KR102494975B1 - 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치 - Google Patents

근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102494975B1
KR102494975B1 KR1020210050557A KR20210050557A KR102494975B1 KR 102494975 B1 KR102494975 B1 KR 102494975B1 KR 1020210050557 A KR1020210050557 A KR 1020210050557A KR 20210050557 A KR20210050557 A KR 20210050557A KR 102494975 B1 KR102494975 B1 KR 102494975B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
time
target
predicted
shooting
distance
Prior art date
Application number
KR1020210050557A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220144191A (ko
Inventor
김다솔
Original Assignee
엘아이지넥스원 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘아이지넥스원 주식회사 filed Critical 엘아이지넥스원 주식회사
Priority to KR1020210050557A priority Critical patent/KR102494975B1/ko
Publication of KR20220144191A publication Critical patent/KR20220144191A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102494975B1 publication Critical patent/KR102494975B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H11/00—Defence installations; Defence devices
    • F41H11/02—Anti-aircraft or anti-guided missile or anti-torpedo defence installations or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/14—Indirect aiming means
    • F41G3/16—Sighting devices adapted for indirect laying of fire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B15/00—Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles
    • F42B15/01—Arrangements thereon for guidance or control

Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치는, 표적 상태 정보를 기반으로 획득한 표적 미래 위치 및 예상 명중점(predicted hitting point, PHP)을 이용하여, 근접 방어 시스템(close-in weapon system, CIWS)의 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리 및 사격 종료 시간을 포함하는 사격 정보를 예측함으로써, 시선 방향에서 벗어나 기동하는 표적에 한계점을 보인 종래 방법의 한계점을 보완하여 다양한 기동을 수행하는 대함/대공 표적의 사격 시작/종료 시간 및 거리 예측 정확도를 개선할 수 있다.

Description

근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치{Method and apparatus for predicting shooting range and shooting time of CIWS}
본 발명은 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 근접 방어 시스템(close-in weapon system, CIWS)의 사격 정보를 예측하는, 장치 및 방법에 관한 것이다.
근접 방어 시스템(close-in weapon system, CIWS)의 표적은 초고속 유도탄을 포함하는 소형/고속 수상함으로 확대되고 있다. 이에 따라, 다양한 표적의 기동 특성을 고려한 사격 시작/종료 시간 및 거리 예측 수행이 필요하다.
도 1은 종래의 사격 정보 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
종래의 방법은 시선 방향으로 접근한다는 가정을 고려하여 도 1에 도시된 방법을 사용하여 사격 시작/종료 시간 및 거리를 예측하여 시선에서 벗어난 방향으로 움직이는 표적에 대한 예측 정보의 신뢰도가 저하되는 한계를 갖게 된다.
즉, 종래의 사격 시작/종료 시간 및 거리 예측은 도 1에 도시된 바와 같이 시선 방향으로 정확히 표적이 오는 경우를 가정하여 계산을 수행한다. RES=Rmax+TOFmaxVTar은 사격 시작 거리 예측 방법으로, 최대 교전 거리(m) Rmax에 탄이 도달하는 비행 시간(s) TOFmax와 표적의 속도 VTar를 이용하여 사격 시작 거리 RES를 계산한다. REE=Rmin+TOFminVtar은 사격 종료 거리 예측 방법으로, 최소 교전 거리(m) Rmin에 탄이 도달하는 비행 시간(s) TOFmin과 표적의 속도 VTar를 이용하여 사격 종료 거리 REE를 계산한다. TEng=TOFmax-TOFmin+(Rmax-Rmin)/VTar은 사격이 이루어지는 시간(교전 시간) TEng을 예측하는 방법이다. Nrds=FrateTEng+1은 체계의 발사율 Frate과 교전 시간 정보 TEng를 이용하여 교전에 사용되는 총 발수 Nrds를 예측하는 방법이다. 발사율 Frate는 초당 발사율로 rpm(rounds per minute)을 60으로 나눈 수이다. 교전 거리는 체계로부터 발사된 탄과 표적이 공간 상에서 만나는 지점까지의 거리로 정의한다. 시선 방향으로 접근하는 아음속(마하 0.9) 표적에 대해 종래의 골키퍼(Goalkeeper) 체계를 가정하여 모의 시험을 수행한 결과는 아래와 같으며, 1km ~ 3km의 유효 사거리를 가정하여 교전을 수행하는 경우 사격 시작/종료 정보를 예측한 결과이다.
사격 시작 거리 RES : 4,062m
사격 종료 거리 REE : 1,288m
교전 시간 TEng : 9.06s
총 발수 Nrds : 635발
C 지점(거리 3km 지점)에서 예상 명중점(predicted hitting point, PHP)이 생성되기 위해서는 표적이 A 지점(약 4km 근방)에 접근할 때 사격이 시작되어야 하며, 최소 교전 거리로 D 지점(거리 1km 지점)을 선정하였기 때문에 표적이 B 지점(약 1.3km 지점)을 지나기 전까지 교전은 지속되어야 한다. 교전 시간은 현재 시간을 0초로 보았을 경우 약 6초 뒤에 9초 동안 이루어지며 소요 발수는 635발로 예측되었다.
도 2는 도 1에 도시한 종래의 방법의 성능을 설명하기 위한 도면으로, 모의 시험 시나리오를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시한 종래의 방법의 성능을 설명하기 위한 도면으로, 도 2에 도시한 모의 시험 시나리오에 따른 결과를 나타낸다.
도 2는 표적인 소형/고속 수상함이 아 함을 잇는 시선 방향으로 접근하는 경우와 시선에 대해 30도 간격으로 90도까지 벗어난 상태로 이동하는 총 4가지 모의 시험 시나리오를 보여주는 도면이다.
표적 속도 약 20m/s, 사격 시작 거리 3km, 교전 시간 5초로 사격하는 교전 계획을 4가지 시나리오에 동일하게 적용하여 예측 신뢰도를 확인하였다.
표적의 이동이 시선 방향에서 멀어질수록 사격 시작/종료 거리 예측 오차가 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 커지는 것이 확인되었다. 도 3의 (c)는 교전 시간 예측 오차를 나타내며, 시선 방향에 수직 방향으로 표적이 이동하는 경우 실제 5초간 교전을 수행했음에도 불구하고 0초 근방의 값으로 예측되어 다양한 표적 기동에 적용에 한계가 있음이 확인되었다. 도 3의 (d)는 교전 시간을 통해 예측되는 총 사격 발수에 대한 예측 오차를 나타내며, 시선 방향에 수직 방향으로 표적이 이동하는 경우 교전 시간 예측 오차의 영향으로 매우 크게 발생함을 보여주고 있다.
따라서, 기존 사격 시작/종료 정보 예측 방법은 다양한 기동 형태를 갖는 표적에 적용하기에는 한계가 있어 알고리즘의 수정 및 보완이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은, 표적 상태 정보를 기반으로 획득한 표적 미래 위치 및 예상 명중점(predicted hitting point, PHP)을 이용하여, 근접 방어 시스템(close-in weapon system, CIWS)의 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리 및 사격 종료 시간을 포함하는 사격 정보를 예측하는, 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치를 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 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법은, 표적 상태 정보를 획득하는 단계; 및 상기 표적 상태 정보를 이용하여 표적 미래 위치 및 예상 명중점(predicted hitting point, PHP)을 획득하고, 상기 표적 미래 위치 및 상기 예상 명중점을 기반으로 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리 및 사격 종료 시간을 예측하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 예측 단계는, 상기 표적 상태 정보를 이용하여 상기 표적 미래 위치 및 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간을 획득하고, 상기 표적 미래 위치를 이용하여 상기 예상 명중점 및 상기 예상 명중점까지의 탄 비행 시간을 획득하며, 미리 설정된 기준값을 기반으로 미리 설정된 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 과정을, 미리 설정된 단위 시간으로 시간을 증가시키면서 상기 미리 설정된 조건을 충족할 때까지 반복적으로 수행하는 것으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 미리 설정된 기준값은, 최소 교전 거리 및 최대 교전 거리를 포함하며, 상기 예측 단계는, 상기 예상 명중점이 상기 최대 교전 거리보다 작거나 같으면, 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간, 상기 예상 명중점 및 상기 탄 비행 시간을 저장하고, 상기 예상 명중점이 상기 최소 교전 거리보다 작으면, 상기 미리 설정된 조건을 충족하는 것으로 판단하는 것으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 예측 단계는, 상기 미리 설정된 조건이 충족되면, 저장된 정보들 중에서 상기 최대 교전 거리와 가장 인접한 상기 예상 명중점을 예측 최대 교전 거리로 획득하고, 상기 예측 최대 교전 거리로 획득한 상기 예상 명중점에 대응되는 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간 및 상기 탄 비행 시간 각각을 예측 사격 시작 거리, 예측 사격 시작 시간 및 상기 예측 최대 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득하며, 저장된 정보들 중에서 상기 최소 교전 거리와 가장 인접한 상기 예상 명중점을 예측 최소 교전 거리로 획득하고, 상기 예측 최소 교전 거리로 획득한 상기 예상 명중점에 대응되는 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간 및 상기 탄 비행 시간 각각을 예측 사격 종료 거리, 예측 사격 종료 시간 및 상기 예측 최소 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 미리 설정된 기준값은, 최소 교전 시간 및 최대 교전 시간을 포함하며, 상기 예측 단계는, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간이 상기 최소 교전 시간보다 크거나 가같으면, 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간, 상기 예상 명중점 및 상기 탄 비행 시간을 저장하고, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간이 상기 최대 교전 시간보다 크면, 상기 미리 설정된 조건을 충족하는 것으로 판단하는 것으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 예측 단계는, 상기 미리 설정된 조건이 충족되면, 저장된 정보들 중에서 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간이 상기 최소 교전 시간과 가장 인접한 상기 예상 명중점을 예측 최대 교전 거리로 획득하고, 상기 예측 최대 교전 거리로 획득한 상기 예상 명중점에 대응되는 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간 및 상기 탄 비행 시간 각각을 예측 사격 시작 거리, 예측 사격 시작 시간 및 상기 예측 최대 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득하며, 저장된 정보들 중에서 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간이 상기 최대 교전 시간과 가장 인접한 상기 예상 명중점을 예측 최소 교전 거리로 획득하고, 상기 예측 최소 교전 거리로 획득한 상기 예상 명중점에 대응되는 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간 및 상기 탄 비행 시간 각각을 예측 사격 종료 거리, 예측 사격 종료 시간 및 상기 예측 최소 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 예측 단계는, 상기 표적 상태 정보 및 상태 천이 행렬(state transition matrix)을 이용하여 상기 표적 미래 위치를 예측하는 것으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 예측 단계는, 상기 표적 미래 위치 및 상기 상태 천이 행렬을 이용하여 표적 이동 예측 시간 후의 표적 예측 위치를 획득하고, 상기 표적 예측 위치까지의 탄 비행 시간을 획득하는 과정을, 상기 표적 예측 위치까지의 탄 비행 시간과 상기 표적 이동 예측 시간 사이의 차이가 미리 설정된 임계값보다 작거나 같을 때까지 상기 표적 이동 예측 시간을 변경하면서 반복적으로 수행하는 것으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 예측 단계는, 상기 표적 예측 위치까지의 탄 비행 시간과 상기 표적 이동 예측 시간 사이의 차이가 미리 설정된 임계값보다 작거나 같으면, 상기 표적 예측 위치를 상기 예상 명중점으로 획득하고, 상기 표적 예측 위치까지의 탄 비행 시간을 상기 예상 명중점까지의 탄 비행 시간으로 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 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 장치는, 표적 상태 정보를 획득하는 표적 정보 획득부; 및 상기 표적 정보 획득부를 통해 획득한 상기 표적 상태 정보를 이용하여 표적 미래 위치 및 예상 명중점(predicted hitting point, PHP)을 획득하고, 상기 표적 미래 위치 및 상기 예상 명중점을 기반으로 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리 및 사격 종료 시간을 예측하는 사격 정보 예측부;를 포함한다.
여기서, 상기 사격 정보 예측부는, 상기 표적 상태 정보를 이용하여 상기 표적 미래 위치 및 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간을 획득하고, 상기 표적 미래 위치를 이용하여 상기 예상 명중점 및 상기 예상 명중점까지의 탄 비행 시간을 획득하며, 미리 설정된 기준값을 기반으로 미리 설정된 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 과정을, 미리 설정된 단위 시간으로 시간을 증가시키면서 상기 미리 설정된 조건을 충족할 때까지 반복적으로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 사격 정보 예측부는, 상기 표적 상태 정보 및 상태 천이 행렬(state transition matrix)을 이용하여 상기 표적 미래 위치를 예측할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치에 의하면, 표적 상태 정보를 기반으로 획득한 표적 미래 위치 및 예상 명중점(predicted hitting point, PHP)을 이용하여, 근접 방어 시스템(close-in weapon system, CIWS)의 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리 및 사격 종료 시간을 포함하는 사격 정보를 예측함으로써, 시선 방향에서 벗어나 기동하는 표적에 한계점을 보인 종래 방법의 한계점을 보완하여 다양한 기동을 수행하는 대함/대공 표적의 사격 시작/종료 시간 및 거리 예측 정확도를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 다양한 기동을 수행하는 표적에 대한 근접 방어 시스템의 사격 시작/종료 시간 및 거리 예측 기법으로 적용이 가능하며, 아 함 근방에서 공격을 가하는 고 위협 소형/고속 수상함에서 초음속으로 접근하는 고 위협 대공 표적에도 적용할 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 종래의 사격 정보 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 종래의 방법의 성능을 설명하기 위한 도면으로, 모의 시험 시나리오를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시한 종래의 방법의 성능을 설명하기 위한 도면으로, 도 2에 도시한 모의 시험 시나리오에 따른 결과를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 도 5에 도시한 예측 단계의 세부 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 도 6에 도시한 예상 명중점 획득 단계의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 도 6에 도시한 조건 충족 여부 판단 단계의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 도 6에 도시한 조건 충족 여부 판단 단계의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 동작의 성능을 설명하기 위한 도면으로, 도 2에 도시한 모의 시험 시나리오에 따른 결과를 나타내며, 방법 1은 도 1에 도시한 종래의 방법을 나타내고, 방법 2는 본 발명에 따른 방법을 나타낸다.
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 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 장치에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 장치(이하 '예측 장치'라 한다)(100)는 표적 상태 정보를 기반으로 획득한 표적 미래 위치 및 예상 명중점(predicted hitting point, PHP)을 이용하여, 근접 방어 시스템(close-in weapon system, CIWS)의 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리 및 사격 종료 시간을 포함하는 사격 정보를 예측한다. 여기서, 예상 명중점은 공간 상에서 표적과 탄이 동시에 만나는 가상의 점을 나타낸다.
즉, 본 발명은 근접 방어 시스템을 이용하여 대함 및 대공 표적과의 교전이 임의 사거리 범위에서 요구되는 경우, 사격이 시작되는 표적까지의 거리(사격 시작 거리)와 마지막 탄이 발사되는 순간 표적까지의 거리(사격 종료 거리)를 산출하고, 사격 시작 거리 및 사격 종료 거리에 해당하는 시간 정보를 산출하는 방법 및 장치에 대한 것이다.
근접 방어 시스템은 고 위협 대공/대함 표적으로부터 아 함정의 생존성을 보장해야 한다. 특히 기존의 아 함정으로 탐색기를 장착하고 호밍하는 유도탄 외 소형/고속 수상함들의 위협에 대한 방어 능력 요구가 증대되고 있다. 기존 근접 방어 시스템은 짧은 유효 사거리와 유도탄 표적과의 교전이 주요 임무였기 때문에 아 함정과 유도탄 표적을 잇는 시선(line-of-sight, LOS) 상으로 표적이 접근한다는 가정 아래 많은 알고리즘이 구성되었다. 유도탄 외 고 위협 표적의 다양화와 이에 따른 기동 특성의 다양화로 인해 시선 상으로 표적이 접근한다는 가정으로 발생할 수 있는 제한 사항 검토가 필요한 상황이다. 근접 방어 시스템의 사격 통제 장치는 표적 탐지/추적에서부터 교전 통제에 이르는 절차를 독립적으로 수행하며 이에 따라 많은 정보를 처리하고 생성하며 이러한 정보 중에서 사격 시작/종료 거리 및 시간 정보는 매우 중요한 요소 중 하나이다. 근접 방어 시스템의 유효 사거리 내 교전이 결정된 표적에 대한 사격 시작/종료 거리와 시간 정보를 사전에 예측하여 해당 거리 및 시간에서 실제 교전이 이루어지기 때문에 사격 시작/종료에 관한 정보 예측의 신뢰도가 매우 중요하다. 유도탄 외 소형/고속 표적은 아 함에 직접 타격을 가하는 표적이 아니라 아 함 근방에서 다양한 기동을 수행하며 공격을 가하는 표적이기 때문에 시선 상으로만 접근한다는 가정을 적용하여 사격 시작/종료에 관한 정보를 예측하는 것이 제한된다.
이를 위해, 예측 장치(100)는 표적 정보 획득부(110) 및 사격 정보 예측부(130)를 포함할 수 있다.
표적 정보 획득부(110)는 표적 상태 정보를 획득할 수 있다.
여기서, 표적 상태 정보는 추적 센서(도시하지 않음) 등을 통해 획득된 표적 데이터를 칼만 필터 등을 이용하여 스무딩한 정보로서, 표적의 위치, 표적의 속도 등의 표적 정보와 현재 시간 정보를 포함할 수 있다.
즉, 표적 정보 획득부(110)는 표적 상태 정보인 tk 및 xk를 획득할 수 있다. tk는 현재 시간을 나타낸다. xk는 스무?壅? 표적 정보(표적 위치, 표적 속도 등)를 나타낸다.
사격 정보 예측부(130)는 표적 정보 획득부(110)를 통해 획득한 표적 상태 정보를 이용하여 표적 미래 위치 및 예상 명중점을 획득하고, 표적 미래 위치 및 예상 명중점을 기반으로 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리 및 사격 종료 시간을 예측할 수 있다.
즉, 사격 정보 예측부(130)는 사격 정보의 예측에 이용되는 변수를 초기화할 수 있다. 예컨대, 사격 정보 예측부(130)는 n을 0으로 초기화하고, 사격 발수 rds를 0으로 초기화 하며, 시간 증분 값(발사 간격) △t를 60/rpm으로 초기화할 수 있다. 여기서, rpm은 무기 체계의 발사율을 나타낸다.
그리고, 사격 정보 예측부(130)는 표적 상태 정보를 이용하여 표적 미래 위치 및 표적 미래 위치에 대응되는 시간을 획득할 수 있다.
예컨대, 사격 정보 예측부(130)는 표적 상태 정보 및 상태 천이 행렬(state transition matrix) Φ을 이용하여 표적 미래 위치를 예측할 수 있다. 사격 정보 예측부(130)는 n 시점의 표적 미래 위치 xk+n 및 이에 대응되는 시간 tk+n을 아래의 식을 통해 획득할 수 있다.
tk+n = tk + n△t
xk+n = Φ(n△t)xk
그리고, 사격 정보 예측부(130)는 표적 미래 위치를 이용하여 예상 명중점 및 예상 명중점까지의 탄 비행 시간을 획득할 수 있다. 예컨대, 사격 정보 예측부(130)는 표적 미래 위치 xk+n 및 상태 천이 행렬 Φ을 이용하여 예상 명중점 PHPk+n 및 예상 명중점 PHPk+n까지의 탄 비행 시간 TOFk+n을 획득할 수 있다.
즉, 사격 정보 예측부(130)는 예상 명중점의 획득에 이용되는 변수를 초기화할 수 있다. 예컨대, 사격 정보 예측부(130)는 표적 정보 초기값 TS0을 xk+n로 초기화하고, 표적 이동 예측 시간 tp를 α로 초기화할 수 있다. α는 표적까지의 거리 정보를 기반으로 예상되는 탄 비행 시간을 이용하여 임의로 설정된 값일 수 있다.
그리고, 사격 정보 예측부(130)는 표적 미래 위치 xk+n 및 상태 천이 행렬 Φ을 이용하여 표적 이동 예측 시간 tp 후의 표적 예측 위치 TStp를 획득할 수 있다. 사격 정보 예측부(130)는 표적 이동 예측 시간 tp 후의 표적 예측 위치 TStp를 아래의 식을 통해 획득할 수 있다.
TStp = Φ(tp)TS0
그리고, 사격 정보 예측부(130)는 표적 예측 위치 TStp까지의 탄 비행 시간 TOFtp을 획득할 수 있다. 여기서, 사격 정보 예측부(130)는 임의의 지점에 대한 탄 비행 시간을 계산하는 함수로 사표를 이용하여 계산하는 방식을 이용할 수 있고, TOF=c(ekr-1)과 같은 지수식이나 다항식을 이용하여 계산하는 방식을 이용할 수 있다. c 및 k는 탄에 따라 설정되는 상수를 나타내며, r은 표적까지의 거리를 나타낸다.
그리고, 사격 정보 예측부(130)는 표적 위치 획득 과정 및 탄 비행 시간 획득 과정을, 표적 예측 위치 TStp까지의 탄 비행 시간 TOFtp과 표적 예측 위치 사이 TStp의 차이(즉, 탄 비행 시간 TOFtp과 현재의 표적 이동 예측 시간 tp의 차이)가 미리 설정된 임계값 ε보다 작거나 같을 때까지 표적 이동 예측 시간 tp을 변경하면서 반복적으로 수행하여, 예상 명중점 PHPk+n 및 예상 명중점 PHPk+n까지의 탄 비행 시간 TOFk+n을 획득할 수 있다. 이때, 현재의 표적 이동 예측 시간 tp가 탄 비행 시간 TOFtp보다 크면 표적 이동 예측 시간 tp을 감소시키고, 현재의 표적 이동 예측 시간 tp가 탄 비행 시간 TOFtp보다 작거나 같으면 표적 이동 예측 시간 tp을 증가시켜, 표적 위치 획득 과정 및 탄 비행 시간 획득 과정을 다시 수행할 수 있다.
이때, 사격 정보 예측부(130)는 표적 예측 위치 TStp까지의 탄 비행 시간 TOFtp과 표적 예측 위치 TStp 사이의 차이(즉, 탄 비행 시간 TOFtp과 현재의 표적 이동 예측 시간 tp의 차이)가 미리 설정된 임계값 ε보다 작거나 같으면, 표적 예측 위치 TStp를 예상 명중점 PHPk+n으로 획득하고, 표적 예측 위치 TStp까지의 탄 비행 시간 TOFtp을 예상 명중점 PHPk+n까지의 탄 비행 시간 TOFk+n으로 획득할 수 있다.
그리고, 사격 정보 예측부(130)는 미리 설정된 기준값을 기반으로 미리 설정된 조건을 충족하는지 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 미리 설정된 기준값이 교전 거리를 기반으로 미리 설정되는 경우, 즉 미리 설정된 기준값이 최소 교전 거리 Rmin 및 최대 교전 거리 Rmax를 포함하는 경우, 사격 정보 예측부(130)는 예상 명중점 PHPk+n이 최대 교전 거리 Rmax보다 작거나 같으면, 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n, 예상 명중점 PHPk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n을 저장할 수 있다. 아울러, 사격 정보 예측부(130)는 사격 발수 rds를 1증가시킬 수 있다. 그리고, 사격 정보 예측부(130)는 예상 명중점 PHPk+n이 최소 교전 거리 Rmin보다 작으면, 미리 설정된 조건을 충족하는 것으로 판단할 수 있다.
아울러, 미리 설정된 기준값이 시간을 기반으로 미리 설정되는 경우, 즉 미리 설정된 기준값이 최소 교전 시간 tmin 및 최대 교전 시간 tmax을 포함하는 경우, 사격 정보 예측부(130)는 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n이 최소 교전 시간 tmin보다 크거나 같으면, 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n, 예상 명중점 PHPk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n을 저장할 수 있다. 아울러, 사격 정보 예측부(130)는 사격 발수 rds를 1증가시킬 수 있다. 그리고, 사격 정보 예측부(130)는 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n이 최대 교전 시간 tmax보다 크면, 미리 설정된 조건을 충족하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 사격 정보 예측부(130)는 표적 미래 위치 획득 과정, 예상 명중점 획득 과정 및 조건 충족 여부 판단 과정을, 미리 설정된 단위 시간으로 시간을 증가시키면서 미리 설정된 조건을 충족할 때까지 반복적으로 수행하여, 사격 정보를 획득할 수 있다. 예컨대, 사격 정보 예측부(130)는 n을 1증가 시킨 후, 표적 미래 위치 획득 과정, 예상 명중점 획득 과정 및 조건 충족 여부 판단 과정을 다시 수행할 수 있다.
여기서, 사격 정보는 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리, 사격 종료 시간 및 총 사격 발수를 포함할 수 있다.
예컨대, 미리 설정된 기준값이 교전 거리를 기반으로 미리 설정되는 경우, 즉 미리 설정된 기준값이 최소 교전 거리 Rmin 및 최대 교전 거리 Rmax를 포함하는 경우, 사격 정보 예측부(130)는 저장된 정보들 중에서 최대 교전 거리 Rmax와 가장 인접한 예상 명중점 PHPk+n을 예측 최대 교전 거리로 획득하고, 예측 최대 교전 거리로 획득한 예상 명중점 PHPk+n에 대응되는 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n 각각을 예측 사격 시작 거리, 예측 사격 시작 시간 및 예측 최대 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득할 수 있다. 그리고, 사격 정보 예측부(130)는 저장된 정보들 중에서 최소 교전 거리 Rmin와 가장 인접한 예상 명중점 PHPk+n을 예측 최소 교전 거리로 획득하고, 예측 최소 교전 거리로 획득한 예상 명중점 PHPk+n에 대응되는 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n 각각을 예측 사격 종료 거리, 예측 사격 종료 시간 및 예측 최소 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득할 수 있다. 아울러, 사격 정보 예측부(130)는 사격 발수 rds의 값을 총 사격 발수로 획득할 수 있다.
아울러, 미리 설정된 기준값이 시간을 기반으로 미리 설정되는 경우, 즉 미리 설정된 기준값이 최소 교전 시간 tmin 및 최대 교전 시간 tmax을 포함하는 경우, 사격 정보 예측부(130)는 저장된 정보들 중에서 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n이 최소 교전 시간 tmin과 가장 인접한 예상 명중점 PHPk+n을 예측 최대 교전 거리로 획득하고, 예측 최대 교전 거리로 획득한 예상 명중점 PHPk+n에 대응되는 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n 각각을 예측 사격 시작 거리, 예측 사격 시작 시간 및 예측 최대 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득할 수 있다. 그리고, 사격 정보 예측부(130)는 저장된 정보들 중에서 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n이 최대 교전 시간 tmax과 가장 인접한 예상 명중점 PHPk+n을 예측 최소 교전 거리로 획득하고, 예측 최소 교전 거리로 획득한 예상 명중점 PHPk+n에 대응되는 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n 각각을 예측 사격 종료 거리, 예측 사격 종료 시간 및 예측 최소 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득할 수 있다. 아울러, 사격 정보 예측부(130)는 사격 발수 rds의 값을 총 사격 발수로 획득할 수 있다.
그러면, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 예측 장치(100)는 표적 상태 정보를 획득할 수 있다(S100).
여기서, 표적 상태 정보는 추적 센서(도시하지 않음) 등을 통해 획득된 표적 데이터를 칼만 필터 등을 이용하여 스무딩한 정보로서, 표적의 위치, 표적의 속도 등의 표적 정보와 현재 시간 정보를 포함할 수 있다.
즉, 예측 장치(100)는 표적 상태 정보인 tk 및 xk를 획득할 수 있다. tk는 현재 시간을 나타낸다. xk는 스무?壅? 표적 정보(표적 위치, 표적 속도 등)를 나타낸다.
그런 다음, 예측 장치(100)는 표적 상태 정보를 이용하여 표적 미래 위치 및 예상 명중점을 획득하고, 표적 미래 위치 및 예상 명중점을 기반으로 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리 및 사격 종료 시간을 예측할 수 있다(S200).
즉, 예측 장치(100)는 표적 상태 정보를 이용하여 표적 미래 위치 및 표적 미래 위치에 대응되는 시간을 획득하고, 표적 미래 위치를 이용하여 예상 명중점 및 예상 명중점까지의 탄 비행 시간을 획득하며, 미리 설정된 기준값을 기반으로 미리 설정된 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 과정을, 미리 설정된 단위 시간으로 시간을 증가시키면서 미리 설정된 조건을 충족할 때까지 반복적으로 수행하여, 사격 정보를 획득할 수 있다.
여기서, 사격 정보는 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리, 사격 종료 시간 및 총 사격 발수를 포함할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시한 예측 단계의 세부 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 예측 장치(100)는 변수를 초기화할 수 있다(S210).
예컨대, 예측 장치(100)는 n을 0으로 초기화하고, 사격 발수 rds를 0으로 초기화 하며, 시간 증분 값(발사 간격) △t를 60/rpm으로 초기화할 수 있다. 여기서, rpm은 무기 체계의 발사율을 나타낸다.
그런 다음, 예측 장치(100)는 표적 미래 위치 및 표적 미래 위치에 대응되는 시간을 획득할 수 있다(S220).
즉, 예측 장치(100)는 표적 상태 정보 및 상태 천이 행렬 Φ을 이용하여 표적 미래 위치를 예측할 수 있다. 예측 장치(100)는 n 시점의 표적 미래 위치 xk+n 및 이에 대응되는 시간 tk+n을 아래의 식을 통해 획득할 수 있다.
tk+n = tk + n△t
xk+n = Φ(n△t)xk
그리고, 예측 장치(100)는 예상 명중점 및 예상 명중점까지의 탄 비행 시간을 획득할 수 있다(S230). 예컨대, 예측 장치(100)는 표적 미래 위치 xk+n 및 상태 천이 행렬 Φ을 이용하여 예상 명중점 PHPk+n 및 예상 명중점 PHPk+n까지의 탄 비행 시간 TOFk+n을 획득할 수 있다.
즉, 예측 장치(100)는 표적 미래 위치 및 상태 천이 행렬을 이용하여 표적 이동 예측 시간 후의 표적 예측 위치를 획득하고, 표적 예측 위치까지의 탄 비행 시간을 획득하는 과정을, 표적 예측 위치까지의 탄 비행 시간과 표적 이동 예측 시간 사이의 차이가 미리 설정된 임계값보다 작거나 같을 때까지 표적 이동 예측 시간을 변경하면서 반복적으로 수행하여, 예상 명중점 및 예상 명중점까지의 탄 비행 시간을 획득할 수 있다.
그런 다음, 예측 장치(100)는 미리 설정된 조건을 충족하는지 여부를 판단할 수 있다(S230).
미리 설정된 조건을 충족하지 않으면(S240-N), 예측 장치(100)는 단계 S220부터 다시 수행할 수 있다.
예컨대, 예측 장치(100)는 n을 1증가 시킨 후, 표적 미래 위치 획득 과정(S220), 예상 명중점 획득 과정(S230) 및 조건 충족 여부 판단 과정(S240)을 다시 수행할 수 있다.
미리 설정된 조건을 충족하면(S240-Y), 예측 장치(100)는 사격 정보를 획득할 수 있다(S250).
여기서, 사격 정보는 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리, 사격 종료 시간 및 총 사격 발수를 포함할 수 있다.
도 7은 도 6에 도시한 예상 명중점 획득 단계의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 예측 장치(100)는 변수를 초기화할 수 있다(S231).
예컨대, 예측 장치(100)는 표적 정보 초기값 TS0을 xk+n로 초기화하고, 표적 이동 예측 시간 tp를 α로 초기화할 수 있다. α는 표적까지의 거리 정보를 기반으로 예상되는 탄 비행 시간을 이용하여 임의로 설정된 값일 수 있다.
그런 다음, 예측 장치(100)는 표적 미래 위치 xk+n 및 상태 천이 행렬 Φ을 이용하여 표적 이동 예측 시간 tp 후의 표적 예측 위치 TStp를 획득할 수 있다(S232).
여기서, 예측 장치(100)는 표적 이동 예측 시간 tp 후의 표적 예측 위치 TStp를 아래의 식을 통해 획득할 수 있다.
TStp = Φ(tp)TS0
그리고, 예측 장치(100)는 표적 예측 위치 TStp까지의 탄 비행 시간 TOFtp을 획득할 수 있다(S233).
여기서, 예측 장치(100)는 임의의 지점에 대한 탄 비행 시간을 계산하는 함수로 사표를 이용하여 계산하는 방식을 이용할 수 있고, TOF=c(ekr-1)과 같은 지수식이나 다항식을 이용하여 계산하는 방식을 이용할 수 있다. c 및 k는 탄에 따라 설정되는 상수를 나타내며, r은 표적까지의 거리를 나타낸다.
그런 다음, 표적 예측 위치 TStp까지의 탄 비행 시간 TOFtp과 표적 예측 위치 사이 TStp의 차이(즉, 탄 비행 시간 TOFtp과 현재의 표적 이동 예측 시간 tp의 차이)가 미리 설정된 임계값 ε보다 작거나 같으면(S234-Y), 예측 장치(100)는 예상 명중점 획득 과정을 종료할 수 있다.
이때, 예측 장치(100)는 표적 예측 위치 TStp를 예상 명중점 PHPk+n으로 획득하고, 표적 예측 위치 TStp까지의 탄 비행 시간 TOFtp을 예상 명중점 PHPk+n까지의 탄 비행 시간 TOFk+n으로 획득할 수 있다.
표적 예측 위치 TStp까지의 탄 비행 시간 TOFtp과 표적 예측 위치 사이 TStp의 차이(즉, 탄 비행 시간 TOFtp과 현재의 표적 이동 예측 시간 tp의 차이)가 미리 설정된 임계값 ε보다 크면(S234-N), 예측 장치(100)는 표적 이동 예측 시간 tp을 변경하고(S235), 단계 S232부터 다시 수행할 수 있다.
이때, 예측 장치(100)는 현재의 표적 이동 예측 시간 tp가 탄 비행 시간 TOFtp보다 크면 표적 이동 예측 시간 tp을 감소시키고, 현재의 표적 이동 예측 시간 tp가 탄 비행 시간 TOFtp보다 작거나 같으면 표적 이동 예측 시간 tp을 증가시킬 수 있다.
도 8은 도 6에 도시한 조건 충족 여부 판단 단계의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
예측 장치(100)는 교전 거리를 기반으로 미리 설정된 기준값을 이용하여 단계 S240의 충족 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 기준값은 최소 교전 거리 Rmin 및 최대 교전 거리 Rmax를 포함할 수 있다.
즉, 도 8을 참조하면, 예상 명중점 PHPk+n이 최대 교전 거리 Rmax보다 작거나 같으면(S241-a-Y), 예측 장치(100)는 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n, 예상 명중점 PHPk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n을 저장할 수 있다(S243-a).
아울러, 예측 장치(100)는 사격 발수 rds를 1증가시킬 수 있다.
예상 명중점 PHPk+n이 최대 교전 거리 Rmax보다 크거나(S241-a-N), 단계 S243-a를 수행한 후, 예상 명중점 PHPk+n이 최소 교전 거리 Rmin보다 작으면(S245-a-Y), 예측 장치(100)는 종료할 수 있다.
예상 명중점 PHPk+n이 최소 교전 거리 Rmin보다 크거나 같으면(S245-a-N), 예측 장치(100)는 단계 S220부터 다시 수행할 수 있다.
이 경우, 예측 장치(100)는 저장된 정보들 중에서 최대 교전 거리 Rmax와 가장 인접한 예상 명중점 PHPk+n을 예측 최대 교전 거리로 획득하고, 예측 최대 교전 거리로 획득한 예상 명중점 PHPk+n에 대응되는 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n 각각을 예측 사격 시작 거리, 예측 사격 시작 시간 및 예측 최대 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득할 수 있다.
그리고, 예측 장치(100)는 저장된 정보들 중에서 최소 교전 거리 Rmin와 가장 인접한 예상 명중점 PHPk+n을 예측 최소 교전 거리로 획득하고, 예측 최소 교전 거리로 획득한 예상 명중점 PHPk+n에 대응되는 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n 각각을 예측 사격 종료 거리, 예측 사격 종료 시간 및 예측 최소 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득할 수 있다.
아울러, 예측 장치(100)는 사격 발수 rds의 값을 총 사격 발수로 획득할 수 있다.
도 9는 도 6에 도시한 조건 충족 여부 판단 단계의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
예측 장치(100)는 시간을 기반으로 미리 설정된 기준값을 이용하여 단계 S240의 충족 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 기준값은 최소 교전 시간 tmin 및 최대 교전 시간 tmax을 포함할 수 있다.
즉, 도 9를 참조하면, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n이 최소 교전 시간 tmin보다 크거나 같으면(S241-b-Y), 예측 장치(100)는 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n, 예상 명중점 PHPk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n을 저장할 수 있다(S243-b).
아울러, 예측 장치(100)는 사격 발수 rds를 1증가시킬 수 있다.
표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n이 최소 교전 시간 tmin보다보다 작거나(S241-b-N), 단계 S243-b를 수행한 후, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n이 최대 교전 시간 tmax보다 크면(S245-b-Y), 예측 장치(100)는 종료할 수 있다.
표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n이 최대 교전 시간 tmax보다 작거나 같으면(S245-b-N), 예측 장치(100)는 단계 S220부터 다시 수행할 수 있다.
이 경우, 예측 장치(100)는 저장된 정보들 중에서 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n이 최소 교전 시간 tmin과 가장 인접한 예상 명중점 PHPk+n을 예측 최대 교전 거리로 획득하고, 예측 최대 교전 거리로 획득한 예상 명중점 PHPk+n에 대응되는 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n 각각을 예측 사격 시작 거리, 예측 사격 시작 시간 및 예측 최대 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득할 수 있다.
그리고, 예측 장치(100)는 저장된 정보들 중에서 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n이 최대 교전 시간 tmax과 가장 인접한 예상 명중점 PHPk+n을 예측 최소 교전 거리로 획득하고, 예측 최소 교전 거리로 획득한 예상 명중점 PHPk+n에 대응되는 표적 미래 위치 xk+n, 표적 미래 위치 xk+n에 대응되는 시간 tk+n 및 탄 비행 시간 TOFk+n 각각을 예측 사격 종료 거리, 예측 사격 종료 시간 및 예측 최소 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득할 수 있다.
아울러, 예측 장치(100)는 사격 발수 rds의 값을 총 사격 발수로 획득할 수 있다.
그러면, 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 동작의 성능에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 동작의 성능을 설명하기 위한 도면으로, 도 2에 도시한 모의 시험 시나리오에 따른 결과를 나타내며, 방법 1은 도 1에 도시한 종래의 방법을 나타내고, 방법 2는 본 발명에 따른 방법을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 방법(방법 2)이 종래의 방법(방법 1)보다 더 안정적인 예측 결과를 제시하는 것을 확인할 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 : 예측 장치,
110 : 표적 정보 획득부,
130 : 사격 정보 예측부

Claims (13)

  1. 표적 상태 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 표적 상태 정보를 이용하여 표적 미래 위치 및 예상 명중점(predicted hitting point, PHP)을 획득하고, 상기 표적 미래 위치 및 상기 예상 명중점을 기반으로 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리 및 사격 종료 시간을 예측하는 단계;를 포함하고,
    상기 예측 단계는, 상기 표적 상태 정보를 이용하여 상기 표적 미래 위치 및 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간을 획득하고, 상기 표적 미래 위치를 이용하여 상기 예상 명중점 및 상기 예상 명중점까지의 탄 비행 시간을 획득하며, 미리 설정된 기준값을 기반으로 미리 설정된 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 과정을, 미리 설정된 단위 시간으로 시간을 증가시키면서 상기 미리 설정된 조건을 충족할 때까지 반복적으로 수행하는 것으로 이루어지고,
    상기 미리 설정된 기준값은, 최소 교전 거리 및 최대 교전 거리를 포함하며,
    상기 예측 단계는, 상기 예상 명중점이 상기 최대 교전 거리보다 작거나 같으면, 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간, 상기 예상 명중점 및 상기 탄 비행 시간을 저장하고,
    상기 예상 명중점이 상기 최소 교전 거리보다 작으면, 상기 미리 설정된 조건을 충족하는 것으로 판단하는 것으로 이루어지는, 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 예측 단계는,
    상기 미리 설정된 조건이 충족되면,
    저장된 정보들 중에서 상기 최대 교전 거리와 가장 인접한 상기 예상 명중점을 예측 최대 교전 거리로 획득하고, 상기 예측 최대 교전 거리로 획득한 상기 예상 명중점에 대응되는 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간 및 상기 탄 비행 시간 각각을 예측 사격 시작 거리, 예측 사격 시작 시간 및 상기 예측 최대 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득하며,
    저장된 정보들 중에서 상기 최소 교전 거리와 가장 인접한 상기 예상 명중점을 예측 최소 교전 거리로 획득하고, 상기 예측 최소 교전 거리로 획득한 상기 예상 명중점에 대응되는 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간 및 상기 탄 비행 시간 각각을 예측 사격 종료 거리, 예측 사격 종료 시간 및 상기 예측 최소 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득하는 것으로 이루어지는,
    근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 미리 설정된 기준값은,
    최소 교전 시간 및 최대 교전 시간을 포함하며,
    상기 예측 단계는,
    상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간이 상기 최소 교전 시간보다 크거나 같으면, 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간, 상기 예상 명중점 및 상기 탄 비행 시간을 저장하고,
    상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간이 상기 최대 교전 시간보다 크면, 상기 미리 설정된 조건을 충족하는 것으로 판단하는 것으로 이루어지는,
    근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 예측 단계는,
    상기 미리 설정된 조건이 충족되면,
    저장된 정보들 중에서 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간이 상기 최소 교전 시간과 가장 인접한 상기 예상 명중점을 예측 최대 교전 거리로 획득하고, 상기 예측 최대 교전 거리로 획득한 상기 예상 명중점에 대응되는 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간 및 상기 탄 비행 시간 각각을 예측 사격 시작 거리, 예측 사격 시작 시간 및 상기 예측 최대 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득하며,
    저장된 정보들 중에서 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간이 상기 최대 교전 시간과 가장 인접한 상기 예상 명중점을 예측 최소 교전 거리로 획득하고, 상기 예측 최소 교전 거리로 획득한 상기 예상 명중점에 대응되는 상기 표적 미래 위치, 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간 및 상기 탄 비행 시간 각각을 예측 사격 종료 거리, 예측 사격 종료 시간 및 상기 예측 최소 교전 거리까지의 예측 탄 비행 시간으로 획득하는 것으로 이루어지는,
    근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 예측 단계는,
    상기 표적 상태 정보 및 상태 천이 행렬(state transition matrix)을 이용하여 상기 표적 미래 위치를 예측하는 것으로 이루어지는,
    근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 예측 단계는,
    상기 표적 미래 위치 및 상기 상태 천이 행렬을 이용하여 표적 이동 예측 시간 후의 표적 예측 위치를 획득하고, 상기 표적 예측 위치까지의 탄 비행 시간을 획득하는 과정을, 상기 표적 예측 위치까지의 탄 비행 시간과 상기 표적 이동 예측 시간 사이의 차이가 미리 설정된 임계값보다 작거나 같을 때까지 상기 표적 이동 예측 시간을 변경하면서 반복적으로 수행하는 것으로 이루어지는,
    근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 예측 단계는,
    상기 표적 예측 위치까지의 탄 비행 시간과 상기 표적 이동 예측 시간 사이의 차이가 미리 설정된 임계값보다 작거나 같으면, 상기 표적 예측 위치를 상기 예상 명중점으로 획득하고, 상기 표적 예측 위치까지의 탄 비행 시간을 상기 예상 명중점까지의 탄 비행 시간으로 획득하는 것으로 이루어지는,
    근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법.
  10. 제1항, 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  11. 표적 상태 정보를 획득하는 표적 정보 획득부; 및
    상기 표적 정보 획득부를 통해 획득한 상기 표적 상태 정보를 이용하여 표적 미래 위치 및 예상 명중점(predicted hitting point, PHP)을 획득하고, 상기 표적 미래 위치 및 상기 예상 명중점을 기반으로 사격 시작 거리, 사격 시작 시간, 사격 종료 거리 및 사격 종료 시간을 예측하는 사격 정보 예측부;를 포함하고,
    상기 사격 정보 예측부는, 상기 표적 상태 정보 및 상태 천이 행렬(state transition matrix)을 이용하여 상기 표적 미래 위치를 예측하는, 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 사격 정보 예측부는,
    상기 표적 상태 정보를 이용하여 상기 표적 미래 위치 및 상기 표적 미래 위치에 대응되는 시간을 획득하고, 상기 표적 미래 위치를 이용하여 상기 예상 명중점 및 상기 예상 명중점까지의 탄 비행 시간을 획득하며, 미리 설정된 기준값을 기반으로 미리 설정된 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 과정을, 미리 설정된 단위 시간으로 시간을 증가시키면서 상기 미리 설정된 조건을 충족할 때까지 반복적으로 수행하는,
    근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 장치.
  13. 삭제
KR1020210050557A 2021-04-19 2021-04-19 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치 KR102494975B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210050557A KR102494975B1 (ko) 2021-04-19 2021-04-19 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210050557A KR102494975B1 (ko) 2021-04-19 2021-04-19 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220144191A KR20220144191A (ko) 2022-10-26
KR102494975B1 true KR102494975B1 (ko) 2023-02-06

Family

ID=83785545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210050557A KR102494975B1 (ko) 2021-04-19 2021-04-19 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102494975B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013540978A (ja) * 2010-11-22 2013-11-07 北京机械▲設▼▲備▼研究所 射表のフィッティングに基づく低空低速の小型ターゲットの迎撃方法
KR101611228B1 (ko) * 2015-10-28 2016-04-11 국방과학연구소 유효 교전 발사각 영역 산출 장치 및 그 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013540978A (ja) * 2010-11-22 2013-11-07 北京机械▲設▼▲備▼研究所 射表のフィッティングに基づく低空低速の小型ターゲットの迎撃方法
KR101611228B1 (ko) * 2015-10-28 2016-04-11 국방과학연구소 유효 교전 발사각 영역 산출 장치 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220144191A (ko) 2022-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102277948B1 (ko) 근접 방어 무기 체계 및 이의 탄착 위치 수정 방법
KR102510468B1 (ko) 함정 방어시스템 및 함정 방어방법
KR102286642B1 (ko) 전구급 합동작전 분석 시뮬레이터, 및 시뮬레이션 방법
KR102494975B1 (ko) 근접 방어 시스템의 사격 거리와 사격 시간 예측 방법 및 장치
KR102492125B1 (ko) 근접 고속 표적에 대한 위협 평가 방법 및 그를 위한 장치
Dionne et al. Predictive guidance for pursuit-evasion engagements involving multiple decoys
US8776664B2 (en) Determination of weapons fratricide probability
KR102489644B1 (ko) 30 mm 개틀링 함포의 실시간 사격 통제 명령 산출 장치 및 방법
KR102494976B1 (ko) 근접 방어 시스템의 오차 거리 예측 방법 및 장치
KR102480563B1 (ko) 함포 대공 사격 탄착점 산출 및 전시 시스템, 및 그 방법
KR102494972B1 (ko) 근접 방어 시스템의 예상 명중점 산출 장치 및 방법
KR102494977B1 (ko) 근접 방어 시스템의 격추율 분석 방법 및 장치
JP2000338236A (ja) 目標追随装置
JP2011190945A (ja) 射撃管制装置
KR102489645B1 (ko) 탄착군 확률 모델 기반 대공표적 실시간 명중평가 방법 및 장치
Robb et al. Earliest intercept line guidance using a game theory approach
KR102467374B1 (ko) 수상함에서 사격을 통제하는 장치 및 방법
KR101956657B1 (ko) 발포 탄환의 빗나간 거리 및 탄알 속도 결정 방법 및 시스템
US11940249B2 (en) Method, computer program and weapons system for calculating a bursting point of a projectile
KR102578568B1 (ko) 수상함 전투체계에서 대공 표적에 대한 위협 평가 시스템 및 그 방법
CN111090828B (zh) 一种舰空导弹协同模式下导弹发射区界定方法及系统
KR102492128B1 (ko) 근접 방어 시스템의 격추율 산출 장치 및 방법
KR102494978B1 (ko) 딥러닝을 이용한 근접 방어 시스템의 사격 통제 방법 및 그를 위한 장치
Zhang et al. Research on the optimization of the fire control parameters for multi-speed torpedo
KR102197052B1 (ko) 항해레이더를 이용한 향상된 사격통제시스템 및 이를 사용한 사격 통제 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant