KR102489644B1 - 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치 및 방법 - Google Patents

30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치 및 방법 Download PDF

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KR102489644B1
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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치 및 방법은, 탄환의 목표 도착 지점이 입력되면, 목표 도착 지점을 기반으로 탄환의 비행 궤적 유형을 획득하고, 획득한 비행 궤적 유형에 따라 실시간으로 탄환의 비행 궤적을 예측하며, 예측한 비행 궤적을 기반으로 탄환에 대한 사격 통제 명령을 실시간으로 획득함으로써, 탄환의 비행 궤적의 특성에 따라 최적화된 비행 궤적을 실시간으로 예측할 수 있고, 이에 따라 신속한 사격 통제 명령을 획득할 수 있다.

Description

30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치 및 방법{Apparatus and method for Calculating real-time fire control command for 30 mm gatling gun}
본 발명은 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄환이 목표 도착 지점에 도달하도록 하는, 장치 및 방법에 관한 것이다.
전투 함정은 위협 표적으로부터 자함 방어를 위해 근접 방어 체계(close-in weapon system, CIWS)를 탑재하고 있다. 고속 위협 표적에 효과적으로 대응하기 위해 예상 명중점 방향으로 신속한 사격 통제 명령 산출이 필요하다. 근접 방어 체계(CIWS)의 교전 성능 좌우 요인은 사격 통제 명령의 신속성과 정확성에 있다.
그러나, 최근에는 위협 표적이 다변화되고 있다. 즉, 근접 방어 체계(CIWS)가 대응해야 하는 표적은 초음속/아음속 순항 유도탄 및 소형 선박 등이 있다. 대응 표적의 비행 특성에 따라 근접 방어 체계(CIWS)의 대응 교전 거리가 달라지게 된다.
그리고, 대응 교전 거리에 따른 탄환 궤적 특성이 달라지게 된다. 즉, 함포에서 발사된 탄환은 초기 발사각에 따라 탄도 궤적 비행 특성을 지닌다. 초음속 표적의 대응 시 탄환의 단거리(직사 비행) 구간에서 교전이 발생하고, 아음속 및 선박 표적 대응 시 탄환의 장거리(곡사 비행) 구간에서 교전 발생한다. 이에, 표적에 따른 직사 및 곡사 비행 궤적 특성을 고려한 신속한 사격 통제 명령 산출이 필요하다.
종래에는 직사 비행 궤적 구간에서 등속도/등가속도 가정에 기반하여 사격 통제 명령을 산출하고 있다. 그러나, 단거리 표적 대응 시 목표 지점 도달 비행 시간 예측 오차를 유발하고, 예상 명중점 산출 시 정확도 오차를 유발하여 근접 방어 체계(CIWS)의 교전 성능의 저하를 유발하는 문제가 있다.
또한, 종래에는 곡사 비행 궤적 구간에서 미리 산출된 사표를 통해 사격 통제 명령을 산출하고 있다. 그러나, 사표 산출 과정에 많은 시간/비용/노력이 소요되고, 실제 탄환의 운동 모델과 사표의 정보가 불일치할 경우 성능 저하가 유발되며 실시간 궤적 오차 보정 등의 제약이 발생되는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은, 탄환의 목표 도착 지점이 입력되면, 목표 도착 지점을 기반으로 탄환의 비행 궤적 유형을 획득하고, 획득한 비행 궤적 유형에 따라 실시간으로 탄환의 비행 궤적을 예측하며, 예측한 비행 궤적을 기반으로 탄환에 대한 사격 통제 명령을 실시간으로 획득하는, 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치는, 탄환의 목표 도착 지점을 입력받는 입력부; 미리 설정된 기준 거리를 이용하여 상기 입력부를 통해 입력된 상기 목표 도착 지점까지의 거리를 기반으로 직사 비행 궤적 및 곡사 비행 궤적 중 하나의 비행 궤적 유형을 획득하는 궤적 획득부; 및 상기 궤적 획득부를 통해 획득된 상기 비행 궤적 유형을 기반으로 상기 탄환에 대한 사격 통제 명령을 획득하는 명령 획득부;를 포함한다.
여기서, 상기 궤적 획득부는, 상기 목표 도착 지점까지의 거리가 상기 미리 설정된 기준 거리 이내이면 상기 탄환의 상기 비행 궤적 유형을 상기 직사 비행 궤적으로 하고, 상기 목표 도착 지점까지의 거리가 상기 미리 설정된 거리 이상이면 상기 탄환의 상기 비행 궤적 유형을 상기 곡사 비행 궤적으로 할 수 있다.
여기서, 상기 명령 획득부는, 상기 비행 궤적 유형이 상기 곡사 비행 궤적인 경우, 상기 탄환의 발사 지점과 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각, 발사각의 초기값 및 시선각 좌표계를 획득하고, 중력 효과를 고려한 제1 운동 방정식을 이용하여 상기 탄환의 초기 속도 및 상기 발사각을 기반으로 상기 탄환의 상기 시선각 좌표계 상에서의 예측 비행 궤적을 획득하며, 상기 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득하고, 상기 발사각, 상기 방위각, 상기 예상 도착 지점 및 상기 예상 도달 시간을 포함하는 상기 사격 통제 명령을 획득하며, 상기 시선각 좌표계는, 상기 탄환의 상기 발사 지점으로부터 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선 벡터를 X축으로 할 수 있다.
여기서, 상기 명령 획득부는, 관성 좌표계의 Z축을 상기 방위각만큼 회전시켜 상기 시선각 좌표계 상의 탄환 비행 궤적 평면을 획득하고, 비행 경로각을 독립 변수로 하는 제1 운동 방정식의 적분을 통해 상기 탄환 비행 궤적 평면 상에서의 상기 예측 비행 궤적을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 명령 획득부는, 상기 탄환의 상기 발사 지점 및 상기 초기 속도를 이용하여 상기 비행 경로각의 초기값을 기반으로 상기 탄환의 예측 속도, 예측 위치, 예측 비행 시간 및 예측 고도를 획득하고, 상기 예측 고도가 상기 목표 도착 지점의 고도보다 높으면, 상기 비행 경로각을 수정하고, 수정한 상기 비행 경로각을 기반으로 상기 탄환의 상기 예측 속도, 상기 예측 위치, 상기 예측 비행 시간 및 상기 예측 고도를 획득하는 과정을, 상기 예측 고도가 상기 목표 도착 지점의 고도보다 낮을 때까지 반복적으로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 명령 획득부는, 상기 예측 고도가 상기 목표 도착 지점의 고도보다 낮으면, 상기 예측 고도가 상기 목표 도착 지점의 고도와 일치하도록 내삽을 통해 상기 비행 경로각을 보정할 수 있다.
여기서, 상기 명령 획득부는, 상기 예상 도착 지점과 상기 목표 도착 지점 간의 차이가 미리 설정된 오차를 벗어나면, 상기 발사각을 수정하고, 수정한 상기 발사각을 기반으로 상기 예측 비행 궤적을 수정하며, 수정한 상기 예측 비행 궤적을 기반으로 상기 예상 도착 지점을 획득하는 과정을, 상기 예상 도착 지점과 상기 목표 도착 지점 간의 차이가 상기 미리 설정된 오차 이내가 될 때까지 반복적으로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 명령 획득부는, 상기 예상 도착 지점과 상기 목표 도착 지점 간의 차이, 상기 발사각의 초기값에 대한 섭동항 및 상기 발사각의 초기값에 대한 시선각 좌표계에서의 탄환 위치 예측 함수를 기반으로 획득된 발사각 기울기를 이용하여 상기 발사각을 수정할 수 있다.
여기서, 상기 명령 획득부는, 상기 비행 궤적 유형이 상기 직사 비행 궤적인 경우, 상기 탄환의 발사 지점과 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각 및 발사각을 획득하고, 중력 효과를 고려하지 않는 제2 운동 방정식을 이용하여 상기 탄환의 초기 속도 및 상기 발사각을 기반으로 상기 탄환의 예측 비행 궤적을 획득하며, 상기 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득하고, 상기 발사각, 상기 방위각, 상기 예상 도착 지점 및 상기 예상 도달 시간을 포함하는 상기 사격 통제 명령을 획득할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 방법은, 탄환의 목표 도착 지점을 입력받는 단계; 미리 설정된 기준 거리를 이용하여 입력된 상기 목표 도착 지점까지의 거리를 기반으로 직사 비행 궤적 및 곡사 비행 궤적 중 하나의 비행 궤적 유형을 획득하는 단계; 및 획득된 상기 비행 궤적 유형을 기반으로 상기 탄환에 대한 사격 통제 명령을 획득하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 사격 통제 명령 획득 단계는, 상기 비행 궤적 유형이 상기 곡사 비행 궤적인 경우, 상기 탄환의 발사 지점과 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각, 발사각의 초기값 및 시선각 좌표계를 획득하고, 중력 효과를 고려한 제1 운동 방정식을 이용하여 상기 탄환의 초기 속도 및 상기 발사각을 기반으로 상기 탄환의 상기 시선각 좌표계 상에서의 예측 비행 궤적을 획득하며, 상기 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득하고, 상기 발사각, 상기 방위각, 상기 예상 도착 지점 및 상기 예상 도달 시간을 포함하는 상기 사격 통제 명령을 획득하는 것으로 이루어지며, 상기 시선각 좌표계는, 상기 탄환의 상기 발사 지점으로부터 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선 벡터를 X축으로 할 수 있다.
여기서, 상기 사격 통제 명령 획득 단계는, 상기 비행 궤적 유형이 상기 직사 비행 궤적인 경우, 상기 탄환의 발사 지점과 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각 및 발사각을 획득하고, 중력 효과를 고려하지 않는 제2 운동 방정식을 이용하여 상기 탄환의 초기 속도 및 상기 발사각을 기반으로 상기 탄환의 예측 비행 궤적을 획득하며, 상기 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득하고, 상기 발사각, 상기 방위각, 상기 예상 도착 지점 및 상기 예상 도달 시간을 포함하는 상기 사격 통제 명령을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되어 상기한 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치 및 방법에 의하면, 탄환의 목표 도착 지점이 입력되면, 목표 도착 지점을 기반으로 탄환의 비행 궤적 유형을 획득하고, 획득한 비행 궤적 유형에 따라 실시간으로 탄환의 비행 궤적을 예측하며, 예측한 비행 궤적을 기반으로 탄환에 대한 사격 통제 명령을 실시간으로 획득함으로써, 탄환의 비행 궤적의 특성에 따라 최적화된 비행 궤적을 실시간으로 예측할 수 있고, 이에 따라 신속한 사격 통제 명령을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 탄환의 직사 비행 궤적에서 정밀한 탄환 운동 특성을 반영함으로써, 탄환 비행 궤적의 예측 정확도 및 예상 명중점 정확도를 향상할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 탄환의 곡사 비행 궤적에서 탄환의 운동 방정식의 수치 적분을 통해 비행 궤적을 실시간으로 신속하게 예측하기 때문에, 사표가 필요하지 않다.
또한, 본 발명에 의하면, 탄환의 사격 통제 명령을 실시간으로 획득하기 때문에 실시간 비행 궤적 오차의 보정 등 사격 통제 명령 알고리즘의 유연성 확보가 가능하다.
또한, 본 발명은 다양한 분야(탄도 궤적으로 비행하는 물체의 신속한 궤적 예측 및 활용, 155mm 포탄의 사격 통제 명령 산출 소프트웨어, 스마트 포탄(Smart Projectile)의 탄도 비행 유도 조종 소프트웨어, 우주 발사체의 순간 낙하점(Instantaneous Impact Point, IIP) 기반 실시간 안전 영역 산출, 재사용 우주 발사체의 역추진(Boost Backburn) 유도 명령 산출 소프트웨어 등)에 적용되어 이용될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 사격 통제 명령 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비행 궤적 유형 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡사 비행 궤적의 경우의 비행 궤적 평면을 설명하기 위한 도면으로, 3차원 공간을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡사 비행 궤적의 경우의 비행 궤적 평면을 설명하기 위한 도면으로, 2차원 공간을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡사 비행 궤적의 경우의 시선각 좌표계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡사 비행 궤적의 경우의 예상 도착 지점 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시한 비행 경로각의 보정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡사 비행 궤적의 경우의 사격 통제 명령 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직사 비행 궤적의 경우의 사격 통제 명령 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 도 11에 도시한 사격 통제 명령 획득 단계의 세부 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 명세서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다" 또는 "포함할 수 있다"등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터 구조들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치(이하 '사격 통제 명령 산출 장치'라 한다)(100)는 탄환의 목표 도착 지점이 입력되면, 목표 도착 지점을 기반으로 탄환의 비행 궤적의 유형을 획득하고, 획득한 비행 궤적 유형에 따라 실시간으로 탄환의 비행 궤적을 예측하며, 예측한 비행 궤적을 기반으로 탄환에 대한 사격 통제 명령을 실시간으로 획득한다.
이를 위해, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 입력부(110), 궤적 획득부(130), 명령 획득부(150) 및 탄환 제어부(170)를 포함할 수 있다.
입력부(110)는 탄환의 목표 도착 지점을 입력받는다.
궤적 획득부(130)는 미리 설정된 기준 거리를 이용하여 입력부(110)를 통해 입력된 목표 도착 지점까지의 거리를 기반으로 직사 비행 궤적 및 곡사 비행 궤적 중 하나의 비행 궤적 유형을 획득한다.
즉, 궤적 획득부(130)는 탄환의 발사 지점으로부터 목표 도착 지점까지의 거리가 미리 설정된 기준 거리 이내이면 탄환의 비행 궤적 유형을 직사 비행 궤적으로 할 수 있다. 그리고, 궤적 획득부(130)는 탄환의 발사 지점으로부터 목표 도착 지점까지의 거리가 미리 설정된 거리 이상이면 탄환의 비행 궤적 유형을 곡사 비행 궤적으로 할 수 있다.
명령 획득부(150)는 궤적 획득부(130)를 통해 획득된 비행 궤적 유형을 기반으로 탄환에 대한 사격 통제 명령을 실시간으로 획득한다.
여기서, 사격 통제 명령은 발사각, 방위각, 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 포함할 수 있다.
곡사 비행 궤적에 대한 실시간 사격 통제 명령 획득
비행 궤적 유형이 곡사 비행 궤적인 경우, 명령 획득부(150)는 탄환의 발사 지점과 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각, 발사각의 초기값 및 시선각 좌표계를 획득할 수 있다.
여기서, 시선각 좌표계는 탄환의 발사 지점으로부터 목표 도착 지점을 잇는 시선 벡터를 X축으로 하는 좌표계를 말한다.
그리고, 명령 획득부(150)는 중력 효과를 고려한 제1 운동 방정식을 이용하여 탄환의 초기 속도 및 발사각을 기반으로 탄환의 시선각 좌표계 상에서의 예측 비행 궤적을 획득할 수 있다.
즉, 명령 획득부(150)는 관성 좌표계의 Z축을 방위각만큼 회전시켜 시선각 좌표계 상의 탄환 비행 궤적 평면을 획득할 수 있다. 그리고, 명령 획득부(150)는 비행 경로각을 독립 변수로 하는 제1 운동 방정식의 적분을 통해 탄환 비행 궤적 평면 상에서의 예측 비행 궤적을 획득할 수 있다.
이때, 명령 획득부(150)는 탄환의 발사 지점 및 초기 속도를 이용하여 비행 경로각의 초기값을 기반으로 탄환의 예측 속도, 예측 위치, 예측 비행 시간 및 예측 고도를 획득할 수 있다. 그리고, 명령 획득부(150)는 예측 고도가 목표 도착 지점의 고도보다 높으면, 비행 경로각을 수정하고, 수정한 비행 경로각을 기반으로 탄환의 예측 속도, 예측 위치, 예측 비행 시간 및 예측 고도를 획득하는 과정을, 예측 고도가 목표 도착 지점의 고도보다 낮을 때까지 반복적으로 수행할 수 있다. 이후, 예측 고도가 목표 도착 지점의 고도보다 낮으면, 명령 획득부(150)는 예측 고도가 목표 도착 지점의 고도와 일치하도록 내삽을 통해 비행 경로각을 보정할 수 있다.
그리고, 명령 획득부(150)는 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득할 수 있다.
이때, 명령 획득부(150)는 예상 도착 지점과 목표 도착 지점 간의 차이가 미리 설정된 오차를 벗어나면, 발사각을 수정하고, 수정한 발사각을 기반으로 예측 비행 궤적을 수정하며, 수정한 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점을 획득하는 과정을, 예상 도착 지점과 목표 도착 지점 간의 차이가 미리 설정된 오차 이내가 될 때까지 반복적으로 수행할 수 있다.
즉, 명령 획득부(150)는 예상 도착 지점과 목표 도착 지점 간의 차이, 발사각의 초기값에 대한 섭동항 및 발사각의 초기값에 대한 시선각 좌표계에서의 탄환 위치 예측 함수를 기반으로 획득된 발사각 기울기를 이용하여 발사각을 수정할 수 있다.
직사 비행 궤적에 대한 실시간 사격 통제 명령 획득
비행 궤적 유형이 직사 비행 궤적인 경우, 명령 획득부(150)는 탄환의 발사 지점과 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각 및 발사각을 획득할 수 있다.
그리고, 명령 획득부(150)는 중력 효과를 고려하지 않는 제2 운동 방정식을 이용하여 탄환의 초기 속도 및 발사각을 기반으로 탄환의 예측 비행 궤적을 획득할 수 있다.
그리고, 명령 획득부(150)는 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득할 수 있다.
탄환 제어부(170)는 명령 획득부(150)를 통해 획득된 사격 통제 명령을 기반으로 탄환의 비행을 제어할 수 있다.
그러면, 도 2 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 사격 통제 명령 획득 과정에 대하여 보다 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 사격 통제 명령 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 목표 도착 지점이 입력되면, 목표 도착 지점 거리(탄환의 발사 지점으로 목표 도착 지점까지의 거리)에 따른 탄환의 비행 궤적 유형(직사 비행 궤적 또는 곡사 비행 궤적)을 판단할 수 있다.
곡사 비행 궤적의 경우, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 발사각의 초기값을 획득할 수 있다. 즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 발사 지점과 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 시선각 좌표계를 획득하고, 시선각 정보를 기반으로 발사각의 초기값을 획득할 수 있다.
그리고, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 실시간 비행 궤적을 예측할 수 있다. 즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 중력 효과를 고려한 제1 운동 방정식의 부분 닫힌 해를 통해 곡사 비행 궤적의 실시간 수치를 적분하고, 정확한 탄환의 예상 도착 지점을 획득하기 위해 시선각 좌표계 상에서 최종 도착 지점을 보정할 수 있다.
그리고, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 목표 도착 지점에 도달이 되면 사격 통제 명령을 획득할 수 있다. 즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 시선각 좌표계 상에서 예상 도착 지점과 목표 도착 지점 간의 거리 오차를 획득하고, 거리 오차가 미리 설정된 범위 이내에 도달하여 예상 도착 지점이 목표 도착 지점에 실질적으로 일치하도록 하기 위해 발사각을 수정할 수 있다. 또한, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 목표 도착 지점에 탄환이 도달할 때의 시간, 위치, 속도 등을 기반으로 사격 통제 명령을 획득할 수 있다.
직사 비행 궤적의 경우, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 발사각의 초기값을 획득할 수 있다. 즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 발사 지점과 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 통해 발사각의 초기값을 획득할 수 있다.
그리고, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 실시간 비행 궤적을 예측할 수 있다. 즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 중력 효과를 고려하지 않는 제2 운동 방정식의 해석해를 통해 임의의 시간에서의 탄환의 위치와 속도를 획득할 수 있다.
그리고, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 사격 통제 명령을 획득할 수 있다. 즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 목표 도착 지점에 탄환이 도달할 때의 시간, 위치, 속도 등을 기반으로 사격 통제 명령을 획득할 수 있다.
그러면, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 사격 통제 명령에 따라 탄환의 비행을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비행 궤적 유형 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 탄환의 발사각에 따른 비행 궤적 패턴 중에서 발사 지점으로부터 목표 도착 지점까지의 거리가 미리 설정된 기준 거리 이내(근거리)에 있는 경우 탄환의 비행 궤적 유형을 직선 비행으로 가정할 수 있는 직사 비행 궤적 으로 판단하고, 이외의 구간은 곡사 비행 궤적으로 판단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡사 비행 궤적의 경우의 비행 궤적 평면을 설명하기 위한 도면으로, 3차원 공간을 나타내고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡사 비행 궤적의 경우의 비행 궤적 평면을 설명하기 위한 도면으로, 2차원 공간을 나타내며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡사 비행 궤적의 경우의 시선각 좌표계를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡사 비행 궤적의 경우의 예상 도착 지점 획득 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 도 7에 도시한 비행 경로각의 보정 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡사 비행 궤적의 경우의 사격 통제 명령 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면,
Figure 112021021868945-pat00001
는 탄환의 발사각을 나타내고,
Figure 112021021868945-pat00002
는 탄환의 방위각을 나타내며, 목표 도착 지점의 위치
Figure 112021021868945-pat00003
가 주어질 때, 방위각은 아래의 [수학식 1]과 같이 산출될 수 있다.
Figure 112021021868945-pat00004
비행 궤적 평면은 관성 좌표계
Figure 112021021868945-pat00005
의 Z축을
Figure 112021021868945-pat00006
만큼 회전시킨 후 탄환 비행 궤적을 포함하는 평면으로 정의될 수 있다.
비행 궤적 평면에서의 탄환의 운동은 2차원 탄환 운동 방정식으로 아래의 [수학식 2]와 같이 기술될 수 있다.
Figure 112021021868945-pat00007
Figure 112021021868945-pat00008
Figure 112021021868945-pat00009
Figure 112021021868945-pat00010
Figure 112021021868945-pat00011
Figure 112021021868945-pat00012
도 6을 참조하면, I는 관성 좌표계를 나타내고, L은 발사 지점으로부터 목표 도착 지점을 잇는 시선 벡터를 XL축으로 하는 시선각 좌표계를 나타낸다.
여기서,
Figure 112021021868945-pat00013
는 수평면 시선각을 나타내고,
Figure 112021021868945-pat00014
는 수직면 시선각을 나타낸다.
Figure 112021021868945-pat00015
는 관성 좌표계 기준 발사각을 나타내고,
Figure 112021021868945-pat00016
는 시선각 좌표계 기준 발사각을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 실시간 예상 도착 지점은 탄환 운동 방정식의 적분을 통해 획득될 수 있다.
비행 궤적 평면에서 탄환 운동 방정식의 수치 적분 시, 비행 경로각을 독립 변수로 활용한다. 비행 경로각을 동일한 간격으로 이산화하면 아래의 [수학식 3]과 같다.
Figure 112021021868945-pat00017
탄환의 초기값(위치, 속도 등)이 입력되면, 탄환의 상태 변수를 통해 k번째 스텝에서의 중력 및 탄도 계수를 아래의 [수학식 4]와 같이 산출한다.
Figure 112021021868945-pat00018
중력 및 탄도 계수가 비행 경로각 구간
Figure 112021021868945-pat00019
에서 상수라고 가정하면, k번째 스텝에서 속도는 속도의 해석해를 통해 아래의 [수학식 5]와 같이 획득된다.
Figure 112021021868945-pat00020
Figure 112021021868945-pat00021
비행 경로각 구간
Figure 112021021868945-pat00022
에서 나머지 상태 변수들은 아래의 [수학식 6]과 같이 산출된다.
Figure 112021021868945-pat00023
Figure 112021021868945-pat00024
Figure 112021021868945-pat00025
탄환 비행 궤적 예측의 최종 스텝은 아래의 [수학식 7]과 같이 탄환의 고도 예측값이 목표 도착 지점의 고도보다 작아질 때까지 진행한다
Figure 112021021868945-pat00026
탄환의 예상 도착 지점의 정확성을 위해 비행 경로각을 수정하여 오차를 보정하고, 시선각 좌표계 상의 예상 도착 지점을 계산한다.
즉, 도 8을 참조하면, 일정한 간격으로 비행 경로각을 수정할 경우, 최종 스텝에서의 예측 고도가 목표 도착 지점의 고도와 정확하게 일치하지 않게 된다.
따라서, 최종 시간에서의 정확한 예상 도착 지점을 획득하기 위해 최종 스텝의 비행 경로각 간격을 예측 고도
Figure 112021021868945-pat00027
와 목표 도착 지점의 고도
Figure 112021021868945-pat00028
가 일치하도록 내삽을 통해 보정한다. 최종 스텝에서 비행 경로각 수정은 아래의 [수학식 8]과 같이 수행한다.
Figure 112021021868945-pat00029
여기서,
Figure 112021021868945-pat00030
는 아래의 [수학식 9]와 같다.
Figure 112021021868945-pat00031
최종적으로 예상 도착 지점의 상태 변수들은 아래의 [수학식 10]과 같이 산출할 수 있다.
Figure 112021021868945-pat00032
Figure 112021021868945-pat00033
Figure 112021021868945-pat00034
도 9를 참조하면, 비행 궤적 평면에서 시선각 좌표계에 대한 발사각의 초기값
Figure 112021021868945-pat00035
을 설정한다.
발사각의 초기값에서 섭동항을 인가하여 예상 도착 지점 오차에 대한 발사각 오차의 기울기를 산출하면 아래의 [수학식 11]과 같다.
Figure 112021021868945-pat00036
여기서,
Figure 112021021868945-pat00037
는 발사각의 초기값에 대한 시선각 좌표계에서의 탄환 위치 예측 함수를 나타낸다.
Figure 112021021868945-pat00038
은 발사각의 초기값에 대한 섭동항을 나타낸다.
예상 도착 지점과 목표 도착 지점 간의 차이, 즉 예측된 탄환 도달 거리와 목표 도착 지점까지의 거리
Figure 112021021868945-pat00039
의 차이를 계산하고, 오차가 존재하는 경우 발사각 기울기를 이용하여 발사각을 아래의 [수학식 12]와 같이 수정한다.
Figure 112021021868945-pat00040
예상 도착 지점과 목표 도착 지점 간의 차이, 즉 예측된 탄환 도달 거리와 목표 도착 지점까지의 거리의 차이가 허용 오차 범위 내로 수렴할 때까지 위의 과정을 반복적으로 수행한다.
이때, 최종적으로 얻어진
Figure 112021021868945-pat00041
가 시선각 좌표계에서 목표 도착 지점에 도달하기 위한 발사각이 된다.
따라서, 관성 좌표계에서의 발사각 및 방위각은 아래의 [수학식 13]과 같이 결정된다.
Figure 112021021868945-pat00042
Figure 112021021868945-pat00043
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직사 비행 궤적의 경우의 사격 통제 명령 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 직사 비행 궤적에서는 탄환에 작용하는 중력을 무시할 수 있으며, 탄환의 운동 방정식은 아래의 [수학식 14]와 같이 근사된다.
Figure 112021021868945-pat00044
Figure 112021021868945-pat00045
임의의 시간 t에서의 속도 및 거리의 해석해는 아래의 [수학식 15]와 같다.
Figure 112021021868945-pat00046
Figure 112021021868945-pat00047
발사각
Figure 112021021868945-pat00048
및 방위각
Figure 112021021868945-pat00049
는 아래의 [수학식 16]과 같이 산출된다.
Figure 112021021868945-pat00050
Figure 112021021868945-pat00051
직선 비행으로 목표 도착 지점까지 도달할 때까지 걸린 시간은 아래의 [수학식 17]과 같다.
Figure 112021021868945-pat00052
그러면, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 방법에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 탄환의 목표 도착 지점을 입력받는다(S110).
그러면, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 미리 설정된 기준 거리를 이용하여 입력된 목표 도착 지점까지의 거리를 기반으로 직사 비행 궤적 및 곡사 비행 궤적 중 하나의 비행 궤적 유형을 획득한다(S130).
즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 탄환의 발사 지점으로부터 목표 도착 지점까지의 거리가 미리 설정된 기준 거리 이내이면 탄환의 비행 궤적 유형을 직사 비행 궤적으로 하고, 탄환의 발사 지점으로부터 목표 도착 지점까지의 거리가 미리 설정된 거리 이상이면 탄환의 비행 궤적 유형을 곡사 비행 궤적으로 할 수 있다.
그런 다음, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 획득된 비행 궤적 유형을 기반으로 탄환에 대한 사격 통제 명령을 실시간으로 획득한다(S150).
여기서, 사격 통제 명령은 발사각, 방위각, 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 포함할 수 있다.
이후, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 획득된 사격 통제 명령을 기반으로 탄환의 비행을 제어할 수 있다(S170).
도 12는 도 11에 도시한 사격 통제 명령 획득 단계의 세부 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 비행 궤적 유형이 곡사 비행 궤적이면(S151-Y), 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 발사각의 초기값을 획득할 수 있다(S152).
즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 탄환의 발사 지점과 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각, 발사각의 초기값 및 시선각 좌표계를 획득할 수 있다.
그런 다음, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 탄환의 실시간 예측 비행 궤적을 획득할 수 있다(S153).
즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 중력 효과를 고려한 제1 운동 방정식을 이용하여 탄환의 초기 속도 및 발사각을 기반으로 탄환의 시선각 좌표계 상에서의 예측 비행 궤적을 획득할 수 있다.
다시 설명하면, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 관성 좌표계의 Z축을 방위각만큼 회전시켜 시선각 좌표계 상의 탄환 비행 궤적 평면을 획득하고, 비행 경로각을 독립 변수로 하는 제1 운동 방정식의 적분을 통해 탄환 비행 궤적 평면 상에서의 예측 비행 궤적을 획득할 수 있다.
이때, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 탄환의 발사 지점 및 초기 속도를 이용하여 비행 경로각의 초기값을 기반으로 탄환의 예측 속도, 예측 위치, 예측 비행 시간 및 예측 고도를 획득하고, 예측 고도가 목표 도착 지점의 고도보다 높으면, 비행 경로각을 수정하고, 수정한 비행 경로각을 기반으로 탄환의 예측 속도, 예측 위치, 예측 비행 시간 및 예측 고도를 획득하는 과정을, 예측 고도가 목표 도착 지점의 고도보다 낮을 때까지 반복적으로 수행할 수 있다. 이후, 예측 고도가 목표 도착 지점의 고도보다 낮으면, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 예측 고도가 목표 도착 지점의 고도와 일치하도록 내삽을 통해 비행 경로각을 보정할 수 있다.
이후, 예상 도착 지점과 목표 도착 지점 간의 차이가 미리 설정된 오차 이내이면(S154-Y), 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 사격 통제 명령을 획득할 수 있다(S156).
즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득하고, 발사각, 방위각, 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 포함하는 사격 통제 명령을 획득할 수 있다.
반면, 예상 도착 지점과 목표 도착 지점 간의 차이가 미리 설정된 오차를 벗어나면(S154-N), 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 발사각을 수정하고(S155), 탄환의 실시간 예측 비행 궤적을 획득하는(S153) 과정을 예상 도착 지점과 목표 도착 지점 간의 차이가 미리 설정된 오차 이내가 될 때까지 반복적으로 수행할 수 있다.
이때, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 예상 도착 지점과 목표 도착 지점 간의 차이, 발사각의 초기값에 대한 섭동항 및 발사각의 초기값에 대한 시선각 좌표계에서의 탄환 위치 예측 함수를 기반으로 획득된 발사각 기울기를 이용하여 발사각을 수정할 수 있다.
비행 궤적 유형이 직사 비행 궤적이면(S151-N), 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 발사각을 획득할 수 있다(S157).
즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 탄환의 발사 지점과 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각 및 발사각을 획득할 수 있다.
그런 다음, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 탄환의 실시간 예측 비행 궤적을 획득할 수 있다(S158).
즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 중력 효과를 고려하지 않는 제2 운동 방정식을 이용하여 탄환의 초기 속도 및 발사각을 기반으로 탄환의 예측 비행 궤적을 획득할 수 있다.
이후, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 사격 통제 명령을 획득할 수 있다.
즉, 사격 통제 명령 산출 장치(100)는 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 치 예상 도달 시간을 획득하고, 발사각, 방위각, 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 포함하는 사격 통제 명령을 획득할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 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 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록 매체로서는 자기기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
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 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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.
100 : 사격 통제 명령 산출 장치,
110 : 입력부,
130 : 궤적 획득부,
150 : 명령 획득부,
170 : 탄환 제어부

Claims (13)

  1. 탄환의 목표 도착 지점을 입력받는 입력부;
    미리 설정된 기준 거리를 이용하여 상기 입력부를 통해 입력된 상기 목표 도착 지점까지의 거리를 기반으로 직사 비행 궤적 및 곡사 비행 궤적 중 하나의 비행 궤적 유형을 획득하는 궤적 획득부; 및
    상기 궤적 획득부를 통해 획득된 상기 비행 궤적 유형을 기반으로 상기 탄환에 대한 사격 통제 명령을 획득하는 명령 획득부;
    를 포함하며,
    상기 궤적 획득부는, 상기 목표 도착 지점까지의 거리가 상기 미리 설정된 기준 거리 이내이면 상기 탄환의 상기 비행 궤적 유형을 상기 직사 비행 궤적으로 하고, 상기 목표 도착 지점까지의 거리가 상기 미리 설정된 거리 이상이면 상기 탄환의 상기 비행 궤적 유형을 상기 곡사 비행 궤적으로 하며,
    상기 명령 획득부는, 상기 비행 궤적 유형이 상기 곡사 비행 궤적이면 중력 효과를 고려한 제1 운동 방정식을 이용하여 상기 사격 통제 명령을 획득하고, 상기 비행 궤적 유형이 상기 직사 비행 궤적이면 중력 효과를 고려하지 않는 제2 운동 방정식을 이용하여 상기 사격 통제 명령을 획득하는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 명령 획득부는,
    상기 비행 궤적 유형이 상기 곡사 비행 궤적인 경우,
    상기 탄환의 발사 지점과 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각, 발사각의 초기값 및 시선각 좌표계를 획득하고, 중력 효과를 고려한 제1 운동 방정식을 이용하여 상기 탄환의 초기 속도 및 상기 발사각을 기반으로 상기 탄환의 상기 시선각 좌표계 상에서의 예측 비행 궤적을 획득하며, 상기 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득하고, 상기 발사각, 상기 방위각, 상기 예상 도착 지점 및 상기 예상 도달 시간을 포함하는 상기 사격 통제 명령을 획득하며,
    상기 시선각 좌표계는,
    상기 탄환의 상기 발사 지점으로부터 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선 벡터를 X축으로 하는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 명령 획득부는,
    관성 좌표계의 Z축을 상기 방위각만큼 회전시켜 상기 시선각 좌표계 상의 탄환 비행 궤적 평면을 획득하고, 비행 경로각을 독립 변수로 하는 제1 운동 방정식의 적분을 통해 상기 탄환 비행 궤적 평면 상에서의 상기 예측 비행 궤적을 획득하는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 명령 획득부는,
    상기 탄환의 상기 발사 지점 및 상기 초기 속도를 이용하여 상기 비행 경로각의 초기값을 기반으로 상기 탄환의 예측 속도, 예측 위치, 예측 비행 시간 및 예측 고도를 획득하고, 상기 예측 고도가 상기 목표 도착 지점의 고도보다 높으면, 상기 비행 경로각을 수정하고, 수정한 상기 비행 경로각을 기반으로 상기 탄환의 상기 예측 속도, 상기 예측 위치, 상기 예측 비행 시간 및 상기 예측 고도를 획득하는 과정을, 상기 예측 고도가 상기 목표 도착 지점의 고도보다 낮을 때까지 반복적으로 수행하는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 명령 획득부는,
    상기 예측 고도가 상기 목표 도착 지점의 고도보다 낮으면, 상기 예측 고도가 상기 목표 도착 지점의 고도와 일치하도록 내삽을 통해 상기 비행 경로각을 보정하는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치.
  7. 제3항에서,
    상기 명령 획득부는,
    상기 예상 도착 지점과 상기 목표 도착 지점 간의 차이가 미리 설정된 오차를 벗어나면, 상기 발사각을 수정하고, 수정한 상기 발사각을 기반으로 상기 예측 비행 궤적을 수정하며, 수정한 상기 예측 비행 궤적을 기반으로 상기 예상 도착 지점을 획득하는 과정을, 상기 예상 도착 지점과 상기 목표 도착 지점 간의 차이가 상기 미리 설정된 오차 이내가 될 때까지 반복적으로 수행하는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치
  8. 제7항에서,
    상기 명령 획득부는,
    상기 예상 도착 지점과 상기 목표 도착 지점 간의 차이, 상기 발사각의 초기값에 대한 섭동항 및 상기 발사각의 초기값에 대한 시선각 좌표계에서의 탄환 위치 예측 함수를 기반으로 획득된 발사각 기울기를 이용하여 상기 발사각을 수정하는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 명령 획득부는,
    상기 비행 궤적 유형이 상기 직사 비행 궤적인 경우,
    상기 탄환의 발사 지점과 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각 및 발사각을 획득하고, 중력 효과를 고려하지 않는 제2 운동 방정식을 이용하여 상기 탄환의 초기 속도 및 상기 발사각을 기반으로 상기 탄환의 예측 비행 궤적을 획득하며, 상기 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득하고, 상기 발사각, 상기 방위각, 상기 예상 도착 지점 및 상기 예상 도달 시간을 포함하는 상기 사격 통제 명령을 획득하는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치.
  10. 탄환의 목표 도착 지점을 입력받는 단계;
    미리 설정된 기준 거리를 이용하여 입력된 상기 목표 도착 지점까지의 거리를 기반으로 직사 비행 궤적 및 곡사 비행 궤적 중 하나의 비행 궤적 유형을 획득하는 단계; 및
    획득된 상기 비행 궤적 유형을 기반으로 상기 탄환에 대한 사격 통제 명령을 획득하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 하나의 비행 궤적 유형 획득 단계는, 상기 목표 도착 지점까지의 거리가 상기 미리 설정된 기준 거리 이내이면 상기 탄환의 상기 비행 궤적 유형을 상기 직사 비행 궤적으로 하고, 상기 목표 도착 지점까지의 거리가 상기 미리 설정된 거리 이상이면 상기 탄환의 상기 비행 궤적 유형을 상기 곡사 비행 궤적으로 하는 것으로 이루어지며,
    상기 사격 통제 명령 획득 단계는, 상기 비행 궤적 유형이 상기 곡사 비행 궤적이면 중력 효과를 고려한 제1 운동 방정식을 이용하여 상기 사격 통제 명령을 획득하고, 상기 비행 궤적 유형이 상기 직사 비행 궤적이면 중력 효과를 고려하지 않는 제2 운동 방정식을 이용하여 상기 사격 통제 명령을 획득하는 것으로 이루어지는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 사격 통제 명령 획득 단계는,
    상기 비행 궤적 유형이 상기 곡사 비행 궤적인 경우,
    상기 탄환의 발사 지점과 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각, 발사각의 초기값 및 시선각 좌표계를 획득하고, 중력 효과를 고려한 제1 운동 방정식을 이용하여 상기 탄환의 초기 속도 및 상기 발사각을 기반으로 상기 탄환의 상기 시선각 좌표계 상에서의 예측 비행 궤적을 획득하며, 상기 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득하고, 상기 발사각, 상기 방위각, 상기 예상 도착 지점 및 상기 예상 도달 시간을 포함하는 상기 사격 통제 명령을 획득하는 것으로 이루어지며,
    상기 시선각 좌표계는,
    상기 탄환의 상기 발사 지점으로부터 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선 벡터를 X축으로 하는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 방법.
  12. 제10항에서,
    상기 사격 통제 명령 획득 단계는,
    상기 비행 궤적 유형이 상기 직사 비행 궤적인 경우,
    상기 탄환의 발사 지점과 상기 목표 도착 지점을 잇는 시선각 정보를 기반으로 방위각 및 발사각을 획득하고, 중력 효과를 고려하지 않는 제2 운동 방정식을 이용하여 상기 탄환의 초기 속도 및 상기 발사각을 기반으로 상기 탄환의 예측 비행 궤적을 획득하며, 상기 예측 비행 궤적을 기반으로 예상 도착 지점 및 예상 도달 시간을 획득하고, 상기 발사각, 상기 방위각, 상기 예상 도착 지점 및 상기 예상 도달 시간을 포함하는 상기 사격 통제 명령을 획득하는 것으로 이루어지는,
    30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101862714B1 (ko) * 2017-11-17 2018-07-05 엘아이지넥스원 주식회사 유도발사체의 비행 제어를 위한 제어 변수 결정 장치 및 이를 포함한 유도 제어 장치

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