KR102597807B1 - 인공지능 전차 사격훈련시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축소사격장에서 교관이 미리 설정한 순서에 의해 자동으로 축소표적지의 운용을 할 수 있고, 유선으로 조정하지 않고 위치에 관계없이 이동 설치 가능하며 야간에도 열상장비를 이용하여 훈련을 할 수 있도록 발열 기능을 가진 자동화 표적기 및 사격 순간의 조준경 영상을 획득하면 원거리에서 통제관이 사격의 결과를 확인할 수 있도록 무선 영상전송을 하고 표적 영역의 영상을 인공지능으로 판정하여 사격 타점의 위치를 표시해 주는 영상처리장치 및 훈련 제한시간별 점수를 표적 명중 여부와 경과 시간별 가감정을 자동으로 판정해주며 사격 타점의 결과를 합산하여 자동 점수화 하며, 개인별 점수를 데이터 베이스에 관리하여 결과를 확인할 수 있는 통제용 컴퓨터이다.

Description

인공지능 전차 사격훈련시스템{Tank shooting training system using Artifical Intelligence}

본 발명은 사격훈련을 위한 시스템에 관한 것으로서, 전차장조준경 / 포수조준경에서 전차장이나 포수가 표적기를 확인하여 격발하면 격발획득장치부에서 격발신호를 인지, 영상처리부에서 사격 시점의 영상을 획득하여 통제용컴퓨터로 전송하고 영상 단자가 없는 광학방식의 포수조준경에서는 광학영상을 카메라로 획득하는 광학획득부를 이용하여 사격 시점의 영상을 획득하여 통제용컴퓨터로 전송한 후, 전송받은 사격 시점의 영상을 Deep-learning을 통해 학습된 표적기의 학습데이터와 비교하여 사격 결과를 자동으로 판정하여 저장/관리 함으로서 과학화된 전차 사격훈련을 지원하는 인공지능 전차 사격훈련시스템이다.

現 전차의 실사격은 훈련은 연간 2회 전차포 사격장에서만 가능하여 승무

원 순환율 고려 시 전투력 수준 유지 제한되고 있으며, 실사격 훈련 간 발생하는 소음과 진동으로 민원 최소화를 위해 제한된 시간에만 지자체와 협의 후 사격을 실시하고 있다. 현재 대대별 사격훈련 결과 측정방법은 통제소에서 평가관이 쌍안경으로 표적기를 목도하여 사격결과를 감적 수기로 관리하고 있으며, 훈련을 위한 준비 절차 과정이 복잡하였다. 또한, 레이저 발사 빔 폭이 거리에 따라 퍼지는 문제에 따라 표적 감지의 문제, 레이저 발사 궤도와 실제탄 궤도의 상이점이 있었기에 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방식의 훈련시스템이 개발되어야 했다.

본 발명은 실사격 훈련의 제한점(장소, 민원제기, 교탄소요 등)을 해소하고

과학화된 전차포 훈련을 지원하기 위해 포수가 표적지를 확인하여 포술 훈련을 수행하면 전차 내부에 있는 조준경 영상을 취득하여 인공지능 기술로 표적지를 인식하고 사격의 결과를 자동으로 판별해 주는 소대급 전차 사격 훈련시스템이다.

본 발명은 과학화된 대대급 사격술 훈련 효과증대로 전투력 증강에 기여한다. 소대 집중 사격 및 단차별,표적별,동시순차적 사격방법 등 훈련상황의 다양화로 소부대 사격술 능력 향상에 획기적인 방안이며, 특히 축소 표적에 대한 정확한 실시간 자동 감적으로 사격결과 분석과 감적을 위한 노력을 절감할 수 있으며, 상용화 시 전차대대 주둔지별 설치된 축소사격장 대체가능 하다.

야전 전차대대 내부에서는 축소사격장과 실거리 단축 사격훈련을 병행하고 있다. 전차대대 축소사격장 훈련의 경우 현재 훈련을 위해 먼저 사선의 전차 전면부에 탄피받이 방수포를 설치한다. 다음으로 전차 주포의 중앙에 소총 거치대를 설치하여 소총(K-2)을 주포에 거치 후 조준선 정렬하고 소총을 동작시킬 수 있도록 소총 거치대의 제어선(전선)을 포탑 내부 주퇴복좌기에 장착되는 회로시험기에 연결하여 전기 신호가 가해지도록 준비과정이 마무리되면 포수 전동손잡이의 격발 스위치를 운용하여 표적에 대해 영점사격을 한다. 만약 이때 틀어진 탄착군을 확인되면 정확한 영점을 잡기 위해 소총 거치대의 조절 나사를 조정하여 재사격 후 반복작업으로 최종 영점이 정확히 정렬되었을 때 축소 사격 훈련을 한다. 이렇듯 훈련을 위한 준비 절차 과정이 복잡하고, 사격 후에도 탄피 회수의 문제점 및 사격 훈련 중 발생하는 소음 및 도비탄으로 인한 민원 등으로 대부분의 전차대대 들이 현재 축소 사격을 제한된 기간에만 실시하거나 훈련이 정지된 상태여서 야전 전차 운용 요원들의 훈련에 애로점이 많은 상태였다. 이러한 준비시간을 단축시키고 실사격이 아닌 비사격 훈련을 지원할 수 있는 장점이 있다.

본 발명으로 인해 실 포탄을 사용하지 않기 때문에 훈련 간 발생하는 소음 및 진동에 의한 민원 최소화, 훈련장 환경 개선 효과를 가지며, 따라서 사격장 주변 민간인(주민)피해의 최소화 및 갈등요인 해결의 방안이 되며, 주?야간 구분 없이 실사격과 동일한 효과의 훈련이 가능해 지고, 사격훈련 중 산불발생, 폭발음, 오폭에 따른 대민피해를 절감할 수 있다. 또한 본 발명의 사격 훈련시스템 적용으로 무형적인 효과로 AI 기반 전투체계 적용 사격능력 배양으로 전투력 향상과 AI기반 미래전투 기술분석 자료 및 데이터베이스를 확보할 수 있는 장점이 있다

본 발명은 과학화된 대대급 사격술 훈련 효과증대로 전투력 증강에 기여한다. 소대 집중 사격 및 단차별,표적별,동시순차적 사격방법 등 훈련상황의 다양화로 소부대 사격술 능력 향상에 획기적인 방안이며, 특히 이동표적 및 고정표적에 대한 정확한 실시간 자동 감적으로 사격결과 분석과 감적을 위한 노력을 절감할 수 있으며, 상용화 시 전차대대 주둔지별 설치된 축소 사격장 대체가능 하다.

본 발명으로 인해 실 포탄을 사용하지 않기 때문에 훈련 간 발생하는 소음 및 진동에 의한 민원 최소화, 훈련장 환경 개선 효과를 가지며, 따라서 사격장 주변 민간인(주민)피해의 최소화 및 갈등요인 해결의 방안이 되며, 주?야간 구분 없이 실사격과 동일한 효과의 훈련이 가능해지고, 사격훈련 중 산불발생, 폭발음, 오폭에 따른 대민피해를 절감할 수 있다.

본 발명의 사격 훈련시스템 적용으로 무형적인 효과로 AI 기반 전투체계 적용 사격능력 배양으로 전투력 향상과 AI기반 미래전투 기술분석 자료 및 데이터베이스 확보를 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 전체 순서도이다.
도 2는 본 발명의 자동화 표적기의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 자동화 표적기 함체 및 표적지이다.
도 4는 본 발명의 자동화 표적기 스위치 판넬 및 도면이다.
도 5는 본 발명의 자동화 표적기 전기배선 도면이다.
도 6은 본 발명의 영상처리장치의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 영상처리장치의 소프트웨어 순서도이다.
도 8은 본 발명의 포수조준경의 접안렌즈이다.
도 9는 본 발명의 통제용 프로그램의 순서도이다.

도 1에서, 전차는 실거리 사격장에서 실시하는 1.2Km 거리의 표적지를 향한 실사격 훈련과 주둔지에서 실시하는 60~80m의 축소표적 사격훈련을 실시한다.

도 1은 훈련편성을 위한 SW로서 훈련자 범위 및 전차별 탑승자 현황 및 훈련조 편성 등을 관리하며, 사격 횟수 등의 추가 수정 삭제가 가능하다. 도 9에서 “훈련시스템 통제용 소프트웨어” 순서도의 절차와 같이 SW는 수행된다.

도 2에서, 축소 사격을 훈련을 위한 통제용컴퓨터에서 사선에 전차가 60~80m의 자동화표적기에 대한 사격훈련을 실시할 수 있도록 자동화표적기 IEEE 802.11b/g 무선랜으로 연결 RS-232 규약의 제어신호를 송출 한다.

도 2에서, 세부구성의 ① 통신변환장치에서 통제용컴퓨터의 RS-232 제어신호를 만약 열선을 동작시키고 Target 상승 제어신호를 수신하면 ② 표적기컨트롤러의 히터운전용에 제어신호를 인가하고 ③ 표적기컨트롤러의 Target 상승운전용에 제어 신호를 동시에 인가한다. 이때 수동/자동 전환SW는 자동으로 되어 있어야 하며, 그러면 표적판에 설치된 열선에 전원을 인가하며, ④ 표적기컨트롤러의 Target 상승운전용은 모터를 정방향으로 동작하여 표적판을 상승시킨다.

도 2에서, 세부구성의 ① 통신변환장치에서 통제용컴퓨터의 RS-232 제어신호를 만약 열선을 off시키고 Target 하강 제어신호를 수신하면 ② 표적기컨트롤러의 히터운전용에 제어신호를 인가하고 ③ 표적기컨트롤러의 Target 하강운전용에 제어 신호를 동시에 인가한다. 이때 수동/자동 전환SW는 자동으로 되어 있어야 하며, 그러면 표적판에 설치된 열선에 전원을 off하며, ④ 표적기컨트롤러의 Target 하강운전용은 모터를 정방향으로 동작하여 표적판을 하강시킨다.

도 5에서, 자동화 표적지 도면은 TS01(열선운전) 스위치를 누르면 HEATER 운전 AUX RELAY의 코일이 여자되어 히터가 가동되며, SS02(수동)이 ON 일때 PS01(수동상승) 스위치를 누르면 MOTER 상승운전 RELAY의 코일이 여자되어 MOTER에 정방향 운전 연결경로인 P12V단자에서 +12V가 모터로 인입되어 DC0V 단자인 접지로 흘러서 MOTER가 상승운전을 하게 되고 PS02(수동하강) 스위치를 누르면 MOTER 하강운전 RELAY의 코일이 여자되어 MOTER에 역방향 운전 연결경로인 DC0V 단자인 접지에서 P12V단자에서 +12V가 모터로 역전압이 인입되어 MOTER가 하강운전을 하게된다. SS02(수동)이 OFF일 때는 SS02(자동)이 ON되며 외부에서 상승 제어신호가 들어오면 MOTER 상승운전 RELAY의 코일이 여자되어 MOTER에 정방향 운전 연결경로인 P12V단자에서 +12V가 모터로 인입되어 DC0V 단자인 접지로 흘러서 MOTER가 상승운전을 하게 되고 외부에서 하강 제어신호가 들어오면 MOTER 하강운전 RELAY의 코일이 여자되어 MOTER에 역방향 운전 연결경로인 DC0V 단자인 접지에서 P12V단자에서 +12V가 모터로 역전압이 인입되어 MOTER가 하강운전을 하게 된다.

도 6에서, 전차는 실거리 사격장에서 실시하는 1.2Km 거리의 표적지를 향한 실사격 훈련과 주둔지에서 실시하는 60~80m의 축소표적 사격훈련을 실시한다.

도 6에서, 영상처리부는 전차장조준경 또는 포수조준경에서 격발 트리거를 작동하였을 때 격발획득장치가 어느 장치에서 격발했는지를 감지하여 전차장조준경의 격발 트리거가 감지되면 전차장 조준경의 영상을 획득하여 폭음신호를 영상처리컴퓨터에서 발생시키고 획득된 영상을 처리하여 통제용 컴퓨터로 전송하고, 포수조준경에서 격발트리거가 감지되면 포수조준경의 영상을 획득하여 폭음신호를 영상처리 컴퓨터에서 발생시키고 획득된 영상을 처리하여 통제용 컴퓨터로 전송한다.

도 6에서, 축소표적 훈련을 위해 자동화표적기를 사용하며, 자동화표적기는 열선을 내장하여 야간에도 훈련할 수 있으며, 통제용컴퓨터에서 원격(무선)으로 자동화 표적기의 업/다운 순서와 시간을 정해주면 자동으로 표적기가 설정된 순서에 맞추어 동작을 하며, 사격을 실시하여 명중 시 자동으로 표적기가 넘어가는 기능을 한다. 이때 사격의 결과는 무선으로 통제용컴퓨터에 전송되어 자동으로 훈련의 결과를 확인할 수 있도록 해준다.

도 6에서, 광학획득부는 포수조준경 중 아날로그 혹은 디지털의 영상을 획득할 수 없는 광학식 접안렌즈만 존재하는 조준경에서 영상자료를 획득하기 위한 카메라와 접안렌즈를 고정할 수 있는 기구부로 구성되며, 광학획득부에서 확보된 영상은 영상처리부의 영상처리컴퓨터로 전달되게 된다. 도 6에서, 전차장조준경의 영상신호는 전차 기종에 따라 BNC단자와 DVI단자 그리고 표준 VGA단자에서 영상처리장치박스로 입력이 되며, 입력순간은 전차장조준경의 격발트리거를 동작시켰을 때 영상처리장치박스로 입력이 되게 된다.

도 6에서, 포수조준경의 영상신호는 전차 기종에 따라 DVI단자 그리고 표준 VGA단자에서 영상처리장치박스로 입력이 되며, 입력 순간은 포수조준경의 격발트리거를 동작시켰을 때 영상처리장치박스로 입력이 되게 된다. 또한 예외적으로 포수조준경에 영상신호 단자가 없는 모델의 경우는 포수조준경 접안렌즈에 접사광카메라와 고정장치로 구성된 광학영상획득부를 설치하여 확보된 영상을 영상처리부로 전달하게 된다.

도 6에서, 전차장조준경 및 포수조준경의 격발 Trigger 신호가 입력되면, 포탑회로망상자의 TJ1, TJ2단자에서 격발 신호를 영상처리장치박스의 격발신호변환기로 전달되어 SSR을 통해 9핀 D-SUB단자를 통해 영상처리장치박스의 USB Hub를 거쳐 영상처리 컴퓨터에 격발신호를 전달하게 된다. 전달된 신호에 따라 영상처리 컴퓨터는 도 7의 영상처리부 소프트웨어 순서도에 의해 처리하게 된다.

도 6에서, 전차장조준경 및 포수조준경에서 영상처리장치박스로 영상신호가 입력되면, BNC 단자에서 들어온 아날로그 영상신호는 BNC To VGA 영상신호변환기를 통해 표준 VGA 영상신호로 변환되고 다시 VGA to USB 영상신호변환기를 거쳐 USB신호로 전환되어 USB Hub를 통해 영상처리컴퓨터로 전달되며 도 7의 영상처리부 소프트웨어 순서도에 의해 처리하게 된다.

도 6에서, 포탑회로망상자의 UJ1단자에서 공급되는 24VDC 전원은 영상처리 장치박스의 DC-DC Converter를 거쳐 12VDC로 변환하여 광학영상획득부의 카메라와 영상처리컴퓨터에 전원을 공급한다.

도 8에서, 포수조준경의 접안렌즈에 접사카메라를 장착하기 위해 A는 고정 하우징이 접안렌즈에 밀착되도록 상세 “A”와 같이 세 방향에서 조임방식으로 장착으로 접안렌즈를 감싸고 나사를 돌리면 압착을 하며, “D” 는 접사카메라의 중심을 접안렌즈의 중심과 일치시키기 위해 가변을 시키는 벽이며, “B”는 접사카메라의 중심과 접안렌즈의 중심이 일치된 상태에서 가변을 시키는 벽과 고정을 시키기 위한 장치이다. 그리고 “C”는 카메라에 신호와 전원을 공급하는 커넥터이다.

도 9는, 인공지능 전차 비사격 훈련시스템 통제용프로그램 순서도이며, 첫째로 훈련편성을 실시하고 표적 운용상황을 설정하여 자동화 표적기의 작동시간을 통제하며, 훈련 상황에 대한 내용을 저장하면 설정된 훈련을 불러올 수 있도록 상황이 설정되며 미리 설정한 훈련상황을 선택 후 표적의 운용 상황을 선택하고 훈련지시를 하면 전차의 훈련 요원은 표적을 확인하고 사격을 실시하며 이때 실시간으로 사격결과를 영상처리장치에서 판단하여 보내오면 실시간 사격결과를 통제용컴퓨터 화면에 전시하며 훈련결과를 저장 후 훈련결과의 수정과 수동입력을 통해 통제관이 최종 점수를 부여하고 승인절차를 거치면 훈련결과가 최종 저장되며 이를 통제용컴퓨터에서 검색할 수 있도록 한다.

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Claims (3)

1. 열선 및 상승/하강 운전용 표적기 컨트롤러가 설치되고, IEEE 802.11b/g 무선랜으로 연결하여 RS-232 규약의 제어신호를 제어장치로부터 수신받아 온도 및 지표면으로부터의 각도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 축소형 표적판;
   전차의 전차장조준경 또는 포수조준경으로부터 격발 여부 및 격발 위치를 인식하고, 폭음신호를 영상처리 컴퓨터에서 발생시키며, 획득된 영상을 통제용 컴퓨터로 전송하는 영상처리부;
   상기 영상처리부로부터 수신된 영상 신호를 인식하여 예상 사격 타점 위치를 인공지능으로 판정하고 상기 축소형 표적판 명중 여부와 명중 위치를 계산하는 제어장치;
   를 포함하는 모의 전차 사격 훈련 기기
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