KR102274154B1 - 지향형 음향기만장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지향형 음향기만장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적 음향 어뢰의 방향을 추정하고, 적 음향 어뢰의 방향으로 높은 음향 기만신호를 송신할 수 있는 지향형 음향기만장치 및 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지향형 음향기만장치 및 제어방법은 적 음향 어뢰의 이동방향을 지속적으로 추정하면서 추정된 적 음향 어뢰 방향으로 높은 출력의 기만신호를 송신할 수 있도록 제어한다. 이러한 제어를 통해서 본 발명은 자함의 주변에서 운용되는 복수개의 지향형 음향기만장치에서 발생되는 기만신호가 적 음향 어뢰의 이동방향과는 다르게 이동되는 자함에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

Description

지향형 음향기만장치 및 제어방법{Directional sound deception device and control method}

본 발명은 지향형 음향기만장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적 음향 어뢰의 방향을 추정하고, 적 음향 어뢰의 방향으로 높은 음향 기만신호를 송신할 수 있는 지향형 음향기만장치 및 제어방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

어뢰는 수상함정이나 잠수함으로부터 발사되어 수중에서 자체적으로 움직이고, 수상함 또는 잠수함을 파괴하거나 격침시키는데 이용된다. 현재 운용되는 대부분의 어뢰는 음향정보를 사용하여 표적을 탐지/추적하는 기능을 탑재하고 있다. 이러한 음향 추적 어뢰의 경우, 음향 기만기와 같은 음향어뢰 대항체계에 기만되어 표적 탐지 및 추적 성능이 저하된다.

일반적으로 음향 기만기는 어뢰가 표적 탐지를 위해 송신한 음향신호를 수집하여 분석한다. 음향 기만기는 분석된 음향신호가 어뢰 송신신호일 때, 기만신호를 생성하고 적 어뢰를 향하여 송신한다. 음향 기만기에서 송신된 기만신호는 표적 반사음을 모사한 신호로 적 어뢰가 수신하게 되면, 음향 기만기를 표적으로 오인하게 만들어 기만 효과를 극대화 할 수 있다.

종래 음향 어뢰를 기만하는 음향 기만기의 경우, 무지향성 송신 센서를 사용하고 있다. 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 자함(표적함; 200)은 방사신호와 최대한 동일한 형태의 기만신호를 발생시키는 음향 기만기(210)를 운용한다. 음향 기만기(210)는 적 음향 어뢰(230)로 하여금 음향 기만기(210)를 실제표적으로 오인하도록 유도하여, 적 음향 어뢰의 탐지능력을 저하시키고 피탐지율을 낮추고자 시도한다.

이때 종래 음향 기만기에 설치 운용되는 송신 센서는 수평 전방향으로 유사한 크기를 송신하는 무지향성 음향 센서를 사용하였다. 또한 종래 음향 기만기에 설치 운용되는 송신 센서는 정해진 광대역 소음 또는 수신된 적 어뢰 신호를 단순히 반복 송신하는 형태에 불과하였다.

이와 같은 종래 무지향성 송신 센서를 사용하는 음향 기만기는, 적 음향 어뢰에 기만신호를 제공하지만, 동시에 자함의 음향정보 수집센서에도 노이즈를 제공하게 된다. 특히, 음향 기만기로부터의 발생 노이즈는 출력이 높고, 지속시간이 길어서 자함의 음향정보 수집 능력을 저하시키는 요인이 되었다.

또한, 다수의 음향 기만기를 동시에 운용할 경우, 자함의 음향정보 수집 능력에 미치는 영향이 매우 크게 되기 때문에, 이와 반비례하여 자함에서 표적의 정보를 획득하는 성능은 매우 저하될 수 밖에 없었다.

따라서 본 발명의 목적은 적 음향 어뢰의 이동방향을 지속적으로 추정하면서 추정된 적 음향 어뢰 방향으로 높은 출력의 기만신호를 송신할 수 있는 지향형 음향기만장치 및 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 적 음향 어뢰에 높은 출력의 기만신호를 송신하면서도 자함의 음향정보 수집센서의 노이즈 영향을 최소화할 수 있는 지향형 음향기만장치 및 제어방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치는 적 음향 어뢰를 기만하기 위하여 자함에서 발사되어 운용되는 지향형 음향기만장치에 있어서, 독립적으로 송신 제어가 이루어지는 송/수신 지향성 음향센서를 적어도 4개 이상 4방향(상하좌우)에 설치하고 있는 센서모듈; 센서모듈의 4개 방향에서 수신된 수신신호가 적 음향 어뢰신호일 때, 가장 큰 신호가 수신된 방향을 적 어뢰 이동 방향으로 판단하고, 해당 방향의 송/수신 지향성 음향센서를 선택하는 제어모듈; 자함에서 음향기만장치가 발사된 직 후, 센서모듈의 송/수신 지향성 음향센서를 통하여 자함의 소음신호를 수집하고, 저장하는 저장모듈;기설정된 알고리즘에 기반해서 생성된 기만신호와 저장모듈에 저장된 자함 소음신호를 합성하여 최종 기만신호를 생성하는 합성모듈; 선택된 특정 방향의 송/수신 지향성 음향센서를 이용하여 합성모듈에서 합성된 최종 기만신호를 높은 출력신호로 출력하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 센서모듈에 설치된 송/수신 지향성 음향센서는 송/수신 지향각을 갖고, 특정 방향에 설치 운용되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 제어모듈은 4개 방향에 설치된 송/수신 지향성 음향센서의 수신신호에 기반해서 작동 종료시간까지 지속적으로 적 음향 어뢰의 이동 방향을 추정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 제어모듈은 작동 종료시간까지 적 음향 어뢰의 이동 방향에 근접한 특정 방향의 송/수신 지향형 음향센서를 활용하여 지속적으로 적 음향 어뢰 이동 방향으로 기만신호가 송신되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 지향형 음향기만장치는 자함으로부터 복수개가 발사되어 독립적으로 운용되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 합성모듈에서 최종 기만신호에 합성되는 기만신호는 광대역 기만신호 또는 센서모듈에서 수신된 적 음향 어뢰신호를 활용하여 생성된 기만신호인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 제어모듈은 센서모듈의 4개 방향에서 수신된 수신신호가 적 음향 어뢰신호인지를 판별하는 어뢰신호 판별모듈; 기설정된 알고리즘으로 기만신호를 생성하는 기만신호 생성모듈; 센서모듈에서 가장 큰 신호가 수신된 방향을 비교하는 수신신호 크기 비교모듈; 가장 큰 수신신호에 기반해서 적 음향 어뢰의 이동 방향을 추정하는 추정모듈; 추정된 적 어뢰 방향에 근접한 음향센서를 기만신호 송신을 위한 음향센서로 선택하는 송신센서 선택모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 센서모듈에 설치된 4방향 송/수신 지향성 음향센서는 송신과 수신을 위한 음향센서가 분리 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만 제어방법은 적 음향 어뢰를 기만하기 위하여 자함에서 발사되어 운용되는 지향형 음향기만 제어방법에 있어서, 독립적으로 송신 제어가 이루어지는 송/수신 지향성 음향센서를 적어도 4개 이상 4방향(상하좌우)에 설치하고 적 음향 어뢰의 신호를 수신하는 1단계; 자함에서 음향기만장치가 발사된 직 후, 4방향에 설치된 송/수신 지향성 음향센서를 통하여 자함의 소음신호를 수집하고, 저장하는 2단계; 송/수신 지향성 음향센서에서 수신된 적 음향 어뢰 신호에 기반해서 적 음향 어뢰의 방향을 추정하고, 해당 방향의 송/수신 지향성 음향센서를 선택하는 3단계;기설정된 알고리즘에 기반해서 생성된 기만신호와 저장모듈에 저장된 자함 소음신호를 합성하여 최종 기만신호를 생성하고, 선택된 특정 방향의 송/수신 지향성 음향센서를 이용하여 최종 기만신호를 높은 출력신호로 출력하는 4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 3단계는 4개 방향에 설치된 송/수신 지향성 음향센서의 수신신호에 기반해서 작동 종료시간까지 지속적으로 적 음향 어뢰의 이동 방향을 추정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 4단계는 작동 종료시간까지 적 음향 어뢰의 이동 방향에 근접한 특정 방향의 송/수신 지향형 음향센서를 활용하여 지속적으로 적 음향 어뢰 이동 방향으로 기만신호가 송신되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 4단계에서 최종 기만신호에 합성되는 기만신호는 광대역 기만신호 또는 센서모듈에서 수신된 적 음향 어뢰신호를 활용하여 생성된 기만신호인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 3단계는 4개 방향에서 수신된 수신신호가 적 음향 어뢰신호인지를 판별하는 단계; 기설정된 알고리즘으로 기만신호를 생성하는 단계; 4방향 수신신호 중 가장 큰 신호가 수신된 방향을 검출하는 단계; 가장 큰 수신신호에 기반해서 적 음향 어뢰의 이동 방향을 추정하는 단계; 추정된 적 어뢰 방향에 근접한 음향센서를 기만신호 송신을 위한 음향센서로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지향형 음향기만장치 및 제어방법은 적 음향 어뢰의 이동방향을 지속적으로 추정하면서 추정된 적 음향 어뢰 방향으로 높은 출력의 기만신호를 송신할 수 있도록 제어한다. 이러한 제어를 통해서 본 발명은 자함의 주변에서 운용되는 복수개의 지향형 음향기만장치에서 발생되는 기만신호가 적 음향 어뢰의 이동방향과는 다르게 이동되는 자함에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 즉, 자함에서 적 음향 어뢰를 추적하기 위해서 음향정보 수집센서를 운용할 때, 수신되는 신호에 음향기만장치로부터 발생된 기만신호에 따른 노이즈 영향을 최소화하는 것이 가능하다.

또한 본 발명은 자함으로부터 지향형 음향기만장치가 발사된 직후, 자함 및 주변 소음을 수집하여 저장하고, 이 저장된 신호를 기만신호 생성에 포함하여 이용하고 있다. 이와 같은 제어는 적 음향 어뢰로 하여금 지향형 음향기만장치가 자함으로 오인하도록 유도할 수 있어서 최적의 기만효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 음향기만기의 예시도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치 및 제어방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치의 센서부의 구성도를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치의 제어를 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"와 "기", "모듈"과 "부", "유닛"과 "부", "장치"와 "시스템", "송신 센서"와 "음향 센서"등은 명세서 작성의 용이함 만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 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, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치 및 제어방법을 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치(10)는 자함(20)에서 발사후, 적 음향 어뢰(30)로부터 신호를 수신하고, 방향 별로 수신된 적 음향 어뢰 수신신호의 크기를 비교하여 가장 큰 신호가 검출된 방향으로 적 음향 어뢰(30)의 방향을 추정한다. 그리고 적 음향 어뢰(30)가 이동하는 방향으로 높은 출력의 기만 신호를 송신하도록 제어된다. 이러한 제어로 자함(20)의 음향정보 수집센서(도시하지 않음)는 적 음향 어뢰(30)의 추적을 위한 신호 수신에 있어서 지향형 음향기만장치(10)에서 발생되는 기만신호의 간섭 영향을 최소한으로 받게 된다.

도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치의 센서부의 구성도를 도시하고 있다.

센서부(47)는 송/수신 음향센서(40,42,44,46)를 적어도 4개 또는 4개 이상을 포함한다. 적어도 4개의 송/수신 음향센서(40,42,44,46)는 센서부(47)에서 4방향(상하좌우 또는 동서남북)에 설치된다. 설치되는 송/수신 음향센서(40,42,44,46)는 송/수신 지향각을 갖고, 특정 방향으로 설치되어 운용 가능하다. 또한, 송/수신 음향센서(40,42,44,46)는 특정 방향을 향해서 높은 출력의 신호를 송신할 수 있는 지향성 센서이다. 이때 음향센서는 특정 방향을 향해서 지향각만큼 수평방향으로 유사한 크기의 신호를 송신한다.

도 3의 (a)에 도시한 구성은 센서부를 정면에서 본 상태도이고, 도 3의 (b)에 도시한 구성은 센서부를 측면에서 본 상태도이다.

또한, 센서부(47)는 송/수신 음향센서가 일체형으로 구성될 수 있고, 송신 음향센서와 수신 음향센서가 분리형으로 구성될 수 있다. 본 발명에서 센서부(47)에 설치된 다수의 송/수신 음향센서는 독립적으로 송신신호의 출력 제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다. 즉, 4개의 송/수신 음향센서 중에서, 적 음향 어뢰의 방향에 근접한 특정의 센서만이 높은 기만신호를 송신하도록 제어될 수 있다.

또한 센서부(47)에 설치된 다수의 송/수신 음향센서는 자함(20)에서 발사되면서부터 각 방향별로 자함(20)과 주변 소음신호를 수신하도록 제어된다. 이때 수신된 신호는 표적 반사음을 모사한 기만신호 생성시에 혼합되어서 송/수신 음향센서를 통해서 송신하도록 제어하므로서, 지향형 음향기만장치(10)를 표적(자함)으로 오인하게 만드는 기만 효과를 극대화시킨다.

또한, 센서부(47)에 설치된 다수의 송/수신 음향센서(40,42,44,46)는 각 방향별로 적 음향 어뢰(30)의 신호를 수신하도록 제어된다. 이때 수신된 신호는 소정의 신호처리 과정을 통해서 어뢰 신호 여부를 판별하고, 어뢰 신호로 판별된 이후, 각 방향에서 수집된 어뢰 신호 중에서 가장 크게 수신된 방향을 어뢰 이동 방향으로 판단하는데 기초 자료로 이용된다.

그리고 방향별로 설치된 다수의 송/수신 음향센서(40,42,44,46)는 적 음향 어뢰(30)의 신호를 지속적으로 수신하고, 이 수신된 신호에 기반해서 어뢰 이동 방향을 추정하는데 이용한다.

본 발명에 적용 가능한 송/수신 지향성 음향센서는 지향성을 갖는 송/수신 겸용 음향 센서의 경우, 지향형 음향기만장치에 장착하여 사용 가능한 크기적 요건이 충족되면 사용 가능하다. 다른 형태로 무지향성 송/수신 센서의 경우에 있어서도 본 발명의 음향기만장치 몸체에 차폐 구조(흡음 구조)를 형성하여 적용하는 것도 가능하다.

본 발명에서 사용되는 송/수신 지향성 음향센서의 지향각은 센서 제작 설계 단계에서 기 결정되는 것이 바람직하다. 즉, 송신 음향센서로 이용 가능한 원판형 센서, 구형 센서, 그리고 원통형 센서 등을 활용할 수 있고, 각 센서들의 지향각은 센서 제작 설계 단계에서 기 결정된다.

다음, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치의 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치는 자함에서 복수개가 발사되어서 각각의 음향기만장치 독립적으로 운용하는 것이 가능하다. 자함(수상함 또는 잠수함)은 복수개의 지향형 음향기만장치를 발사한다.

복수개의 지향형 음향기만장치는 적 음향 어뢰의 신호를 수신하기 위한 복수개의 송/수신 음향센서(40,42,44,46)를 4방향에 장착한 센서부(47)를 포함한다. 센서부(47)에 장착된 복수개의 송/수신 음향센서는 4방향에 적어도 하나씩 장착될 수 있고, 각 방향별로 하나 이상 설치도 가능하다. 여기서 센서부는 지향형 음향기만장치의 최선두에 장착되는 것이 바람직하다.

자함에서 지향형 음향기만장치가 발사된 후부터 다수의 송/수신 음향센서들(40,42,44,46)로 구성된 센서부(47)을 통해 자함 및 주변 소음신호를 수신한다. 수신된 신호는 자함신호 저장모듈(50)에 저장되어진다. 자함신호 저장모듈(50)에 저장된 신호는 후술되는 기만신호에 합성되어서 최종 기만신호로 출력되어진다.

한편, 다수의 송/수신 음향센서(40,42,44,46)는 적 음향 어뢰의 신호를 수신한다. 즉, 신호수신모듈(52)은 다수의 송/수신 음향센서(40,42,44,46)를 통해서 4방향에서 적 음향 어뢰신호를 수신한다. 각 방향에서 수신된 적 음향 어뢰신호는 아날로그/디지털 변환, 증폭, 필터링, 분석 등의 신호처리과정을 통하여 수신신호를 분석하고, 어뢰신호 판별모듈(54)에서 기설정된 어뢰판별 알고리즘을 통해서 어뢰신호 여부가 판별된다.

본 발명에서 신호수신모듈(52) 및 어뢰신호 판별모듈(54)은 각 센서별로 하나씩 구비하는 것으로 도시하고 있으나, 하나의 모듈에서 다수의 센서신호를 신호처리하고 통합적으로 어뢰신호 여부를 판별하도록 구성하는 것도 가능하다.

어뢰신호가 검출되면, 기만신호 생성모듈(56)은 적 음향 어뢰로 방사할 기만신호를 생성한다. 이때 생성되는 기만신호는 자함의 방사신호를 모사한 기만신호, 광대역 소음신호, 수신한 적 어뢰 신호를 활용한 기만신호 등으로 기설정된 알고리즘에 의해서 생성 가능하고, 적 음향 어뢰에서 음향기만장치를 자함으로 오인 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 지향형 음향기만장치는 적 음향 어뢰의 이동 방향으로 높은 출력의 기만신호를 출력하는 것을 특징으로 하고 있다. 따라서 본 발명의 지향형 음향기만장치는 4방향 송/수신 음향센서(40,42,44,46)에서 수신된 수신신호의 크기를 비교하고, 가장 큰 신호가 수신된 방향을 판단한다.

그리고 본 발명의 어뢰 방향 추정모듈(60)은 수신신호 크기모듈(58)에서 판단된 가장 큰 수신신호의 방향을 적 음향 어뢰의 이동 방향으로 판단한다. 이후 어뢰방향 추정모듈(60)은 수신신호에 기반해서 기설정된 어뢰 방향 추정 알고리즘을 통해서 어뢰 이동 방향을 추정하고, 어뢰 이동 방향에 근접한 방향의 송신센서를 선택한다.

송신센서 선택모듈(62)은 4방향 송/수신 음향센서(40,42,44,46) 중에서 적 음향 어뢰의 이동 방향에 근접한 특정방향의 송/수신 음향센서를 기만신호 송신을 위한 송신 모듈로 선택한다.

이후 선택된 송신 모듈(66)을 통해서 기만신호가 송신된다. 이때 기만신호에는 저장모듈(50)에 저장된 자함신호와 기만신호 생성모듈(56)에서 생성된 기만신호가 기만신호 및 자함신호 합성모듈(64)에서 합성되고, 합성모듈(64)의 출력신호가 선택된 특정방향의 송신모듈(66)을 통해서 출력된다.

도시되는 도 4에서 송신모듈과 수신모듈을 개별적으로 도시하고 있으나, 앞서 언급한 바와 같이 송수신 통합 센서를 사용할 수도 있고, 송신과 수신을 별도로 제어 가능한 개별 센서를 사용할 수도 있다. 단지 본 발명에서는 특정 방향에 설치된 송/수신 음향센서를 독립적으로 제어하여 높은 출력의 음향 기만신호를 송신할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지향형 음향기만장치의 제어를 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.

자함은 이동 중에 복수개의 지향형 음향기만장치를 발사한다. 복수개의 지향형 음향기만장치는 각각 독립적으로 운용된다. 특히, 해양에서 활동 중, 자함(잠수함 또는 표적)의 존재가 적에게 드러났을 때, 적 음향 어뢰로 하여금 실제 표적으로 오인하도록 지향형 음향기만장치를 복수개 발사한다.

본 발명의 복수개의 지향형 음향기만장치는 적 음향 어뢰에서 자함(표적)으로 오인하도록 기만신호를 방사한다. 이때 방사되는 기만신호는 자함의 신호를 모사한 기만신호가 바람직하다. 따라서 지항형 음향기만장치(10)가 자함에서 발사된 직 후 4방향에 장착된 지향성 송/수신 음향센서(또는 신호수신모듈 ; 52)를 통해서 자함의 방사신호를 수집한다. 이 신호에는 자함의 신호 및 주변 소음신호가 포함될 수 있다. 이렇게 수집된 자함신호는 자함신호 저장모듈(50)에 저장된다(100 단계). 이때 자함신호 저장모듈(50)에 저장되는 신호는 어뢰신호가 아닌 경우, 즉 자함신호 및 주변 소음신호라고 판단된 신호이다.

이후, 신호수신모듈(52)는 각 방향별 송/수신 음향센서(40,42,44,46)에서 수집된 신호를 증폭, 분석 등의 신호처리하고 어뢰신호 판별모듈(54)에서 어뢰판별을 위한 기설정된 알고리즘을 통해서 어뢰신호인지를 판별한다(110 단계).

110 단계에서 어뢰신호로 판단된 후, 기만신호 생성모듈(56)에서 기만신호 생성이 제어된다. 이때 기만신호 생성은 설정된 모드에 따라 자함의 방사신호를 모사한 광대역 기만신호, 수신된 적 어뢰 신호를 활용한 기만 신호 등이고, 기설정된 기만신호 생성 알고리즘에 의해서 생성된다(120 단계).

그리고 적 음향 어뢰의 어뢰신호를 검출한 후, 수신신호 크기 비교모듈(58)에서 4방향 송/수신 음향센서(40,42,44,46)에서 수신된 신호의 크기를 비교하고, 수신신호 크기 비교모듈(58)의 출력값에 기반해서 어뢰방향 추정 모듈(60)은 가장 큰 수신신호가 검출된 방향이 적 음향 어뢰의 이동 방향으로 추정한다.

이때, 적 음향 어뢰의 이동 방향 추정은 본 발명의 지향형 음향기만장치가 작동을 멈추기까지 지속적으로 이루어지고, 적 음향 어뢰의 이동 방향에 따라서 4방향 송/수신 음향센서에서 검출되는 수신신호의 크기가 가변될 수 있다. 즉, 어뢰 방향 추정 모듈(60)은 지속적으로 4방향 송/수신 음향센서(40,42,44,46)를 통하여 가장 큰 수신신호가 검출된 방향으로 어뢰 이동 방향을 추정한다(130 단계).

130 단계에서 적 음향 어뢰의 이동 방향이 추정되면, 송신센서 선택모듈(62)은 4방향 송/수신 음향센서 중에서 추정된 적 어뢰 방향에 근접한 특정의 송/수신 음향센서를 기만신호 송신을 위한 출력 센서로 선택한다(140 단계).

이후 제어모듈의 제어하에 자함신호 저장모듈(50)에 저장된 자함신호와 기만신호 생성모듈(56)에서 생성된 기만신호가 기만신호 및 자함신호 합성모듈(64)에서 합성되어서 최종 기만신호가 출력되어진다.

이렇게 해서 최종 생성된 기만신호가 140 단계에서 선택된 특정 방향의 송/수신 음향센서를 통해서 송신되어진다(150 단계). 이와 같은 과정을 통하여 출력되는 기만신호는 추정된 적 음향 어뢰의 이동 방향을 향해서 고출력으로 송신된다.

즉, 본 발명은 4방향 별로 설치되고 있는 송/수신 음향센서를 통해서 적 음향 어뢰의 이동 방향을 지속적으로 추정하고, 적 음향 어뢰의 이동 방향에 근접한 음향센서를 통해서만 지속적으로 적 음향 어뢰의 이동 방향으로 고출력의 음향 기만신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 지향성 송/수신 음향센서를 이용하여 적 음향 어뢰가 이동하는 방향으로만 고출력의 음향 기만신호를 송신하도록 제어하는 것이 가능하여, 적 음향 어뢰의 이동방향과 다르게 제어되는 자함에서 적 음향 어뢰 신호를 수집하는데 영향을 최소화 가능하다.

도 5에 도시되고 있는 운용 동작은, 본 발명의 지향형 음향기만장치가 동작이 가능하도록 설정된 시간 동안 지속적으로 이루어지고, 작동 종료시간이 되면 자동적으로 종료된다(160 단계).

도 5에 도시되고 있는 지향형 음향기만장치는 센서부(47)의 수신신호를 신호처리하는 구성들을 도시하고 있다. 이 구성은 하나의 칩으로 구현 가능하고, 그 일부 구성을 하나의 제어모듈에서 구현될 수 있다. 또한, 도시하지 않은 전원부를 통해서 전원을 공급받도록 구성될 수 있다.

이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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.

10 : 지향형 음향기만장치
20 : 자함
30 : 적 음향 어뢰
40,42,44,46 : 지향성 송/수신 음향센서
47 : 센서부
50 : 자함신호 저장모듈
52 : 신호수신모듈
54 : 어뢰신호 판별모듈
56 : 기만신호 생성모듈
58 : 수신신호 크기 비교 모듈
60 : 어뢰방향 추정 모듈
62 : 송신센서 선택모듈
64 : 기만신호 및 자함신호 합성 모듈
66 : 기만신호 송신 모듈

Claims (15)

1. 적 음향 어뢰를 기만하기 위하여 자함에서 발사되어 운용되는 지향형 음향기만장치에 있어서,
   독립적으로 송신 제어가 이루어지는 송/수신 지향성 음향센서를 적어도 4개 이상 4방향(상하좌우)에 설치하고 있는 센서모듈;
   센서모듈의 4개 방향에서 수신된 수신신호가 적 음향 어뢰신호일 때, 가장 큰 신호가 수신된 방향을 적 어뢰 이동 방향으로 판단하고, 해당 방향의 송/수신 지향성 음향센서를 선택하는 제어모듈;
   자함에서 음향기만장치가 발사된 직 후, 센서모듈의 송/수신 지향성 음향센서를 통하여 자함의 소음신호를 수집하고, 저장하는 저장모듈;
   기설정된 알고리즘에 기반해서 생성된 기만신호와 저장모듈에 저장된 자함 소음신호를 합성하여 최종 기만신호를 생성하는 합성모듈;
   선택된 특정 방향의 송/수신 지향성 음향센서를 이용하여 합성모듈에서 합성된 최종 기만신호를 높은 출력신호로 출력하고,
   센서모듈에 설치된 송/수신 지향성 음향센서는 송/수신 지향각을 갖고, 특정 방향에 설치 운용되는 지향형 음향기만장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   제어모듈은 4개 방향에 설치된 송/수신 지향성 음향센서의 수신신호에 기반해서 작동 종료시간까지 지속적으로 적 음향 어뢰의 이동 방향을 추정하는 지향형 음향기만장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   제어모듈은 작동 종료시간까지 적 음향 어뢰의 이동 방향에 근접한 특정 방향의 송/수신 지향형 음향센서를 활용하여 지속적으로 적 음향 어뢰 이동 방향으로 기만신호가 송신되도록 제어하는 지향형 음향기만장치.
   
5. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
   지향형 음향기만장치는 자함으로부터 복수개가 발사되어 독립적으로 운용되는 지향형 음향기만장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   합성모듈에서 최종 기만신호에 합성되는 기만신호는 광대역 기만신호 또는 센서모듈에서 수신된 적 음향 어뢰신호를 활용하여 생성된 기만신호인 지향형 음향기만장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   제어모듈은 센서모듈의 4개 방향에서 수신된 수신신호가 적 음향 어뢰신호인지를 판별하는 어뢰신호 판별모듈;
   기설정된 알고리즘으로 기만신호를 생성하는 기만신호 생성모듈;
   센서모듈에서 가장 큰 신호가 수신된 방향을 비교하는 수신신호 크기 비교모듈;
   가장 큰 수신신호에 기반해서 적 음향 어뢰의 이동 방향을 추정하는 추정모듈;
   추정된 적 어뢰 방향에 근접한 음향센서를 기만신호 송신을 위한 음향센서로 선택하는 송신센서 선택모듈을 포함하는 지향형 음향기만장치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   센서모듈에 설치된 4방향 송/수신 지향성 음향센서는 송신과 수신을 위한 음향센서가 분리 장착되는 지향형 음향기만장치.
   
9. 적 음향 어뢰를 기만하기 위하여 자함에서 발사되어 운용되는 지향형 음향기만 제어방법에 있어서,
   독립적으로 송신 제어가 이루어지는 송/수신 지향성 음향센서를 적어도 4개 이상 4방향(상하좌우)에 설치하고 적 음향 어뢰의 신호를 수신하는 1단계;
   자함에서 음향기만장치가 발사된 직 후, 4방향에 설치된 송/수신 지향성 음향센서를 통하여 자함의 소음신호를 수집하고, 저장하는 2단계;
   송/수신 지향성 음향센서에서 수신된 적 음향 어뢰 신호에 기반해서 적 음향 어뢰의 방향을 추정하고, 해당 방향의 송/수신 지향성 음향센서를 선택하는 3단계;
   기설정된 알고리즘에 기반해서 생성된 기만신호와 저장모듈에 저장된 자함 소음신호를 합성하여 최종 기만신호를 생성하고, 선택된 특정 방향의 송/수신 지향성 음향센서를 이용하여 최종 기만신호를 높은 출력신호로 출력하는 4단계를 포함하고,
   4개 방향에 설치된 송/수신 지향성 음향센서는 송/수신 지향각을 갖고, 특정 방향에 설치 운용되는 지향형 음향기만 제어방법.
   
10. 삭제
11. 청구항 9에 있어서,
    3단계는 4개 방향에 설치된 송/수신 지향성 음향센서의 수신신호에 기반해서 작동 종료시간까지 지속적으로 적 음향 어뢰의 이동 방향을 추정하는 지향형 음향기만 제어방법.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    4단계는 작동 종료시간까지 적 음향 어뢰의 이동 방향에 근접한 특정 방향의 송/수신 지향형 음향센서를 활용하여 지속적으로 적 음향 어뢰 이동 방향으로 기만신호가 송신되도록 제어하는 지향형 음향기만 제어방법.
    
13. 청구항 9에 있어서,
    4단계에서 최종 기만신호에 합성되는 기만신호는 광대역 기만신호 또는 센서모듈에서 수신된 적 음향 어뢰신호를 활용하여 생성된 기만신호인 지향형 음향기만 제어방법.
    
14. 청구항 9에 있어서,
    3단계는 4개 방향에서 수신된 수신신호가 적 음향 어뢰신호인지를 판별하는 단계;
    기설정된 알고리즘으로 기만신호를 생성하는 단계;
    4방향 수신신호 중 가장 큰 신호가 수신된 방향을 검출하는 단계;
    가장 큰 수신신호에 기반해서 적 음향 어뢰의 이동 방향을 추정하는 단계;
    추정된 적 어뢰 방향에 근접한 음향센서를 기만신호 송신을 위한 음향센서로 선택하는 단계를 포함하는 지향형 음향기만 제어방법.
    
15. 청구항 9에 있어서,
    4방향에 각각 설치된 송/수신 지향성 음향센서는 송신과 수신을 위한 음향센서가 분리 장착되는 지향형 음향기만 제어방법.
    

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