KR102234484B1 - 소나 시스템 및 소나 시스템을 이용한 탐지 방법 - Google Patents

소나 시스템 및 소나 시스템을 이용한 탐지 방법 Download PDF

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Abstract

실시예는 소나 시스템으로서, 레이저를 방사하는 소나를 포함하고 미리 정해진 패턴으로 비행하는 무인 항공기; 탐지 영역을 설정하고 상기 탐지 영역에 대응하는 해역의 음향 환경을 분석하며, 상기 분석 결과에 따라 군집 위치를 결정하고 결정된 군집 위치에 대응하여 군집을 형성하고, 상기 레이저의 반사 음파를 이용하여 표적의 위치가 포함된 탐지 정보를 생성하는 적어도 하나의 무인 잠수정; 상기 적어도 하나의 무인 잠수정의 이동을 제어하는 제어 신호를 생성하고, 상기 탐지 정보를 이용하여 적어도 하나의 상기 표적의 위치 정보를 생성하는 무인 수상정을 포함한다.

Description

소나 시스템 및 소나 시스템을 이용한 탐지 방법{SONAR SYSTEM AND DETECTING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 소나 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 항공 플랫폼에 장착되어 공중에서 운용이 가능한 소나 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 함정에서 운용되는 소나 시스템은, 음향 배열로부터 음파를 송신하고, 표적에 맞고 돌아오는 반향음을 수신하여 표적을 탐지하는 방식이다.
이러한 종래 소나를 포함하는 플랫폼의 속도는 최대 수십 노트로 제한되어 광해역에 대한 수중 탐지가 필요한 경우 많은 시간과 자원이 투입되게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래 소나는 자신의 위치가 노출될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 종래 소나를 이용하는 정찰용 대잠수함 탐지 소나는 사람에 의해 운용되어 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 실시예는 이동 속도가 빠르고 조사(照射)범위가 넓으면서 펄스를 조밀하게 송신할 수 있는 소나 시스템을 제공하기 위함이다.
또한, 실시예는 고속으로 넓은 탐지 영역에 대하여 고해상도로 수중 표적의 탐지가 가능한 소나 시스템을 제공하기 위함이다.
또한, 실시예는 무인 항공기와 무인 잠수한 간 신호를 은밀하게 통신/중계할 수 있는 소나 시스템을 제공하기 위함이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예는 소나 시스템을 제공하고, 이러한 소나 시스템은, 레이저를 방사하는 소나를 포함하고 미리 정해진 패턴으로 비행하는 무인 항공기; 탐지 영역을 설정하고 상기 탐지 영역에 대응하는 해역의 음향 환경을 분석하며, 상기 분석 결과에 따라 군집 위치를 결정하고 결정된 군집 위치에 대응하여 군집을 형성하고, 상기 레이저의 반사 음파를 이용하여 표적의 위치가 포함된 탐지 정보를 생성하는 적어도 하나의 무인 잠수정; 및 상기 적어도 하나의 무인 잠수정의 이동을 제어하는 제어 신호를 생성하고, 상기 탐지 정보를 이용하여 적어도 하나의 상기 표적의 위치 정보를 생성하는 무인 수상정을 포함한다.
또한, 실시예에 따른 소나 시스템의 상기 레이저는 해수면에서 광음향 변환과정을 거쳐 상기 해수면 아래에서 복수의 음파를 생성하며, 상기 복수의 음파 각각은 상기 표적에 반사되지 않은 직접파와 상기 표적에 반사되어 복수의 반사 음파를 생성한다.
또한, 실시예에 따른 소나 시스템의 상기 탐지 정보는, 상기 음파의 발생 위치, 상기 무인 잠수정의 위치, 및 상기 직접파와 상기 반사 음파를 포함하고, 상기 무인 수상정은 상기 탐지 정보를 이용하여 상기 위치 정보를 생성한다.
또한, 실시예에 따른 소나 시스템의 상기 무인 항공기는 상기 레이저의 펄스의 속성을 결정하고 상기 레이저를 암호화하며, 상기 제어 신호를 암호화된 레이저에 실어 방사하고, 상기 탐지 영역의 최대 크기는 상기 레이저의 음원 준위에 따라 결정된다.
또한, 실시예에 따른 소나 시스템의 상기 무인 수상정은 상기 직접파와 상기 반사 음파의 시간 지연 정보를 이용하여 상기 표적의 위치 정보를 생성한다.
또한, 실시예에 따른 소나 시스템의 상기 무인 수상정은 상기 무인 잠수정의 이동 경로를 설정하고 상기 설정된 이동 경로를 포함하는 제어 신호를 생성한다.
또한, 다른 실시예는 소나 시스템을 이용한 탐지 방법을 제공하고, 이러한 탐지 방법의 소나 시스템은, 레이저를 방사하는 소나를 포함하고 미리 정해진 패턴으로 비행하는 무인 항공기, 표적의 탐지 정보를 생성하는 적어도 하나의 무인 잠수정, 및 상기 무인 항공기, 상기 무인 잠수정을 제어하는 무인 수상정을 포함하고, 상기 탐지 방법은, 상기 적어도 하나의 무인 잠수정이, 탐지 영역을 설정하는 단계; 상기 적어도 하나의 무인 잠수정이, 상기 탐지 영역에 대응하는 해역의 음향 환경을 분석하는 단계; 상기 적어도 하나의 무인 잠수정이, 상기 분석 결과에 따라 군집 위치를 결정하고 결정된 군집 위치에 대응하여 군집을 형성하는 단계; 상기 적어도 하나의 무인 잠수정이, 상기 레이저의 반사 음파를 이용하여 상기 표적의 위치가 포함된 상기 탐지 정보를 생성하는 단계; 및 상기 무인 수상정이, 상기 탐지 정보를 이용하여 적어도 하나의 표적의 위치 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 다른 실시예에 따른 소나 시스템을 이용한 탐지 방법은, 상기 적어도 하나의 무인 잠수정이, 상기 분석 결과에 따라 군집 위치를 결정하고 결정된 군집 위치에 대응하여 군집을 형성하는 단계는, 상기 적어도 하나의 무인 잠수정이, 상기 해역의 음향 환경 분석 결과를 이용하여 상기 군집 위치를 결정하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 무인 잠수정이, 상기 결정된 군집 위치에 대응하여 군집을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 다른 실시예에 따른 소나 시스템을 이용한 탐지 방법은, 상기 적어도 하나의 무인 잠수정이, 상기 분석 결과에 따라 군집 위치를 결정하고 결정된 군집 위치에 대응하여 군집을 형성하는 단계 이후에, 상기 무인 항공기가, 상기 레이저의 펄스의 속성을 설정하는 단계; 상기 무인 항공기가, 상기 레이저의 파장을 조절하여 상기 레이저를 암호화하는 단계; 및 상기 무인 항공기가, 상기 암호화된 레이저를 방사하는 단계를 더 포함한다.
또한, 다른 실시예에 따른 소나 시스템을 이용한 탐지 방법은, 상기 무인 수상정이, 상기 적어도 하나의 무인 잠수정의 이동 경로를 설정하고, 상기 설정된 이동 경로에 따라 상기 적어도 하나의 무인 잠수정을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 탐지 방법.
또한, 다른 실시예에 따른 소나 시스템을 이용한 탐지 방법은, 상기 무인 항공기가, 상기 위치 정보 및 상기 제어 신호를 수신하고, 상기 수신한 제어 신호를 상기 적어도 하나의 무인 잠수정에 송신하는 단계를 더 포함한다.
실시예에 따른 소나 시스템은 이동 속도가 빠르고 조사 범위가 넓으면서 펄스를 조밀하게 송신할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예에 따른 소나 시스템은 고속으로 넓은 탐지 영역에 대하여 고해상도로 수중 표적의 탐지가 가능한 효과가 있다
또한, 실시예에 따른 소나 시스템은 무인 항공기와 무인 잠수한 간 신호를 은밀하게 통신/중계할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 소나 시스템의 구성을 나타내는 블록도 이다.
도 2는 실시예에 따른 소나 시스템의 탐지 영역을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 소나 시스템의 음파 송신 위치를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 탐지 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1을 참조하여 실시예에 따른 소나 시스템을 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 소나 시스템의 구성을 나타내는 블록도 이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 소나 시스템(1)은 무인 항공기(10), 무인 잠수정(20), 및 복수의 무인 수상정(30)을 포함한다.
소나 시스템(1)은 빠르게 이동하면서도 넓은 범위에 광음향 레이저(이하, 레이저라 함)(Lr)를 방사하여 넓은 해상 지역에서 고해상도로 수중의 표적(t)을 검출할 수 있도록 통신할 수 있다.
무인 항공기(10)는 공중에서 소정의 미리 정해진 패턴(pattern)으로 비행하면서 레이저(Lr)를 방사하는 광음향 소나(photo-acoustic sonar, 이하 소나 라 함)(미도시)를 포함할 수 있다.
무인 항공기(10)는 표적(t)의 위치가 포함된 위치 정보 및 무인 수상정(30)의 제어 신호(S)를 수신하고, 수신된 제어 신호(S)를 복수의 무인 잠수정(20)으로 중계한다.
무인 항공기(10)는 레이저(Lr)의 펄스 속성을 결정하고, 레이저(Lr) 펄스를 암호화하여 방사하여 통신할 수 있다. 무인 항공기(10)는 제어 신호(S)를 암호화된 레이저(Lr)에 실어 해수면(SL)을 향해 방사하여 통신할 수 있다.
소나는 빠른 속도로 이동하면서 탐지 영역(Da)에 대응하는 해수면(SL)에 적어도 하나의 레이저(Lr)를 방사하여 통신할 수 있다. 이때, 소나는 소정의 미리 정해진 패턴에 따라 레이저(Lr)를 방사하여 통신할 수 있다. 소나는 레이저(Lr)의 초점을 조절하여 원하는 방향으로 빔의 조향을 제어할 수 있다.
레이저(Lr)는 광변환 특성에 의해 반구 모양의 고압의 음향 펄스가 형성되면서 수면 아래 모든 방향으로 팽창하여 전달될 수 있다.
레이저(Lr)는 고속 펄스의 반복 주기와 빔(beam)의 조향이 가능하여 넓은 해역에 방사됨으로써 통신이 수행될 수 있다. 레이저(Lr)는 해수면(SL)에서 광음향 변환과정을 거쳐 해수면(SL) 아래에서 복수의 음파(Sp)를 생성한다. 레이저(Lr)는 수중에서 전파되고, 레이저(Lr)의 음파(Sp)는 수중에서 전파될 수 있다.
복수의 음파(Sp)는 수중에서 표적(t)에 반사되어 반사 음파(Spr)가 된다.
레이저(Lr)의 송신 반복률(Pulse Repetition Rate)에 근거하여 신호의 스펙트럼이 결정되고, 레이저(Lr)의 파장(Wave Length)을 조절함으로써 음파의 주파수가 결정될 수 있다. 따라서, 무인 항공기(10)의 제어 신호(S)나 복수의 무인 잠수정(20)의 위치 정보 등 보안을 요하는 정보의 암호화가 가능하다.
레이저(Lr)의 음파(Sp)는 수중에서 전파되고, 음파(Sp)가 발생하는 위치에 대응하여, 해수면(SL)으로부터 수신된 직접파와 표적(t)으로부터 반사되는 반사 음파(Spr)가 포함되어 있다.
복수의 무인 잠수정(20)은 단위 탐지 영역(Da, 이하 탐지 영역이라 함)을 설정할 수 있다. 구체적으로, 복수의 무인 잠수정(20)은 설정된 탐지 영역(Da)의 주위를 둘러쌈으로써 탐지 영역(Da)을 설정할 수 있다.
탐지 영역은 수중 표적(t)의 활동이 예상되거나 감시가 필요한 해역을 포함하는 소정의 영역을 의미한다. 복수의 무인 잠수정(20)으로 형성되는 탐지 영역(Da)은 실시예에 따른 소나 시스템(1)의 탐지 영역이다.
탐지 영역(Da)은 표적(t)을 탐지하고 무인 수상정(30)과 무인 항공기(10) 사이의 통신을 수행하는 단위가 될 수 있다.
탐지 영역(Da)의 개수는 투하되는 복수의 무인 잠수정(20)의 개수에 따라 결정될 수 있다.
탐지 영역(Da)의 최대 크기는 레이저의 음원 준위나 표적 강도 등, 해역의 음 전달특성, 및 음향 감쇄 등의 환경적 인자에 의해 결정될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 무인 잠수정(20)은 최대 탐지 영역(Da)을 확보하기 위해, 자율적으로 움직이면서 군집을 형성하고 탐지 영역에 대응하는 해역의 음향 환경 분석을 수행할 수 있다.
구체적으로 복수의 무인 잠수정(20)은 해역의 음향 환경 분석 결과 및 제어 신호(S)를 이용하여 군집 위치를 결정할 수 있다. 복수의 무인 잠수정(20)은 결정된 군집 위치를 이용하여 다중 상태 수신기로서의 최적의 배치패턴으로 배치된 군집을 형성할 수 있다.
따라서, 복수의 무인 잠수정(20)은 결정된 위치에 군집을 형성하여 표적(t)을 지속적으로 탐지/추적할 수 있다.
복수의 무인 잠수정(20)은 표적(t)에 반사된 복수의 반사 음파(Spr)를 수신하는 소동 소나(미도시)를 각각 포함할 수 있다.
복수의 무인 잠수정(20) 각각은 관성 항법장치(22)와 수심센서(23)를 포함할 수 있다. 복수의 무인 잠수정(20) 각각은 관성 항법장치(22)와 수심센서(23)를 이용하여 무인 잠수정(20) 각각의 위치 정보를 생성할 수 있다.
복수의 무인 잠수정(20) 각각은 직접파와 반사 음파가 포함된 탐지 정보(Di)를 생성할 수 있다.
복수의 무인 잠수정(20)은, 무인 항공기(10) 또는 무인 수상정(30)에서 투하된 다음 군집을 형성할 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
무인 수상정(30)은 탐지 정보(Di)를 이용하여 표적(t)의 위치를 추정할 수 있다. 구체적으로, 무인 수상정(30)은 수신한 반사 음파(Spr)가 직접파인지 반사 음파(Spr)인지 구분할 수가 있고, 이 두 신호의 시간 지연 정보를 이용하여 표적(t)의 위치를 추정할 수 있다.
무인 수상정(30)은 위치 분석 알고리즘을 포함한다. 무인 수상정(30)은 탐지 정보(Di)에 위치 분석 알고리즘을 적용하여 표적(t)의 위치를 추정할 수 있다. 이러한 위치 추적을 위해, 최소 3개의 무인 잠수정(20)이 사용될 수 있다.
무인 수상정(30)은, 음파(Sp)가 발생하는 위치, 무인 잠수정(20)의 위치, 및 직접파와 반사 음파(Spr)의 시간 지연 정보를 이용하여, 3개의 변수(표적의 위도, 경도, 심도)를 포함하는 3개의 다항식을 구성할 수 있다. 무인 수상정(30)은 3개의 다항식을 이용하여 표적(t)의 위치를 추정하고, 표적(t)의 위치 정보를 생성하여 무인 항공기(10)에 송신할 수 있다.
무인 수상정(30)은, 무인 잠수정(20) 각각의 이동 경로(예를 들어, 이동 시간, 좌표)를 설정하고, 설정된 이동 경로에 따라 무인 잠수정(20)이 표적(t)을 지속적으로 탐지/추적할 수 있도록 제어 신호(S)를 생성한다.
구체적으로, 무인 수상정(30)은 표적(t)을 지속적으로 탐지/추적하기 위해, 음파(Sp)가 발생하는 위치 및 복수의 무인 잠수정(20)의 위치를 결정하고 이를 포함하는 제어 신호(S)를 생성한다.
이하, 도 2를 참조하여 실시예에 따른 소나 시스템의 탐지 영역을 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 소나 시스템의 탐지 영역을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 복수의 무인 잠수정(20)은 최대의 탐지 영역(Da)을 확보하기 위해, 자율적으로 움직이면서 군집을 형성할 수 있다. 구체적으로, 복수의 무인 잠수정(20)은 해역의 음향 환경 분석하여, 군집 위치를 결정할 수 있다. 복수의 무인 잠수정(20)은 결정된 군집 위치를 이용하여 다중 상태 수신기로서의 최적의 배치패턴으로 배치된 군집을 형성할 수 있다.
따라서, 종래의 수동 소나를 단독 운영한 경우의 탐지 영역(Ca)에 비해 실시예에 따른 소나 시스템의 탐지 영역(Da)이 넓은 것을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 소나 시스템(1)은 다중상태 군집 탐지 방식을 이용함으로써 종래의 탐지 영역(Ca)보다 확장 가능한 탐지 영역(Da)이 넓다.
이하, 도 3을 참조하여 실시예에 따른 소나 시스템의 음파 송신 위치를 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 소나 시스템의 음파 송신 위치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 소나에서 방사되는 레이저(Lr)로부터 복수의 음파(Sp)를 생성한다. 복수의 음파(Sp)는 수중에서 표적(t)에 반사되어 반사 음파(Spr)가 된다.
복수의 음파(Sp)는 복수의 송신 위치에서 동시에 발생할 수 있다. 따라서, 레이저(Lr)로부터 동시 운용 가능한 음원으로서 9개의 음파(Sp)가 형성될 수 있고, 복수의 무인 잠수정(30)은 반사 음파(Spr)를 수신할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 소나 시스템(1)은 복수의 음파 송신 위치에 의해 고해상도의 수중 표적 탐지가 가능하다.
이하, 도 4를 이용하여 실시예에 따른 탐지 방법을 설명한다.
도 4는 실시예에 따른 탐지 방법을 나타내는 흐름도이다.
단계(S10)에서, 복수의 무인 잠수정(20)은 수중 표적(t)의 활동이 예상되거나 감시가 필요한 해역을 포함하는 단위 탐지 영역(Da)을 설정한다. 구체적으로, 복수의 무인 잠수정(20)은 소정의 영역의 주위를 둘러쌈으로써 탐지 영역(Da)을 설정한다.
단계(S20)에서, 복수의 무인 잠수정(20)은 최대의 탐지 영역(Da)을 확보하기 위해, 자율적으로 움직이면서 군집을 형성하고 해역의 음향 환경 분석을 수행한다.
단계(S30)에서, 복수의 무인 잠수정(20)은 해역의 음향 환경 분석하고, 음향 환경 분석 결과 및 제어 신호(S)를 이용하여 군집 위치를 결정한다.
단계(S40)에서, 복수의 무인 잠수정(20)은 결정된 군집 위치를 이용하여 다중 상태 수신기로서의 최적의 배치패턴으로 배치된 군집을 형성한다.
단계(S50)에서, 무인 항공기(10)는 레이저(Lr)의 펄스의 속성을 결정한다.
단계(S60)에서, 무인 항공기(10)는 레이저(Lr)의 파장(Wave Length)을 조절하여 레이저(Lr)의 음파의 주파수를 결정함으로써 레이저(Lr)를 암호화한다.
단계(S70)에서, 무인 항공기(10)는 암호화된 레이저(Lr)를 방사하여 통신한다.
단계(S80)에서, 복수의 무인 잠수정(20)은 수신한 반사 음파(Spr)를 포함하는 탐지 정보(Di)를 생성한다. 구체적으로, 레이저(Lr)로 생성된 음향 펄스와 결합하여 표적(t)의 위치 정보가 포함된 탐지 정보(Di)를 생성한다.
단계(S90)에서, 무인 수상정(30)은 탐지 정보(Di)를 이용하여 표적(t)의 위치를 추정한다.
단계(S100)에서, 무인 수상정(30)은 3개의 다항식을 이용하여 표적(t)의 위치를 추정하고, 표적(t)의 위치 정보를 생성한다. 무인 수상정(30)은 무인 잠수정(20) 각각의 이동 경로(예를 들어, 이동 시간, 좌표)를 설정하고, 설정된 이동 경로에 따라 무인 잠수정(20)이 표적(t)을 지속적으로 탐지/추적할 수 있도록 제어 신호(S)를 생성한다.
단계(S110)에서, 무인 항공기(10)는 표적(t)의 위치가 포함된 위치 정보 및 무인 수상정(30)의 제어 신호(S)를 수신한다. 무인 수상정(30)은 설정된 이동 경로에 따라 무인 잠수정(20)이 표적(t)을 지속적으로 탐지/추적할 수 있도록, 수신한 제어 신호(S)를 복수의 무인 잠수정(20)에 송신하여 제어 신호(S)를 중계한다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
1: 소나 시스템
10: 무인 항공기
20: 무인 잠수정
30: 무인 수상정
Lr: 레이저
t: 표적

Claims (11)

  1. 레이저를 방사하는 소나를 포함하고 미리 정해진 패턴으로 비행하는 무인 항공기;
    해역의 음향 환경을 분석하고, 상기 레이저의 반사 음파를 이용하여 표적의 위치가 포함된 탐지 정보를 생성하는 적어도 3개의 무인 잠수정; 및
    상기 무인 잠수정들의 이동을 제어하는 제어 신호를 생성하고, 상기 탐지 정보를 이용하여 적어도 하나의 상기 표적의 위치 정보를 생성하는 무인 수상정을 포함하고,
    상기 무인 잠수정들은 상기 표적의 활동이 예상되거나 감시가 필요한 해역 주위를 둘러싸 탐지 영역을 설정하고, 상기 음향 환경의 분석 결과 및 상기 제어 신호를 이용하여 상기 탐지 영역이 최대가 되도록 각각의 상기 무인 잠수정이 배치되어 군집을 형성하고,
    상기 무인 항공기는 상기 레이저 펄스의 속성을 결정하고, 상기 레이저를 암호화하며, 상기 제어 신호를 암호화된 레이저에 실어 방사하고,
    상기 탐지 영역의 최대 크기는 상기 레이저의 음원 준위에 따라 결정되는, 소나 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저는 해수면에서 광음향 변환과정을 거쳐 상기 해수면 아래에서 복수의 음파를 생성하며,
    상기 복수의 음파 각각은 상기 표적에 반사되지 않은 직접파와 상기 표적에 반사되어 복수의 반사 음파를 생성하는, 소나 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탐지 정보는, 상기 음파의 발생 위치, 상기 무인 잠수정의 위치, 및 상기 직접파와 상기 반사 음파를 포함하고,
    상기 무인 수상정은 상기 탐지 정보를 이용하여 상기 위치 정보를 생성하는, 소나 시스템.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 무인 수상정은 상기 직접파와 상기 반사 음파의 시간 지연 정보를 이용하여 상기 표적의 위치 정보를 생성하는, 소나 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무인 수상정은 상기 무인 잠수정의 이동 경로를 설정하고 상기 설정된 이동 경로를 포함하는 제어 신호를 생성하는, 소나 시스템.
  7. 소나 시스템을 이용한 탐지 방법으로서,
    상기 소나 시스템은, 레이저를 방사하는 소나를 포함하고 미리 정해진 패턴으로 비행하는 무인 항공기, 표적의 탐지 정보를 생성하는 적어도 3개의 무인 잠수정, 및 상기 무인 항공기, 상기 무인 잠수정들의 이동을 제어하는 제어 신호를 생성하는 무인 수상정을 포함하고,
    상기 탐지 방법은,
    상기 무인 잠수정들이, 상기 표적의 활동이 예상되거나 감시가 필요한 해역 주위를 둘러싸 탐지 영역을 설정하는 단계;
    상기 무인 잠수정들이, 상기 탐지 영역에 대응하는 해역의 음향 환경을 분석하는 단계;
    상기 무인 잠수정들이, 상기 분석 결과에 따라 상기 탐지 영역이 최대가 되도록 군집 위치를 결정하고 결정된 군집 위치에 대응하여 각각의 상기 무인 잠수정을 배치하고 군집을 형성하는 단계;
    상기 무인 잠수정들이, 상기 레이저의 반사 음파를 이용하여 상기 표적의 위치가 포함된 상기 탐지 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 무인 수상정이, 상기 탐지 정보를 이용하여 적어도 하나의 표적의 위치 정보를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 무인 항공기는 상기 레이저의 펄스의 속성을 결정하고, 상기 레이저를 암호화하며, 상기 제어 신호를 암호화된 레이저에 실어 방사하고,
    상기 탐지 영역의 최대 크기는 상기 레이저의 음원의 준위에 따라 결정되는 탐지 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 무인 잠수정들이, 상기 분석 결과에 따라 상기 탐지 영역이 최대가 되도록 군집 위치를 결정하고 결정된 군집 위치에 대응하여 각각의 상기 무인 잠수정을 배치하고 군집을 형성하는 단계 이후에,
    상기 무인 항공기가, 상기 레이저의 펄스의 속성을 설정하는 단계;
    상기 무인 항공기가, 상기 레이저의 파장을 조절하여 상기 레이저를 암호화하는 단계; 및
    상기 무인 항공기가, 상기 암호화된 레이저를 방사하는 단계
    를 더 포함하는 탐지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무인 수상정이, 적어도 하나의 상기 무인 잠수정의 이동 경로를 설정하고, 상기 설정된 이동 경로에 따라 적어도 하나의 상기 무인 잠수정을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 탐지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무인 항공기가, 상기 위치 정보 및 상기 제어 신호를 수신하고, 상기 수신한 제어 신호를 상기 무인 잠수정들에 송신하는 단계
    를 더 포함하는 탐지 방법.
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