이와 같은 어뢰는 그 정확성, 은밀성, 고속성 등으로 인해 어뢰의 표적에게는 매우 위협적인 존재이다.Torpedo (魚雷, torpedo) means a weapon that is launched from a watercraft, a submarine or an airplane, and uses a self-propelled device to hang underwater and destroy or sink targets in water or underwater. Due to its accuracy, stealth and high speed, such a torpedo is a very threatening target for torpedoes.
도 1a 및 1b는 수상함(水上艦, surface ship)에 대한 어뢰의 공격 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a는 비교적 초기의 어뢰를 이용한 공격 방법에 대해 표현하고 있다. 도 1a의 방식에 의하면, 어뢰(20)의 표적인 수상함(10)의 다양한 예상 이동 경로(11a, 11b, 11c)를 예측하고, 여러 발의 어뢰(20)를 각 예상 이동 경로(11a, 11b, 11c)에 대응되는 각 경로(21a, 21b, 21c)로 발사하게 된다. 1A and 1B are diagrams for explaining a method of attacking a torpedo against a surface ship. 1A illustrates a relatively early attack method using torpedoes. According to the method of FIG. 1A, various predicted
하지만 이와 같은 방식은, 수상함(10)의 경로 예측에 따른 예상 각도 범위(θ)를 포괄하기 위해 다발의 어뢰(20)가 필요하며, 수상함(10)의 실제 경로가 예상을 벗어날 수 있기 때문에 명중률이 떨어진다는 문제를 갖는다. 이에 따라, 최근에는 도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이 표적인 수상함(10)으로 유도될 수 있는 어뢰(20)가 사용되고 있으며, 이에 따라 명중률이 과거에 비해 개선되었다.However, in this way, a
이와 같이 성능이 개선된 어뢰(20)에 대응하기 위해, 표적인 수상함(10)으로서는 침로(針路)를 변경하여 어뢰(20)를 회피하거나, 더 나아가 적극적으로 요격하는 등의 대책을 마련할 필요가 있다. 이를 위해서는 우선적으로, 어뢰(20)의 정확한 위치를 파악할 것이 요구된다.In order to respond to the
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 적으로부터 발사된 어뢰의 위치를 높은 정확도로 추정함으로써, 어뢰에 대한 효과적인 대응책을 마련하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide an apparatus and method for preparing an effective countermeasure against a torpedo by estimating the location of the torpedo fired from an enemy with high accuracy.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 바로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, but are not mentioned, but include the purpose that can be clearly understood by those skilled in the art from the following description can do.
본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 위치 정보 획득 장치에 의해 수행되는 방법은, 소정의 위치 탐지용 음파를 방사하는 기만기를 발사하는 단계, 상기 위치 탐지용 음파 중, 적(敵)으로부터 발사된 어뢰에 반사되어 상기 장치에 도달하는 음파 성분을 수신하는 단계 및 상기 음파 성분을 수신한 시점 및 수신한 방향을 이용하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The method performed by the torpedo position information acquisition device according to an embodiment of the present invention includes: firing a deception device that emits sound waves for location detection; among the sound waves for location detection, torpedoes fired from an enemy The method may include receiving a sound wave component reflected in the device and reaching the device, and estimating the location of the torpedo using a time point and a received direction of the sound wave component.
또한, 상기 수신하는 단계는, 상기 위치 탐지용 음파 중, 상기 기만기와 상기 장치 사이의 직선 경로를 통해 진행하는 음파 성분인 제 1 음파를 더 수신하는 단계를 포함하며, 상기 추정하는 단계는, 상기 제 1 음파를 수신한 시점 및 수신한 방향을 더 이용하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the receiving step further includes receiving a first sound wave, which is a sound wave component traveling through a straight path between the deceiver and the device, among the sound waves for location detection, wherein the estimating step comprises: The method may further include estimating the location of the torpedo by further using a time point at which the first sound wave was received and a direction in which the first sound wave was received.
또한, 상기 추정하는 단계는, 상기 제 1 음파를 수신한 시점과 상기 어뢰에 반사되어 상기 장치에 도달하는 음파 성분인 제 2 음파를 수신한 시점 간의 시간차와, 상기 제 1 음파를 수신한 방향과 상기 제 2 음파를 수신한 방향이 이루는 각도에 기초하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.Also, the estimating step may include a time difference between a time point at which the first sound wave is received and a time point at which the second sound wave is reflected, and reaches the device reflected by the torpedo, and a direction in which the first sound wave is received. And estimating the location of the torpedo based on the angle formed by the direction in which the second sound wave is received.
또한, 상기 기만기는, 상기 장치가 탑재된 함정(艦艇)이 방사하는 방사 소음과 동일한 방사 소음을 더 방사할 수 있다.In addition, the deception may further radiate radiation noise that is the same as the radiation noise emitted by the trap on which the device is mounted.
또한, 상기 위치 탐지용 음파의 주파수는, 상기 기만기가 방사하는 방사 소음의 주파수 대역을 제외한 주파수 중에서 정해질 수 있다.In addition, the frequency of the sound wave for location detection may be determined among frequencies excluding the frequency band of radiated noise emitted by the deception.
또한, 상기 추정된 어뢰의 위치를 향하여, 상기 어뢰의 요격을 위한 요격용 어뢰 혹은 상기 위치 탐지용 음파를 방사하는 상기 기만기 외의 또 다른 기만기를 발사하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include the step of launching another deception machine other than the deception machine emitting the torpedo for the interception of the torpedo or the location detection sound wave toward the estimated torpedo position.
또한, 상기 수신하는 단계는, 상기 장치에 의해 수신된 후 잡음이 제거된, 상기 위치 탐지용 음파와 동일한 주파수를 갖는 감지 음파의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)가 소정의 임계값 이상일 경우, 상기 감지 음파의 수신을 상기 음파 성분의 수신으로 간주하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, in the receiving, the signal to noise ratio (SNR) of the sensed sound wave having the same frequency as the sound wave for location detection, in which noise is removed after being received by the device, is greater than or equal to a predetermined threshold. In the case, it may include the step of considering the reception of the sensed sound wave as the reception of the sound wave component.
본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 위치 정보의 획득을 위한 장치는, 소정의 위치 탐지용 음파를 방사하는 기만기를 발사하는 발사부, 상기 위치 탐지용 음파 중, 적으로부터 발사된 어뢰에 반사되어 상기 장치에 도달하는 음파 성분을 수신하는 수신부 및 상기 수신부가 상기 음파 성분을 수신한 시점 및 수신한 방향을 이용하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 연산부를 포함할 수 있다.An apparatus for acquiring torpedo position information according to an embodiment of the present invention includes a launching unit that emits a deception device that emits sound waves for location detection, and among the sound waves for location detection, is reflected by a torpedo emitted from an enemy. It may include a receiving unit for receiving a sound wave component reaching the device, and a calculating unit for estimating the location of the torpedo using the time and the direction in which the receiving unit received the sound wave component.
또한, 상기 수신부는, 상기 위치 탐지용 음파 중, 상기 기만기와 상기 장치 사이의 직선 경로를 통해 진행하는 음파 성분인 제 1 음파를 더 수신하며, 상기 연산부는, 상기 수신부가 상기 제 1 음파를 수신한 시점 및 수신한 방향을 더 이용하여, 상기 어뢰의 위치를 추정할 수 있다.In addition, the receiving unit, among the sound waves for location detection, further receives a first sound wave that is a sound wave component traveling through a straight path between the deceiver and the device, and the calculating unit receives the first sound wave by the receiving unit The location of the torpedo can be estimated by further using one time point and the received direction.
또한, 상기 연산부는, 상기 수신부가 상기 제 1 음파를 수신한 시점과 상기 어뢰에 반사되어 상기 장치에 도달하는 음파 성분인 제 2 음파를 수신한 시점 간의 시간차와, 상기 수신부가 상기 제 1 음파를 수신한 방향과 상기 제 2 음파를 수신한 방향이 이루는 각도에 기초하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the operation unit, the time difference between the time when the receiving unit receives the first sound wave and the second sound wave that is a sound wave component reaching the device reflected by the torpedo, and the receiving unit is the first sound wave And estimating the location of the torpedo based on the angle between the received direction and the direction in which the second sound wave is received.
또한, 상기 기만기는, 상기 장치가 탑재된 함정이 방사하는 방사 소음과 동일한 방사 소음을 더 방사할 수 있다.In addition, the deception may further radiate radiation noise equal to radiation noise emitted by the trap on which the device is mounted.
또한, 상기 위치 탐지용 음파의 주파수는, 상기 기만기가 방사하는 방사 소음의 주파수 대역을 제외한 주파수 중에서 정해질 수 있다.In addition, the frequency of the sound wave for location detection may be determined among frequencies excluding the frequency band of radiated noise emitted by the deception.
또한, 상기 발사부는, 상기 추정된 어뢰의 위치를 향하여, 상기 어뢰의 요격을 위한 요격용 어뢰 혹은 상기 위치 탐지용 음파를 방사하는 상기 기만기 외의 또 다른 기만기를 더 발사할 수 있다.In addition, the launching unit may further launch another deception machine other than the deception machine emitting the torpedo for interception of the torpedo or the sound wave for location detection toward the estimated torpedo position.
또한, 상기 수신부는, 상기 수신부에 의해 수신된 후 잡음이 제거된, 상기 위치 탐지용 음파와 동일한 주파수를 갖는 감지 음파의 신호 대 잡음비가 소정의 임계값 이상일 경우, 상기 감지 음파의 수신을 상기 음파 성분의 수신으로 간주할 수 있다.In addition, when the signal-to-noise ratio of the sensed sound wave having the same frequency as the sound wave for position detection, in which noise is removed after being received by the receiver, is received by the receiver, when the signal-to-noise ratio is greater than a predetermined threshold, the reception of the sensed sound wave is performed by the sound wave. It can be regarded as the reception of ingredients.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 음파의 방사 주체와 수신 주체가 다른 양상태(bi-static) 음향 탐지 개념을 이용하여 어뢰의 위치 정보를 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는, 아군의 함정으로부터 발사된 기만기로부터 방사된 위치 탐지용 음파를 이용하여, 어뢰의 위치를 높은 정확도로 추정할 수 있다. 이와 같이 어뢰의 위치 정보가 지속적으로 확보되면, 상기 어뢰의 위치를 고려하여 어뢰의 표적이 되는 수상함의 침로를 변경하거나, 추가 기만기 발사, 어뢰 요격 등의 보다 적극적인 대응을 수행할 수 있다. 이로써 어뢰의 공격으로 인한 아군의 피해를 최소화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, location information of a torpedo may be obtained by using a bi-static sound detection concept in which a sound wave emitting body and a receiving body are different. More specifically, in one embodiment of the present invention, the location of the torpedo can be estimated with high accuracy by using sound waves for location detection emitted from deceptions fired from friendly ships. As such, if the location information of the torpedo is continuously secured, the course of the torpedo vessel that is the target of the torpedo may be changed in consideration of the location of the torpedo, or more aggressive responses such as additional deception firing and torpedo interception may be performed. This can minimize the damage of allies caused by torpedo attacks.
도 1a 및 1b는 수상함에 대한 어뢰의 공격 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기만기의 역할 및 동작에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 위치 정보 획득 장치의 구성 및 동작에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 위치 정보 획득의 원리에 대해 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 위치 정보 획득 방법의 각 단계에 대해 설명하기 위한 도면이다.1A and 1B are views for explaining a method of attacking a torpedo against a watercraft.
2 and 3 are views for explaining the role and operation of the deceiving machine according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the configuration and operation of the torpedo position information acquisition device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining in detail the principle of acquiring torpedo position information according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining each step of the method for obtaining torpedo position information according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to completely inform the person having the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기만기의 역할 및 동작에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 어뢰(40)가 초기 위치(30a)에 존재하는 수상함(30), 혹은 잠수함 등과 같은 아군의 함정을 표적으로 접근하는 상황을 보여주고 있다. 수상함(30)은 어뢰(40)의 구동으로 인해 발생하는 소음을 소나(sonar) 시스템을 통해 감지하는 등의 방식으로 어뢰(40)의 접근 사실 및 대략적인 접근 방향을 알 수 있다. 2 and 3 are views for explaining the role and operation of the deceiving machine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a situation in which the
어뢰(40)의 접근을 감지한 수상함(30)은, 어뢰(40)를 회피하기 위해 수상함(30)은 초기 위치(30a)를 벗어나 항주하면서, 기만기(50a, 50b)를 어뢰(40)가 접근하는 방향으로 발사할 수 있다. 기만기(50a, 50b)는 수상함으로부터 방사되는 소음과 동일 혹은 유사한 방사 소음을 수중으로 방사할 수 있다. 그러면 어뢰(40)는 방사 소음으로 인해 기만기(50a, 50b)를 수상함(30)으로 오인하여 기만기(50a, 50b)로 유도된다. The
도 2를 보면, 두 개의 기만기(50a, 50b)를 이용하여 의해 수상함(30)이 어뢰(40)를 따돌렸음을 확인할 수 있다. 수상함(30)은 기만기(50a, 50b)를 발사한 위치(30b)를 벗어나, 기만기를 발사한 방향과 반대 방향인 위치(30c) 쪽으로 침로를 정함으로써, 어뢰(40)의 공격을 피할 수 있게 된다.Referring to FIG. 2, it can be confirmed that the
이와 같이 어뢰(40)를 회피하는 등의 어뢰(40)에 대한 후속 대책을 수행하기 위해서는, 어뢰(40)의 위치를 정확히 추정할 필요가 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 어뢰(40)에 동력을 제공하기 위한 추진 스크루(screw) 등으로 인해, 어뢰(40)로부터는 특정한 소음이 발생하게 되며, 수상함(30)에서는 이와 같은 소음을 감지하여 어뢰(40)의 접근 여부 및 대략적인 접근 방향을 추정할 수 있다. 하지만 이와 같은 방식으로는 어뢰(40)의 정확한 위치를 알기 어렵다.In order to perform the following countermeasures against the
도 3을 보면, 기만기(50)는 어뢰(40)의 유도를 위한 상기 방사 소음과, 어뢰(40)의 위치를 알아내기 위한 위치 탐지용 음파를 함께 방사함을 확인할 수 있다. 위치 탐지용 음파는 방사 소음의 주파수 대역과는 상이한 주파수를 가짐으로써, 방사 소음과 구별되도록 설정될 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the
여러 방향으로 방사되는 위치 탐지용 음파 중 어뢰(40)와 부딪힌 성분(60)은 어뢰(40)에 의해 반사된다. 본 발명의 일 실시예에서는, 이와 같이 반사된 성분(60)을 이용하여 어뢰(40)의 위치를 높은 정확도로 추정하게 된다.Among the sound waves for position detection radiated in various directions, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 위치 정보 획득 장치의 구성 및 동작에 대해 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 위치 정보 획득 장치(100)는 수상함(30)에 탑재될 수 있으며, 발사부(110), 수신부(120) 및 연산부(130)를 포함할 수 있다. 단, 도 4의 어뢰 위치 정보 획득 장치(100)는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로, 도 4에 의해 본 발명의 사상이 제한 해석되는 것은 아니다.4 is a view for explaining the configuration and operation of the torpedo position information acquisition device according to an embodiment of the present invention. The torpedo position
발사부(110)는 적으로부터 발사된 어뢰에 대응하여, 소정의 위치 탐지용 음파를 방사하는 기만기를 발사할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 기만기는 수상함(30)과 동일 혹은 유사한 방사 소음을 위치 탐지용 음파와 함께 방사함으로써 어뢰를 수상함(30)이 아닌 기만기 방향으로 유도할 수 있다. The
발사부(110)는 후술할 연산부(130)의 제어에 기초하여, 어뢰가 접근하는 방향을 향해 소정의 고각(高角, 예컨대 45˚)으로 기만기를 발사할 수 있다. 발사된 기만기는 해수면에 낙하한 후, 해수면 상의 소정 위치에 떠 있게 될 것이다. 상기 어뢰의 접근 방향은 수상함(30)에 구비된 별도의 어뢰 감지 시스템에 의해 파악될 수 있다. 혹은, 후술할 수신부(120)가 어뢰로부터 방사되는 소음을 수신함으로써 어뢰의 접근 방향을 파악할 수도 있다.The
수신부(120)는 기만기가 방사한 위치 탐지용 음파 중, 기만기로부터 방사된 후 어뢰 등에 의한 반사 없이 수상함(30), 보다 구체적으로는 어뢰 위치 정보 획득 장치(100)에 도달한 음파 성분(제 1 음파)을 수신할 수 있다. 제 1 음파가 진행하는 경로는 물론, 기만기와 어뢰 위치 정보 획득 장치(100)를 연결하는 직선 경로가 될 수 있다. 또한, 수신부(120)는 상기 위치 탐지용 음파 중, 어뢰에 의해 반사된 후 어뢰 위치 정보 획득 장치(100)에 도달한 음파 성분(제 2 음파)을 더 수신할 수 있다.The receiving
이와 같은 제 1 음파 및 제 2 음파의 수신을 위해, 수신부(120)는 능동 혹은 수동 소나 시스템을 포함할 수 있다. 또한 수신부(120)는, 기만기로부터 방사된 음파 성분만을 추출하기 위해 다른 잡음 성분(예컨대, 수상함(30)으로부터 방사되는 소음 등)을 걸러내기 위한 필터(filter)를 포함할 수 있다.In order to receive the first sound wave and the second sound wave, the
수신부(120)는 외부로부터 음파를 수신하면, 상기 필터를 통해 잡음을 제거함으로써, 탐지용 음파와 동일한 주파수 대역을 갖는 감지 음파를 추출할 수 있다. 상기 감지 음파의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)가 소정의 임계값 이상인 경우, 수신부(120)는 상기 제 1 음파 혹은 제 2 음파가 수신되었다고 판단할 수 있다. 제 2 음파는 제 1 음파에 비해 긴 경로를 거쳐 수신되므로, 양자 간의 도달 시간을 비교하여 제 1 음파와 제 2 음파를 구별할 수 있다.When receiving the sound wave from the outside, the
상기 신호 대 잡음비는 일반적인 능동 소나 방정식에 의해 구해질 수 있으며, 다음의 수학식 1에 따라 산출되는 신호 초과 이득(signal excess, SE)의 값으로서 표현될 수 있다.The signal-to-noise ratio may be obtained by a general active sonar equation, and may be expressed as a value of a signal excess gain (SE) calculated according to Equation 1 below.
상기 수학식 1에서 SL은 기만기에서 방사되는 음파의 세기(source level), TL1은 기만기와 어뢰 사이의 경로에서의 전달 손실(transmission loss), TL2는 어뢰와 수상함(30) 사이의 경로에서의 전달 손실, NL은 주변 배경 소음(noise level), TS는 어뢰의 표적 강도(target strength), DT는 탐지 문턱 준위(detection threshold), DI는 수신 지향 지수(directivity)를 각각 가리킨다. 이와 같은 수신부(120)의 소나 시스템과 관련된 사항은 통상의 기술자에게 널리 알려진 것이므로, 본 발명과 관련하여서는 이 이상의 자세한 설명을 생략하도록 한다.In Equation 1, SL is the intensity (source level) of sound waves emitted from the deception, TL 1 is the transmission loss in the path between the deception and the torpedo, TL 2 is the path between the torpedo and the
연산부(130)는 수신부(120)가 제 2 음파를 수신한 시점 및 방향을 이용하여, 어뢰의 위치를 추정할 수 있다. 또한 연산부(130)는, 수신부(120)가 제 1 음파를 수신한 시점 및 방향을, 제 2 음파의 수신 시점 및 방향과 함께 이용할 수 있다. 이와 같은 동작을 위해 연산부(130)는 마이크로프로세서(microprocessor) 등의 연산 장치를 포함할 수 있으며, 어뢰 위치 추정의 구체적인 과정에 대해서는 이후의 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.The calculating
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 위치 정보 획득의 원리에 대해 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 수상함(30)에 탑재된 어뢰 위치 정보 획득 장치(100)는, 기만기(50)가 방사하는 위치 탐지용 음파(61) 중, 어뢰(40)에 반사됨이 없이 직선 경로를 통해 도달하는 제 1 음파(61a)와, 어뢰(40)에 반사된 후 도달하는 제 2 음파(61b)를 수신할 수 있음은 앞서 말한 바와 같다.5 is a view for explaining in detail the principle of acquiring torpedo position information according to an embodiment of the present invention. The torpedo position
어뢰 위치 정보 획득 장치(100)의 연산부(130)는, 발사부(110)가 기만기(50)를 발사할 때 고각이나 발사 속도 등의 발사 정보를 설정할 수 있으므로, 기만기(50)의 위치를 알 수 있다. 혹은, 연산부(130)는 기만기(50)가 위치 탐지용 음파(61)의 특정 부분을 어느 시점에 방사하는지에 대한 정보에 기초하여, 해당 부분이 수신부(120)에 의해 수신된 시점, 제 1 음파(61a)가 수신된 방향, 제 1 음파(61a)의 진행 속도 등의 정보를 통해, 기만기(50)가 존재하는 방향 및 거리를 산출하여 기만기(50)의 위치를 알아낼 수도 있다. 이와 달리, 연산부(130)는 GPS(global positioning system)와 같은 다른 수단으로 기만기(50)의 위치를 파악할 수도 있다.Since the
한편, 아래 수학식 2는 기만기(50)로부터 방사된 제 2 음파(61b)가 어뢰(40)에 반사되어 수신부(120)에 도달할 때까지 걸리는 시간(τ)에 관한 식이다.On the other hand, Equation 2 below is an expression of the time (τ) it takes until the
여기서, RDT는 기만기(50)와 어뢰(40) 사이의 거리, RTS는 어뢰(40)와 수상함(30)에 탑재된 어뢰 위치 정보 획득 장치(100) 사이의 거리, c는 제 2 음파(61b)의 속도, 즉 수중에서의 음속을 각각 나타낸다. 물론 제 1 음파(61a)의 속도 역시 제 2 음파(61b)의 속도와 동일하다고 가정할 수 있다.Here, R DT is the distance between the
연산부(130)는, 수신부(120)가 제 1 음파(61a)를 수신한 시점과 제 2 음파(61b)를 수신한 시점 간의 시간차를 산출할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제 1 음파(61a)가 기만기(50)에서 방사되어 어뢰 위치 정보 획득 장치(100)에 도달할 때까지 걸리는 시간은 기만기(50)의 위치 파악을 통해 알 수 있다. 따라서 연산부(130)는, 상기 제 1 음파(61a)의 도달까지 걸린 시간에 상기 시간차를 더함으로써 τ의 값을 구할 수 있을 것이다.The
아울러, 연산부(130)는 제 1 음파(61a)를 수신한 방향과 제 2 음파(61b)를 수신한 방향이 이루는 각도(α)의 값을 획득할 수 있다. 상기 방향 및 각도에 관한 정보는 수신부(120)의 소나 시스템에 의해 파악될 수 있다.In addition, the
한편, 제 2 코사인 법칙에 의해, 아래의 수학식 3이 도출될 수 있다.Meanwhile, Equation 3 below may be derived by the second cosine law.
여기서, RDS는 기만기(50)와 어뢰 위치 정보 획득 장치(100) 사이의 거리이며, 수학식 2와 3을 조합하면 다음과 같은 수학식 4를 얻을 수 있다.Here, R DS is the distance between the deceiver 50 and the torpedo position
위에서 c, τ, α, RDS의 값을 획득하는 과정에 대해 이미 설명한 바, 연산부(130)는 이들의 값을 수학식 4에 대입함으로써 최종적으로 RTS의 값, 즉 어뢰 위치 정보 획득 장치(100)를 기준으로 한 어뢰(40)까지의 거리를 알 수 있다. 어뢰(40)가 존재하는 방향은 α의 값을 통해 알 수 있으므로, 연산부(130)는 상기 거리와 방향을 이용하여 어뢰(40)의 위치를 표현해낼 수 있다. 이와 같은 어뢰(40)의 위치 추정은 한 번에 그치지 않고 소정 시간 동안 계속적으로 이루어질 수 있다.As described above, the process of acquiring the values of c, τ, α, and R DS has already been described, and the
지금까지 설명한 바와 같이 어뢰(40)의 위치가 추정되면, 연산부(130)는 어뢰(40)에 대응하기 위한 후속 조치를 취할 수 있다. 우선 연산부(130)는 수상함(30)의 기동 시스템(31)을 제어하여 수상함(30)이 어뢰(40)를 회피하는 방향으로 항주하도록 할 수 있다. 혹은, 연산부(130)는, 발사부(110)가 상기 추정된 위치를 향해 어뢰(40)의 요격을 위한 요격용 어뢰 혹은 또 다른 기만기(50)를 발사하도록 제어할 수 있다.As described so far, if the position of the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 어뢰 위치 정보 획득 방법의 각 단계에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 어뢰 위치 정보 획득 방법은 도 4를 참조하여 설명한 어뢰 위치 정보 획득 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 단, 도 6에 도시된 방법은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 6에 의해 본 발명의 사상이 한정 해석되는 것은 아니며, 도 6에 도시된 방법의 각 단계는 경우에 따라 도면에 도시된 바와 그 순서를 달리하여 수행될 수 있음은 물론이다.6 is a view for explaining each step of the method for obtaining torpedo position information according to an embodiment of the present invention. The method of acquiring the torpedo position information of FIG. 6 may be performed by the torpedo position
우선, 수신부(120) 혹은 수상함(30) 내의 별도의 어뢰 감지 시스템이 어뢰의 존재 및 대략적인 방향을 감지할 수 있다(S110). 그러면 발사부(110)는 위치 탐지용 음파를 방사하는 기만기를 발사할 수 있다(S120). 수신부(120)는 기만기로부터 방사되는 위치 탐지용 음파로부터 기인한 제 1 음파 및 제 2 음파를 수신할 수 있으며(S130), 연산부(140)는 상기 제 1 음파 및 제 2 음파의 수신 시점 및 수신 방향을 이용하여 어뢰의 위치를 추정할 수 있다(S140). 마지막으로 연산부(140)는 상기 추정된 위치에 기초하여, 어뢰에 대응하기 위한 후속 조치를 수행할 수 있다(S150).First, a separate torpedo detection system in the
지금까지 설명한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 아군의 함정을 공격하는 어뢰의 위치를 높은 정확도로 추정하고, 상기 추정된 위치에 기초하여 대응을 수행함으로써, 어뢰의 공격으로 인한 아군의 피해를 최소화할 수 있다.According to one embodiment of the present invention described so far, the position of a torpedo attacking a friendly trap is estimated with high accuracy, and a response is performed based on the estimated position, thereby minimizing damage to allies due to the attack of the torpedo can do.
본 발명에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each block in the block diagrams and respective steps in the flow diagrams attached to the present invention may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, so that instructions executed through a processor of a computer or other programmable data processing equipment may be used in each block or flowchart of the block diagram. In each step, means are created to perform the functions described. These computer program instructions can also be stored in computer readable or computer readable memory that can be oriented to a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, so that computer readable or computer readable memory The instructions stored in it are also possible to produce an article of manufacture containing instructions means for performing the functions described in each block or flowchart step of the block diagram. Since computer program instructions may be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a process that is executed by the computer to generate a computer or other programmable data. It is also possible for instructions to perform processing equipment to provide steps for executing the functions described in each block of the block diagram and in each step of the flowchart.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Further, each block or each step may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments it is also possible that the functions mentioned in blocks or steps occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be executed substantially simultaneously, or it is also possible that the blocks or steps are sometimes performed in reverse order depending on the corresponding function.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential quality of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10: 수상함
20: 어뢰
30: 수상함
31: 기동 시스템
40: 어뢰
50: 기만기
100: 어뢰 위치 정보 획득 장치
110: 발사부
120: 수신부
130: 연산부10: Suspicious
20: Torpedo
30: Suspicious
31: starting system
40: Torpedo
50: Deception
100: torpedo position information acquisition device
110: launching unit
120: receiver
130: operation unit
Claims (14)
적으로부터 발사된 어뢰를 피하기 위하여, 상기 어뢰 위치 정보 획득 장치가, 상기 어뢰를 유도하기 위한 방사 소음과 함께 상기 어뢰의 위치를 탐지하기 위한 위치 탐지용 음파를 방사하는 기만기를 발사하는 단계;
상기 기만기가 방사하는 상기 위치 탐지용 음파 중, 상기 어뢰에 의해 반사된 음파 성분을 수신하는 단계;
상기 음파 성분을 수신한 시점 및 수신한 방향을 이용하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 단계; 및
추정한 상기 어뢰의 위치에 기초하여, 상기 어뢰를 회피하기 위한 후속 프로세스를 수행할지 여부를 결정하는 단계를 포함하는
어뢰 위치 정보 획득 방법.As a method performed by the torpedo position information acquisition device,
In order to avoid torpedoes fired from an enemy, the torpedo position information acquiring device fires a deception device that radiates sound waves for location detection to detect the location of the torpedo together with radiation noise for guiding the torpedo;
Receiving a sound wave component reflected by the torpedo among the sound waves for location detection emitted by the deception;
Estimating the location of the torpedo using the time point and the direction in which the sound wave component was received; And
Based on the estimated location of the torpedo, determining whether to perform a subsequent process to evade the torpedo
How to get torpedo position information.
상기 수신하는 단계는, 상기 위치 탐지용 음파 중, 상기 기만기와 상기 장치 사이의 직선 경로를 통해 진행하는 음파 성분인 제 1 음파를 더 수신하는 단계를 포함하며,
상기 추정하는 단계는, 상기 제 1 음파를 수신한 시점 및 수신한 방향을 더 이용하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 단계를 포함하는
어뢰 위치 정보 획득 방법.According to claim 1,
The receiving step further includes receiving, among the sound waves for location detection, a first sound wave that is a sound wave component that progresses through a straight path between the deceiver and the device,
The estimating step includes estimating the location of the torpedo by further using a time point and the direction in which the first sound wave was received.
How to get torpedo position information.
상기 추정하는 단계는, 상기 제 1 음파를 수신한 시점과 상기 어뢰에 반사되어 상기 장치에 도달하는 음파 성분인 제 2 음파를 수신한 시점 간의 시간차와, 상기 제 1 음파를 수신한 방향과 상기 제 2 음파를 수신한 방향이 이루는 각도에 기초하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 단계를 포함하는
어뢰 위치 정보 획득 방법.According to claim 2,
The estimating step includes a time difference between a time point at which the first sound wave is received and a time point at which the second sound wave, which is a sound wave component reflected in the torpedo, arrives at the device, the direction at which the first sound wave was received, and the 2 estimating the location of the torpedo based on the angle formed by the direction in which the sound wave is received
How to get torpedo position information.
상기 위치 탐지용 음파의 주파수는, 상기 기만기가 방사하는 상기 방사 소음의 주파수 대역을 제외한 주파수 중에서 정해지는
어뢰 위치 정보 획득 방법.According to claim 1,
The frequency of the sound wave for position detection is determined among frequencies excluding the frequency band of the radiation noise emitted by the deception.
How to get torpedo position information.
상기 어뢰를 회피하기 위한 후속 프로세스를 수행할지 여부를 결정하는 단계는,
추정된 상기 어뢰의 위치를 향하여, 상기 어뢰의 요격을 위한 요격용 어뢰 혹은 상기 위치 탐지용 음파를 방사하는 상기 기만기 외의 또 다른 기만기를 발사하는
어뢰 위치 정보 획득 방법.According to claim 1,
Determining whether to perform a subsequent process to avoid the torpedo,
Towards the estimated torpedo position, firing another torpedo for the interceptor to intercept the torpedo or for the interception of the location detection sound wave
How to get torpedo position information.
상기 수신하는 단계는, 상기 장치에 의해 수신된 후 잡음이 제거된, 상기 위치 탐지용 음파와 동일한 주파수를 갖는 감지 음파의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)가 소정의 임계값 이상일 경우, 상기 감지 음파의 수신을 상기 음파 성분의 수신으로 간주하는 단계를 포함하는
어뢰 위치 정보 획득 방법.According to claim 1,
In the case of receiving, when the signal to noise ratio (SNR) of the sensed sound wave having the same frequency as the sound wave for location detection, in which noise is removed after being received by the device, is greater than or equal to a predetermined threshold, And receiving the sensed sound wave as receiving the sound wave component.
How to get torpedo position information.
적으로부터 발사된 어뢰를 회피하기 위하여, 상기 어뢰를 유도하기 위한 방사 소음과 함께 상기 어뢰의 위치를 탐지하기 위한 위치 탐지용 음파를 방사하는 기만기를 발사하는 발사부;
상기 기만기가 방사하는 상기 위치 탐지용 음파 중, 상기 어뢰에 의해 반사된 음파 성분을 수신하는 수신부; 및
상기 수신부가 상기 음파 성분을 수신한 시점 및 수신한 방향을 이용하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 연산부를 포함하고,
상기 연산부는,
추정한 상기 어뢰의 위치에 기초하여, 상기 어뢰를 회피하기 위한 후속 프로세스를 수행할지 여부를 결정하는
어뢰 위치 정보 획득 장치.A device for obtaining torpedo position information,
In order to avoid torpedoes fired from the enemy, a launching unit for emitting a deception radiating sound waves for location detection for detecting the location of the torpedo together with the radiation noise for guiding the torpedo;
Of the sound wave for location detection emitted by the deception, receiving unit for receiving a sound wave component reflected by the torpedo; And
The receiving unit includes a calculation unit for estimating the location of the torpedo using the time point and the direction in which the sound wave component was received,
The calculation unit,
Based on the estimated position of the torpedo, determining whether to perform a subsequent process to evade the torpedo
Torpedo location information acquisition device.
상기 수신부는, 상기 위치 탐지용 음파 중, 상기 기만기와 상기 장치 사이의 직선 경로를 통해 진행하는 음파 성분인 제 1 음파를 더 수신하며,
상기 연산부는, 상기 수신부가 상기 제 1 음파를 수신한 시점 및 수신한 방향을 더 이용하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는
어뢰 위치 정보 획득 장치.The method of claim 8,
The receiving unit further receives a first sound wave, which is a sound wave component traveling through a straight path between the deceiver and the device, among the sound waves for location detection,
The calculating unit further estimates the position of the torpedo by further using a point at which the receiving unit receives the first sound wave and a received direction.
Torpedo location information acquisition device.
상기 연산부는, 상기 수신부가 상기 제 1 음파를 수신한 시점과 상기 어뢰에 반사되어 상기 장치에 도달하는 음파 성분인 제 2 음파를 수신한 시점 간의 시간차와, 상기 수신부가 상기 제 1 음파를 수신한 방향과 상기 제 2 음파를 수신한 방향이 이루는 각도에 기초하여, 상기 어뢰의 위치를 추정하는 단계를 포함하는
어뢰 위치 정보 획득 장치.The method of claim 9,
The operation unit, the time difference between the time when the receiving unit receives the first sound wave and the second sound wave that is a sound wave component reaching the device reflected by the torpedo, and the receiving unit receives the first sound wave And estimating the location of the torpedo based on an angle between a direction and a direction in which the second sound wave is received.
Torpedo location information acquisition device.
상기 위치 탐지용 음파의 주파수는, 상기 기만기가 방사하는 상기 방사 소음의 주파수 대역을 제외한 주파수 중에서 정해지는
어뢰 위치 정보 획득 장치.The method of claim 8,
The frequency of the sound wave for position detection is determined among frequencies excluding the frequency band of the radiation noise emitted by the deception.
Torpedo location information acquisition device.
상기 발사부는, 상기 추정된 어뢰의 위치를 향하여, 상기 어뢰의 요격을 위한 요격용 어뢰 혹은 상기 위치 탐지용 음파를 방사하는 상기 기만기 외의 또 다른 기만기를 더 발사하는
어뢰 위치 정보 획득 장치.The method of claim 8,
The launching unit further launches another deception machine other than the deception machine emitting the torpedo for interception for the interception of the torpedo or the sound wave for location detection toward the estimated torpedo position.
Torpedo location information acquisition device.
상기 수신부는, 상기 수신부에 의해 수신된 후 잡음이 제거된, 상기 위치 탐지용 음파와 동일한 주파수를 갖는 감지 음파의 신호 대 잡음비가 소정의 임계값 이상일 경우, 상기 감지 음파의 수신을 상기 음파 성분의 수신으로 간주하는
어뢰 위치 정보 획득 장치.The method of claim 8,
When the signal-to-noise ratio of a sensed sound wave having the same frequency as the sound wave for position detection after noise received by the receiver is removed is received by the receiver, when the signal-to-noise ratio is greater than or equal to a predetermined threshold, the reception of the sensed sound wave is performed by Considered
Torpedo location information acquisition device.
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