KR102393735B1 - Device for Tracking Target Based on Laser Position Sensor, Method therefor, and Storage Media The Same - Google Patents

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KR102393735B1 KR1020190178743A KR20190178743A KR102393735B1 KR 102393735 B1 KR102393735 B1 KR 102393735B1 KR 1020190178743 A KR1020190178743 A KR 1020190178743A KR 20190178743 A KR20190178743 A KR 20190178743A KR 102393735 B1 KR102393735 B1 KR 102393735B1
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치는 노이즈를 차단하고 표적에서 반사된 표적 지시용 레이저 신호를 수신하고, 광검출을 위한 레이서 신호를 집속하는 수광광학부, 다중 분할된 검출면을 구비하여 집속된 레이저 신호가 검출면의 각각으로 분할되어 전기신호로 변환하는 광검출부, 광검출부를 구성하는 검출기의 개수와 동일한 개수로 구성되어 검출부에서 변환된 전기신호를 증폭하는 아날로그 증폭부, 아날로그 증폭부에서 증폭한 전기신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호의 세기를 판별하여 제어신호를 생성하여 출력하는 추적제어부 및 상기 추적제어부에서 출력한 제어신호를 수신하고, 제어신호에 따라 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동되는 제어 제어김발을 포함하므로서, 간단하게 구성 가능한 레이저 위치 센서 2개를 사용하여 표적의 각도, 거리, 속도의 계산이 가능하고 표적을 추적할 수 있다.A laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention blocks noise and receives a target-indicating laser signal reflected from a target, and a light-receiving optical unit for focusing the laser signal for photodetection, multi-segmented A photodetector that has a detection surface and the focused laser signal is divided into each of the detection surfaces and converts it into an electric signal, and the number of detectors equal to the number of detectors constituting the photodetector is analog amplification to amplify the electric signal converted by the detection unit Receives the control signal output from the tracking control unit and the tracking control unit that converts the electric signal amplified by the unit and the analog amplifier into a digital signal, generates and outputs a control signal by determining the strength of the converted digital signal, and the control signal With a controlled control gimbal driven by the yaw and pitch axes according to can do.

Description

레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 그 방법과, 그 방법이 저장된 저장 매체{Device for Tracking Target Based on Laser Position Sensor, Method therefor, and Storage Media The Same}Device for Tracking Target Based on Laser Position Sensor, Method therefor, and Storage Media The Same}

본 발명은 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 위치 센서 기반으로 방향 정보, 표적 거리, 속도 정보를 획득하여 표적을 추적하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치와 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser position sensor-based target tracking device and method, and more particularly, to a laser position sensor-based target tracking device for tracking a target by acquiring direction information, target distance, and speed information based on a laser position sensor and how.

일반적인 레이저 위치 센서는 지시용 레이저가 지시하고 있는 물체의 방향 정보를 획득하는 방식이 대부분이며 이는 표적까지의 거리, 속도를 확인할 수 없기 때문에 센서 시스템 운용을 제한한다. Most of the general laser position sensors acquire the direction information of the object pointed by the pointing laser, which limits the operation of the sensor system because the distance and speed to the target cannot be checked.

레이저 거리 측정이 가능한 레이저 거리 측정기는 표적까지의 거리를 알 수 있으나 표적의 각도 정보를 알 수 없으며 반드시 레이저가 센서와 부착된 상태여야만 한다. A laser rangefinder capable of measuring the laser distance can know the distance to the target, but cannot know the angle information of the target, and the laser must be attached to the sensor.

각 센서의 단점을 극복하기 위해 레이저 위치 센서와 거리 측정이 가능한 레이저 거리 측정기를 병행하여 사용하지만 이러한 시스템은 기본적으로 가격이 비싸고 부피가 크며 구성이 어렵다. To overcome the disadvantages of each sensor, a laser position sensor and a laser range finder that can measure distance are used in parallel, but these systems are basically expensive, bulky, and difficult to configure.

더불어 레이저 거리측정기는 레이저가 반드시 거리측정기에 부착이 되어 있어야지만 거리를 확인할 수 있다는 단점이 있다.In addition, the laser rangefinder has the disadvantage that the laser must be attached to the rangefinder to check the distance.

본 발명은 간단하게 구성 가능한 레이저 위치 센서 2개를 사용하여 표적의 각도, 거리, 속도의 계산이 가능하고 표적을 추적할 수 있는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a laser position sensor-based target tracking device and method capable of calculating the angle, distance, and speed of a target and tracking the target using two easily configurable laser position sensors. there is.

본 발명은 2차원 표적 정보를 이용하여 3차원 표적 위치 정보로 획득할 수 있는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for tracking a target based on a laser position sensor that can be obtained as 3D target position information using 2D target information.

본 발명은 가까운 거리부터 먼 거리까지의 표적에 대한 정보를 유연하게 획득할 수 있는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for tracking a target based on a laser position sensor that can flexibly acquire information on a target from a near distance to a far distance.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치는 노이즈를 차단하고 표적(20)에서 반사된 표적 지시용 레이저 신호를 수신하고, 광검출을 위한 레이서 신호를 집속하는 수광광학부; 다중 분할된 검출면을 구비하며, 상기 집속된 레이저 신호가 상기 검출면의 각각으로 분할되어 전기신호로 변환하는 광검출부; 상기 광검출부를 구성하는 검출기의 개수와 동일한 개수로 구성되어 상기 검출부에서 변환된 전기신호를 증폭하는 아날로그 증폭부; 상기 아날로그 증폭부에서 증폭한 전기신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 변환된 디지털 신호의 세기를 판별하여, 상기 표적을 추적하기 위한 김발 제어신호를 생성하여 출력하는 추적제어부 및 상기 김발 제어신호에 따라 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동되는 제어 제어김발을 포함한다. A laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention includes: a light receiving optical unit for blocking noise and receiving a target indicating laser signal reflected from the target 20, and focusing the laser signal for photodetection; a photodetector having a multi-divided detection surface, wherein the focused laser signal is divided into each of the detection surfaces and converted into an electric signal; an analog amplifying unit configured to have the same number of detectors constituting the photodetector and amplifying the electrical signal converted by the detecting unit; According to the tracking control unit and the gimbal control signal that converts the electric signal amplified by the analog amplification unit into a digital signal, determines the strength of the converted digital signal, generates and outputs a gimbal control signal for tracking the target It includes a control gimbal driven by a yaw axis and a pitch axis.

일실시예로서, 상기 수광광학부는 형상이 동일한 제1 수광광학계 및 제2 수광광학계를 구비하는 것이 가능하다. As an embodiment, the light-receiving optical unit may include a first light-receiving optical system and a second light-receiving optical system having the same shape.

일실시예로서, 상기 제1 수광광학계 및 상기 제2 수광광학계는 각각 상기 광검출부로 입사하는 레이저 신호를 모으는 집속 렌즈 및 태양광을 차단하고 레이저 신호만을 수신하는 대역 필터를 구비하는 것이 가능하다. As an embodiment, the first optical receiving optical system and the second optical receiving optical system may each include a focusing lens for collecting the laser signal incident on the photodetector, and a band filter for blocking sunlight and receiving only the laser signal.

일실시예로서, 상기 광검출부는 각각 다중 분할된 검출면과, 상기 검출면과 상기 레이저 신호의 집속 방향의 반대방향 하부에 결합되어 온도변화에 따른 검출면의 반응도 항상성을 유지하기 위한 히터 및 온도센서를 포함하는 제1 광검출기와 제2 광검출기를 구비하는 것이 가능하다. As an embodiment, the photodetector is coupled to a multi-divided detection surface, a lower portion in a direction opposite to the focusing direction of the detection surface and the laser signal, respectively, and a heater and a temperature for maintaining homeostasis of the detection surface according to temperature change It is possible to have a first photodetector comprising a sensor and a second photodetector.

일실시예로서, 상기 아날로그 증폭부는 제1 증폭기와 제2 증폭기를 구비하며, 각각의 증폭기는 다단으로 구성되어 입력되는 높은 전류신호부터 낮은 전류신호까지 증폭하는 것이 가능하다. As an embodiment, the analog amplifier includes a first amplifier and a second amplifier, and each amplifier is configured in multiple stages to amplify an input high current signal to a low current signal.

일실시예로서, 상기 추적제어부는 상기 변환된 디지털 신호를 통해 표적의 각도 정보, 거리 정보, 속도 정보를 계산하여 상기 제어김발을 제어하기 위한 제어신호를 송신하는 것이 가능하다. As an embodiment, the tracking control unit is possible to transmit a control signal for controlling the control gimbal by calculating the angle information, distance information, and speed information of the target through the converted digital signal.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 방법은 제어김발을 초기화하고, 증폭부의 증폭도를 최대값으로 설정하고, 광검출부의 광검출기 온도를 최대값으로 설정하고, 표적 지시용 레이저가 표적을 향하여 레이저 신호를 송신하는 표적 추적 준비단계; 상기 표적으로부터 반사된 레이저 신호를 수신하여, 상기 반사된 레이저 신호가 정상적으로 수신된 경우 상기 수신된 레이저 신호의 세기에 따라 표적 추적 여부를 결정하는 표적 추적 결정 단계; 및 상기 표적 추적 단계에서 표적 추적을 시작하는 경우 표적 각도 정보를 계산하고, 상기 표적 각도 정보 기반으로 표적 거리 정보를 계산하고, 상기 표적 각도 정보 및 상기 표적 거리 정보 기반으로 표적 속도를 계산하는 표적 추적 단계를 포함한다. In the laser position sensor-based target tracking method according to an embodiment of the present invention, the control gimbal is initialized, the amplification degree of the amplification unit is set to the maximum value, the photodetector temperature of the photodetector unit is set to the maximum value, and the laser for target indication A target tracking preparation step of transmitting a laser signal toward the target; a target tracking determining step of receiving the laser signal reflected from the target and determining whether to track the target according to the intensity of the received laser signal when the reflected laser signal is normally received; and when starting target tracking in the target tracking step, calculating target angle information, calculating target distance information based on the target angle information, and calculating target speed based on the target angle information and the target distance information. includes steps.

일실시예로서, 상기 표적 추적 결정 단계에서는 상기 레이저 신호가 수신되지 않은 경우 표적 탐색을 수행하기 위하여 제어김발의 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동하는 것이 가능하다. As an embodiment, in the target tracking determining step, when the laser signal is not received, it is possible to drive the yaw axis and the pitch axis of the control gimbal to perform target search.

일실시예로서, 상기 표적 추적 단계에서는 상기 수신된 레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도 보다 큰 경우 상기 증폭부의 증폭도를 감소시키거나 상기 광검출부의 온도를 감소시키는 것이 가능하다. As an embodiment, in the target tracking step, when the intensity of the received laser signal is greater than a preset amplification, it is possible to reduce the amplification of the amplification unit or decrease the temperature of the photodetector.

일실시예로서, 상기 표적 추적 단계에서는 상기 표적이 추적된 경우, 상기 계산된 표적 각도 정보, 상기 표적 각도 정보 및 상기 표적 속도 정보를 출력하고, 상기 표적 추적 장치의 중심에 상기 표적이 위치하도록 제어김발의 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동하는 것이 가능하다.As an embodiment, in the target tracking step, when the target is tracked, the calculated target angle information, the target angle information, and the target speed information are output, and the target is controlled to be located at the center of the target tracking device It is possible to drive the gimbal's yaw axis and pitch axis.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 방법은 간단하게 구성 가능한 레이저 위치 센서 2개를 사용하여 표적의 각도, 거리, 속도의 계산이 가능하고 표적을 추적할 수 있다. The laser position sensor-based target tracking apparatus and method according to an embodiment of the present invention can calculate the angle, distance, and speed of a target using two easily configurable laser position sensors and track the target.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 방법은 2차원 표적 정보를 이용하여 3차원 표적 위치 정보로 획득할 수 있다. The laser position sensor-based target tracking apparatus and method according to an embodiment of the present invention may be obtained as 3D target position information using 2D target information.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 방법은 가까운 거리부터 먼 거리까지의 표적에 대한 정보를 유연하게 획득할 수 있다. A laser position sensor-based target tracking apparatus and method according to an embodiment of the present invention can flexibly acquire information about a target from a short distance to a long distance.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 방법은 각도와 거리정보를 알기 때문에 표적의 속도 정보 또한 획득할 수 있다. Since the laser position sensor-based target tracking apparatus and method according to an embodiment of the present invention know the angle and distance information, it is possible to also acquire speed information of the target.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 방법은 3차원 표적 위치 정보로 다중반사 및 산란으로 인한 잘못된 표적 정보의 식별이 가능하기 때문에 표적에 대한 추적 정확도가 향상된다.In the laser position sensor-based target tracking apparatus and method according to an embodiment of the present invention, since it is possible to identify erroneous target information due to multiple reflection and scattering with three-dimensional target position information, the tracking accuracy for the target is improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치가 표적 지시용 레이저를 이용하여 표적을 측정 및 추적하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치에 이용되는 수광광학계의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치에 이용되는 검출기의 다양한 검출면 형태를 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 검출기를 구성하는 검출면, 히터 및 온도센서의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치에 이용되는 아날로그 증폭기의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치에 이용되는 디지털 신호 변환 및 신호처리를 하는 추적제어부의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치에 이용되는 제어 김발의 구성도이다.
1 is a functional block diagram of a laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of an apparatus for tracking a target based on a laser position sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating a target tracking apparatus based on a laser position sensor according to an embodiment of the present invention for measuring and tracking a target using a target-indicating laser.
4 is a block diagram of a light receiving optical system used in a laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates various types of detection surfaces of a detector used in a laser position sensor-based target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a detection surface, a heater, and a temperature sensor constituting the detector of FIG. 5 .
7 is a block diagram of an analog amplifier used in a laser position sensor-based target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram of a tracking control unit for digital signal conversion and signal processing used in a laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention.
9 is a configuration diagram of a control gimbal used in a laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments published below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the publication of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto and may be variously implemented by those skilled in the art without being limited thereto.

각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated in different drawings.

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. When a component is referred to as “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it should be understood that other components may exist in between. something to do.

제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있으나, 이와 같은 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 되며 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but such components should not be limited by the terms and are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.

이하에서는 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치 및 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a laser position sensor-based target tracking apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9 .

레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치(100)는 레이저 위치 센서를 기반으로 표적의 거리, 이동 속도, 각도 정보를 측정할 수 있는 장치이다. 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치(100)는 레이저 위치 센서 기반으로 방향 정보 뿐만 아니라 표적까지의 거리, 이를 기반하여 속도 정보를 획득하여 표적을 추적할 수 있다.The laser position sensor-based target tracking device 100 is a device capable of measuring distance, moving speed, and angle information of a target based on the laser position sensor. The laser position sensor-based target tracking apparatus 100 may track the target by acquiring the distance to the target as well as direction information based on the laser position sensor, and speed information based thereon.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치의 기능 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치의 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치가 표적 지시용 레이저를 이용하여 표적을 측정 및 추적하는 개념도이다.1 is a functional block diagram of a laser position sensor-based target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of a laser position sensor-based target tracking apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram in which the laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention measures and tracks a target using a target-indicating laser.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치(100)는 표적(20)에서 반사된 표적 지시용 레이저 신호를 수신하여 집속하는 수광광학부(110)와, 다중 분할된 검출면을 구비하여 집속된 레이저 신호를 상기 검출면의 각각으로 분할하여 전기신호로 변환하는 광검출부(120)와, 광검출부(120)를 구성하는 검출기의 개수와 동일한 개수로 구성되어 상기 검출부에서 변환된 전기신호를 증폭하는 아날로그 증폭부(130)와, 아날로그 증폭부(130)에서 증폭한 전기신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 신호의 세기를 판별하고, 표적(20)을 추적하기 위한 김발 제어신호를 생성하여 출력하는 추적제어부(140) 및 상기 김발 제어신호에 따라 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동되는 제어 제어김발(150)을 포함하여 구성된다. 1 to 3, the laser position sensor-based target tracking device 100 according to an embodiment of the present invention receives and focuses the laser signal for indicating the target reflected from the target 20 ( 110), a photodetector 120 having multiple divided detection surfaces to divide a focused laser signal into each of the detection surfaces to convert it into an electrical signal, and the number of detectors constituting the photodetector 120 is the same An analog amplifying unit 130 configured to amplify the electrical signal converted by the detection unit and converting the electrical signal amplified by the analog amplifying unit 130 into a digital signal to determine the strength of the digital signal, and target 20 ) is configured to include a tracking control unit 140 that generates and outputs a gimbal control signal for tracking, and a control control gimbal 150 driven by a yaw axis and a pitch axis according to the gimbal control signal. .

표적 지시용 레이저(10)는 표적(20)에 레이저를 송신하여 레이저 위치 센서 기반으로 표적(20)을 측정하여 표적 추적 장치(100)에 표적 위치 정보를 전달하는 흔히 사용되는 표적 지시용 장치의 일종이다. The target pointing laser 10 transmits the laser to the target 20 to measure the target 20 based on the laser position sensor and transmit the target location information to the target tracking device 100 of the commonly used target pointing device. is a kind

일실시예로서, 표적 지시용 레이저(10)는 카메라 입력 영상으로부터 표적을 추적하고, 표적의 위치로부터 영상 중심과의 각도를 계산하고, 표적 각도를 고려하여 소형 미러를 제어한다. 입력 영상에서 표적이 중앙에 위치하지 않아도 레이저 빔 조사가 가능하다. 입력 영상 내에서 다수 표적에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 입력 영상에서 표적이 벗어나더라도 표적의 이동 경로를 예측하여 지속적인 레이저 빔 조사가 가능하다.In one embodiment, the target pointing laser 10 tracks the target from the camera input image, calculates an angle with the image center from the position of the target, and controls the small mirror in consideration of the target angle. Laser beam irradiation is possible even if the target is not located in the center of the input image. A laser beam may be irradiated to multiple targets within the input image. Even if the target deviates from the input image, continuous laser beam irradiation is possible by predicting the movement path of the target.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치에 이용되는 수광광학계의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치에 이용되는 검출기의 다양한 검출면 형태를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 검출기를 구성하는 검출면, 히터 및 온도센서의 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치에 이용되는 아날로그 증폭기의 구성도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치에 이용되는 디지털 신호 변환 및 신호처리를 하는 추적제어부의 구성도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치에 이용되는 제어 김발의 구성도이다.4 is a block diagram of a light receiving optical system used in a laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is used in a laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention. It shows various types of detection surfaces of the detector, FIG. 6 is a configuration diagram of the detection surface, heater, and temperature sensor constituting the detector of FIG. 5, and FIG. 7 is a laser position sensor-based structure according to an embodiment of the present invention. It is a configuration diagram of an analog amplifier used in a target tracking device, and FIG. 8 is a configuration diagram of a tracking control unit for digital signal conversion and signal processing used in a laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention, 9 is a configuration diagram of a control gimbal used in a laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에서, 도 3 및 4를 참조하면, 수광광학부(110)는 형상이 동일한 제1 수광광학계(111) 및 제2 수광광학계(112)를 구비하고, 제1 수광광학계(111) 및 제2 수광광학계(112)는 각각 광검출부(120)로 입사하는 레이저 신호를 모으는 집속 렌즈(212) 및 태양광을 차단하고 레이저 신호만을 수신하는 대역 필터(213)를 구비한다. In this embodiment, referring to FIGS. 3 and 4 , the light receiving optical unit 110 includes a first light receiving optical system 111 and a second light receiving optical system 112 having the same shape, and includes a first light receiving optical system 111 and The second light receiving optical system 112 includes a focusing lens 212 that collects laser signals incident on the photodetector 120 , and a band filter 213 that blocks sunlight and receives only the laser signal.

본 실시예에서, 수광광학계(111,112)는 서로 형상이 동일하며, 태양광을 차단하고 레이저 신호만을 수신하기 위해 대역 광학 필터(Optical Band Pass Filter)를 사용할 수 있다.In the present embodiment, the light receiving optical systems 111 and 112 have the same shape and may use an optical band pass filter to block sunlight and receive only a laser signal.

본 실시예에서, 수광광학계(111,112)는 광검출기(121,122)로 입사하는 레이저 신호를 모으기 위해 집속 렌즈(212)를 사용할 수 있다. 집속 렌즈(212)는 추적 장치의 시계에 따라서 1장 이상이 될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the present embodiment, the light receiving optical systems 111 and 112 may use a focusing lens 212 to collect laser signals incident to the photodetectors 121 and 122 . The focusing lens 212 may be one or more depending on the field of view of the tracking device, but is not necessarily limited thereto.

본 실시예에서, 수광광학계(111,112)의 각 광학 부붐은 하우징(211)으로 결합되어 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the present embodiment, each optical sub-boom of the light-receiving optical systems 111 and 112 is coupled to the housing 211, but is not limited thereto.

수광광학계(111,112)는 수광광학계 하우징(211) 내에 탑재되어 레이저 신호를 수신하여 광검출기(121,122)로 전달하는 역할을 하고, 잡음 차단용 대역 광 필터(213)와 집속 렌즈(212)로 구성된다. The light receiving optical systems 111 and 112 are mounted in the light receiving optical system housing 211 to receive the laser signal and transmit it to the photodetectors 121 and 122, and are composed of a noise blocking band optical filter 213 and a focusing lens 212. .

즉, 대역 광학 필터(Optical band pass filter, 213)는 태양광을 차단하고 레이저 신호만을 수신하기 위해 사용된다. 집속 렌즈(212)는 광검출기로 입사하는 레이저 신호를 모으기 위해 사용되며, 표적 추적 장치(100)의 시계에 따라서 1장 이상이 될 수도 있다.That is, the optical band pass filter 213 is used to block sunlight and receive only the laser signal. The focusing lens 212 is used to collect the laser signal incident to the photodetector, and may be one or more depending on the field of view of the target tracking device 100 .

본 실시예에서, 도 5 및 6을 참조하면, 광검출부(120)는 각각 다중 분할된 검출면(221)과, 검출면(221)과 레이저 신호의 집속 방향의 반대방향 하부에 결합되어 온도변화에 따라 검출면(221)의 반응도를 가변하기 위하여 히터(222) 및 온도센서(223)를 포함하는 제1 광검출기(121)와 제2 광검출기(122)를 구비한다.In this embodiment, referring to FIGS. 5 and 6 , the photodetector 120 is coupled to the multi-divided detection surface 221 and the detection surface 221 and the lower portion in the opposite direction to the focusing direction of the laser signal to change the temperature. A first photodetector 121 and a second photodetector 122 including a heater 222 and a temperature sensor 223 are provided in order to vary the reactivity of the detection surface 221 according to the

도 5를 참조하면, 제1 광검출기(121)와 제2 광검출기(122)는 여러 개의 분할면으로 구성되어 있다. 제1 광검출기(121)와 제2 광검출기(122)는 다양한 형태의 검출면(221)으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 5 , the first photodetector 121 and the second photodetector 122 are composed of several divided surfaces. The first photodetector 121 and the second photodetector 122 may be formed of various types of detection surfaces 221 .

본 실시예에서, 집속된 레이저 신호는 각 분할면으로 분할되어 전기신호로 변환될 수 있다. 분할면은 추적 장치의 사양 및 집속된 스팟 형태에 따라 삼각형, 사각형 등 다양하게 적용될 수 있다. 구체적으로 검출면(221)은 사각형이 중심을 기준으로 사등분으로, 원형이 중심을 기준으로 사등분으로 분할될 수 있으며, 다수의 육각형으로 이루어진 벌집 형태로 형성될 수 있다.In this embodiment, the focused laser signal may be divided into each division surface and converted into an electric signal. The dividing surface can be applied in various ways, such as a triangle or a square, according to the specification of the tracking device and the shape of the focused spot. Specifically, the detection surface 221 may be divided into quadrants with a quadrangle based on the center, and a circle into quadrants with respect to the center, and may be formed in a honeycomb shape composed of a plurality of hexagons.

본 실시예에서, 검출면(221)은 히터(222) 또는 온도센서(223)와 결합되어 있으며, 온도 변화에 따라 반응도가 변화할 수 있다.In this embodiment, the detection surface 221 is coupled to the heater 222 or the temperature sensor 223, and the reactivity may change according to a change in temperature.

광검출부(120)는 수광광학계(111,112)를 통해 집속된 레이저 빛 신호를 전기신호로 변환한다. 검출면(221)의 분할면은 표적 추적 장치의 사양 및 집속된 스팟 형태에 따라 삼각형, 사각형 등 다양하게 적용될 수 있다. 광검출기(122)의 검출면(221)은 히터(222) 및 온도센서(223)와 결합되어 있으며 온도 변화에 따라서 반응도가 변한다.The photodetector 120 converts the laser light signal focused through the light receiving optical systems 111 and 112 into an electrical signal. The divided surface of the detection surface 221 may be variously applied, such as a triangle, a rectangle, etc. according to the specification of the target tracking device and the shape of the focused spot. The detection surface 221 of the photodetector 122 is coupled to the heater 222 and the temperature sensor 223, and the reactivity changes according to the temperature change.

본 실시예에서, 도 3 및 7을 참조하면, 아날로그 증폭부(130)는 제1 증폭기(131)와 제2 증폭기(132)를 구비하며, 각각의 증폭기는 다단으로 구성되어 입력되는 높은 전류신호부터 낮은 전류신호까지 증폭할 수 있다. 아날로그 증폭부(130)는 다양한 거리에 있는 표적에서 반사된 신호를 검출하기 위해 다단으로 구성되어 있으며, 필요에 따라 알고리즘을 통해 증폭률을 가변하는 것이 가능하다. 바람직하게는 아날로그 증폭회로(234)는 광검출기 채널수와 동일한 개수의 증폭기수로 구성되는 것이 가능하다.In this embodiment, referring to FIGS. 3 and 7 , the analog amplifier 130 includes a first amplifier 131 and a second amplifier 132 , each of which is configured in multiple stages to input a high current signal. It can amplify low current signals. The analog amplification unit 130 is configured in multiple stages to detect a signal reflected from a target at various distances, and it is possible to vary the amplification factor through an algorithm if necessary. Preferably, the analog amplifier circuit 234 may be configured with the same number of amplifiers as the number of channels of the photodetector.

본 실시예에서, 아날로그 증폭회로(234)는 검출기에서 변환된 전류 신호를 증폭하는 역할을 하며, 검출기 채널수와 동일한 개수의 증폭기수로 구성될 수 있다. 증폭기는 다단으로 구성되어 증폭기로 입력되는 높은 전류신호부터 낮은 전류신호까지 효과적으로 증폭이 가능할 수 있다.In this embodiment, the analog amplification circuit 234 serves to amplify the current signal converted by the detector, and may be composed of the same number of amplifiers as the number of channels of the detector. The amplifier is configured in multiple stages, so it can be effectively amplified from a high current signal to a low current signal input to the amplifier.

본 실시예에서, 도 3 및 8을 참조하면, 추적제어부(140)는 상기 변환된 디지털 신호를 통해 표적의 각도 정보, 거리 정보, 속도 정보를 계산하여 상기 제어김발을 제어하기 위한 제어신호를 송신하는 것이 가능하다. 증폭기(232)에서 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 복수의 증폭회로(234)로부터 획득한 신호를 각도 정보로 계산 후 거리 정보, 속도 정보로 계산한다.In this embodiment, referring to FIGS. 3 and 8 , the tracking control unit 140 transmits a control signal for controlling the control gimbal by calculating the angle information, distance information, and speed information of the target through the converted digital signal. it is possible to do The analog signal amplified by the amplifier 232 is converted into a digital signal, and the signals obtained from the plurality of amplifier circuits 234 are calculated as angle information and then calculated as distance information and speed information.

본 발명의 일실시예에 따른 각도 정보는 표적에서 제1 수광광학계(111) 및 제2 수광광학계(112)로 수신되는 레이저 신호에 의해 표적과 제1 수광광학계(111) 및 제2 수광광학계(112) 사이의 각도로 확인할 수 있다. 또한, 거리 정보를 표적에서 제1 수광광학계(111) 및 제2 수광광학계(112)로 수신되는 시간에 의해 산출할 수 있으며, 속도 정보는 각도 정보 및 거리 정보를 기반으로 산출할 수 있다.Angle information according to an embodiment of the present invention is transmitted to the target by the laser signal received from the target to the first light receiving optical system 111 and the second light receiving optical system 112. 112) can be confirmed by the angle between In addition, distance information may be calculated based on the time received from the target to the first light receiving optical system 111 and the second light receiving optical system 112 , and speed information may be calculated based on angle information and distance information.

제1 ADC(141) 및 제2 ADC(142)는 증폭회로(234)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 신호처리 프로세서(143)는 디지털 신호의 신호 세기를 판별하여 증폭 제어기(146)에 제어 신호를 보낸다. 증폭 제어기(146)는 디지털 신호를 통해 표적의 각도 정보, 거리 정보, 속도 정보를 계산하고, 계산결과를 반영하여 김발 제어기(144)로 제어 신호를 송신한다. 회로 전원공급기(145)는 각 회로에 전원을 공급한다. 증폭 제어기(146)는 신호처리 프로세서(143)의 제어 신호를 받아 아날로그 증폭부(140)의 증폭도를 조정하고나 광검출기의 온도를 변화시킨다.The first ADC 141 and the second ADC 142 convert the analog signal of the amplifier circuit 234 into a digital signal. The signal processing processor 143 determines the signal strength of the digital signal and sends a control signal to the amplification controller 146 . The amplification controller 146 calculates the target angle information, distance information, and speed information through a digital signal, and transmits the control signal to the gimbal controller 144 by reflecting the calculation result. The circuit power supply 145 supplies power to each circuit. The amplification controller 146 receives the control signal of the signal processing processor 143 and adjusts the amplification degree of the analog amplification unit 140 or changes the temperature of the photodetector.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 방법은 제어김발을 초기화하고, 증폭부의 증폭도를 최대값으로 설정하고, 광검출부의 광검출기 온도를 최대값으로 설정하고, 표적 지시용 레이저가 표적을 향하여 레이저 신호를 송신하는 표적 추적 준비단계; 상기 표적으로부터 반사된 레이저 신호를 수신하여, 상기 반사된 레이저 신호가 정상적으로 수신된 경우 상기 수신된 레이저 신호의 세기에 따라 표적 추적 여부를 결정하는 표적 추적 결정 단계; 및 상기 표적 추적 단계에서 표적 추적을 시작하는 경우 표적 각도 정보를 계산하고, 상기 표적 각도 정보 기반으로 표적 거리 정보를 계산하고, 상기 표적 각도 정보 및 상기 표적 거리 정보 기반으로 표적 속도를 계산하는 표적 추적 단계를 포함한다. In the laser position sensor-based target tracking method according to an embodiment of the present invention, the control gimbal is initialized, the amplification degree of the amplification unit is set to the maximum value, the photodetector temperature of the photodetector unit is set to the maximum value, and the laser for target indication A target tracking preparation step of transmitting a laser signal toward the target; a target tracking determining step of receiving the laser signal reflected from the target and determining whether to track the target according to the intensity of the received laser signal when the reflected laser signal is normally received; and when starting target tracking in the target tracking step, calculating target angle information, calculating target distance information based on the target angle information, and calculating target speed based on the target angle information and the target distance information. includes steps.

상기 표적 추적 결정 단계에서는 상기 레이저 신호가 수신되지 않은 경우 표적 탐색을 수행하기 위하여 제어김발의 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동하는 것이 가능하다. In the target tracking determination step, when the laser signal is not received, it is possible to drive the yaw axis and the pitch axis of the control gimbal to perform target search.

상기 표적 추적 단계에서는 상기 수신된 레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도 보다 큰 경우 상기 증폭부의 증폭도를 감소시키거나 상기 광검출부의 온도를 감소시키는 것이 가능하다. In the target tracking step, when the intensity of the received laser signal is greater than a preset amplification level, it is possible to decrease the amplification level of the amplification unit or decrease the temperature of the photodetector unit.

상기 표적 추적 단계에서는 상기 표적이 추적된 경우, 상기 계산된 표적 각도 정보, 상기 표적 각도 정보 및 상기 표적 속도 정보를 출력하고, 상기 표적 추적 장치의 중심에 상기 표적이 위치하도록 제어김발의 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동하는 것이 가능하다. In the target tracking step, when the target is tracked, the calculated target angle information, the target angle information, and the target speed information are output, and the target is located at the center of the target tracking device. ) axis and pitch axis, it is possible to drive.

도 2를 참조하면, 표적 추적 장치(100)를 구동하기 위하여 전원을 인가하고(S110), 표적 추적 장치의 이상유무를 확인한다(S120). 이와 동시에 표적 지시용 레이저(10)에 전원을 인가하고(S210), 레이저 빔을 표적(20)에 쏘아 표적을 지시한다(S220).Referring to FIG. 2 , power is applied to drive the target tracking device 100 ( S110 ), and it is checked whether there is an abnormality in the target tracking device ( S120 ). At the same time, power is applied to the target pointing laser 10 (S210), and the laser beam is directed to the target 20 to indicate the target (S220).

제어김발(150) 및 증폭회로(234)를 초기화 하고, 증폭회로(234)의 증폭도를 최대값으로 설정한다(S131, S132). 광검출부(120)에 전원을 인가하고, 광검출기(121,122)의 온도를 최대값으로 설정한다(S140).The control gimbal 150 and the amplification circuit 234 are initialized, and the amplification degree of the amplification circuit 234 is set to the maximum value (S131, S132). Power is applied to the photodetector 120 and the temperatures of the photodetectors 121 and 122 are set to the maximum values (S140).

레이저 신호가 수신되었는지를 판단하고(S150), 레이저 신호가 수신된 경우에는 레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도의 문턱치와 비교한다(S160). It is determined whether the laser signal is received (S150), and when the laser signal is received, the intensity of the laser signal is compared with a preset amplification threshold (S160).

레이저 신호가 수신되지 않은 경우 표적 탐색을 수행하여(S151) 제어김발의 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동하고(S152), 그 결과 레이저 신호가 수신되었는지 여부를 판단한다. If the laser signal is not received, the target search is performed (S151) and the control gimbal is driven by the yaw and pitch axes (S152), and as a result, it is determined whether the laser signal is received.

레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도 보다 높은 경우 증폭단의 증폭도 최대 감소 여부를 판단하고(S161). 증폭단의 증폭도가 최대로 감소된 경우 검출기의 온도를 감소시키고(S162), 최대로 감소되지 않은 경우 증폭단의 증폭도를 감소시킨다. 그 결과에 따라 다시 레이저 신호의 세기가 기설정된 증폭도와 비교한다.If the intensity of the laser signal is higher than the preset amplification, it is determined whether the amplification of the amplification stage is reduced to the maximum (S161). When the amplification level of the amplification stage is reduced to the maximum, the temperature of the detector is reduced (S162), and when the amplification level of the amplification stage is not reduced to the maximum, the amplification level of the amplification stage is reduced. According to the result, the intensity of the laser signal is compared with a preset amplification level again.

레이저 신호의 세기가 기설정된 증폭도의 문턱치보다 낮은 경우 표적 추적을 수행한다(S171). When the intensity of the laser signal is lower than the preset amplification threshold, target tracking is performed (S171).

표적 추적은 표적 각도 정보를 계산하고(S172), 상기 표적 각도 정보 기반으로 표적 거리 정보를 계산하고(S173), 상기 표적 각도 정보 및 상기 표적 거리 정보 기반으로 표적 속도를 계산하는(S174) 과정을 통하여 수행된다. Target tracking includes a process of calculating target angle information (S172), calculating target distance information based on the target angle information (S173), and calculating a target speed based on the target angle information and the target distance information (S174) is carried out through

표적이 추적된 경우, 상기 계산된 표적 각도 정보, 상기 표적 각도 정보 및 상기 표적 속도 정보를 출력하고(S180), 상기 표적 추적 장치의 중심에 상기 표적이 위치하도록 제어김발의 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축을 구동한다(S190). When the target is tracked, the calculated target angle information, the target angle information and the target speed information are output (S180), and the yaw axis of the control gimbal and the control so that the target is located at the center of the target tracking device The pitch axis is driven (S190).

본 특허의 일실시예에서 제시하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치는 간단하게 구성 가능한 레이저 위치 센서 2개를 사용하여 표적의 각도, 거리, 속도의 계산이 가능하고 표적을 추적할 수 있는 장점을 지닌다. The laser position sensor-based target tracking device presented in an embodiment of this patent uses two easily configurable laser position sensors to calculate the angle, distance, and speed of the target and to track the target. have

또한 레이저와 독립적으로 사용 가능하다는 장점이 있다. 이는 레이저가 없어도 된다는 의미가 아니라, 하나의 시스템에 구성하지 않고 따로 떨어져 있어도 운용이 가능하다는 의미이다.In addition, there is an advantage that it can be used independently of the laser. This does not mean that there is no need for a laser, but it means that it can be operated even if it is separated without being configured in one system.

본 발명의 일실시예에서 제시하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치는 방향 각도뿐만 아니라 거리정보까지 획득이 가능하기 때문에 2차원 표적 정보를 3차원 표적 위치 정보로 획득할 수 있다. Since the laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention can acquire distance information as well as direction angle, it is possible to acquire two-dimensional target information as three-dimensional target position information.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치는 각도와 거리정보를 알기 때문에 표적의 속도 정보 또한 획득할 수 있다.Since the laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention knows angle and distance information, it can also acquire speed information of the target.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치는 3차원 표적 위치 정보로 다중반사 및 산란으로 인한 잘못된 표적 정보의 식별이 가능하기 때문에 표적에 대한 추적 정확도가 향상된다.The laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention improves the tracking accuracy of the target because it is possible to identify the wrong target information due to multiple reflection and scattering with the three-dimensional target position information.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치는 검출기 온도 변화를 통한 반응도 조정 및 아날로그 증폭회로의 증폭도 조정을 통해 가까운 거리부터 먼 거리까지의 표적에 대한 정보를 유연하게 획득 가능하다.The laser position sensor-based target tracking device according to an embodiment of the present invention can flexibly acquire information about a target from a short distance to a long distance by adjusting the reactivity through a change in the detector temperature and adjusting the amplification of the analog amplification circuit. Do.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록 매체로서는 자기기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.Even though all the components constituting the embodiment of the present invention described above are described as being combined or operated in combination, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, within the scope of the object of the present invention, all the components may operate by selectively combining one or more. In addition, all of the components may be implemented as one independent hardware, but a part or all of each component is selectively combined to perform some or all of the functions combined in one or a plurality of hardware program modules It may be implemented as a computer program having In addition, such a computer program is stored in a computer readable media such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., read and executed by a computer, thereby implementing an embodiment of the present invention. The recording medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, and the like.

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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 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, changes and substitutions within the scope without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are for explaining, not limiting, the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

110: 수광광학부
111: 제1 수광광학계
112: 제2 수광광학계
120: 광검출부
121: 제1 광검출기
122: 제2 광검출기
130: 아날로그 증폭부
131: 제1 아날로그 증폭기
132: 제2 아날로그 증폭기
140: 표적제어부
141: 제1 ADC
142: 제2 ADC
143: 신호처리부
144: 김발제어기
145: 전원공급기
150: 제어김발
110: light receiving optics department
111: first light receiving optical system
112: second light receiving optical system
120: light detection unit
121: first photodetector
122: second photodetector
130: analog amplifier
131: first analog amplifier
132: second analog amplifier
140: target control unit
141: first ADC
142: second ADC
143: signal processing unit
144: gimbal controller
145: power supply
150: control gimbal

Claims (11)

노이즈를 차단하고 표적에서 반사된 표적 지시용 레이저 신호를 수신하고, 광검출을 위한 레이서 신호를 집속하는 수광광학부;
다중 분할된 검출면을 구비하며, 상기 집속된 레이저 신호가 상기 검출면의 각각으로 분할되어 전기신호로 변환하는 광검출부;
상기 광검출부를 구성하는 검출기의 개수와 동일한 개수로 구성되어 상기 광검출부에서 변환된 전기신호를 증폭하는 아날로그 증폭부;
상기 아날로그 증폭부에서 증폭한 전기신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 변환된 디지털 신호의 세기를 판별하여, 상기 표적을 추적하기 위한 김발 제어신호를 생성하여 출력하는 추적제어부; 및
상기 김발 제어신호에 따라 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동되는 제어 제어김발을 포함하고,
상기 수광광학부는 형상이 동일한 제1 수광광학계 및 제2 수광광학계를 구비하며,
상기 추적 제어부는 상기 제1 수광광학계 및 상기 제2 수광광학계로 수신되는 레이저 신호에 의해 상기 표적과 상기 제1 수광광학계 및 상기 제2 수광광학계 사이의 각도를 확인하며, 상기 각도와 상기 레이저 신호가 수신되는 시간에 따른 상기 표적과 상기 제1 수광광학계 및 상기 제2 수광광학계 사이의 거리를 확인하고, 상기 각도 및 상기 거리를 통해 상기 표적의 속도와 진행 방향을 산출하고,
상기 각도, 상기 거리 및 상기 표적의 진행 방향을 포함하는 2차원의 표적 위치 정보를 통해 3차원의 표적 위치 정보를 획득하며,
상기 광검출부는 각각 다중 분할된 검출면과, 상기 검출면과 상기 레이저 신호의 집속 방향의 반대방향 하부에 결합되어 온도변화에 따라 검출면의 반응도를 가변을 위한 히터 및 온도센서를 포함하는 제1 광검출기와 제2 광검출기를 구비하고,
상기 추적제어부는 상기 수신된 레이저 신호의 세기와 기 설정된 증폭도의 문턱치를 비교하여, 상기 레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도 보다 낮은 경우, 표적을 추적하며, 상기 레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도 보다 높은 경우 증폭단의 증폭도 최대 감소 여부를 판단하여 다시 상기 레이저 신호의 세기와 상기 기 설정된 증폭도의 문턱치를 비교하며,
상기 추적제어부는 상기 레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도 보다 높은 경우에, 상기 증폭단의 증폭도가 최대로 감소된 경우 상기 제1 광검출기와 제2 광검출기의 온도를 상기 히터를 이용하여 감소시키고, 최대로 감소되지 않은 경우 상기 증폭단의 증폭도를 감소시키는 것을 특징을 하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치.
a light-receiving optical unit for blocking noise and receiving a target-indicating laser signal reflected from a target, and focusing the laser signal for photodetection;
a photodetector having a multi-divided detection surface, wherein the focused laser signal is divided into each of the detection surfaces and converted into an electric signal;
an analog amplifier configured to have the same number as the number of detectors constituting the photodetector and amplify the electrical signal converted by the photodetector;
a tracking control unit for converting the electric signal amplified by the analog amplifier into a digital signal, determining the strength of the converted digital signal, and generating and outputting a gimbal control signal for tracking the target; and
It includes a control gimbal driven by the yaw axis and the pitch axis according to the gimbal control signal,
The light-receiving optical unit includes a first light-receiving optical system and a second light-receiving optical system having the same shape,
The tracking control unit confirms the angle between the target and the first light-receiving optical system and the second light-receiving optical system by the laser signal received by the first optical receiving optical system and the second optical receiving optical system, and the angle and the laser signal are Check the distance between the target and the first light receiving optical system and the second light receiving optical system according to the received time, and calculate the speed and the traveling direction of the target through the angle and the distance,
Obtaining three-dimensional target position information through two-dimensional target position information including the angle, the distance, and the moving direction of the target,
The photodetector includes a multi-divided detection surface, a heater and a temperature sensor coupled to a lower portion in a direction opposite to the focusing direction of the detection surface and the laser signal to vary the reactivity of the detection surface according to temperature change. a photodetector and a second photodetector,
The tracking control unit compares the intensity of the received laser signal with a threshold of a preset amplification, and tracks the target when the intensity of the laser signal is lower than the preset amplification, and the intensity of the laser signal is a preset amplification. If it is higher, it is determined whether the amplification of the amplification stage is reduced to a maximum, and the intensity of the laser signal is compared with the threshold of the preset amplification level again,
When the intensity of the laser signal is higher than a preset amplification degree, the tracking control unit decreases the temperature of the first photodetector and the second photodetector using the heater when the amplification degree of the amplification stage is reduced to the maximum, A laser position sensor-based target tracking device, characterized in that it reduces the amplification level of the amplification stage when it is not reduced to the maximum.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 수광광학계 및 상기 제2 수광광학계는 각각 상기 광검출부로 입사하는 레이저 신호를 모으는 집속 렌즈 및 태양광을 차단하고 레이저 신호만을 수신하는 대역 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치.
According to claim 1,
The first optical receiving optical system and the second optical receiving optical system each include a focusing lens for collecting the laser signal incident to the photodetector, and a band filter for blocking sunlight and receiving only the laser signal. Based on a laser position sensor target tracking device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 아날로그 증폭부는 제1 증폭기와 제2 증폭기를 구비하며, 각각의 증폭기는 다단으로 구성되어 입력되는 전류신호를 증폭하는 것을 특징으로 하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치.
According to claim 1,
The analog amplifying unit includes a first amplifier and a second amplifier, and each amplifier is configured in multiple stages to amplify the input current signal.
제1항에 있어서,
상기 추적제어부는 상기 변환된 디지털 신호를 통해 표적의 각도 정보, 거리 정보, 속도 정보를 계산하여 상기 제어김발을 제어하기 위한 제어신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 장치.
According to claim 1,
The tracking control unit calculates the angle information, distance information, and speed information of the target through the converted digital signal, and transmits a control signal for controlling the control gimbal.
표적 추적 장치에 의한 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 방법에 있어서,
제어김발을 초기화하고, 증폭부의 증폭도를 최대값으로 설정하고, 광검출부의 광검출기 온도를 최대값으로 설정하고, 표적 지시용 레이저가 표적을 향하여 레이저 신호를 송신하는 표적 추적 준비단계;
상기 표적으로부터 반사된 레이저 신호를 수신하여, 상기 반사된 레이저 신호가 정상적으로 수신된 경우 상기 수신된 레이저 신호의 세기에 따라 표적 추적 여부를 결정하는 표적 추적 결정 단계; 및
상기 표적 추적 결정 단계에서 표적 추적을 시작하는 경우 표적 각도 정보를 계산하고, 상기 표적 각도 정보 기반으로 표적 거리 정보를 계산하고, 상기 표적 각도 정보 및 상기 표적 거리 정보 기반으로 표적 속도를 계산하는 표적 추적 단계를 포함하고,
상기 표적 추적 단계는, 형상이 동일한 제1 수광광학계 및 제2 수광광학계를 구비하는 수광광학부로 각각 수신되는 레이저 신호에 의해 상기 표적과 상기 제1 수광광학계 및 상기 제2 수광광학계 사이의 각도를 확인하며, 상기 각도와 상기 레이저 신호가 수신되는 시간에 따른 상기 표적과 상기 제1 수광광학계 및 상기 제2 수광광학계 사이의 거리를 확인하고, 상기 각도 및 상기 거리를 통해 상기 표적의 속도와 진행 방향을 산출하며,
상기 각도, 상기 거리 및 상기 표적의 진행 방향을 포함하는 2차원의 표적 위치 정보를 통해 3차원의 표적 위치 정보를 획득하고,
상기 광검출부는 각각 다중 분할된 검출면과, 상기 검출면과 상기 레이저 신호의 집속 방향의 반대방향 하부에 결합되어 온도변화에 따라 검출면의 반응도를 가변을 위한 히터 및 온도센서를 포함하는 제1 광검출기와 제2 광검출기를 구비하고,
상기 표적 추적 단계에서는 상기 수신된 레이저 신호의 세기와 기 설정된 증폭도의 문턱치를 비교하여, 상기 레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도 보다 낮은 경우, 표적을 추적하며, 상기 레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도 보다 높은 경우 증폭단의 증폭도 최대 감소 여부를 판단하여 다시 상기 레이저 신호의 세기와 상기 기 설정된 증폭도의 문턱치를 비교하며,
상기 표적 추적 단계에서는 상기 레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도 보다 높은 경우에, 상기 증폭단의 증폭도가 최대로 감소된 경우 상기 제1 광검출기와 제2 광검출기의 온도를 상기 히터를 이용하여 감소시키고, 최대로 감소되지 않은 경우 상기 증폭단의 증폭도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 방법.
In the target tracking method based on the laser position sensor by the target tracking device,
a target tracking preparation step in which the control gimbal is initialized, the amplification degree of the amplification unit is set to the maximum value, the photodetector temperature of the photodetector unit is set to the maximum value, and the target-indicating laser transmits a laser signal toward the target;
a target tracking determining step of receiving the laser signal reflected from the target and determining whether to track the target according to the intensity of the received laser signal when the reflected laser signal is normally received; and
When target tracking is started in the target tracking determining step, target tracking for calculating target angle information, calculating target distance information based on the target angle information, and calculating a target speed based on the target angle information and the target distance information comprising steps;
In the target tracking step, the angle between the target and the first light receiving optical system and the second light receiving optical system by the laser signals respectively received by the light receiving optical unit including the first and second light receiving optical systems having the same shape Check, check the distance between the target and the first optical system and the second optical system according to the angle and the time when the laser signal is received, and the speed and the traveling direction of the target through the angle and the distance to calculate,
Obtaining three-dimensional target position information through two-dimensional target position information including the angle, the distance, and the moving direction of the target,
The photodetector includes a multi-divided detection surface, a heater and a temperature sensor coupled to a lower portion in a direction opposite to the focusing direction of the detection surface and the laser signal to vary the reactivity of the detection surface according to temperature change. a photodetector and a second photodetector,
In the target tracking step, the intensity of the received laser signal is compared with a threshold of a preset amplification, and when the intensity of the laser signal is lower than a preset amplification, the target is tracked, and the intensity of the laser signal is amplified by a preset amplification. If it is higher than FIG., it is determined whether the amplification of the amplification stage is reduced to the maximum, and again the intensity of the laser signal and the threshold of the preset amplification are compared,
In the target tracking step, when the intensity of the laser signal is higher than a preset amplification degree, when the amplification degree of the amplification stage is reduced to the maximum, the temperatures of the first photodetector and the second photodetector are reduced using the heater, , A laser position sensor-based target tracking method, characterized in that reducing the amplification degree of the amplification stage if not reduced to the maximum.
제7항에 있어서,
상기 표적 추적 결정 단계에서는 상기 레이저 신호가 수신되지 않은 경우 표적 탐색을 수행하기 위하여 제어김발의 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동하는 것을 특징으로 하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 방법.
8. The method of claim 7,
In the target tracking determining step, when the laser signal is not received, the laser position sensor-based target tracking method, characterized in that the control gimbal is driven by the yaw axis and the pitch axis to perform target search.
제7항에 있어서,
상기 표적 추적 단계에서는 상기 수신된 레이저 신호의 세기가 기 설정된 증폭도 보다 큰 경우 상기 증폭부의 증폭도를 감소시키거나 상기 광검출부의 온도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 방법.
8. The method of claim 7,
In the target tracking step, when the intensity of the received laser signal is greater than a preset amplification, the amplification level of the amplification unit is reduced or the temperature of the photodetector unit is reduced.
제7항에 있어서
상기 표적 추적 단계에서는 상기 표적이 추적된 경우, 상기 계산된 표적 각도 정보, 상기 표적 각도 정보 및 상기 표적 속도 정보를 출력하고, 상기 표적 추적 장치의 중심에 상기 표적이 위치하도록 제어김발의 요(Yaw) 축과 피치(Pitch) 축으로 구동하는 것을 특징으로 하는 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 방법.
8. The method of claim 7
In the target tracking step, when the target is tracked, the calculated target angle information, the target angle information, and the target speed information are output, and the target is located at the center of the target tracking device. ) A laser position sensor-based target tracking method, characterized in that it is driven by the axis and the pitch axis.
제7항 내지 제10항중 어느 한 항에 따른 레이저 위치 센서 기반의 표적 추적 방법이 컴퓨터 내에서 실행 가능한 명령어로 코딩된 정보가 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium in which information coded as an instruction executable in a computer for the laser position sensor-based target tracking method according to any one of claims 7 to 10 is recorded.
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