KR102544346B1

KR102544346B1 - Method for correcting line-of-sight, method and apparatus for tracking target

Info

Publication number: KR102544346B1
Application number: KR1020220182900A
Authority: KR
Inventors: 김정호; 신승철
Original assignee: 한화시스템 주식회사
Priority date: 2022-12-23
Filing date: 2022-12-23
Publication date: 2023-06-16

Abstract

본 발명은, 타겟을 향하여 추적 장치를 배치시키는 과정, 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)을 구하는 과정, 추적 장치의 구동영점과 시선 기준점(Ｏ) 사이의 이격 거리인 오프셋 거리(D_offset)를 구하는 과정, 및 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 추적 장치의 시선 오차를 보정하는 과정을 포함하는 시선 보정 방법과, 이를 포함하는 추적 방법과, 이에 적용되는 추적 장치로서, 시선을 정확하게 보정할 수 있는 시선 보정 방법, 추적 방법 및 추적 장치가 제시된다.In the present invention, the process of arranging the tracking device toward the target, the process of obtaining the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target, the offset distance that is the separation distance between the driving zero point of the tracking device and the gaze reference point (O) A gaze correction method including a process of obtaining (D _offset ) and a process of correcting a gaze error of a tracking device using coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of a target and an offset distance (D _offset ); As a tracking method including this and a tracking device applied thereto, a gaze correction method capable of accurately correcting a gaze, a tracking method, and a tracking device are presented.

Description

Gaze correction method, tracking method and tracking device {METHOD FOR CORRECTING LINE-OF-SIGHT, METHOD AND APPARATUS FOR TRACKING TARGET}

본 발명은 시선 보정 방법, 추적 방법 및 추적 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장치 구조에 따른 오프셋 거리에 기인하는 시선 오차를 정확하게 보정할 수 있는 시선 보정 방법, 추적 방법 및 추적 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gaze correction method, a tracking method, and a tracking device, and more particularly, to a gaze correction method, a tracking method, and a tracking device capable of accurately correcting a gaze error due to an offset distance according to a device structure.

2축 전자광학 장비는 미상의 비행체를 타겟으로 인식하고, 인식된 타겟을 추적하기 위한 것이다. 이를 위해 2축 전자광학 장비는 기본적으로 타겟의 영상을 획득할 수 있는 영상 센서와, 영상 센서를 타겟에 지향할 수 있고, 타겟의 움직임에 따라 영상 센서를 회전시킬 수 있는 2축 김발을 포함한다.The two-axis electro-optical device is for recognizing an unknown flying object as a target and tracking the recognized target. To this end, the 2-axis electro-optical equipment basically includes an image sensor capable of obtaining an image of a target and a 2-axis gimbal capable of directing the image sensor to the target and rotating the image sensor according to the movement of the target. .

영상 센서에서 획득된 타겟의 영상은 미상의 비행체를 피아식별하는 것에 사용될 수 있다. 이때, 영상 센서가 정확한 영상을 획득할수록 신속 정확한 피아식별이 가능하고, 피아식별 결과 적성의 비행체로 판단되는 타겟에 대한 유연한 대처가 가능하다.The image of the target acquired by the image sensor can be used to identify an unknown flying object as a friend or foe. At this time, as the image sensor acquires an accurate image, it is possible to quickly and accurately identify a friend or foe, and it is possible to flexibly cope with a target that is determined to be an aptitude flight vehicle as a result of the identification of a friend or foe.

그러나, 미상의 비행체는 주로 원거리에서 빠르게 비행하며 2축 전자광학 장비와 가까워지거나 멀어진다. 따라서, 영상 센서가 타겟의 정확한 영상을 획득하기 위해서는, 영상 센서가 타겟의 움직임을 정확하게 추적할 수 있어야 한다. 그런데, 영상 센서가 타겟의 움직임을 정확하게 추적하기 위해서는, 2축 김발이 급격하게 작동할 수 있어야 하고, 정밀하게 작동할 수 있어야 하며, 안정적으로 작동할 수 있어야 한다.However, the unknown aircraft mainly flies quickly over a long distance and gets closer or further away from the two-axis electro-optical device. Therefore, in order for the image sensor to acquire an accurate image of the target, the image sensor must be able to accurately track the movement of the target. However, in order for the image sensor to accurately track the movement of the target, the two-axis gimbal must be able to operate rapidly, accurately, and stably.

그런데 종래의 2축 전자광학 장비는 구동부가 구면좌표계에 기반한 작동 구조를 가진다. 즉, 구동부는 광학부를 방위각 회전 및 고각 회전시키는 구조를 가지면서 고각 회전이 방위각 회전의 회전 기능에 영향을 끼치는 구조를 가진다. 여기서, 고각 회전이 방위각 회전의 회전 기능에 영향을 끼친다는 것은 예컨대 구동부의 두 번째 회전인 고각 회전이 90도에 가까워질 때 구동부의 첫 번째 회전인 방위각 회전의 회전량에 비해 방위각의 각도 변화 효과가 약해지는 것을 의미한다. 즉, 고각 90도 부근에서 고각 회전에 방위각 회전이 종속되는 것과 유사한 거동을 보인다. 이를 김발 락(gimbal lock)이라 지칭한다. 이러한 구조에서는 동일 거리를 동일 속도로 이동하는 미상의 비행체를 추적할 때, 미상의 비행체의 위치가 2축 전자광학 장비가 설치된 지면으로부터 수직하게 연장되는 수직선(예컨대 고각 90도 선)에 가까울수록, 광학부의 고각이 90도에 가까워지게 되어, 김발 락에 의해 광학부의 방위각 회전의 각속도가 빨라져야 한다. 즉, 미상의 비행체의 위치가 고각 90도에 가까울수록, 광학부가 미상의 비행체를 추적하기 위해서는 광학부를 입체적으로 회전시키기 위한 구동부의 방위각 회전의 각가속도가 비정상적인 수준까지 급격하게 상승되어야 한다.However, conventional two-axis electro-optical equipment has an operating structure based on a spherical coordinate system. That is, the driving unit has a structure in which the optical unit rotates in azimuth and elevation angles, and the elevation angle rotation affects the rotation function of the azimuth rotation. Here, the fact that the elevation rotation affects the rotation function of the azimuth rotation means that, for example, when the elevation rotation, the second rotation of the drive unit, approaches 90 degrees, the angle change effect of the azimuth angle compared to the rotation amount of the azimuth rotation, the first rotation of the drive unit. means weakening. That is, it shows a behavior similar to that in which the azimuth rotation is subordinated to the elevation rotation around the elevation angle of 90 degrees. This is referred to as a gimbal lock. In this structure, when tracking an unknown aircraft moving at the same speed over the same distance, the closer the position of the unknown aircraft is to a vertical line extending vertically from the ground where the two-axis electro-optical equipment is installed (e.g., a line with an elevation angle of 90 degrees), Since the elevation angle of the optical part approaches 90 degrees, the angular speed of the azimuth rotation of the optical part should be increased by the gimbal lock. That is, as the elevation angle of the unknown vehicle approaches 90 degrees, the angular acceleration of the azimuth rotation of the drive unit for three-dimensionally rotating the optical unit must rise rapidly to an abnormal level in order for the optical unit to track the unknown vehicle.

하지만 2축 전자광학 장비의 광학부는 미상의 비행체 즉, 타겟까지의 거리와 상관없이 정확하고 정밀한 타겟 영상을 획득해야 하기 때문에 구조적으로 크고 무거운 특징이 있다. 이러한 광학부를 구동부가 기계적으로 고속 회전시키며 미세하게 각도를 조절하여 고각 90도 선 부근의 미상의 비행체를 광학부의 영상 센서로 추적하는 것은 매우 어렵다. 즉, 종래의 2축 전자광학 장비는 구동부가 구면좌표계에 기반한 작동 구조를 가지므로, 김발 락을 극복하고 미상의 비행체를 정확하게 추적하기가 매우 어렵다.However, since the optical part of the 2-axis electro-optical device must acquire an accurate and precise target image regardless of the distance to the target, that is, an unknown aircraft, it is structurally large and heavy. It is very difficult to track an unknown aircraft near the 90-degree elevation angle with the image sensor of the optical part by mechanically rotating the optical part at high speed and finely adjusting the angle. That is, since the conventional 2-axis electro-optical equipment has an operating structure based on a spherical coordinate system, it is very difficult to overcome gimbal lock and accurately track an unknown aircraft.

한편, 광학부의 크기와 무게를 줄이기 위해, 광학부의 구조로 비축 광학계의 구조를 채택하고, 김발 락에 의한 전술한 문제점을 해소하기 위해, 구동부가 광학부를 방위각 회전 및 고각 회전시키는 구조에서 구동부가 광학부를 피치각(pitch angle) 회전 및 요각(yaw angle) 회전시키는 구조로, 구동부의 작동 구조를 변경할 수 있다. 그런데 이러한 구조의 채택 및 변경 시, 구동부의 구동영점(여기서, 구동영점은 구동부의 첫 번째 회전인 피치각 회전을 수행하는 피치각 회전 축의 중심선 상에 존재한다.)으로부터 광학부의 시선 기준점(시선 출발점 이라고도 한다.)이 이격되고, 구동영점과 시선 기준점 사이의 이격 거리인 오프셋 거리(원점 오프셋 이라고도 한다.)만큼 광학부의 시선이 미상의 비행체에서 벗어나게 되어, 구동영점과 시선 기준점이 불일치되는 정도에 따라, 시선 오차가 발생된다. 따라서, 광학부의 영상 센서의 시선이 시선 오차에 의해 미상의 비행체를 지향하지 못하고, 광학부가 미상의 비행체를 정확하게 추적하지 못하는 문제점이 있다.On the other hand, in order to reduce the size and weight of the optical unit, the structure of the off-axis optical system is adopted as the structure of the optical unit, and in order to solve the above-mentioned problems caused by the gimbal lock, the driving unit rotates the optical unit in azimuth and elevation angles. The operation structure of the drive unit can be changed by using a structure that rotates the unit at a pitch angle and at a yaw angle. However, when adopting and changing such a structure, the driving zero point of the driving unit (here, the driving zero point exists on the center line of the pitch angle rotation axis that performs the pitch angle rotation, which is the first rotation of the driving unit.) ) is spaced apart, and the line of sight of the optics deviates from the unknown aircraft by the offset distance (also called origin offset), which is the distance between the driving zero point and the line of sight reference point, depending on the degree of mismatch between the driving zero point and the line of sight reference point. , gaze error is generated. Therefore, there is a problem in that the line of sight of the image sensor of the optics cannot be directed at the unknown aircraft due to the line of sight error, and the optics cannot accurately track the unknown aircraft.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.The background technology of the present invention is published in the following patent documents.

KRKR 10-209391610-2093916 B1B1 KRKR 10-242097610-2420976 B1B1

본 발명은 장치 구조에 따른 오프셋 거리에 기인하는 시선 오차를 정확하게 보정할 수 있는 시선 보정 방법, 추적 방법 및 추적 장치를 제공한다.The present invention provides a gaze correction method, a tracking method, and a tracking device capable of accurately correcting a gaze error due to an offset distance according to a device structure.

본 발명의 실시 형태에 따른 시선 보정 방법은, 타겟을 향하여 추적 장치를 배치시키는 과정; 상기 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)을 구하는 과정; 상기 추적 장치의 구동영점과 시선 기준점(Ｏ) 사이의 이격 거리인 오프셋 거리(D_offset)를 구하는 과정: 상기 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 상기 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 상기 추적 장치의 시선 오차를 보정하는 과정;을 포함한다.A gaze correction method according to an embodiment of the present invention includes disposing a tracking device toward a target; obtaining coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target; The process of obtaining the offset distance (D _offset ), which is the separation distance between the driving zero point of the tracking device and the gaze reference point (O): The coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target and the offset distance (D _offset ) A process of correcting the line of sight error of the tracking device by using; includes.

상기 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)을 구하는 과정은, 상기 구동영점을 좌표중심(C)으로 가지며 3 축이 서로 직교하는 N-W-Z 구동 좌표계의 N-Z 평면 상에 투영된 상기 타겟의 위치를 상기 타겟의 좌표값 중 제1좌표값(N_P, Z_P)으로 구하는 과정; 및 상기 N-Z 평면 상에서의 상기 좌표중심(C)으로부터 상기 타겟까지의 거리를 제1타겟 거리(D_N-Z)로 구하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of obtaining the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target is the target projected on the NZ plane of the NWZ driving coordinate system in which the driving zero point is the coordinate center (C) and three axes are orthogonal to each other. obtaining a position of the target as a first coordinate value (N _P , Z _P ) among the coordinate values of the target; and obtaining a distance from the coordinate center C on the NZ plane to the target as a first target distance D _NZ .

상기 오프셋 거리(D_offset)를 구하는 과정은, 상기 N-Z 평면 상에서, 상기 시선 기준점(Ｏ)과 상기 좌표중심(C) 사이의 거리를 오프셋 거리(D_offset)로 구하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of obtaining the offset distance (D _offset ) may include a process of obtaining a distance between the gaze reference point (O) and the coordinate center (C) as an offset distance (D _offset ) on the NZ plane.

상기 추적 장치의 시선 오차를 보정하는 과정은, 상기 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 상기 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 보정 각도를 구하는 과정; 및 상기 보정 각도를 이용하여 상기 추적 장치의 광학부의 시선 오차를 보정하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of correcting the line of sight error of the tracking device may include: obtaining a correction angle using coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target and the offset distance (D _offset ); and correcting a gaze error of the optical unit of the tracking device using the correction angle.

상기 보정 각도를 구하는 과정은, 상기 제1좌표값(N_P, Z_P)과 상기 제1타겟 거리(D_N-Z)와 상기 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 제1보정 각도(θ_N-Z)를 구하는 과정; 상기 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 상기 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 제2보정 각도(θ_W-N)를 구하는 과정;을 포함할 수 있다.In the process of obtaining the correction angle, the first correction angle θ _NZ is determined by using the first coordinate values N _P , Z _P , the first target distance D _NZ , and the offset distance D _offset . process of seeking; A process of obtaining a second correction angle (θ _WN ) using the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target and the offset distance (D _offset ); may include.

상기 광학부의 시선 오차를 보정하는 과정은, 상기 제1보정 각도(θ_N-Z) 및 상기 제2보정 각도(θ_W-N)를 이용하여 상기 광학부의 시선을 이동시키는 과정;을 포함할 수 있다.The process of correcting the eye line error of the optical unit may include moving the line of sight of the optical unit using the first correction angle θ _NZ and the second correction angle θ _WN .

상기 제1타겟 거리(D_N-Z)를 구하는 과정은, 하기의 수학식 1에 따라 상기 제1타겟 거리(D_N-Z)를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of obtaining the first target distance D _NZ may include calculating the first target distance D _NZ according to Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

상기 제1보정 각도(θ_N-Z)를 구하는 과정은, 상기 제1좌표값(N_P, Z_P)으로부터 제1타겟 각도(α)를 구하고, 상기 오프셋 거리(D_offset)와 상기 제1타겟 거리(D_N-Z)를 이용하여 제2타겟 각도(β)를 구하고, 상기 제1타겟 각도(α)와 상기 제2타겟 각도(β)로부터 상기 제1보정 각도(θ_N-Z)를 구하는 과정;을 포함하고, 상기 제2보정 각도(θ_W-N)를 구하는 과정은, 상기 제1보정 각도(θ_N-Z)에 따른 상기 광학부의 위치인 제2좌표값(N_O, Z_O)과 상기 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 상기 오프셋 거리(D_offset)을 이용하여 제2보정 각도(θ_W-N)를 구하는 과정;을 포함할 수 있다.In the process of obtaining the first correction angle θ _NZ , the first target angle α is obtained from the first coordinate values N _P , Z _P , and the offset distance D _offset and the first target distance A process of obtaining a second target angle β using (D _NZ ) and obtaining the first correction angle θ _NZ from the first target angle α and the second target angle β; And, in the process of obtaining the second correction angle θ _WN , the second coordinate value NO , _Z _O , which is the position of the optical part according to the first correction angle θ _NZ , and the coordinate value of the target ( A process of obtaining a second correction angle (θ _WN ) using N _P , Z _{P ,} W _P ) and the offset distance D _offset .

상기 제1보정 각도(θ_N-Z)를 구하는 과정은, 상기 N-Z 평면 상에서, 상기 좌표중심(C)으로부터 상기 타겟까지 연장되는 타겟 지향선(C-P_N-Z)과 상기 N-Z 평면의 Z축 사이의 각도인 제1타겟 각도(α)를 구하는 과정; 상기 N-Z 평면 상에서, 상기 좌표중심(C)으로부터 상기 광학부의 시선 기준점(Ｏ)까지 연장되는 광학부 지향선(C-Ｏ)과 상기 타겟 지향선(C-P_N-Z) 사이의 각도인 제2타겟 각도(β)를 구하는 과정; 상기 제1타겟 각도(α)와 상기 제2타겟 각도(β)를 이용하여 상기 광학부의 보정할 공전 각도인 제1보정 각도(θ_N-Z)를 구하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of obtaining the first correction angle θ _NZ is an angle between a target directing line CP _NZ extending from the coordinate center C to the target on the NZ plane and the Z axis of the NZ plane. 1 process of obtaining the target angle (α); A second target angle (which is an angle between an optical part directing line C-O extending from the coordinate center C to the gaze reference point O of the optical part and the target directing line CP _NZ on the NZ plane) β) process; A process of obtaining a first correction angle θ _NZ , which is an orbital angle to be corrected for the optical unit, by using the first target angle α and the second target angle β.

상기 제1타겟 각도(α)를 구하는 과정은, 하기의 수학식 2에 따라 상기 제1타겟 각도(α)를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of obtaining the first target angle α may include calculating the first target angle α according to Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

상기 제2타겟 각도(β)를 구하는 과정은, 하기의 수학식 3에 따라 상기 제1타겟 거리(D_N-Z)와 상기 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 상기 제2타겟 각도(β)를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.In the process of obtaining the second target angle β, the second target angle β is calculated using the first target distance D _NZ and the offset distance D _offset according to Equation 3 below. The process of doing; may include.

[수학식 3][Equation 3]

상기 제1보정 각도(θ_N-Z)를 구하는 과정은, 하기의 수학식 4에 따라 상기 제1타겟 각도(α)와 상기 제2타겟 각도(β)를 이용하여 상기 제1보정 각도(θ_N-Z)를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of obtaining the first correction angle θ _NZ is the first correction angle θ NZ using _the first target angle α and the second target angle β according to Equation 4 below. It may include; a process of calculating .

[수학식 4][Equation 4]

상기 제2보정 각도(θ_W-N)를 구하는 과정은, 상기 N-Z 평면 상에서, 상기 광학계의 시선 기준점(Ｏ)의 위치를 상기 N-W-Z 구동 좌표계의 W축을 기준으로 상기 제1보정 각도(θ_N-Z)로 공전시키고, 공전된 시선 기준점(Ｏ)의 위치인 상기 제2좌표값(N_O, Z_O)을 구하는 과정; 상기 N-Z 평면 상에서, 상기 공전된 시선 기준점(Ｏ)으로부터 상기 N-Z 평면 상에 투영된 상기 타겟까지의 거리인 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))를 구하는 과정; 상기 N-W-Z 구동 좌표계의 N-W-Z 공간 상에서, 상기 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))와 상기 타겟의 W축의 좌표값인 제3좌표값(W_P)을 이용하여 상기 광학부의 보정할 자전 각도인 제2보정 각도(θ_W-N)를 구하는 과정을 포함할 수 있다.The process of obtaining the second correction angle θ _WN revolves around the position of the gaze reference point O of the optical system on the NZ plane at the first correction angle θ _NZ based on the W axis of the NWZ drive coordinate system. and obtaining the second coordinate values (N _O , Z _O ), which are positions of the revolved gaze reference point (O); obtaining a second target distance (D _NZ( O)), which is a distance from the revolved line of sight reference point (O) to the target projected on the NZ plane, on the NZ plane; In the NWZ space of the NWZ drive coordinate system, the second target distance D _NZ(O) and the third coordinate value W _P , which is the W-axis coordinate value of the target, are used to determine the rotation angle of the optical unit to be corrected. 2 It may include a process of obtaining the correction angle (θ _WN ).

상기 제2좌표값(N_O, Z_O)을 구하는 과정은, 하기의 수학식 5 및 수학식 6에 따라 상기 오프셋 거리(D_offset)와 상기 제1보정 각도(θ_N-Z)를 이용하여 상기 제2좌표값(N_O, Z_O)을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of obtaining the second coordinate values (N _O , Z _O ) is performed by using the offset distance (D _offset ) and the first correction angle (θ _NZ ) according to Equations 5 and 6 below. A process of calculating two coordinate values (N _O , Z _O ); may include.

[수학식 5][Equation 5]

[수학식 6][Equation 6]

상기 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))를 구하는 과정은, 하기의 수학식 7에 따라 제1좌표값(N_P, Z_P)과 제2좌표값(N_O, Z_O)을 이용하여 상기 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))를 산출하는 과정을 포함할 수 있다.The process of obtaining the second target distance (D _{NZ (O)} ) is performed using the first coordinate values (N _P , Z _P ) and the second coordinate values ( _NO , Z _O ) according to Equation 7 below. A process of calculating the second target distance D _NZ(O) may be included.

[수학식 7][Equation 7]

상기 제2보정 각도(θ_W-N)를 구하는 과정은, 하기의 수학식 8에 따라 상기 N-W-Z 공간 상에서의 상기 타겟의 W축의 좌표값인 제3좌표값(W_P)과 상기 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))를 이용하여 상기 제2보정 각도(θ_W-N)를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of obtaining the second correction angle (θ _WN ) is a third coordinate value (W _P ), which is the coordinate value of the W-axis of the target in the NWZ space, and the second target distance (D A process of calculating the second correction angle θ _WN using _NZ(O) ); may include.

[수학식8][Equation 8]

상기 광학부의 시선을 이동시키는 과정은, 상기 제1보정 각도(θ_N-Z)에 따라 상기 광학부를 공전시켜 상기 광학부의 공전 각도에 대한 시선 오차를 보정하는 과정; 상기 제2보정 각도(θ_W-N)에 따라 상기 광학부를 자전시켜 상기 광학부의 자전 각도에 대한 시선 오차를 보정하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of moving the line of sight of the optical unit may include correcting a line of sight error with respect to a revolution angle of the optical unit by rotating the optical unit according to the first correction angle θ _NZ ; A process of correcting a gaze error with respect to a rotation angle of the optical unit by rotating the optical unit according to the second correction angle θ _WN ; may include.

본 발명의 실시 형태에 따른 추적 방법은, 타겟에 대해, 전술한 방법으로 시선 오차를 보정하는 과정; 및 보정된 시선 오차에 따라 추적 장치의 광학부의 시선을 이동시키고, 상기 광학부로 상기 타겟을 추적하는 과정;을 포함한다.A tracking method according to an embodiment of the present invention includes the steps of correcting a line of sight error on a target by the above-described method; and moving the line of sight of the optical unit of the tracking device according to the corrected line of sight error and tracking the target with the optical unit.

본 발명의 실시 형태에 따른 추적 장치는, 광학부; 타겟을 향하여 상기 광학부를 배치시킬 수 있도록, 상기 광학부를 지지하는 구동부; 상기 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 상기 구동부의 구동영점과 상기 광학부의 시선 기준점(Ｏ) 사이의 거리인 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 상기 광학부의 시선 오차를 보정하는 제어부;를 포함한다.A tracking device according to an embodiment of the present invention includes an optical unit; a drive unit supporting the optical unit to position the optical unit toward a target; Correction of line-of-sight errors of the optics unit using an offset distance (D _offset ) that is a distance between the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target and the driving zero point of the drive unit and the line-of-sight reference point (O) of the optic unit. It includes; a control unit to do.

상기 구동부는, 상기 광학부가 상하 방향(Z축 방향)으로 연결되며, 상기 광학부를 상하 방향을 기준으로 자전시키기 위한 Z축 부재를 가지는 Z축 구동기; 상기 Z축 구동기가 좌우 방향(W축 방향)으로 연결되며, 상기 광학부를 좌우 방향을 기준으로 공전시키기 위한 W축 부재를 가지는 W축 구동기;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 Z축 부재 및 상기 W축 부재를 작동시켜 상기 시선 오차를 보정할 수 있다.The driving unit, Z-axis driver having a Z-axis member for rotating the optical unit in the vertical direction (Z-axis direction) connected to the optical unit, based on the vertical direction; The Z-axis actuator is connected in the left-right direction (W-axis direction), and the W-axis actuator having a W-axis member for revolving the optical part in the left-right direction; includes, wherein the control unit includes the Z-axis member and the W-axis member The line of sight error may be corrected by operating the shaft member.

상기 구동부의 상기 W축 부재를 상기 좌우 방향(W축 방향)으로 지나는 선상에 상기 구동부의 구동원점이 위치하고, 상기 광학부의 시선 기준점(Ｏ)은 상기 구동원점과 상기 상하 방향(Z축 방향)으로 이격될 수 있다.The driving origin of the driving unit is located on a line passing through the W-axis member of the driving unit in the left-right direction (W-axis direction), and the visual line reference point (O) of the optical unit is located in the driving origin and the vertical direction (Z-axis direction). can be separated

상기 제어부는, 상기 구동부의 구동원점에 대한 상기 타겟의 좌표값인 제1좌표값(N_P, Z_P) 및 상기 구동원점과 상기 타겟 사이의 거리인 제1타겟 거리(D_N-Z)를 구하는 제1산출기; 상기 제1산출기에서 산출된 제1좌표값(N_P, Z_P) 및 제1타겟 거리(D_N-Z)를 이용하여 상기 광학부의 보정할 공전 각도인 제1보정 각도(θ_N-Z)를 산출하는 제2산출기; 상기 제2산출기에서 산출된 제1보정 각도(θ_N-Z)와 상기 제1산출기에서 산출된 제1좌표값(N_P, Z_P) 및 제1타겟 거리(D_N-Z)를 이용하여 상기 광학부의 보정할 자전 각도인 제2보정 각도(θ_W-N)를 산출하는 제3산출기; 상기 제1보정 각도(θ_N-Z)와 상기 제2보정 각도(θ_W-N)에 따라 상기 Z축 부재 및 상기 W축 부재를 작동시켜 상기 광학부를 공전 및 자전시키는 제어기;를 포함할 수 있다.The controller may obtain first coordinate values N _P , Z _P , which are coordinate values of the target with respect to the driving origin of the driving unit, and a first target distance _DNZ , which is a distance between the driving origin and the target. 1 calculator; Calculating a first correction angle (θ NZ ), which is an orbital angle to be corrected for the _optical unit, using the first coordinate values (N _P , Z _P ) and the first target distance (D _NZ ) calculated by the first calculator a second calculator; Using the first correction angle (θ _NZ ) calculated by the second calculator, the first coordinate values (N _P , Z _P ) and the first target distance (D _NZ ) calculated by the first calculator, the optical a third calculator for calculating a second correction angle (θ _WN ), which is a rotation angle to be negatively corrected; and a controller for rotating and rotating the optical part by operating the Z-axis member and the W-axis member according to the first correction angle θ _NZ and the second correction angle θ _WN .

본 발명의 실시 형태에 따르면, 추적 장치의 구동영점과 시선 기준점(Ｏ) 사이의 이격 거리인 오프셋 거리(D_offset)와 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)을 이용하여, 추적 장치의 장치 구조에 따른 오프셋 거리에 기인하는 시선 오차를 정확하게 보정할 수 있다. 이에, 보정된 시선 오차에 따라 추적 장치의 광학부의 시선을 이동시킬 수 있고, 광학부로 타겟을 정확하게 추적할 수 있어, 추적 장치의 성능을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, tracking is performed using an offset distance (D _offset ), which is a separation distance between the driving zero point of the tracking device and the gaze reference point (O), and the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target. A line of sight error caused by an offset distance according to a structure of a device may be accurately corrected. Accordingly, the line of sight of the optical unit of the tracking device may be moved according to the corrected line of sight error, and the target may be accurately tracked using the optical unit, so that the performance of the tracking device may be improved.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 추적 장치의 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 추적 장치의 장치 구조에 따른 오프셋 거리에 의한 시선 오차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 시선 보정 방법 및 추적 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic diagram of a tracking device according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are diagrams for explaining a line of sight error due to an offset distance according to a device structure of a tracking device according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 are diagrams for explaining a gaze correction method and a tracking method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and will be implemented in a variety of different forms. Only the embodiments of the present invention are provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention. In order to explain an embodiment of the present invention, the drawings may be exaggerated, parts irrelevant to the description may be omitted from the drawings, and like reference numerals in the drawings refer to the same elements.

본 발명은 장치 구조에 따른 오프셋 거리에 기인하는 시선 오차를 정확하게 보정할 수 있는 시선 보정 방법, 추적 방법 및 추적 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gaze correction method, a tracking method, and a tracking device capable of accurately correcting a gaze error due to an offset distance according to a device structure.

이하에서는 피아식별 및 이로부터 적성의 비행체로 판단되는 타겟의 영상을 획득하기 위하여 타겟의 움직임을 추적하는 2축 전자광학 체계에 적용되는 경우를 예시하여, 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail by exemplifying a case in which it is applied to a two-axis electro-optical system that tracks the movement of a target in order to acquire an image of a target that is determined to be an aptitude flight vehicle and identification of a friend or foe.

물론, 이하에서 설명되는 본 발명의 실시 예들에 따른 시선 보정 방법, 추적 방법 및 추적 장치는 대공, 대지, 대함 등의 무장을 갖춘 각종 전투 플랫폼에 탑재되는 다양한 영상 추적 장비에도 적용될 수 있다.Of course, the gaze correction method, tracking method, and tracking device according to embodiments of the present invention described below can also be applied to various image tracking equipment mounted on various combat platforms equipped with anti-air, anti-ground, anti-ship, and the like.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 추적 장치의 개략도이다. 또한, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 추적 장치의 장치 구조에 따른 오프셋 거리에 의한 시선 오차를 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic diagram of a tracking device according to an embodiment of the present invention. Also, FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining a line of sight error due to an offset distance according to a device structure of a tracking device according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 추적 장치를 상세하게 설명한다.First, with reference to FIGS. 1 to 3, a tracking device according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 실시 예에 따른 추적 장치(1000)는, 광을 수신하여 타겟 영상을 획득하기 위한 광학부(100), 타겟을 향해 광학부(100)를 배치시킬 수 있도록 광학부(100)를 지지하는 구동부(200), 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 구동부(200)의 구동영점과 광학부(100)의 시선 기준점(Ｏ) 사이의 거리인 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 광학부(100)의 시선 오차를 보정하는 제어부(400)를 포함한다.The tracking device 1000 according to an embodiment of the present invention supports the optical unit 100 to obtain a target image by receiving light and dispose the optical unit 100 toward the target. Offset distance (D offset ) which is the distance between the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the driving unit 200 and the target and the driving zero point of the driving unit 200 and the gaze reference point (O) of the optical unit ₁₀₀ It includes a control unit 400 that corrects the line of sight error of the optical unit 100 using .

또한, 추적 장치(1000)는 기준평면(10)에 배치되고, 구동부(200)가 지지되는 기저부(300)를 포함할 수 있다.In addition, the tracking device 1000 may include a base portion 300 disposed on the reference plane 10 and supporting the driving unit 200 .

한편, 구동부(200)의 후술하는 W축 부재(222)를 좌우 방향(W축 방향)으로 지나는 선상에 구동부(200)의 구동원점이 위치할 수 있고, 광학부(100)의 시선 기준점(Ｏ)은 구동원점과 상하 방향(Z축 방향)으로 이격될 수 있다.On the other hand, the driving origin of the driving unit 200 may be located on a line passing through the W-axis member 222 to be described later in the left-right direction (W-axis direction) of the driving unit 200, and the visual line reference point (O) of the optical unit 100 ) may be spaced apart from the driving origin in the vertical direction (Z-axis direction).

기준평면(10)은 지평면과 평행한 면으로서, 미상의 비행체가 상공을 지나는 지상의 영역 상에 형성되는 면일 수 있다. 또한, 기준평면(10)은 지상용 플랫폼의 상면일 수 있다.The reference plane 10 is a plane parallel to the horizon, and may be a plane formed on a ground area over which an unknown aircraft passes. Also, the reference plane 10 may be an upper surface of a ground platform.

타겟(P, P1)은 미상의 비행체를 포함할 수 있다. 이때, 미상의 비행체는 항공 엔진, 혹은 호터, 모터 및 배터리 등을 탑재하여 이로부터 동력 비행을 하는 유인 비행체 및 무인 비행체를 포함할 수 있다.The targets P and P1 may include unknown aircraft. At this time, the unknown flight vehicle may include a manned flight vehicle and an unmanned flight vehicle that are equipped with an aircraft engine, or a hotter, a motor, and a battery to fly powered therefrom.

타겟(P, P1)은 기준평면(10)의 상공을 소정의 속도로 지나갈 수 있다. 이때, 타겟(P, P1)이 지나가는 경로를 타겟(P, P1)의 항로라고 지칭할 수 있다.The targets P and P1 may pass over the reference plane 10 at a predetermined speed. At this time, the path through which the targets P and P1 pass may be referred to as the route of the target P and P1.

광학부(100)는 광을 수신하여 타겟을 촬영하여, 타겟의 영상을 생성하는 역할을 한다. 광학부(100)는 예컨대 비축 광학계의 구조를 가질 수 있다. 비축 광학계를 비축 반사 광학계라고 지칭할 수 있다. 한편, 비축 광학계의 구조는 항공정찰 분야, 군사 분야, 광학 기술 분야 등에서 사용되는 비축 광학계의 구조로서 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다. 한편, 광학부(100)의 내부에는 영상 센서의 광 수신 단부(예컨대 초점면)가 위치하며, 이때, 영상 센서의 광 수신 단부가 시선 기준점(Ｏ)이 될 수 있다.The optical unit 100 serves to generate an image of the target by receiving light and photographing the target. The optical unit 100 may have, for example, a structure of an off-axis optical system. The off-axis optical system may be referred to as an off-axis reflective optical system. Meanwhile, since the structure of the off-axis optical system is widely known as the structure of the off-axis optical system used in the field of air reconnaissance, military field, optical technology, etc., a detailed description thereof will be omitted. Meanwhile, a light receiving end (for example, a focal plane) of the image sensor is located inside the optical unit 100, and at this time, the light receiving end of the image sensor may be a gaze reference point (O).

구동부(200)는 광학부를 좌우 방향 축(W)을 기준으로 축회전시키고, 상하 방향 축(Z)을 기준으로 축회전시키는 역할을 한다. 이때, 구동부(200)는 첫 번째 회전이 좌우 방향 축(W)을 기준으로 하는 축회전이고, 이하에서는 좌우 방향 축(W)을 기준으로 하는 축회전을 광학부(100)의 공전이라고 지칭한다. 또한, 구동부(200)는 두 번째 회전이 상하 방향 축(Z)을 기준으로 하는 축회전이고, 이하에서는 상하 방향 축(Z)을 기준으로 하는 축회전을 광학부(100)의 자전이라고 지칭한다.The driving unit 200 serves to pivot the optical unit about the left-right axis (W) and rotate it about the up-down axis (Z). At this time, the first rotation of the driving unit 200 is axial rotation based on the left-right axis W, and hereinafter, the axial rotation based on the left-right axis W is referred to as revolution of the optical unit 100. . In addition, the second rotation of the drive unit 200 is axial rotation based on the vertical axis Z, and hereinafter, the axial rotation based on the vertical axis Z is referred to as rotation of the optical unit 100. .

여기서, 상하 방향 축(Z)은 지평면과 직교하면서 구동부(200)의 구동원점을 지나는 축일 수 있다. 좌우 방향 축(W)은 지평면과 평행하면서 구동부(200)의 W축 부재(222)의 중심선을 지나는 축일 수 있다. 한편, 전후 방향 축(N)은 지평면과 평행하면서 좌우 방향 축(W)과 교차하는 축일 수 있다.Here, the vertical axis Z may be an axis passing through the driving origin of the driving unit 200 while being orthogonal to the horizontal plane. The left-right axis W may be an axis passing through the center line of the W-axis member 222 of the driving unit 200 while being parallel to the horizontal plane. Meanwhile, the forward-backward axis N may be an axis that intersects the left-right axis W while being parallel to the horizontal plane.

구동부(200)는 광학부(100)가 상하 방향(Z축 방향)으로 연결되는 Z축 구동기(210) 및 Z축 구동기(210)가 좌우 방향(W축 방향)으로 연결되는 W축 구동기(220)를 포함할 수 있다.The driver 200 includes a Z-axis driver 210 to which the optical unit 100 is connected in the vertical direction (Z-axis direction) and a W-axis driver 220 to which the Z-axis driver 210 is connected in the left-right direction (W-axis direction). ) may be included.

Z축 구동기(210)는 광학부(100)를 지지하는 역할과, 광학부(100)를 자전시키는 역할을 한다. Z축 구동기(210)는 Z축 구동 바디(211)와 Z축 부재(212)를 포함할 수 있다.The Z-axis driver 210 serves to support the optical unit 100 and to rotate the optical unit 100 . The Z-axis actuator 210 may include a Z-axis driving body 211 and a Z-axis member 212 .

Z축 구동 바디(211)는 원통 형상일 수 있고, 상하 방향(Z축 방향)으로 연장될 수 있다. 물론, Z축 구동기(210)가 W축 구동기(220)에 의해 회전되는 각도에 따라 Z축 구동 바디(211)의 연장 방향이 달라질 수 있다.The Z-axis driving body 211 may have a cylindrical shape and may extend in a vertical direction (Z-axis direction). Of course, the extension direction of the Z-axis driving body 211 may vary according to the angle at which the Z-axis actuator 210 is rotated by the W-axis actuator 220 .

예컨대 Z축 구동기(210)가 W축 구동기(220)의 W축 부재(222)에 의해 회전된 각도가 0도이거나 180도이면, Z축 구동 바디(211)의 연장 방향은 상하 방향(Z축 방향)일 수 있고, Z축 구동기(210)가 W축 구동기(220)의 W축 부재(222)에 의해 회전된 각도가 90도이거나 270도이면, Z축 구동 바디(211)의 연장 방향은 전후 방향(N축 방향)일 수 있다.For example, if the Z-axis driver 210 is rotated by the W-axis member 222 of the W-axis driver 220 at 0 degrees or 180 degrees, the extension direction of the Z-axis drive body 211 is in the vertical direction (Z-axis). direction), and if the Z-axis driver 210 is rotated by the W-axis member 222 of the W-axis driver 220 at an angle of 90 degrees or 270 degrees, the extension direction of the Z-axis drive body 211 is It may be in the front-back direction (N-axis direction).

여기서, Z축 구동기(210)의 회전 각도는 상하 방향 축(Z)과 W축 구동기(220)의 중심선 사이의 각도로서 예컨대 상하 각도라고 지칭할 수 있고, W축 구동기(220)의 회전 각도가 180도일 때, Z축 구동 바디(211)의 단부들 중 광학부(100)가 지지된 단부가 고각 90도를 향하도록 배치될 수 있다.Here, the rotation angle of the Z-axis driver 210 is an angle between the vertical axis Z and the center line of the W-axis driver 220, and may be referred to as, for example, a vertical angle, and the rotation angle of the W-axis driver 220 is When the rotation angle is 180 degrees, an end portion of the ends of the Z-axis driving body 211 on which the optical unit 100 is supported may be disposed to face an elevation angle of 90 degrees.

Z축 구동 바디(211)는 외주면의 좌우 양측이 W축 구동기(220)에 지지될 수 있다. Z축 구동 바디(211)에는 모터가 탑재될 수 있다. Z축 부재(212)는 Z축 구동 바디(211)의 상부를 상하 방향(Z축 방향)으로 관통하도록 장착될 수 있다. 또한, Z축 부재(212)의 끝단은 Z축 구동 바디(211)의 상단으로부터 상하 방향(Z축 방향)으로 돌출될 수 있다. Z축 부재(212)는 모터에 연결되어 축회전될 수 있다. Z축 부재(212)의 끝단에 광학부(100)가 지지될 수 있다. Z축 부재(212)의 축회전에 의해 광학부(100)가 자전될 수 있다. 한편, Z축 부재(212)는 모터에 의해 회전력을 공급받아서 축회전되는 방식 외에도, 다양한 방식으로 축회전될 수 있다. 또한, 모터는 전기모터, 유압모터 등 그 종류가 다양할 수 있다.Both left and right sides of the outer circumferential surface of the Z-axis driving body 211 may be supported by the W-axis actuator 220 . A motor may be mounted on the Z-axis driving body 211 . The Z-axis member 212 may be mounted to pass through the top of the Z-axis driving body 211 in the vertical direction (Z-axis direction). In addition, the end of the Z-axis member 212 may protrude from the upper end of the Z-axis driving body 211 in the vertical direction (Z-axis direction). The Z-axis member 212 may be connected to a motor and rotated. The optical unit 100 may be supported at the end of the Z-axis member 212 . The optical unit 100 may be rotated by the axis rotation of the Z-axis member 212 . On the other hand, the Z-axis member 212 may be axially rotated in various ways, in addition to the method of being axially rotated by receiving rotational force from the motor. In addition, the motor may be of various types such as an electric motor and a hydraulic motor.

한편, Z축 구동 바디(211)의 내부에 구동영점이 위치될 수 있다. 구동영점은 Z축 구동 바디(211)의 중심선과 후술하는 W축 부재(222)의 중심선이 직교되는 점일 수 있다. 여기서, 중심선은 중심을 지나는 선으로서, Z축 구동 바디(211)의 중심선은 Z축 구동 바디(211)가 연장된 방향으로 Z축 구동 바디(211)의 중심을 지나는 선이고, W축 부재(222)의 중심선은 W축 부재(222)가 연장된 방향으로 W축 부재(222)의 중심을 지나는 선일 수 있다. 구동영점은 시선 기준점(Ｏ)과 이격될 수 있다. 구동영점과 시선 기준점(Ｏ) 사이의 이격 거리를 오프셋 거리(D_offset)라고 한다.Meanwhile, the driving zero point may be located inside the Z-axis driving body 211 . The driving zero point may be a point at which the center line of the Z-axis driving body 211 and the center line of the W-axis member 222 to be described later intersect at right angles. Here, the center line is a line passing through the center, and the center line of the Z-axis driving body 211 is a line passing through the center of the Z-axis driving body 211 in the direction in which the Z-axis driving body 211 extends, and the W-axis member ( 222) may be a line passing through the center of the W-axis member 222 in a direction in which the W-axis member 222 extends. The driving zero point may be spaced apart from the gaze reference point O. The separation distance between the driving zero point and the line of sight reference point O is referred to as an offset distance D _offset .

한편, 구동영점이 3 축이 서로 직교하는 N-W-Z 구동 좌표계의 좌표중심(C)일 수 있다.Meanwhile, the driving zero point may be the coordinate center (C) of the N-W-Z driving coordinate system in which three axes are orthogonal to each other.

W축 구동기(220)는 Z축 구동기(210)를 지지하는 역할과, Z축 구동기(210)를 회전시킴으로써 광학부(100)를 공전시키는 역할을 한다. W축 구동기(220)는 W축 구동 바디(221)와 W축 부재(222)를 포함할 수 있다. 이때, W축 구동기(220)는 복수개일 수 있고, 좌우 방향(W축 방향)으로 상호 이격될 수 있다.The W-axis driver 220 serves to support the Z-axis driver 210 and rotates the optical unit 100 by rotating the Z-axis driver 210 . The W-axis actuator 220 may include a W-axis driving body 221 and a W-axis member 222 . At this time, the number of W-axis actuators 220 may be plural and may be spaced apart from each other in the left-right direction (W-axis direction).

W축 구동 바디(221)는 바 형상일 수 있고, 상하 방향(Z축 방향)으로 연장될 수 있다. 또한, W축 구동 바디(221)의 하단은 기저부(300)에 지지될 수 있다. 그리고, W축 구동 바디(221)의 상단에 W축 부재(222)가 장착될 수 있다. 또한, W축 구동 바디(221)에는 모터가 탑재될 수 있다. W축 부재(222)는 좌우 방향(W축 방향)으로 연장될 수 있고, 끝단이 W축 구동 바디(221)의 내측면으로부터 돌출될 수 있다. 여기서, W축 구동 바디(221)의 내측면은 W축 구동 바디(221)의 측면들 중 해당 W축 구동 바디(221)와 이웃하는 W축 구동 바디(221)를 마주보는 면을 지칭할 수 있다.The W-axis driving body 221 may have a bar shape and may extend in a vertical direction (Z-axis direction). Also, the lower end of the W-axis driving body 221 may be supported by the base part 300 . And, the W-axis member 222 may be mounted on the upper end of the W-axis drive body 221 . In addition, a motor may be mounted on the W-axis driving body 221 . The W-axis member 222 may extend in the left-right direction (W-axis direction), and an end may protrude from the inner surface of the W-axis driving body 221 . Here, the inner surface of the W-axis drive body 221 may refer to a surface facing the corresponding W-axis drive body 221 and the neighboring W-axis drive body 221 among the side surfaces of the W-axis drive body 221. there is.

W축 부재(222)는 모터에 연결되어 축회전될 수 있다. W축 부재(222)의 끝단에 Z축 구동기(210)의 Z축 구동 바디(211)가 지지될 수 있다. W축 부재(222)의 축회전에 의해 Z축 구동기(210)가 회전하면서 광학부(100)가 공전될 수 있다. 한편, W축 부재(222)는 모터에 의해 회전력을 공급받아서 축회전되는 방식 외에도, 다양한 방식으로 축회전될 수 있다. 또한, 모터는 전기모터, 유압모터 등 그 종류가 다양할 수 있다.The W-axis member 222 may be connected to a motor and rotated. The Z-axis driving body 211 of the Z-axis actuator 210 may be supported at the end of the W-axis member 222 . The optical unit 100 may revolve while the Z-axis driver 210 rotates due to the axis rotation of the W-axis member 222 . Meanwhile, the W-axis member 222 may be pivoted in various ways, in addition to being pivotally rotated by receiving rotational force from the motor. In addition, the motor may be of various types such as an electric motor and a hydraulic motor.

구동부(200)는 구동영점을 좌표중심(C)으로 하는 N-W-Z 구동 좌표계를 이용하여 구동 예컨대 2축 회전할 수 있다. 여기서, 2축 회전은 공전 및 자전을 지칭할 수 있다. 그리고 좌우 방향 축(W)을 기준으로 하는 회전(공전)의 회전 각도는 N-W-Z 구동 좌표계 상에서 좌표중심(C)을 중심으로 하는 상하 각도(공전 각도)일 수 있다. 또한, 상하 방향 축(Z)을 기준으로 하는 회전(자전)의 회전 각도는 N-W-Z 구동 좌표계 상에서 좌표중심(C)을 중심으로 하는 좌우 각도(자전 각도)일 수 있다.The driving unit 200 may be driven, for example, rotated in two axes using an N-W-Z driving coordinate system in which the driving zero point is the coordinate center C. Here, the two-axis rotation may refer to revolution and rotation. Further, the rotation angle of rotation (orbital) based on the left-right axis W may be an up-and-down angle (orbital angle) around the coordinate center C on the N-W-Z drive coordinate system. In addition, the rotation angle of rotation (rotation) based on the up-down axis Z may be a left-right angle (rotation angle) centered on the coordinate center C on the N-W-Z drive coordinate system.

기저부(300)는 좌우 방향(W축 방향) 및 전후 방향(N축 방향)으로 연장되어서 소정의 면적을 가질 수 있고, 상하 방향(Z축 방향)으로 연장되어 소정의 두께를 가질 수 있다. 기저부(300)의 상면의 좌우 방향(W축 방향)의 양측 가장자리에 복수개의 W축 구동기(220)가 각각 배치될 수 있다. 기저부(300)의 하면은 기준평면(10)에 놓일 수 있다.The base portion 300 may extend in the left-right direction (W-axis direction) and the front-back direction (N-axis direction) to have a predetermined area, and may extend in the vertical direction (Z-axis direction) to have a predetermined thickness. A plurality of W-axis actuators 220 may be respectively disposed on both edges of the upper surface of the base part 300 in the left-right direction (W-axis direction). A lower surface of the base portion 300 may be placed on the reference plane 10 .

시선 오차는 오프셋 거리(D_offset)에 의해 발생하는 것으로서, 도 2 및 도 3을 참조하여 이하에서 설명한다.The gaze error is caused by the offset distance D _offset , and will be described below with reference to FIGS. 2 and 3 .

도 2를 참조하면, 구동부(200)는 타겟(P)의 알려진 좌표값과 구동부(200)의 구동영점 사이의 각도를 계산하고, 계산된 각도를 이용하여 구동부(200)를 작동시켜서 좌표중심(C)을 중심으로 광학부(100)를 공전 및 회전시킨다. 이때, 타겟(P)이 구동영점과 동일 높이상에 위치할 때, 타겟(P)의 알려진 좌표값과 구동부(200)의 구동영점 사이의 상하 각도는 90도가 될 수 있다. 여기서, 상하 각도는 구동영점으로부터 타겟(P)까지 연장되는 지향선이 상하 방향 축(Z)과 이루는 각도로서, 타겟(P)이 구동영점의 연직 상에 있을 때 180도의 각도라고 정의하고, 타겟(P)이 구동영점의 연직 하에 있을 때 0도의 각도라고 정의할 수 있다.Referring to FIG. 2, the driving unit 200 calculates the angle between the known coordinate value of the target P and the driving zero point of the driving unit 200, and operates the driving unit 200 using the calculated angle to center the coordinates ( C) revolves and rotates the optical part 100 around the center. At this time, when the target P is located on the same height as the driving zero point, the vertical angle between the known coordinate values of the target P and the driving zero point of the driving unit 200 may be 90 degrees. Here, the vertical angle is an angle formed by a directing line extending from the driving zero point to the target P with the vertical axis Z, and is defined as an angle of 180 degrees when the target P is perpendicular to the driving zero point. When (P) is under the vertical of the driving zero point, it can be defined as an angle of 0 degrees.

구동부(200)는 타겟(P)의 알려진 좌표값과 구동부(200)의 구동영점 사이의 상하 각도인 90도에 광학부(100)의 시선과 Z축 구동 바디(211)의 중심선이 이루는 각도인 90도를 더한 180도의 각도에 따라, Z축 구동기(210)를 180도로 회전시킨다.The driving unit 200 is an angle between the line of sight of the optical unit 100 and the center line of the Z-axis driving body 211 at 90 degrees, which is the vertical angle between the known coordinate value of the target P and the driving zero point of the driving unit 200. According to the angle of 180 degrees added by 90 degrees, the Z-axis driver 210 is rotated by 180 degrees.

이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 광학부(100)의 시선이 타겟(P)에서 벗어나게 된다. 이때, 광학부(100)의 시선 기준점(Ｏ)과 타겟(P)을 연결한 직선을 수정 시선(시선')이라고 하면, 광학부(100)의 시선과 수정 시선(시선') 사이의 각도를 시선 오차라고 할 수 있다.In this case, as shown in FIG. 2 , the line of sight of the optical unit 100 deviates from the target P. At this time, if a straight line connecting the line of sight reference point O of the optical unit 100 and the target P is referred to as a corrected line of sight (line of sight '), the angle between the line of sight of the optical unit 100 and the corrected line of sight (line of sight') is You can call it a gaze error.

도 3을 참조하면, 타겟(P1, P2, P3)의 상하 각도가 모두 같은 90도임에도 불구하고, 시선 오차는 타겟(P1, P2, P3)과 좌표중심(C) 사이의 거리인 타겟 거리(D_N-Z,1, D_N-Z,2, D_N-Z,3)에 따라 달라진다. 예컨대 좌표중심(C)으로부터 제1타겟 거리(D_N-Z,1)만큼 이격된 제1타겟(P1)에 대한 광학부(100)의 시선과 수정 시선(시선1) 사이의 제1시선 오차(시선 오차1)가 가장 작고, 좌표중심(C)으로부터 제2타겟 거리(D_N-Z,3)만큼 이격된 제3타겟(P3)에 대한 광학부(100)의 시선과 수정 시선(시선3) 사이의 제3시선 오차(시선 오차1)가 가장 크다. 따라서, 시선 오차는 한번 정해지면 계속 유지되는 것이 아니고, 타겟(P1, P2, P3)에 따라 달라진다.Referring to FIG. 3, even though the vertical angles of the targets P1, P2, and P3 are all the same 90 degrees, the gaze error is the target distance (which is the distance between the targets P1, P2, and P3 and the coordinate center C) ( D _NZ, 1, D _NZ, 2, D _NZ, 3). For example, the first line of sight error (line of sight) between the line of sight of the optical unit 100 and the line of sight (line of sight 1) for the first target P1 spaced apart from the coordinate center C by the first target distance D _NZ, 1 The difference between the line of sight of the optical unit 100 and the line of sight (line of sight 3) of the optical unit 100 for the third target P3 with the smallest error 1) and spaced apart from the coordinate center C by the second target distance D _NZ , 3 The third gaze error (gaze error 1) is the largest. Therefore, the gaze error is not continuously maintained once determined, but varies depending on the targets P1, P2, and P3.

이에, 본 발명의 실시 예에서는 제어부(400)를 이용하여 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)에 따라 시선 오차를 정밀하게 보정할 수 있다.Thus, in an embodiment of the present invention, the line of sight error can be precisely corrected according to the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target using the controller 400 .

도 1 내지 도 3을 참조하면, 제어부(400)는 Z축 부재(212) 및 W축 부재(222)를 작동시켜 시선 오차를 보정하는 역할을 한다. 더욱 구체적으로, 제어부(400)는 구동부(200)의 전체 작동과 광학부(100)의 전체 작동을 제어하면서, Z축 부재(212) 및 W축 부재(222)를 작동시켜 시선 오차도 보정할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3 , the controller 400 operates the Z-axis member 212 and the W-axis member 222 to correct eye line errors. More specifically, the control unit 400 operates the Z-axis member 212 and the W-axis member 222 while controlling the overall operation of the driving unit 200 and the optical unit 100 to correct eye line errors. can

이를 위해, 제어부(400)는 구동부(200)에 연결될 수 있고, 제1 내지 제3산출기(410, 420, 430)와, 제어기(440)를 포함할 수 있다.To this end, the control unit 400 may be connected to the driving unit 200 and may include first to third calculators 410 , 420 , and 430 and a controller 440 .

이때, 제1산출기(410)는 구동부(200)의 구동원점에 대한 타겟(P)의 좌표값인 제1좌표값(N_P, Z_P) 및 구동원점과 타겟(P) 사이의 거리인 제1타겟 거리(D_N-Z)를 구할 수 있다. 또한, 제2산출기(420)는 제1산출기(410)에서 산출된 제1좌표값(N_P, Z_P) 및 제1타겟 거리(D_N-Z)를 이용하여 광학부(100)의 보정할 공전 각도인 제1보정 각도(θ_N-Z)를 산출할 수 있다. 또한, 제3산출기(430)는 제2산출기(420)에서 산출된 제1보정 각도(θ_N-Z)와 제1산출기(410)에서 산출된 제1좌표값(N_P, Z_P) 및 제1타겟 거리(D_N-Z)를 이용하여 광학부(100)의 보정할 자전 각도인 제2보정 각도(θ_W-N)를 산출할 수 있다. 그리고 제어기(440)는 제1보정 각도(θ_N-Z)와 제2보정 각도(θ_W-N)에 따라 Z축 부재(212) 및 W축 부재(222)를 작동시켜 광학부(100)를 공전 및 자전시킬 수 있다.At this time, the first calculator 410 calculates first coordinate values N _P , Z _P , which are coordinate values of the target P with respect to the driving origin of the driving unit 200, and the distance between the driving origin and the target P. The first target distance D _NZ can be obtained. In addition, the second calculator 420 corrects the optical unit 100 using the first coordinate values N _P , Z _P calculated by the first calculator 410 and the first target distance D _NZ . A first correction angle θ _NZ , which is an orbital angle to be calculated, may be calculated. In addition, the third calculator 430 calculates the first correction angle θ _NZ calculated by the second calculator 420 and the first coordinate values N _P , Z _P calculated by the first calculator 410. And a second correction angle θ _WN , which is a rotation angle of the optical unit 100 to be corrected, may be calculated using the first target distance D _NZ . And the controller 440 operates the Z-axis member 212 and the W-axis member 222 according to the first correction angle θ _NZ and the second correction angle θ _WN to orbit and rotate the optical unit 100 can make it

한편, 설명의 중복을 피하기 위하여 제어부(400)의 구체적인 작동 방식은 이하에서 시선 보정 방법 및 추적 방법을 설명할 때 상세하게 설명하기로 한다.Meanwhile, in order to avoid duplication of description, a detailed operation method of the control unit 400 will be described in detail when the gaze correction method and the tracking method are described below.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 시선 보정 방법 및 추적 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 to 6 are diagrams for explaining a gaze correction method and a tracking method according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 시선 보정 방법 및 추적 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a gaze correction method and tracking method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6 .

본 발명의 실시 예에 따른 추적 방법은, 타겟(P)에 대하여, 시선 오차를 보정하는 과정과, 보정된 시선 오차에 따라 추적 장치(1000)의 광학부(100)의 시선을 이동시키고, 광학부(100)로 타겟(P)을 추적하는 과정을 포함한다.The tracking method according to an embodiment of the present invention includes a process of correcting a line of sight error with respect to a target P, moving the line of sight of the optical unit 100 of the tracking device 1000 according to the corrected line of sight error, and The process of tracking the target P with the unit 100 is included.

우선, 타겟(P)에 대하여, 시선 오차를 보정하는 과정을 수행한다. 이 과정은 본 발명의 실시 예에 따른 시선 보정 방법에 따라 시선 오차를 보정하는 과정일 수 있다.First, with respect to the target P, a process of correcting line of sight errors is performed. This process may be a process of correcting a gaze error according to a gaze correction method according to an embodiment of the present invention.

즉, 시선 오차를 보정하는 과정은, 타겟(P)을 향하여 추적 장치(1000)를 배치시키는 과정, 타겟(P)의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)을 구하는 과정, 추적 장치(1000)의 구동영점과 시선 기준점(Ｏ) 사이의 이격 거리인 오프셋 거리(D_offset)를 구하는 과정, 타겟(P)의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 추적 장치(1000)의 시선 오차를 보정하는 과정을 포함한다.That is, the process of correcting the gaze error includes the process of arranging the tracking device 1000 toward the target P, the process of obtaining the coordinate values N _P , Z _{P , and} W _P of the target P, the tracking device ( 1000), the process of obtaining the offset distance (D _offset ), which is the separation distance between the driving zero point and the gaze reference point (O), the coordinate values (N _P , Z _P, W _P ) of the target (P) and the offset distance (D _offset ) It includes a process of correcting the line of sight error of the tracking device 1000 using .

타겟(P)을 향하여 추적 장치를 배치시키는 과정을 수행한다. 예컨대 타겟이 출연할 확률이 높다고 여겨지는 지상의 영역 상에 형성된 기준평면(10)에 추적 장치(1000)를 배치한다. 또한, 추적 장치(1000)의 위치를 중심으로 한 NWZ 좌표계 상에서 추적할 미상의 비행체를 타겟(P)으로 지정한다. 이때, 추적 장치(1000)의 광학부(100)의 시선은 타겟(P)의 주변을 향할 수 있고, 타겟(P)과 소정 거리 이격될 수 있다.A process of arranging the tracking device toward the target P is performed. For example, the tracking device 1000 is disposed on a reference plane 10 formed on an area on the ground where it is considered that the probability of a target appearing is high. In addition, an unknown vehicle to be tracked on the NWZ coordinate system centered on the location of the tracking device 1000 is designated as a target P. At this time, the line of sight of the optical unit 100 of the tracking device 1000 may be directed toward the periphery of the target P, and may be spaced apart from the target P by a predetermined distance.

타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)을 구하는 과정을 수행한다. 아군의 항공 레이더 등을 통하여 아군의 지휘 체계로부터 타겟(P)에 대한 알려진 항로와 속도를 입력받을 수 있다. 이로부터 구동영점을 좌표중심(C)으로 가지며 3 축이 서로 직교하는 N-W-Z 구동 좌표계 상에서 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)을 구할 수 있다. 여기서, 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)은 좌표중심(C)을 (0, 0, 0) 값으로 하고, 좌표중심(C)에 대한 타겟(P)의 위치를 (1, 1, 1) 값으로 하고, 좌표값을 구할 수 있다. 이때, 타겟(P)의 위치로 제시한 (1, 1, 1) 값은 실시 예를 설명하기 위한 일 예시로서, 타겟(P)의 위치는 실제 미상의 비행체의 항로에 상응하는 소정의 거리값을 가질 수 있다. 또한, 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)을 구하는 과정은 다양한 방식으로 수행될 수 있다.The process of obtaining the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target is performed. A known route and speed to the target P may be inputted from the command system of the ally through the airborne radar of the ally. From this, coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target can be obtained on the NWZ driving coordinate system in which the driving zero point is the coordinate center (C) and three axes are orthogonal to each other. Here, the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target set the coordinate center (C) as (0, 0, 0), and the position of the target (P) with respect to the coordinate center (C) is (1 , 1, 1), and the coordinate values can be obtained. At this time, the (1, 1, 1) value presented as the location of the target P is an example for explaining the embodiment, and the location of the target P is a predetermined distance value corresponding to the route of an actual unknown aircraft. can have In addition, the process of obtaining the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target may be performed in various ways.

한편, 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)을 구하는 과정은, 제1좌표값(N_P, Z_P)을 구하는 과정과, 제1타겟 거리(D_N-Z)를 구하는 과정을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the process of obtaining the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target further includes the process of obtaining the first coordinate values (N _P , Z _P ) and the process of obtaining the first target distance (D _NZ ). can include

이때, 제1좌표값(N_P, Z_P)을 구하는 과정은, 구동영점을 좌표중심(C)으로 가지며 3 축이 서로 직교하는 N-W-Z 구동 좌표계의 N-Z 평면 상에 투영된 타겟(P_N-Z)의 위치를 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P) 중 제1좌표값(N_P, Z_P)으로 구할 수 있다. 또한, 제1타겟 거리(D_N-Z)를 구하는 과정은, 전술한 N-Z 평면 상에서의 좌표중심(C)으로부터 타겟까지의 거리를 제1타겟 거리(D_N-Z)로 구할 수 있다. 이때, 하기의 수학식 1에 따라 제1타겟 거리(D_N-Z)를 산출할 수 있다.At this time, the process of obtaining the first coordinate values (N _P , Z _P ) is the target (P _NZ ) projected on the NZ plane of the NWZ driving coordinate system in which the driving zero point is the coordinate center (C) and the three axes are orthogonal to each other. The location may be obtained as a first coordinate value (N _P , Z _P ) among the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target. Also, in the process of obtaining the first target distance D _NZ , the distance from the coordinate center C on the NZ plane to the target may be obtained as the first target distance D _NZ . At this time, the first target distance D _NZ may be calculated according to Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

즉, 삼각비를 이용하여, 구동원점과 시선 기준점(Ｏ)과 투영된 타겟(P_N-Z)을 꼭지점으로 가지면서, 구동원점과 투영된 타겟(P_N-Z)이 연결되는 선이 빗변이 되는 직각 삼각형을 N-Z 평면 상에 그리면, 제1타겟 거리(D_N-Z)가 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 이에, 수학식 1과 같이 계산하여, 즉, 제1좌표값(N_P, Z_P)을 수학식 1에 대입하여, 제1타겟 거리(D_N-Z)를 산출할 수 있다.That is, using the trigonometric ratio, a right triangle having the driving origin, the line of sight reference point (O), and the projected target (P _NZ ) as vertices, and the line connecting the driving origin and the projected target (P _NZ ) being the hypotenuse. Drawing on the NZ plane, the first target distance D _NZ can be expressed as Equation 1. Accordingly, the first target distance D _NZ may be calculated by calculating as in Equation 1, that is, substituting the first coordinate values N _P , Z _P into Equation 1.

제어부(400)를 이용하여, 추적 장치(1000)의 구동영점과 시선 기준점(Ｏ) 사이의 이격 거리인 오프셋 거리(D_offset)를 구하는 과정을 수행한다. 즉, N-Z 평면 상에서, 시선 기준점(Ｏ)과 좌표중심(C) 사이의 거리를 오프셋 거리(D_offset)로 구할 수 있다. 오프셋 거리(D_offset)는 추적 장치(1000)의 설계 사항이므로, 이미 알려진 값일 수 있다. 물론, 추적 장치(1000)에서 시선 기준점(Ｏ)과 좌표중심(C) 사이의 거리를 직접 측정할 수도 있다.Using the control unit 400, a process of obtaining an offset distance (D _offset ), which is a separation distance between the driving zero point of the tracking device 1000 and the gaze reference point (O), is performed. That is, on the NZ plane, the distance between the gaze reference point (O) and the coordinate center (C) can be obtained as an offset distance (D _offset ). Since the offset distance D _offset is a design matter of the tracking device 1000, it may be a known value. Of course, the tracking device 1000 may directly measure the distance between the gaze reference point (O) and the coordinate center (C).

제어부(400)로, 타겟(P)의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 추적 장치(100)의 시선 오차를 보정하는 과정을 수행한다.The control unit 400 performs a process of correcting the line of sight error of the tracking device 100 using the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) and the offset distance (D _offset ) of the target (P).

이때, 추적 장치(1000)의 시선 오차를 보정하는 과정은, 타겟(P)의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 보정 각도를 구하는 과정과 보정 각도를 이용하여 추적 장치(1000)의 광학부(100)의 시선 오차를 보정하는 과정을 포함할 수 있다.At this time, the process of correcting the line of sight error of the tracking device 1000 is the process of obtaining a correction angle using the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target (P) and the offset distance (D _offset ) and the correction process. A process of correcting a gaze error of the optical unit 100 of the tracking device 1000 using an angle may be included.

타겟(P)의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 보정 각도를 구하는 과정을 수행한다. 우선, 제1좌표값(N_P, Z_P)과 제1타겟 거리(D_N-Z)와 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 제1보정 각도(θ_N-Z)를 구할 수 있다.A process of obtaining a correction angle is performed using the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target (P) and the offset distance (D _offset ). First, the first correction angle θ _NZ may be obtained using the first coordinate values N _P , Z _P , the first target distance D _NZ , and the offset distance D _offset .

구체적으로, 제1좌표값(N_P, Z_P)으로부터 제1타겟 각도(α)를 구하고, 오프셋 거리(D_offset)와 제1타겟 거리(D_N-Z)를 이용하여 제2타겟 각도(β)를 구하고, 제1타겟 각도(α)와 제2타겟 각도(β)로부터 제1보정 각도(θ_N-Z)를 구할 수 있다.Specifically, the first target angle (α) is obtained from the first coordinate values (N _P , Z _P ), and the second target angle (β) is obtained using the offset distance (D _offset ) and the first target distance (D _NZ ). , and the first correction angle θ _NZ can be obtained from the first target angle α and the second target angle β.

더욱 상세하게는, N-Z 평면 상에서, 좌표중심(C)으로부터 타겟(P)까지 연장되는 타겟 지향선(C-P_N-Z)과 N-Z 평면의 Z축 사이의 각도인 제1타겟 각도(α)를 구할 수 있다. 이때, 하기의 수학식 2에 따라 제1타겟 각도(α)를 산출할 수 있다.More specifically, on the NZ plane, the first target angle α, which is an angle between the target directing line CP _NZ extending from the coordinate center C to the target P, and the Z axis of the NZ plane can be obtained. . At this time, the first target angle α may be calculated according to Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

즉, N-Z 평면 상에, 타겟 지향선(C-P_N-Z)을 빗변으로 하며 좌표중심(C)과 타겟(P)과 타겟(P)의 Z축 수선의 발을 꼭지점으로 가지는 직각 삼각형을 그리면, 제1좌표값(N_P, Z_P)의 아크탄젠트 값이 제1타겟 각도(α)가 될 수 있다. 이에, 삼각함수를 이용하여, 수학식 2에 제1좌표값(N_P, Z_P)을 대입하여 제1타겟 각도(α)를 계산할 수 있다.That is, if a right triangle is drawn on the NZ plane, with the target directing line CP _NZ as the hypotenuse and having the coordinate center C, the target P, and the foot of the Z-axis normal of the target P as the vertex, the first An arctangent value of the coordinate values N _P , Z _P may be the first target angle α. Accordingly, the first target angle α may be calculated by substituting the first coordinate values N _P , Z _P into Equation 2 using a trigonometric function.

이후, N-Z 평면 상에서, 좌표중심(C)으로부터 광학부(100)의 시선 기준점(Ｏ)까지 연장되는 광학부 지향선(C-Ｏ)과 타겟 지향선(C-P_N-Z) 사이의 각도인 제2타겟 각도(β)를 구할 수 있다.Thereafter, on the NZ plane, the second target is an angle between the target directing line CP _NZ and the optics directing line C-O extending from the coordinate center C to the line of sight reference point O of the optical unit 100. The angle (β) can be obtained.

더욱 상세하게는, 하기의 수학식 3에 따라 제1타겟 거리(D_N-Z)와 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 제2타겟 각도(β)를 산출할 수 있다.More specifically, the second target angle β may be calculated using the first target distance D _NZ and the offset distance D _offset according to Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

여기서, D_N-Z는 좌표중심(C)으로부터 타겟(P)까지 연장되는 타겟 지향선(C-P_N-Z)의 길이로서, 전술한 수학식 1에 의해 계산된 길이일 수 있다.Here, D _NZ is the length of the target directing line CP _NZ extending from the coordinate center C to the target P, and may be the length calculated by Equation 1 above.

D_offset은 추적 장치(1000)의 설계 사항에서 획득하거나, 추적 장치(1000)에서 시선 기준점(Ｏ)과 좌표중심(C) 사이의 거리를 직접 측정한 값일 수 있다.D _offset may be obtained from the design of the tracking device 1000 or may be a value directly measured in the tracking device 1000 between the gaze reference point (O) and the coordinate center (C).

이후, 제1타겟 각도(α)와 제2타겟 각도(β)를 이용하여 광학부(100)의 보정할 공전 각도인 제1보정 각도(θ_N-Z)를 구하는 과정을 수행한다.Thereafter, a process of obtaining a first correction angle θ _NZ , which is an orbital angle to be corrected, of the optical unit 100 using the first target angle α and the second target angle β is performed.

즉, 하기의 수학식 4에 따라 제1타겟 각도(α)와 제2타겟 각도(β)를 이용하여 제1보정 각도(θ_N-Z)를 산출할 수 있다.That is, according to Equation 4 below, the first correction angle θ _NZ may be calculated using the first target angle α and the second target angle β.

[수학식 4][Equation 4]

즉, 수학식 4에 기초하여서, 제1보정 각도(θ_N-Z)는 180도에서 제1타겟 각도(α)와 제2타겟 각도(β)를 뺀 값으로 산출될 수 있다.That is, based on Equation 4, the first correction angle θ _NZ may be calculated as a value obtained by subtracting the first target angle α and the second target angle β from 180 degrees.

다음으로, 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 상기 오프셋 거리(D_offset)를 이용하여 제2보정 각도(θ_W-N)를 구하는 과정을 수행한다.Next, a process of obtaining a second correction angle θ _WN is performed using the coordinate values N _P , Z _{P ,} and W _P of the target and the offset distance D _offset .

구체적으로, 제1보정 각도(θ_N-Z)에 따른 광학부의 위치인 제2좌표값(N_O, Z_O)과 타겟의 좌표값(N_P, Z_P,W_P)과 오프셋 거리(D_offset)을 이용하여 제2보정 각도(θ_W-N)를 구할 수 있다.Specifically, the second coordinate value (N _O , Z _O ), which is the position of the optical part according to the first correction angle (θ _NZ ), the coordinate value (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target, and the offset distance (D _offset ) The second correction angle θ _WN can be obtained using .

더욱 구체적으로는, 우선, N-Z 평면 상에서, 상기 광학계의 시선 기준점(Ｏ)의 위치를 상기 N-W-Z 구동 좌표계의 W축을 기준으로 상기 제1보정 각도(θ_N-Z)로 공전시키고, 공전된 시선 기준점(Ｏ)의 위치인 상기 제2좌표값(N_O, Z_O)을 구한다.More specifically, first, on the NZ plane, the position of the gaze reference point (O) of the optical system is revolved at the first correction angle (θ _NZ ) based on the W axis of the NWZ drive coordinate system, and the revolved gaze reference point (O) ) The second coordinate values (N _O , Z _O ), which are positions, are obtained.

즉, 하기의 수학식 5 및 수학식 6에 따라 오프셋 거리(D_offset)와 제1보정 각도(θ_N-Z)를 이용하여 제2좌표값(N_O, Z_O)을 산출할 수 있다.That is, according to Equations 5 and 6 below, the second coordinate values NO _and Z _O may be calculated using the offset distance D _offset and the first correction angle θ _NZ .

[수학식 5][Equation 5]

[수학식 6][Equation 6]

즉, 삼각함수를 이용하여, 오프셋 거리(D_offset)와 제1보정 각도(θ_N-Z)로부터 제2좌표값(N_O, Z_O)을 각각 계산할 수 있다. 즉, 오프셋 거리(D_offset)와 제1보정 각도(θ_N-Z)의 사인값을 곱한 값에 기초하여, 제2좌표값 중 N축 좌표값(N_O)을 구하고, 오프셋 거리(D_offset)와 제1보정 각도(θ_N-Z)의 코사인값의 곱에 마이너스를 취한 값에 기초하여, 제2좌표값 중 Z축 좌표값(Z_O)을 구할 수 있다.That is, the second coordinate values _NO and Z _O may be calculated from the offset distance D _offset and the first correction angle θ _NZ using a trigonometric function. That is, based on a value obtained by multiplying the offset distance (D _offset ) by the sine value of the first correction angle (θ _NZ ), the N-axis coordinate value ( _NO ) of the second coordinate values is obtained, and the offset distance (D _offset ) and The Z-axis coordinate value Z _O of the second coordinate values may be obtained based on a value obtained by taking a minus value of the product of the cosine value of the first correction angle θ _NZ .

다음으로, N-Z 평면 상에서, 공전된 시선 기준점(Ｏ)으로부터 N-Z 평면 상에 투영된 타겟까지의 거리인 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))를 구한다.Next, on the NZ plane, a second target distance D _NZ (O), which is a distance from the revolved gaze reference point O to a target projected on the NZ plane, is obtained.

즉, 하기의 수학식 7에 따라 제1좌표값(N_P, Z_P)과 제2좌표값(N_O, Z_O)을 이용하여 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))를 산출할 수 있다.That is, the second target distance D NZ ₍ O) can be calculated using the first coordinate values N _P , Z _P and the second coordinate values _NO , Z _O according to Equation 7 below. there is.

[수학식 7][Equation 7]

이를테면, 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))는 제1좌표값(N_P, Z_P)과 제2좌표값(N_O, Z_O)을 전술한 수학식 들에 의해 계산하여 알게 되었으므로, 수학식 7에 기초하여 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))를 계산할 수 있다.For example, since the second target distance (D _NZ(O) ) was obtained by calculating the first coordinate values (N _P , Z _P ) and the second coordinate values (N _O , Z _O ) by the above equations, The second target distance D _NZ(O) may be calculated based on Equation 7.

이어서, N-W-Z 구동 좌표계의 N-W-Z 공간 상에서, 상기 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))와 상기 타겟의 W축의 좌표값인 제3좌표값(W_P)을 이용하여 상기 광학부의 보정할 자전 각도인 제2보정 각도(θ_W-N)를 구할 수 있다.Subsequently, in the NWZ space of _the NWZ drive coordinate system, _the rotation angle to be corrected for the optical unit is A second correction angle θ _WN may be obtained.

구체적으로, 하기의 수학식 8에 따라 N-W-Z 공간 상에서의 타겟의 W축의 좌표값인 제3좌표값(W_P)과 제2타겟 거리(D_N-Z(Ｏ))를 이용하여 제2보정 각도(θ_W-N)를 산출할 수 있다.Specifically, according to Equation 8 below, the second correction angle θ using the third coordinate value W _P , which is the coordinate value of the W-axis of the target in the NWZ space, and the second target distance D _{NZ (O)} ) _WN ) can be calculated.

[수학식8][Equation 8]

전술한 과정들을 통하여, 제1보정 각도(θ_N-Z)와 제2보정 각도(θ_W-N)를 구한 후에, 광학부(100)의 시선 오차를 보정하는 과정을 수행한다. 즉, 제1보정 각도(θ_N-Z) 및 제2보정 각도(θ_W-N)를 이용하여 광학부(100)의 시선을 이동시킬 수 있다.After obtaining the first correction angle θ _NZ and the second correction angle θ _WN through the above-described processes, a process of correcting the line-of-sight error of the optical unit 100 is performed. That is, the line of sight of the optical unit 100 may be moved using the first correction angle θ _NZ and the second correction angle θ _WN .

즉, 제1보정 각도(θ_N-Z)에 따라 광학부(100)를 공전시켜 광학부(100)의 공전 각도에 대한 시선 오차를 보정한다. 제어기(440)로 W축 구동기(220)를 작동시켜 Z축 구동기(210)를 제1보정 각도(θ_N-Z)로 상하 회전시킨다. 이에, 광학부(100)를 제1보정 각도(θ_N-Z)만큼 공전시킬 수 있다.That is, the optical unit 100 is revolved according to the first correction angle θ _NZ to correct a gaze error with respect to the rotation angle of the optical unit 100 . The controller 440 operates the W-axis actuator 220 to vertically rotate the Z-axis actuator 210 at a first correction angle θ _NZ . Accordingly, the optical unit 100 may be rotated by the first correction angle θ _NZ .

또한, 제어기(440)로 Z축 구동기(210)를 작동시켜, 제2보정 각도(θ_W-N)에 따라 광학부(100)를 자전시켜 광학부(100)의 자전 각도에 대한 시선 오차를 보정할 수 있다. 이 과정을 통하여, 광학부(100)의 시선이 타겟(P)을 지시할 수 있다.In addition, the controller 440 operates the Z-axis driver 210 to rotate the optical unit 100 according to the second correction angle θ _WN to correct the gaze error for the rotation angle of the optical unit 100 can Through this process, the line of sight of the optical unit 100 may point to the target P.

이후, 보정된 시선 오차에 따라 추적 장치(1000)의 광학부(100)의 시신을 이동시키고, 광학부(100)로 타겟(P)을 추적하는 과정을 수행한다. 즉, 광학부(100)에 구비되는 영상 센서의 시선을 따라 광을 수신한다. 수신한 광을 이용하여 타겟 영상을 생성하고, 생성한 타겟 영상의 영상프레임의 픽셀을 이용하여 타겟(P)의 속도 및 경로를 예측 할 수도 있고, 영상 기반 추적을 할 수도 있다. 구체적으로, 영상프레임 내 타겟(P)의 진행방향과 속도를 분석하여 타겟(P)의 다음 위치를 예측할 수 있다.Thereafter, the body of the optical unit 100 of the tracking device 1000 is moved according to the corrected gaze error, and a process of tracking the target P with the optical unit 100 is performed. That is, light is received along the line of sight of the image sensor provided in the optical unit 100 . A target image may be generated using the received light, and the speed and path of the target P may be predicted using pixels of an image frame of the generated target image, or image-based tracking may be performed. Specifically, the next position of the target P may be predicted by analyzing the moving direction and speed of the target P in the video frame.

또한, 영상프레임의 중앙점과 타겟(P) 위치 사이의 픽셀오차를 측정하고, 측정한 픽셀오차를 보상하여, 영상센서의 시선 중앙에 타겟(P)이 위치하도록 추적 장치(1000)의 광학부 (100)를 축회전시켜 영상센서가 타겟(P)을 추적하게 할 수 있다. 이러한 방법으로 타겟(P)의 다음 위치를 예측하여 예측되는 위치로 시선을 이동시켜 타겟(P)을 계속하여 추적할 수 있다.In addition, the optical unit of the tracking device 1000 measures the pixel error between the center point of the image frame and the position of the target P, and compensates for the measured pixel error so that the target P is located in the center of the eye of the image sensor. By pivoting (100), the image sensor can track the target (P). In this way, the target P can be continuously tracked by predicting the next position of the target P and moving the line of sight to the predicted position.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.The above embodiments of the present invention are for explanation of the present invention and are not intended to limit the present invention. It should be noted that the configurations and methods disclosed in the above embodiments of the present invention may be combined and modified in various forms by combining or crossing each other, and variations thereof may also be considered within the scope of the present invention. That is, the present invention will be implemented in a variety of different forms within the scope of the claims and equivalent technical ideas, and various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. will be able to understand

100: 광학부
200: 구동부
400: 제어부
C: 좌표중심
Ｏ: 시선 기준점
P: 타겟
N_P: 타겟의 N축 좌표값
W_P: 타겟의 W축 좌표값
Z_P: 타겟의 Z축 좌표값100: optics
200: driving unit
400: control unit
C: coordinate center
Ｏ: gaze reference point
P: target
N _P : N-axis coordinate value of the target
W _P : W-axis coordinate value of the target
Z _P : Target's Z-axis coordinate value

Claims

positioning the tracking device towards the target;
obtaining coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target;
The process of obtaining the offset distance (D _offset ), which is the separation distance between the driving zero point of the tracking device and the gaze reference point (O):
A process of correcting a line of sight error of the tracking device using the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target and the offset distance (D _offset ); Including,
The process of obtaining the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target,
The location of the target projected on the NZ plane of the NWZ drive coordinate system in which the driving zero point is the coordinate center (C) and three axes are orthogonal to each other is set to the first coordinate values (N _P , Z _P ) among the coordinate values of the target. process of seeking; and
Obtaining a distance from the coordinate center (C) to the target on the NZ plane as a first target distance (D _NZ ); Gaze correction method comprising a.

delete

The method of claim 1,
The process of obtaining the offset distance (D _offset ),
The gaze correction method comprising: obtaining a distance between the gaze reference point (O) and the coordinate center (C) as an offset distance (D _offset ) on the NZ plane.

The method of claim 1,
The process of correcting the gaze error of the tracking device,
obtaining a correction angle using the target coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) and the offset distance (D _offset ); and
Compensating for a gaze error of the optical unit of the tracking device using the correction angle;

The method of claim 4,
The process of obtaining the correction angle,
obtaining a first correction angle (θ _NZ ) using the first coordinate values (N _P , Z _P ), the first target distance (D _NZ ), and the offset distance (D _offset );
A gaze correction method comprising: obtaining a second correction angle (θ _WN ) using the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target and the offset distance (D _offset ).

The method of claim 5,
The process of correcting the gaze error of the optical unit,
The gaze correction method comprising: moving the gaze of the optical unit using the first correction angle (θ _NZ ) and the second correction angle (θ _WN ).

The method of claim 1,
The process of obtaining the first target distance D _NZ ,
A gaze correction method comprising: calculating the first target distance D _NZ according to Equation 1 below.
[Equation 1]

The method of claim 5,
The process of obtaining the first correction angle θ _NZ ,
A first target angle α is obtained from the first coordinate values N _P , Z _P , and a second target angle β is obtained using the offset distance D _offset and the first target distance D _NZ . And obtaining the first correction angle θ _NZ from the first target angle α and the second target angle β;
The process of obtaining the second correction angle θ _WN ,
The second coordinate values (N _O , Z _O ), which are the positions of the optical part according to the first correction angle (θ _NZ ), the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target, and the offset distance (D _offset ) ) to obtain a second correction angle (θ _WN );

The method of claim 5,
The process of obtaining the first correction angle θ _NZ ,
obtaining a first target angle (α), which is an angle between a target directing line (CP _NZ ) extending from the coordinate center (C) to the target on the NZ plane and the Z axis of the NZ plane;
A second target angle (which is an angle between an optical part directing line C-O extending from the coordinate center C to the gaze reference point O of the optical part and the target directing line CP _NZ on the NZ plane) β) process;
The gaze correction method comprising: obtaining a first correction angle (θ _NZ ), which is an orbital angle to be corrected for the optical part, using the first target angle (α) and the second target angle (β).

The method of claim 9,
The process of obtaining the first target angle α,
The gaze correction method comprising calculating the first target angle (α) according to Equation 2 below.
[Equation 2]

The method of claim 9,
The process of obtaining the second target angle β,
A gaze correction method comprising: calculating the second target angle β using the first target distance D _NZ and the offset distance D _offset according to Equation 3 below.
[Equation 3]

The method of claim 9,
The process of obtaining the first correction angle θ _NZ ,
A gaze correction method comprising: calculating the first correction angle θ _NZ using the first target angle α and the second target angle β according to Equation 4 below.
[Equation 4]

The method of claim 9,
The process of obtaining the second correction angle θ _WN ,
On the NZ plane, the position of the gaze reference point (O) of the optical unit revolves at the first correction angle (θ _NZ ) based on the W-axis of the NWZ drive coordinate system, and the position of the revolved gaze reference point (O) is second. A process of obtaining coordinate values (N _O , Z _O );
obtaining a second target distance (D _NZ( O)), which is a distance from the revolved line of sight reference point (O) to the target projected on the NZ plane, on the NZ plane;
In the NWZ space of the NWZ drive coordinate system, the second target distance D _NZ(O) and the third coordinate value W _P , which is the W-axis coordinate value of the target, are used to determine the rotation angle of the optical unit to be corrected. 2 The process of obtaining the correction angle (θ _WN ); Gaze correction method including.

The method of claim 13,
The process of obtaining the second coordinate value (N _O , Z _O ),
A process of calculating the second coordinate values (N _O , Z _O ) using the offset distance (D _offset ) and the first correction angle (θ _NZ ) according to Equations 5 and 6 below; How to correct gaze.
[Equation 5]

[Equation 6]

The method of claim 13,
The process of obtaining the second target distance D _{NZ (O)} ,
Calculating the second _target distance D NZ ₍ O) using the first coordinate values N _P , Z _P and the second coordinate values NO , Z _O according to Equation 7 below Gaze correction method comprising; process.
[Equation 7]

The method of claim 13,
The process of obtaining the second correction angle θ _WN ,
According _to Equation 8 below _, the second correction angle ( A gaze correction method comprising: calculating θ _WN ).
[Equation 8]

The method of claim 6,
The process of moving the line of sight of the optical unit,
rotating the optical unit according to the first correction angle θ _NZ to correct a line of sight error with respect to an orbital angle of the optical unit;
and compensating for a gaze error with respect to a rotation angle of the optical unit by rotating the optical unit according to the second correction angle θ _WN .

Regarding the target, in any one of claims 1, 3 to 17 The process of correcting the line of sight error by the described method; and
A tracking method comprising: moving the line of sight of the optical unit of the tracking device according to the corrected line of sight error and tracking the target with the optical unit.

optics;
a drive unit supporting the optical unit to position the optical unit toward a target;
Correction of line-of-sight errors of the optics unit using an offset distance (D _offset ) that is a distance between the coordinate values (N _P , Z _{P ,} W _P ) of the target and the driving zero point of the drive unit and the line-of-sight reference point (O) of the optic unit. Including; a control unit to
the driving unit,
A Z-axis actuator having a Z-axis member connected to the optical unit in a vertical direction (Z-axis direction) and rotating the optical unit in a vertical direction;
A W-axis actuator having a W-axis member connected to the Z-axis actuator in the left-right direction (W-axis direction) and rotating the optical part in the left-right direction; including,
The control unit corrects the line of sight error by operating the Z-axis member and the W-axis member,
The driving origin of the driving unit is located on a line passing through the W-axis member of the driving unit in the left-right direction (W-axis direction),
The eye line reference point (O) of the optical unit is spaced apart from the driving origin in the vertical direction (Z-axis direction).

delete

The method of claim 19
The control unit,
a first calculator for obtaining first coordinate values N _P , Z _P , which are coordinate values of the target with respect to the driving origin of the driving unit, and a first target distance _DNZ , which is a distance between the driving origin and the target;
Calculating a first correction angle (θ NZ ), which is an orbital angle to be corrected for the _optical unit, using the first coordinate values (N _P , Z _P ) and the first target distance (D _NZ ) calculated by the first calculator a second calculator;
Using the first correction angle (θ _NZ ) calculated by the second calculator, the first coordinate values (N _P , Z _P ) and the first target distance (D _NZ ) calculated by the first calculator, the optical a third calculator for calculating a second correction angle (θ _WN ), which is a rotation angle to be negatively corrected;
A controller configured to orbit and rotate the optical part by operating the Z-axis member and the W-axis member according to the first correction angle θ _NZ and the second correction angle θ _WN .