KR102298623B1 - Hmd를 활용한 전차의 상황인식시스템 - Google Patents

Hmd를 활용한 전차의 상황인식시스템 Download PDF

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박해원
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Abstract

본 발명은 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템은 전차의 외면에 일정한 간격마다 배치되어 전차의 인근의 전장상황 및 표적을 촬영하며, 영상촬영 및 표적의 열원감지하는 복수의 카메라부와, 카메라부로부터 촬영된 영상신호를 제공 받아 촬영된 영상을 합성하고, 합성된 하나 이상의 영상 중 어느 하나를 선택하거나 전환하는 영상처리부 및 전차조종수가 착용하는 헬멧을 포함하고, 헬멧의 정면부에 영상을 표시하는 영상표시장치가 설치되며, 영상표시장치에 카메라부 및 영상처리부에서 제공받은 영상을 현시하는 HMD형 상황전시부를 포함하고, 상황전시부는 상황인식모드, 어라운드뷰모드 및 저동전환모드를 설정할 수 있는 제어부 및 헬멧의 움직임 및 각도를 감지하는 센서부를 포함한다.

Description

HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템{Situational Awareness System of Main Battle Tank Using HMD}
본 발명은 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 HMD(Helmet Mounted Display)를 활용하여 전차의 주변 상황을 감지하기 위한 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전차는 위력이 큰 포나 기관총 등을 탑재하고, 두꺼운 장갑으로 방호된 차체에 도로가 없는 야지(野地)에서도 기동할 수 있는 강력한 추진기관과 주행장치를 지닌 전투차량을 말한다.
따라서 전차에는 표적을 공격하기 위해 전차장과 포수가 각각의 임무수행 및 주변상황을 인식할 수 있도록 전차장조준경 및 포수조준경과, 표적의 위치를 포착해서 컴퓨터에 의해 표적의 이동방향이나 속도 등을 계산하고 포를 그 방향으로 지향 조준하게 하는 사격통제장치 및 항법장치 등이 탑재되어 운용되고 있다.
즉, 전차는 전차장이 전차장조준경을 통해 표적을 탐지하면, 전차장조준경의 표적지시기능과 사격통제장치 및 항법장치에 의해 포신이 전차장이 발견한 표적으로 조준 됨에 따라, 포수는 포수조준경을 통해 표적을 재확인한 다음, 탄약장전 후 발사하여 표적을 공격하는 것이다.
그런데 전차는 막강한 공격력을 갖추는 반면에, 전차승무원의 전차주변 상황인지 능력은 포탑에 장착된 전차장조준경에 의존함에 따라, 적의 대전차유도미사일 및 보병화기 등 근접 위협에 대한 방호가 취약하였다.
이유인즉, 전투시에 전차승무원, 특히 전차장은 전차 내에서 전차장조준경을 360도 회전시켜 전차조준경이 보내온 영상을 통해 전차주변의 전장상황과 표적을 탐지할 수 있지만, 만약 전차장조준경의 방향이 전차의 전방 표적만 주시할 경우, 전차의 후방 및 측방은 전차조준경의 시계에서 벗어난 사각지대가 되므로, 전차의 후방 및 측방으로부터의 대전차유도미사일 및 보병화기 등 근접 위협에는 전차승무원이 미리 대처할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 상기의 상황은 전차승무원의 생존과 직결되기 때문에, 이를 해결하기 위한 방안으로, 장갑 개량, 방호네트 적용 등을 통해 방호 능력을 향상시킬 수도 있으나, 이 또한 전차 방호에 한계가 있으므로, 전차승무원의 생존성 향상에 별 도움을 주는 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0071954호
본 발명의 목적은 HMD를 활용하여 전차의 주변 상황을 감지하기 위한 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템은 전차의 외면에 일정한 간격마다 배치되어 상기 전차의 인근의 전장상황 및 표적을 촬영하며, 영상촬영 및 표적의 열원감지하는 복수의 카메라부;
상기 카메라부로부터 촬영된 영상신호를 제공 받아 촬영된 영상을 합성하고, 합성된 하나 이상의 영상 중 어느 하나를 선택하거나 전환하는 영상처리부; 및
전차조종수가 착용하는 헬멧을 포함하고, 상기 헬멧의 정면부에 영상을 표시하는 영상표시장치가 설치되며, 상기 영상표시장치에 상기 카메라부 및 영상처리부에서 제공받은 영상을 현시하는 HMD형 상황전시부; 를 포함하고,
상기 상황전시부는 상황인식모드, 어라운드뷰모드 및 저동전환모드를 설정할 수 있는 제어부; 및
상기 헬멧의 움직임 및 각도를 감지하는 센서부; 를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서부를 통해 움직임 및 각도의 감지에 따라 상황인식모드, 어라운드뷰모드 또는 자동전환모드 중 어느 하나를 선택하여 이에 따른 정보를 현시할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템에 있어서, 상기 상황인식모드는 상기 상황전시부에 전차를 기준으로 일정범위 이상의 상황을 파노라마영상으로 현시하고,
상기 어라운드뷰모드는 상기 상황전시부에 전차를 기준으로 일정범위 이내의 상황을 어라운드뷰 영상으로 현시하며,
상기 자동전환모드는 상기 센서부에서 감지된 헬멧의 회전각도에 따라 상황인식영상 또는 어라운드뷰영상이 자동 전환 유무를 on/off 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템에 있어서, 상기 카메라부는 주간에 영상을 촬영하는 주간카메라와, 야간에 영상을 촬영하는 야간카메라 및 어라운드뷰 영상을 촬영하는 어라운드뷰카메라를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템에 있어서, 상기 영상처리부는 상기 카메라부로부터 제공 받은 영상을 파노라마영상으로 합성하는 제1 영상합성모듈;
상기 카메라부로부터 제공 받은 영상을 어라운드뷰 영상으로 처리하는 제2 영상모듈; 및
상기 제1 영상합성모듈 또는 제2 영상합성모듈 중 어느 하나를 선택하거나, 영상이 전환되는 영상전환모듈; 을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템에 있어서, 상기 주간카메라 및 야간카메라에서 촬영된 영상은 제1 영상합성모듈을 통해 파노라마영상으로 합성되고,
상기 어라운드뷰카메라에서 촬영된 영상은 제2 영상합성모듈을 통해 어라운드뷰 영상으로 처리할 수 있다.
이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 전차조종수가 별도의 스위치 조작없이 헬멧의 회전방향 또는 회전각도에 따라 상황인식모드, 어라운드뷰모드를 용이하게 조작하여 전차 인근의 상황을 영상으로 현시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템을 나타내 보인 전체블록도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템의 헬멧의 회전각도에 따라 상황인식모드 및 어라운드뷰모드의 전환되는 작동상태를 나타내 보인 예시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템의 상황인식모드 및 어라운드뷰모드의 표시상태를 나타내 보인 예시도.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템의 헬멧의 회전방향 또는 회전각도에 따라 영상표시장치에 현시되는 영상을 나타내 보인 예시도.
본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 일실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 일실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템은 전차(1)의 외면에 일정한 간격마다 배치되어 전차(1)의 인근의 전장상황 및 표적을 촬영하며, 영상촬영 및 표적의 열원감지하는 복수의 카메라부(10)와, 카메라부(10)로부터 촬영된 영상신호를 제공 받아 촬영된 영상을 합성하고, 합성된 하나 이상의 영상 중 어느 하나를 선택하거나 전환하는 영상처리부(20) 및 전차조종수가 착용하는 헬멧을 포함하고, 헬멧의 정면부에 영상을 표시하는 영상표시장치(31)가 설치되며, 영상표시장치(31)에 카메라부(10) 및 영상처리부(20)에서 제공받은 영상을 현시하는 HMD형 상황전시부(30)를 포함한다.
카메라부(10)는 주간에 영상을 촬영하는 주간카메라(11)와, 야간에 영상을 촬영하는 야간카메라(12) 및 어라운드뷰를 영상을 촬영하는 어라운드뷰카메라(13)를 포함하며, 상기한 주간카메라(11), 야간카메라(12) 및 어라운드뷰카메라(13)에서 촬영된 영상은 영상처리부(20)에 전송할 수 있다.
영상처리부(20)는 주간카메라(11) 및 야간카메라(12)로부터 제공받은 영상을 처리 또는 합성하고, 합성된 영상을 기초로하여 파노라마영상을 제작하는 제1 영상관리모듈(21) 및 어라운드뷰카메라(13)로부터 제공받은 영상을 어라운드뷰 영상으로 제작하는 제2 영상관리모듈(25)을 포함할 수 있다.
제1 영상관리모듈(21)은 주간카메라(11)로부터 제공받은 영상을 처리 또는 합성하는 주간영상관리모듈(22) 및 야간카메라(12)로부터 제공받은 영상을 처리 또는 합성하는 야간영상관리모듈(23)을 포함하며, 주간영상관리모듈(22) 및 야간영상관리모듈(23)에서 처리 또는 합성된 영상을 기초로하여 파노나마영상으로 제작하는 파노라마영상관리모듈(24)을 더 포함할 수 있다.
제2 영상관리모듈(25)은 어라운드뷰카메라(13)로부터 제공 받은 영상을 어라운드뷰 영상으로 제작하는 모듈이며, 어라운드뷰영상관리모듈일 수 있다.
영상처리부(20)는 상기한 제1 영상관리모듈(21) 및 제2 영상관리모듈(25)에서 제작된 하나 이상 영상 중 어느 하나를 선택하거나, 제1 영상관리모듈(21) 또는 제2 영상관리모듈(25) 중 어느 하나의 영상이 표시될 때, 또 다른 영상관리모듈로 전환하는 기능을 수행하는 영상전환모듈(26)을 더 포함할 수 있다.
상황전시부(30)는 전차조종수가 착용하는 헬멧에 영상표시장치(31)가 설치되고, 영상표시장치(31)에 영상처리부(20)에서 제공하는 영상을 현시할 수 있는 HMD(Helmet Mounted Display)다.
이러한 상황전시부(30)는 상기한 영상표시장치(31), 제어부(32) 및 센서부(33)를 더 포함할 수 있다.
센서부(33)는 헬멧의 움직임, 회전방향, 회전각도를 감지하며, 감지된 정보를 제어부(32)에 전송할 수 있다.
제어부(32)는 상황인식모드, 어라운드뷰모드 및 자동전환모드 중 어느 하나의 모드를 설정할 수 있다.
예컨대, 제어부(32)가 상황인식모드를 설정하였을 경우, 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 전차(1)를 기준으로 일정범위 이상의 상황을 파노라마영상으로 현시할 수 있다. 즉, 전차의 측면을 파노라마 영상으로 영상표시장치(31)에 현시될 수 있다.
또한, 예컨대, 제어부(32)가 어라운드뷰모드를 설정하였을 경우, 도 2 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 전차(1)를 기준으로 일정범위 이내의 상황을 어라운드뷰영상으로 현시할 수 있다. 즉, 전차의 평면을 어라운드뷰 영상으로 영상표시장치(31)에 현시될 수 있다.
자동전환모드는 도 2에 도시된 바와 같이, 헬멧의 회전각도에 따라 상황인식모드 또는 어라운드뷰모드를 자동으로 전환할 수 있는 모드이며, On/Off할 수 있어 자동전환모드를 기호에 맞게 설정할 수 있다.
또한, 자동전환모드의 상기한 모드를 자동으로 전환하는 방법은 센서부(33)가 전차조종수가 착용한 헬멧의 움직임 유무, 회전방향 및 회전각도를 감지한 이후, 감지한 정보를 제어부(32)에 전송하며, 제어부(32)가 제공 받은 정보를 기초로하여 회전방향 및 회전각도에 따라 상황인식모드 또는 어라운드뷰모드 중 어느 하나를 제공하도록 설정될 수 있다. 이 때, 상황인식모드 또는 어라운드뷰모드는 제어부(32)에 회전각도에 따라 전환이 이루어지도록 설정될 수 있으며, 사전에 회전각도를 설정할 수 있다.
한편, 상황인식모드 또는 어라운드뷰모드는 헬멧의 좌우회전에 따라 영상표시장치(31)에 표시되는 영상을 차등으로 표시될 수 있다.
예컨대 조종수가 어라운드뷰모드에서 정면을 바라보고 있는 경우에는 도 4a에 도시된 바와 같이. 전차의 기본영상이 영상표시장치(31)에 현시될 수 있고, 예컨대 조종수가 좌측 또는 우측을 바로보고 있는 경우에는 도 4b에 도시된 바와 같이, 전차의 기본영상에 추가로 회전한 각도만큼의 전차의 일부를 확대해서 영상표시장치(31)에 현시할 수 있다.
또한, 예컨대 조종수가 좌측면(90°) 또는 우측면(90°)을 바라보고 있는 경우에는 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 전차의 기본영상에 추가로 전차를 바라보고 있는 좌측면 또는 우측면을 확대하여 영상표시장치(31)에 현시할 수 있다.
이상 본 발명을 일실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템는 이에 한정되지 않는다. 그리고 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다", 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 - 전차 10 - 카메라부
11 - 주간카메라 12 - 야간카메라
13 - 어라운드뷰카메라 20 - 영상처리부
21 - 제1 영상관리모듈 22 - 주간영상관리모듈
23 - 야간영상관리모듈 24 - 파노라마영상관리모듈
25 - 제2 영상관리모듈 26 - 영상전환모듈
30 - 상황전시부 31 - 영상표시장치
32 - 제어부 33 - 센서부

Claims (6)

  1. 전차의 외면에 일정한 간격마다 배치되어 상기 전차의 인근의 전장상황 및 표적을 촬영하며, 영상촬영 및 표적의 열원감지하는 복수의 카메라부;
    상기 카메라부로부터 촬영된 영상신호를 제공 받아 촬영된 영상을 합성하고, 합성된 하나 이상의 영상 중 어느 하나를 선택하거나 전환하는 영상처리부; 및
    전차조종수가 착용하는 헬멧을 포함하고, 상기 헬멧의 정면부에 영상을 표시하는 영상표시장치가 설치되며, 상기 영상표시장치에 상기 카메라부 및 영상처리부에서 제공받은 영상을 현시하는 HMD형 상황전시부; 를 포함하고,
    상기 상황전시부는 상황인식모드, 어라운드뷰모드 및 저동전환모드를 설정할 수 있는 제어부; 및
    상기 헬멧의 움직임 및 각도를 감지하는 센서부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 센서부를 통해 움직임 및 각도의 감지에 따라 상황인식모드, 어라운드뷰모드 또는 자동전환모드 중 어느 하나를 선택하여 이에 따른 정보를 현시하며,
    상기 상황인식모드는 상기 상황전시부에 전차를 기준으로 일정범위 이상의 상황을 파노라마영상으로 현시하고,
    상기 어라운드뷰모드는 상기 상황전시부에 전차를 기준으로 일정범위 이내의 상황을 어라운드뷰 영상으로 현시하며,
    상기 자동전환모드는 상기 센서부에서 감지된 헬멧의 회전각도에 따라 상황인식영상 또는 어라운드뷰영상이 자동 전환 유무를 on/off 하는, HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라부는 주간에 영상을 촬영하는 주간카메라와, 야간에 영상을 촬영하는 야간카메라 및 어라운드뷰 영상을 촬영하는 어라운드뷰카메라를 포함하는, HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 영상처리부는 상기 카메라부로부터 제공 받은 영상을 파노라마영상으로 합성하는 제1 영상합성모듈;
    상기 어라운드뷰카메라로부터 제공 받은 영상을 어라운드뷰 영상으로 처리하는 제2 영상합성모듈; 및
    상기 제1 영상합성모듈 또는 제2 영상합성모듈 중 어느 하나를 선택하거나, 영상이 전환되는 영상전환모듈; 을 포함하는, HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 주간카메라 및 야간카메라에서 촬영된 영상은 제1 영상합성모듈을 통해 파노라마영상으로 합성되고,
    상기 어라운드뷰카메라에서 촬영된 영상은 제2 영상합성모듈을 통해 어라운드뷰 영상으로 처리하는, HMD를 활용한 전차의 상황인식시스템.
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