KR102489645B1 - 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치 - Google Patents

탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 대공표적에 대한 레이더 반사 면적(RCS)를 추정하는 단계, 근접방어무기체계의 추적레이더를 이용하여 탄착점의 위치를 추정하는 단계, 상기 발사된 탄의 임팩트 레인지 및 상기 대공표적에 대한 탄착점 오차를 이용하여 탄착점의 분포 면적을 산출하는 단계, 상기 산출된 탄착점의 분포 면적을 이용하여 상기 대공표적에 대한 명중확률을 산출하는 단계, 상기 산출된 명중확률의 누적확률을 이용하여 상기 대공표적에 대한 요격확률을 산출하는 단계 및 상기 산출된 요격확률이 기설정된 문턱값이상인 경우 차순위 대공표적으로 표적을 전환하는 단계를 포함함으로서, 상기 대공표적을 향해 발사된 개별 탄의 탄착점 분포 면적에 기반하여 운용자의 개입없이 상기 대공표적에 대한 명중평가를 수행하고, 이를 기반으로 다중 대공표적 대응 시 차순위 근접 대공표적에 대한 대응 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치{Apparatus and Method for evaluating realtime Hit Probabilities to Antiair Target based on Shot Groups Proability Model}
본 발명은 탄착점 분포 면적에 기반하여 운용자의 개입없이 상기 대공표적에 대한 명중평가를 수행하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치에 관한 것이다.
한국의 전투함정은 근접방어무기체계(CIWS)를 탑재를 통해 주 위협표적인 대공표적으로 함정 생존성을 추구하며, 근접방어무기체계는 크게 i) 표적을 탐색하고 추적하는 레이더(탐지/추적레이더)와 ii) 근접 표적을 격추하기 위해 무장인 30mm 개틀링 함포와 이를 통제하는 사격통제체계로 구성된다.
근접방어무기체계에서 교전에 필요한 단계들(탐지/식별, 위협평가, 표적지정, 교전, 명중평가, 교전종료, 표적전환)이 신속하게 진행되는 것이 중요하다. 일반적인 전투함정에서의 교전절차에 의하면 위협되는 표적에 대한 탐지, 식별, 위협평가, 추적, 교전 이후 필요한 명중평가 방법에서 대부분의 경우 가용한 센서(광학센서, 레이더 등)의 정보를 이용하여 운용자 육안으로 확인한 이후 수동으로 표적의 명중/요격 등을 평가한다.
명중평가에 관한 종래 기술로서 포 사격 시 포탄의 표적영역에 대한 명중여부를 평가하는 포탄 명중평가시스템 및 방법인 대한민국 공개특허 제2008-0013376호를 살펴보면, 적어도 두 개 이상의 광원의 위치좌표 및 다수의 수광센서를 포함하는 수광센서부의 위치좌표를 입력받는 단계와 광원의 위치좌표 및 수광센서부의 위치좌표에 기초하여 유효착탄영역 중심점을 설정하는 단계와 중심점에 기초하여 유효착탄영역을 설정하는 단계와 포탄이 통과하면서 수광센서부로 수신되는 빛의 일부가 차광되어 감응한 수광센서를 인식하는 단계와 광원의 위치좌표 및 수광센서부에서 인식된 수광센서의 위치좌표를 기초로 포탄의 통과위치를 연산하는 단계 및 유효착탄영역과 통과위치를 비교하여 포탄의 명중여부를 판단하는 단계를 포함하여, 관측원의 숙련도와 무관하게 포탄의 명중여부를 정확히 평가할 수 있고, 저렴하고 간단하게 야간에도 명중평가를 수행할 수 있는 시스템을 구현할 수 있다. 또한, 평가자의 시스템 운영이용이하고 측정오차를 최소화할 수 있다.
종래의 명중평가 기법의 한계는, 동시 접근 표적에 대한 교전 시 운용자 수동으로 표적의 명중/요격 평가 시 차순위 위협표적에 대한 대응 시간 부족으로 함정의 생존성이 결여되고, 운용자 수동으로 표적의 명중평가 시 정량적인 수치가 아닌 정성적인 판단으로 표적의 요격 여부가 결정된다는 점이다.
본 발명은 대공표적을 향해 발사된 개별 탄의 탄착점 분포 면적에 기반하여 운용자의 개입없이 상기 대공표적에 대한 명중평가를 수행하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다중 대공표적 대응 시 차순위 근접 대공표적에 대한 대응 시간을 최소화하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법은 대공표적의 명중평가 방법으로서, 상기 대공표적을 향해 발사된 개별 탄의 탄착점 분포 면적에 기반하여 운용자의 개입없이 상기 대공표적에 대한 명중평가를 수행하고, 이를 기반으로 다중 대공표적 대응 시 차순위 근접 대공표적에 대한 대응 시간을 최소화하는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 대공표적에 대한 레이더 반사 면적(RCS)를 추정하는 단계; 근접방어무기체계의 추적레이더를 이용하여 탄착점의 위치를 추정하는 단계; 상기 발사된 탄의 임팩트 레인지 및 상기 대공표적에 대한 탄착점 오차를 이용하여 탄착점의 분포 면적을 산출하는 단계; 상기 산출된 탄착점의 분포 면적을 이용하여 상기 대공표적에 대한 명중확률을 산출하는 단계; 상기 산출된 명중확률의 누적확률을 이용하여 상기 대공표적에 대한 요격확률을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 요격확률이 기설정된 문턱값이상인 경우 차순위 대공표적으로 표적을 전환하는 단계를 포함하는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 탄착점 분포면적 산출단계에서는, 개별 탄의 임팩트 레인지와 개별 탄의 탄착점 오차를 곱한 값의 제곱에 비례하는 상기 탄착점의 분포 면적을 산출하는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 표적의 레이더 반사면적 및 상기 탄착점의 확률적 분포면적의 각각은 내부에 상기 대공표적의 위치가 존재하도록 형성되는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 명중확률 산출단계에서는, 상기 탄착점의 분포 면적에 대한 상기 대공표적의 레이더반사 면적의 비율로 상기 명중확률을 산출하는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 명중확률 산출단계에서는, 상기 개별 탄의 탄착점의 확률적 분포 면적이 상기 표적의 레이더 반사 면적보다 작은 경우 상기 명중확률을 1로 산출하는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 요격확률 산출단계에서는, 누적 명중확률 파라미터에 대한 상기 명중확률의 누적확률의 비율로 상기 요격확률을 산출하며, 상기 명중확률의 누적확률이 상기 누적 명중확률 파라미터보다 큰 경우 상기 요격확률은 1로 산출하는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 요격확률 산출단계에서는, 상기 산출된 요격확률이 기설정된 요격확률 문턱값 이상인경우 상기 발사된 탄이 상기 대공표적에 요격을 성공으로 판단하는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 대공표적은 아음속에서 초음속 사이의 속도로 고속 비행하는 대공표적이고, 상기 대공표적에 대한 탄착점 오차는 상기 개별 탄의 위치가 상기 대공표적과 가장 짧은 거리로 근접했을 경우의 오차인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 장치는 대공표적에 대한 레이더 반사 면적(RCS)를 추정하는 표적 RCS 추정부; 근접방어무기체계의 추적레이더를 이용하여 상기 대공표적에 대한 개별 탄의 탄착점의 위치를 추정하는 탄착점 위치 추정부; 상기 대공표적을 향해 발사된 개별 탄의 임팩트 레인지와 상기 대공표적에 대한 개별 탄의 탄착점 오차를 제곱한 값에 비례하는 탄착점의 분포 면적을 산출하는 탄착점 분포면적 산출부; 상기 탄착점의 분포 면적에 대한 상기 대공표적의 레이더반사 면적의 비율로상기 대공표적에 대한 명중확률을 산출하는 명중확률 산출부; 누적 명중확률 파라미터에 대한 상기 명중확률의 누적확률의 비율로 상기 대공표적에 대한 요격확률을 산출하는 요격확률 산출부; 및 상기 산출된 요격확률이 기설정된 문턱값이상인 경우 차순위 대공표적으로 표적을 전환하는 표적 전환부를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 명중확률 산출부는, 상기 개별 탄의 탄착점의 확률적 분포 면적이 상기 표적의 레이더 반사 면적보다 작은 경우 상기 명중확률을 1로 산출하는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 요격확률 산출부는, 상기 명중확률의 누적확률이 상기 누적 명중확률 파라미터보다 큰 경우 상기 요격확률은 1로 산출하는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 요격확률 산출부는, 상기 산출된 요격확률이 기설정된 요격확률 문턱값 이상인경우 상기 발사된 탄이 상기 대공표적에 요격을 성공으로 판단하는 것이 가능하다.
일 실시예로서, 상기 상기 대공표적은 아음속에서 초음속 사이의 속도로 고속 비행하는 대공표적이고, 상기 대공표적에 대한 탄착점 오차는 상기 개별 탄의 위치가 상기 대공표적과 가장 짧은 거리로 근접했을 경우의 오차인 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치는 운용자의 개입없이 대공표적을 향해 발사된 개별 탄의 탄착점 분포 면적에 기반하여 대공표적에 대한 명중평가를 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치는 다중 대공표적 대응 시 차순위 근접 대공표적에 대한 대응 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법의 순서도이다.
도 3은 탄착점의 분표면적 산출시 탄의 탄착점 오차, 탄의 임팩트 레인지, 표적의 레이더 반사면적, 탄착점의 분표면적 간의 상관관계를 도시한 것이고,
도 4는 명중확률 산출시의 표적의 위치, 표적의 레이더 반사면적, 탄착점의 분표면적 간의 상관관계를 도시한 것이다.
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.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치를 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법의 순서도이고, 도 3은 탄착점의 분표면적 산출시 탄의 탄착점 오차, 탄의 임팩트 레인지, 표적의 레이더 반사면적, 탄착점의 분표면적 간의 상관관계를 도시한 것이고, 도 4는 명중확률 산출시의 표적의 위치, 표적의 레이더 반사면적, 탄착점의 분표면적 간의 상관관계를 도시한 것이다.
본 실시예에서는 함포에서 대공표적을 향하여 지속적인 사격이 이루어지고 현재 i 번째 탄을 대공표적을 향해 발사하였고, i 번째 탄을 대상으로 명중평가 진진행한다. 또한, 본 실시예에서 근접방어무기체계의 표적은 주로 고속(아음속 ~ 초음속)의 대공표적이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 장치(100)는 대공표적에 대한 레이더 반사 면적(Radar Cross Section, RCS)를 추정하는 표적 RCS 추정부(110), 근접방어무기체계의 추적레이더를 이용하여 상기 대공표적에 대한 개별 탄의 탄착점의 위치를 추정하는 탄착점 위치 추정부(120), 개별 탄의 임팩트 레인지와 개별 탄의 탄착점 오차를 이용하여 탄착점의 분포 면적을 산출하는 탄착점 분포면적 산출부(130), 상기 산출된 탄착점의 분포 면적과 상기 레이더반사 면적을 이용하여 상기 대공표적에 대한 명중확률을 산출하는 명중확률 산출부(140), 누적 명중확률 파라미터와 상기 명중확률의 누적확률을 이용하여 상기 대공표적에 대한 요격확률을 산출하는 요격확률 산출부(150) 및 상기 산출된 요격확률이 기설정된 문턱값이상인 경우 차순위 대공표적으로 표적을 전환하는 표적 전환부(160)를 포함한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법을 보다 상세하게 설명하면, 우선 근접방어무기체계의 교전(함포 발사) 이후 명중평가(교전의 결과) 단계로 진입하는데, 명중평가 절차는 근접방어무기체계의 무장인 함포가 표적에 대한 함포 발사(교전)와 동시에 시작되며, 명중확률 계산을 위해 표적의 레이더반사면적(RCS) 계산 또는 추정이 필요하다.
표적 RCS 추정부(110)는 근접방어무기체계의 추적레이더가 될 수 있고, 상기 추적레이더를 통하여 대공표적에 대한 표적의 레이더 반사 면적(Radar Cross Section, RCS)를 추정하여 산출하는 것이 가능하다(S110).
여기서, 표적의 레이더 반사 면적(Radar Cross Section, RCS)이란 레이더에서 방사된 전자파가 물체에 반사되어 되 돌아온 크기를 면적의 단위로 나타낸 값이다. RCS는 대상물과 동일한 크기의 전자파를 반사하는 구(sphere)의 투영면적 (projected area)으로 정의되며, 잘 알려진 식(1)과 같이 레이더에서 송신 된 전자파가 목표물에 의해 산란되어 되돌아오는 산란파의 전력과 송신 전자파의 전력의 비율로 표현될 수 있다(Knott et al., 1993).
Figure 112021022986688-pat00001
------------------------------(1)
여기서, Ei 는 레이더에서 송신한 전자파가 표적에 입사되는 입사파, Es 는 표적에서 산란되어 레이더 방향으로 되돌아오 는 산란파, R은 레이더와 표적 사이의 거리를 의미한다.
탄착점 위치 추정부(120)는, 표적 RCS 추정부(110)가 표적의 레이더 반사 면적(Radar Cross Section, RCS)를 추정한 후 함포를 통해 발사된 탄 중 i 번째 탄과 대상 표적과의 최근접거리를 추정한다(S120). 즉, 함포에서 발사한 탄이 표적에 명중하였는지 판별하기 위해서는 개별 탄들의 공간상의 위치를 추정하는 것이 필요하다.
근접방어무기체계에서는, 추적레이더가 개별 탄들에 대한 위치를 실시간으로 추적하면서, 표적의 기동에 따른 위치를 실시간으로 추적한다. 개별 탄에 대한 명중확률 계산을 위해서 개별 탄의 탄착점 위치(표적과 개별 탄의 상대거리가 가장 짧은 시점에서의 탄의 위치)를 추적레이더를 통해 계산한다.
즉, 탄착점 위치 추정부(120)는 근접방어무기체계의 추적레이더가 될 수 있으며, 이 경우 추적레이더는 i 번째 탄의 위치를 실시간으로 추적하고, 아울러 표적의 위치도 실시간으로 추적하여 위치 추적된 표적과 i 번째 탄의 위치가 가장 짧은 거리로 근접했을 경우의 오차를 계산한다.
탄착점 분포면적 산출부(130)는 개별 탄의 임팩트 레인지와 개별 탄의 탄착점 오차를 곱한 값의 제곱에 비례하는 탄착점의 분포 면적을 산출한다(S130). 탄착점 분포면적 산출부(130)는 i 번째 탄과 대상 표적과의 최근접거리를 기반으로 i 번째 탄의 탄착점의 확률적 분포 면적 계산한다.
개별 탄의 탄착점의 분포 면적(B(i))은 식(2)에 의하여 계산된다.
B(i) = π x (RImpact(i) x σ(i) x 0.5)2 -----------------------(2)
여기서,σ(i)는 i번째 탄의 탄착점 오차이고, RImpact(i)는 σ(i)에 의해 i번째 탄이 표적과 가장 가까이 조우하는 표적의 거리이다. RImpact(i)는 예상 명중점으로 PHP를 통해 계산 가능하다.
B(i)는 i번째 탄의 탄착점 위치에서의 탄착점 분포가 i번째 탄의 탄착점 오차(σ(i))에 근거하여 공간상의 확률적 면적으로 계산된다. i번째 탄의 탄착점 오차는 다양한 관점으로 해석/정의될 수 있지만, 본 실시예에서는 실시간 계산이 가능하고, 확률적인 모델링이 용이한 i번째 탄이 발사되어 진행되는 방위의 오차로 모델링하였다.
i번째 탄의 탄착점 오차(σ(i))에 의해 개별 탄이 표적과 가장 가까이 조우하는 표적의 거리(RImpact(i))로부터 탄착점의 분포 면적(B(i))는 식 (2)를 따른다.
i번째 탄의 탄착점 오차(σ(i))는 추적레이더를 통해 측정된 값을 그대로 활용하는 방법과 자연현상을 효과적으로 대변하는 가우시안(Gaussian)/레일리(Rayleigh) 등의 확률분포로 모델링하는 방법이 있다.
명중확률 산출부(140)는 탄착점의 분포 면적에 대한 대공표적의 레이더반사 면적의 비율로 명중확률을 산출하며(S140), i번째 탄의 탄착점의 분포 면적이 표적의 레이더 반사 면적보다 작은 경우 상기 명중확률을 1로 산출한다.
명중확률(Hitting Probability)은 함포에서 발사한 i번째 탄이 표적에 명중했을 확률로 정의되며, 식(3)에 의해서 산출된다. 이는 근접방어무기체계의 추적레이더에서 계산할 수 있는 변수이다.
Pro(Hit, i) = T(i) / B(i)
= T(i)/B(i) = T(i)/{π x (RImpact(i) x σ(i) x 0.5)2}----(3)
여기서, T(i)는 표적의 레이더 반사면적(RCS)이고, B(i)는 i번째 탄착점의 분포면적이다.
B(i)의 값이 T(i)보다 작을 경우(B(i) ≤ T(i))에는 명중확률 Pro(Hit, i)는 1이다. 즉, 확률값은 1을 초과할 수 없다.
T(i)는 표적의 RCS로 상수이며, 예로서 0.1m2, 0.5m2 등으로 표현 가능하다.
도 4(A) 및 (B)를 참조하면, 대공표적의 위치는 레이더 반사면적으로 산출되는 영역 및 탄착점의 분포 면적으로 산출되는 영역의 내부에 존재하는 것을 알 수 있다.
요격확률 산출부(150)는 식(4)와 같이 누적 명중확률 파라미터에 대한 명중확률의 누적확률의 비율로 요격확률을 산출하며(S150), 산출된 요격확률이 기설정된 요격확률 문턱값 이상 또는 미만인지 비교하여 판단한다(S160).
Pro(Kill, i) = ∑Pro(Hit, j) / λ ---------------------(4)
여기서, j = 1, 2, … , i이고, λ는 누적 명중확률 파라미터이다.
그리고, 누적 명중확률 파라미터(λ) 및 요격확률 문턱값(δ)은 30mm 개틀링 탄이 대공표적에 몇 발이 명중해야 표적이 격추되는가에 대한 확률값을 나타낸다. 예컨대, 누적 명중확률 파라미터(λ)가 '3'이고 요격확률 문턱값(δ)이 '0.95'인 경우, 30mm 개틀링 탄이 3발 대공표적에 명중하면, 대상 표적이 격추될 확률은 0.95이다. 즉, 누적 명중확률 파라미터(λ) 및 요격확률 문턱값(δ)의 결정은 30mm 개틀링 탄의 종류(관통형, 폭파형 등), 탄의 운동에너지, 충격량 및 대공표적의 운동에너지, 대공표적의 기계적 구조 등을 고려하여 별도의 격추 효과도 분석 시뮬레이션을 통해 결정될 수 있다.
요격확률 산출부(150)는, 상기 산출된 요격확률이 기설정된 요격확률 문턱값(δ) 이상인경우 상기 발사된 i번째 탄이 상기 대공표적에 요격을 성공으로 판단하며, 기설정된 요격확률 문턱값(δ) 미만인경우 다음 탄(i+1번째 탄)의 요격확률을 산출하기 위하여 i+1번째 탄의 탄착점 위치 추정 및 그 이후 절차를 다시 수행하게 된다.
명중확률의 누적확률이 누적 명중확률 파라미터보다 큰 경우 요격확률을 1로 산출한다.
요격확률 Pro(Kill, i) ≥ δ 이면, 표적 요격으로 판단한다.
여기서, 확률은 1을 초과할 수 없으므로 ∑Pro(Hit, j) ≥ λ 이면, ∑Pro(Hit, j) = λ 으로 정의한다. 즉, Pro(Kill, i) = 1이 된다.
누적 명중확률 파라미터 λ는 대공 표적의 종류에 따라 달라지며, 표적에 λ만큼의 탄환이 명중하는 경우 해당 표적이 요격된다는 것을 뜻한다.
표적 전환부(160)는 명중평가 마지막 단계는 요격판단에 따라 교전 종료 여부를 결정하고 차순위 표적으로 근접방어무기체계의 센서/무장 자원을 할당하는 표적을 전환한다(S170). 다중 표적 대응 시 i번째 탄에 대한 명중평가를 종료하고, 차기 위협대상 표적으로 표적을 자동으로 지정함으로서, 운용자의 개입에 의한 시간지연이 없이 최소 대응시간으로 차순위 근접 대공 표적에 대한 대응이 가능하다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 명중평가 장치 및 방법을 이용할 경우, 근접방어무기체계의 30mm 함포 사격을 통한 대공표적 명중평가는 운용자에 의한 수동적 방식이 아닌 시스템 자동으로 수행되어 동시 표적 교전 시 명중평가, 표적전환에서의 시스템 지연시간 최소화하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 명중평가 장치 및 방법은 해상의 근거리 대공고속표적에 대한 방어체계에서의 명중평가 방법 및 육상의 근거리 대공고속표적에 대한 방어체계에서의 명중평가 방법으로 활용 가능하다.
본 발명에 따른 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치는 운용자의 개입없이 수학적/확률적 모델에 근거하여 표적의 명중평가를 수행하여 근접방어무기체계의 자동화 및 효과적인 운용에 기여할 수 있다. 매 탄 발사 시 명중확률을 실시간으로 계산하여 운용자에게 제공함으로서 근접방어무기체계의 자원(센서, 무장 등)을 효과적으로 운용할 기준을 제시할 수 있다. 다중 표적 대응 시 시스템 자동으로 명중평가를 판단함으로 차순위 근접 대공 표적에 대한 대응 시간 지연을 최소화할 수 있다.
110 : 표적 RCS 추정부
120 : 탄착점 위치 추정부
130 : 탄착점 분포면적 산출부
140 : 명중확률 산출부
150 : 요격확률 산출부

Claims (13)

  1. 대공표적의 명중평가 방법으로서,
    상기 대공표적을 향해 발사된 개별 탄의 탄착점 분포 면적에 기반하여 운용자의 개입없이 상기 대공표적에 대한 명중평가를 수행하고, 이를 기반으로 다중 대공표적 대응 시 차순위 근접 대공표적에 대한 대응 시간을 최소화하며,
    상기 대공표적에 대한 레이더 반사 면적(RCS)를 추정하는 단계;
    근접방어무기체계의 추적레이더를 이용하여 탄착점의 위치를 추정하는 단계;
    상기 발사된 탄의 임팩트 레인지 및 상기 대공표적에 대한 탄착점 오차를 이용하여 탄착점의 분포 면적을 산출하는 단계;
    상기 산출된 탄착점의 분포 면적을 이용하여 상기 대공표적에 대한 명중확률을 산출하는 단계;
    상기 산출된 명중확률의 누적확률을 이용하여 상기 대공표적에 대한 요격확률을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 요격확률이 기설정된 문턱값이상인 경우 차순위 대공표적으로 표적을 전환하는 단계
    를 포함하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄착점 분포면적 산출단계에서는,
    개별 탄의 임팩트 레인지와 개별 탄의 탄착점 오차를 곱한 값의 제곱에 비례하는 상기 탄착점의 분포 면적을 산출하는 것을 특징으로 하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 명중확률 산출단계에서는,
    상기 탄착점의 분포 면적에 대한 상기 대공표적의 레이더반사 면적의 비율로 상기 명중확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 명중확률 산출단계에서는,
    상기 개별 탄의 탄착점의 확률적 분포 면적이 상기 표적의 레이더 반사 면적보다 작은 경우 상기 명중확률을 1로 산출하는 것을 특징으로 하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 요격확률 산출단계에서는,
    누적 명중확률 파라미터에 대한 상기 명중확률의 누적확률의 비율로 상기 요격확률을 산출하며, 상기 명중확률의 누적확률이 상기 누적 명중확률 파라미터보다 큰 경우 상기 요격확률은 1로 산출하는 것을 특징으로 하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 요격확률 산출단계에서는,
    상기 산출된 요격확률이 기설정된 요격확률 문턱값 이상인경우 상기 발사된 탄이 상기 대공표적에 요격을 성공으로 판단하는 것을 특징으로 하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 대공표적은 아음속에서 초음속 사이의 속도로 고속 비행하는 대공표적인 것을 특징으로 하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법.
  9. 대공표적에 대한 레이더 반사 면적(RCS)를 추정하는 표적 RCS 추정부;
    근접방어무기체계의 추적레이더를 이용하여 상기 대공표적에 대한 개별 탄의 탄착점의 위치를 추정하는 탄착점 위치 추정부;
    상기 대공표적을 향해 발사된 개별 탄의 임팩트 레인지와 상기 대공표적에 대한 개별 탄의 탄착점 오차를 제곱한 값에 비례하는 탄착점의 분포 면적을 산출하는 탄착점 분포면적 산출부;
    상기 탄착점의 분포 면적에 대한 상기 대공표적의 레이더반사 면적의 비율로상기 대공표적에 대한 명중확률을 산출하는 명중확률 산출부;
    누적 명중확률 파라미터에 대한 상기 명중확률의 누적확률의 비율로 상기 대공표적에 대한 요격확률을 산출하는 요격확률 산출부; 및
    상기 산출된 요격확률이 기설정된 문턱값이상인 경우 차순위 대공표적으로 표적을 전환하는 표적 전환부를 포함하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 명중확률 산출부는,
    상기 개별 탄의 탄착점의 확률적 분포 면적이 상기 표적의 레이더 반사 면적보다 작은 경우 상기 명중확률을 1로 산출하는 것을 특징으로 하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 요격확률 산출부는,
    상기 명중확률의 누적확률이 상기 누적 명중확률 파라미터보다 큰 경우 상기 요격확률은 1로 산출하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 요격확률 산출부는,
    상기 산출된 요격확률이 기설정된 요격확률 문턱값 이상인경우 상기 발사된 탄이 상기 대공표적에 요격을 성공으로 판단하는 것을 특징으로 하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 대공표적은 아음속에서 초음속 사이의 속도로 고속 비행하는 대공표적이고, 상기 대공표적에 대한 탄착점 오차는 상기 개별 탄의 위치가 상기 대공표적과 가장 짧은 거리로 근접했을 경우의 오차인 것을 특징으로 하는 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 장치.
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