KR102637125B1 - 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치 및 표적 탐지 방법 - Google Patents

자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치 및 표적 탐지 방법 Download PDF

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KR102637125B1
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한화오션 주식회사
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups

Abstract

본 발명은 예인 케이블과 연결된 표적 탐지 장치에 자이로 센서를 적용하여 표적 탐지 장치의 축 값이 항시 기준축 값을 유지하도록 제어하며, 또한 수신되는 음파 신호의 일부 영역을 차폐(혹은 차단)시켜 서로 상이한 방향의 신호로서 수신함으로써, 좌현 및 우현의 표적을 각각 탐지할 수 있으며 그에 따른 화면의 표시 또한 각각 별도로 가능하기 때문에, 화면에 표시되는 방위의 직관성을 높일 수 있는 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치 및 표적 탐지 방법에 관한 것이다.

Description

자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치 및 표적 탐지 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING THE TARGET USING THE GYRO SENSOR}
본 발명은 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치 및 표적 탐지 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 예인 케이블과 연결된 표적 탐지 장치에 자이로 센서를 적용하여 표적 탐지 장치의 축 값이 항시 기준축 값을 유지하도록 제어하며, 또한 수신되는 음파 신호의 일부 영역을 차폐(혹은 차단)시켜 서로 상이한 방향의 신호로서 수신함으로써, 좌현 및 우현의 표적을 각각 탐지할 수 있으며 그에 따른 화면의 표시 또한 각각 별도로 가능하기 때문에, 화면에 표시되는 방위의 직관성을 높일 수 있는 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치 및 표적 탐지 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 수중 잠수함에 설치되어 타 함의 음파를 탐지하고 신호처리를 통한 표적의 위치 데이터를 산출하는 역할을 하는 센서를 선배열 예인(Towed Array) 센서라 하며, 이러한 선배열 예인 센서를 이용하여 타 함의 음파를 탐지하고 신호처리를 통한 표적의 위치 데이터를 산출하는 탐지기는 TAS(Towed Array Sonar), 즉 '선배열 음탐기' 혹은 '선배열 예인소나' 등으로 칭해질 수 있다.
이러한 '선배열 음탐기' 혹은 '선배열 예인소나'는 일반적으로 수중 잠수함의 함미에 설치되며, 수중 잠수함이 일정한 속도로 이동함에 따라 수중 잠수함과 예인 케이블을 통해 연결된 선배열 음탐기 혹은 선배열 예인소나가 따라 이동되면서 주변의 원거리 표적을 탐지하게 된다.
이때, 선배열 음탐기 혹은 선배열 예인소나는 원통형으로 생긴 하우징 내에는 다수의 표적 탐지용 센서가 일렬로 배열 및 탑재되어 있으므로, 각 표적 탐지용 센서 별로 탐지한 음파 신호를 종합적으로 산출하여 표적의 방위 정보를 산출하게 된다.
즉, 이러한 형태는 하우징의 기준축이 부재하기 때문에 탐지된 표적이 현재 선배열 음탐기의 우측(우현)에 위치하고 있는지, 선배열 음탐기의 좌측(좌현)에 위치하고 있는지 알 수 없는 문제점을 가지고 있으며, 또한 하우징의 특정 방향으로 회전하거나 하우징의 축이 특정 각도로 치우쳐 진 경우 그에 따른 표적에 대한 방위가 양방향(Bearing Ambiguity) 성을 띄기 때문에 운용자는 직관적으로 적의 위치를 확인할 수 없어 화면을 통해 직접 표적의 방위값이 서로 일치되는지 여부를 잠수함의 침로 변침 또는 타 센서를 추가로 이용하여 확인하여야 한다는 문제점을 가지고 있었다.
이에, 본 발명자는 상기와 같은 종래의 선배열 음탐기 혹은 선배열 예인소나가 가지는 문제점과, 그에 따라 탐지 결과를 확인하여야 하는 사용자가 느끼게 되는 불편함 등을 해결하기 위하여, 예인 케이블과 연결된 표적 탐지 장치에 자이로 센서를 적용하여 표적 탐지 장치의 축 값이 항시 기준축 값을 유지하도록 제어하며, 또한 수신되는 음파 신호의 일부 영역을 차폐(혹은 차단)시켜 서로 상이한 방향의 신호로서 수신함으로써, 좌현 및 우현의 표적을 각각 탐지할 수 있으며 그에 따른 화면의 표시 또한 각각 별도로 가능하기 때문에, 화면에 표시되는 방위의 직관성을 높일 수 있는 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치 및 표적 탐지 방법을 발명하기에 이르렀다.
한국등록특허 제10-0174072호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명은 예인 케이블과 연결된 표적 탐지 장치에 자이로 센서를 적용하여 표적 탐지 장치의 축 값이 항시 기준축 값을 유지하도록 제어하며, 또한 수신되는 음파 신호의 일부 영역을 차폐(혹은 차단)시켜 서로 상이한 방향의 신호로서 수신함으로써, 좌현 및 우현의 표적을 각각 탐지할 수 있으며 그에 따른 화면의 표시 또한 각각 별도로 가능하기 때문에, 화면에 표시되는 방위의 직관성을 높일 수 있는 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치 및 표적 탐지 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치는 예인 케이블(Tow cable)과 연결된 하우징, 상기 하우징 내측에 위치되며, 상기 하우징의 길이 방향으로 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈, 상기 하우징의 축(axis) 값이 기 설정된 기준축 값을 유지하도록 상기 하우징의 축을 제어하는 축 제어 모듈, 불특정 방향으로부터 상기 하나 이상의 신호 탐지 모듈에 전달되는 음파 신호 중 적어도 일부를 차폐시켜, 제1 방향 및 제2 방향에 대한 음파 신호가 수신되도록 하는 차폐기 및 상기 제1 및 제2 방향으로 수신되는 각각의 음파 신호를 토대로 표적의 위치를 탐지하는 탐지부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하우징은 소정의 길이를 가지며, 내측에 중공부가 형성된 원통형 구조일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 축 제어 모듈은 상기 하우징의 축 값을 측정하는 자이로(GYRO) 센서모듈, 상기 측정된 하우징의 축 값 및 상기 기준축 값을 서로 비교하여 일치여부를 판단하는 축 값 판단부 및 상기 축 값 판단부의 판단결과값을 토대로, 상기 하우징의 축 값이 상기 기준축 값과 상응하도록 상기 하우징을 일측 방향으로 회전시키는 회전모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기준축 값은 상기 하우징의 상측 방향을 향하며, 상기 축 값 비교부는 상기 측정된 하우징의 축 값이 상기 하우징의 상측 방향을 향하는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차폐기는 상기 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈 중에서, 짝수번째 신호 탐지 모듈의 일측 측면부와 인접하게 위치되는 제1 차폐기 및 상기 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈 중에서, 홀수번째 신호 탐지 모듈의 일측 측면부와 인접하게 위치되는 제2 차폐기를 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 차폐기는 상기 하우징 내측에서 서로 상반된 방향을 향하도록 위치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 차폐기에 의해 상기 짝수번째 신호 탐지 모듈에 수신되는 음파 신호의 방향이 상기 제1 방향으로 유도될 수 있으며, 상기 제2 차폐기에 의해 상기 홀수번째 신호 탐지 모듈에 수신되는 음파 신호의 방향이 상기 제2 방향으로 유도될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 차폐기는 상기 하우징 내측면 혹은 외측면 중 어느 하나 이상의 면에 코팅, 도포, 접착, 접합 또는 부착 가능한 차폐제(Masking agent) 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 탐지부는 상기 제1 및 제2 방향으로부터 수신되는 상기 음파 신호를 토대로, 상기 제1 및 제2 방향에 위치된 표적의 위치를 각각 별도로 탐지할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 획득된 각각의 음파 신호를 디스플레이 하는 디스플레이 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 방법은 하우징을 예인 케이블(Tow cable)과 연결하는 단계, 상기 하우징의 내측에 위치되며, 상기 하우징의 길이 방향으로 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈을 통해 음파 신호를 수신하는 단계, 축 제어 모듈을 통해, 상기 하우징의 축(axis) 값이 기 설정된 기준축 값을 유지하도록 상기 하우징의 축을 제어하는 단계, 차폐기를 통해, 불특정 방향으로부터 상기 하나 이상의 신호 탐지 모듈에 전달되는 음파 신호 중 적어도 일부를 차폐하여 제1 방향 및 제2 방향에 대한 음파 신호가 수신되는 단계 및 탐지부를 통해, 상기 제1 및 제2 방향으로 수신되는 각각의 음파 신호를 토대로 표적의 위치를 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하우징의 축을 제어하는 단계는 자이로(GYRO) 센서모듈을 통해, 상기 하우징의 축 값을 측정하는 단계, 축 값 판단부를 통해, 상기 측정된 하우징의 축 값 및 상기 기준축 값을 서로 비교하여 일치여부를 판단하는 단계 및 상기 축 값 판단부의 판단결과를 토대로, 회전모듈을 통해 상기 하우징의 축 값이 상기 기준축 값과 상응하도록 상기 하우징을 일측 방향으로 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 측정된 하우징의 축 값 및 상기 기준축 값을 서로 비교하여 일치여부를 판단하는 단계는 상기 측정된 하우징의 축 값이 상기 하우징의 상측 방향을 향하는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 방향 및 제2 방향에 대한 음파 신호가 수신되는 단계는 상기 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈 중에서 짝수번째 신호 탐지 모듈의 일측 측면부와 인접하게 위치된 제1 차폐기를 이용하여, 상기 짝수 번째 신호 탐지 모듈에 수신되는 음파 신호의 방향을 상기 제1 방향으로 유도하는 단계 및 상기 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈 중에서 홀수번째 신호 탐지 모듈의 일측 측면부와 인접하게 위치된 제2 차폐기를 이용하여, 상기 홀수번째 신호 탐지 모듈에 수신되는 음파 신호의 방향을 상기 제2 방향으로 유도하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 표적의 위치를 탐지하는 단계는 상기 탐지부를 통해, 상기 제1 및 제2 방향으로부터 수신되는 상기 음파 신호를 토대로, 상기 제1 및 제2 방향에 위치된 표적의 위치를 각각 별도로 탐지하는 단계 및 디스플레이 모듈을 통해, 상기 획득된 각각의 음파 신호를 디스플레이 하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 예인 케이블과 연결된 표적 탐지 장치에 자이로 센서를 적용하여 표적 탐지 장치의 축 값(z축 값)이 항시 기준축 값(z축 값)을 유지하도록 자세를 제어할 수 있고, 특히 수신되는 음파 신호의 일부 영역을 차폐(혹은 차단)시켜 서로 상이한 방향의 음파 신호로 분리하여 수신함으로써, 각 방향에서 반사되어 돌아오는 음파 신호를 이용하여 좌현 및 우현의 표적을 각각 탐지할 수 있으며, 그에 따른 화면의 표시 또한 각각 별도로 가능하기 때문에, 사용자의 화면에 표시되는 표적에 대한 방위의 직관성을 높일 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)의 개략적인 형태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)을 정면부에 바라본 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 종래의 표적 탐지 장치를 이용하였을 경우 디스플레이 모듈(200)의 화면 상에 표시되는 방위값과, 본원발명의 일 실시예에 따른 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)를 이용하였을 경우 디스플레이 모듈(200)의 화면 상에 표시되는 방위값을 비교한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)가 수중 잠수함(1) 및 예인 케이블(2)에 실제 연결된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)를 통해 수중 음파를 탐지하고 표적의 위치를 산출하는 일련의 과정을 보다 순서대로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)의 개략적인 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)의 개략적인 형태를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)는 크게 하우징(110), 하나 이상의 신호 탐지 모듈(120), 하나 이상의 축 제어 모듈(130), 차폐기(140) 및 탐지부(150)를 포함하여 구성될 수 있으며, 추가적으로 일 실시예에서 사용자에게 음파 신호 및 표적 탐지 결과를 디스플레이 할 수 있는 디스플레이 모듈(200)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 하우징(110)은 수중 잠수함으로부터 연장되는 예인 케이블(Tow cable)과 연결되며, 하우징(110)의 내측에는 중공부가 형성되어 후술되는 신호 탐지 모듈(120) 및 축 제어 모듈(130), 차폐기(140) 등이 내장될 수 있다.
또한, 하우징(110)은 소정의 길이(예를 들어, 1m 등)를 가지도록 형성되어 내측에 중공부가 형성된 원통형 구조를 가질 수 있으며, 이때 원통형 구조는 그 형태가 제한되지 아니하며 내측에 중공부가 형성될 수 있는 한 어떠한 형태로든 변경 적용될 수 있다.
특히, 이러한 하우징(110) 내측에는 후술되는 신호 탐지 모듈(120), 축 제어 모듈(130) 등과 같이 전기적 소자 및 부품들이 내장될 수 있으므로 하우징(110)은 해수, 담수 등과 같은 물의 침수를 방지될 수 있는 방수구조로 설계됨이 바람직하며, 하우징(110)의 형태, 길이, 크기 두께 등은 제한되지 아니함을 유의한다.
또한, 하우징(110)은 수중 잠수함의 예인 케이블과 연결되어 있으며, 이때 예인 케이블은 수백미터 이상의 길이로 형성될 수 있으므로 만약 수중 잠수함 내에서 예인 케이블을 함내로 감아 들이는 방식(Winding System)을 이용하여 권취하는 경우 하우징(110)은 예인 케이블을 따라 수중 잠수함의 내측 방향으로 끌려 복귀될 수 있다.
다음으로, 신호 탐지 모듈(120)은 상술한 하우징(110)의 내측에 위치되며, 하우징(110)의 길이 방향으로 하나 이상 배열될 수 있다.
이러한 신호 탐지 모듈(120)은 수중 잠수함, 선체 혹은 어뢰 등과 같은 물체로부터 되돌아오는 음파 신호의 반사 파동을 측정하는 역할을 수행할 수 있으며, 이를 이용하여 해양의 지형 등을 관측할 수도 있다.
한편, 이러한 신호 탐지 모듈(120)은 상술한 하우징(110) 내측에서 다수 개로 연결될 수 있는데, 신호 탐지 모듈(120)의 개수가 많아질수록 수중 내 음파 탐지 영역이 보다 확대될 수 있는데, 이러한 경우 그에 따른 하우징(110)의 전체 길이 또한 확장될 수 있고, 본 명세서에서의 도면에서는 신호 탐지 모듈(120)의 개수를 3개 혹은 4개인 것으로 도시하였지만 이는 얼마든지 변경 가능한 것임을 유의한다.
한편, 이러한 신호 탐지 모듈(120)은 일반적인 음파 탐지 센서인 소나(SONAR) 기술을 이용하기 때문에, 신호 탐지 모듈(120)의 동작 원리에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 축 제어 모듈(130)은 상술한 하우징(110)의 축(axis) 값이 기 설정된 기준축 값을 유지하도록 하우징(110)의 축을 제어하는 역할을 수행할 수 있는데, 이는 도 3을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)를 정면부에 바라본 상태를 도시한 도면이다.
도 3을 살펴보면, 도 2에 도시된 하우징(110)의 전면부가 도시되어 있는데, 현재 하우징(110)의 축 값은 기준축의 방향과 상응하게 해수면을 향한 것을 확인할 수 있다.
여기에서, 하우징(110)의 축 값이라 함은 하우징(110)이 가지는 좌표평면계 상의 좌표값에 대한 축 값을 의미할 수 있는데, 예를 들어 X축 값, Y축 값 및 Z축 값 등을 의미할 수 있다. 이때, X축 값 및 Y축 값의 변화는 하우징(110)의 좌측 혹은 우측 방향의 방위 변경에 따른 축 값을 의미할 수 있고, Z축 값의 변화는 하우징(110)이 실제로 기울여 졌거나 혹은 수평면을 기준으로 상측 혹은 하측방향으로 이동된 방위 변경에 따른 축 값을 의미할 수 있다.
따라서, 본 명세서 하우징(110)의 축 값이라 함은 상술한 X축 값, Y축 값 및 Z축 값을 모두 포괄하는 의미로 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기 설정된 기준축 값이라 함은, 좌표평면계 상의 Z축 값을 의미할 수 있으며, 축 제어 모듈(130)의 기준축 값인 Z축 값이 항시 수평면을 기준으로 상측 방향으로 향해 있기 때문에 이러한 축 제어 모듈(130)에 의해 하우징(110)의 상측부는 항시 수평면을 기준으로 상측 방향을 향할 수 있게 된다.
이를 구현하기 위하여, 축 제어 모듈(130)은 먼저 하우징(110)의 축 값을 측정하는 자이로 센서모듈(131), 측정된 하우징(110)의 축 값과 기준축 값을 서로 비교하여 일치여부를 판단하는 축 값 판단부(132) 및 축 값 판단부의 판단결과를 토대로, 하우징(110)의 축 값이 기준축 값과 상응해지도록(일치하도록) 하우징(110)을 일측 방향으로 회전시킬 수 있도록 구성되는 회전모듈(133)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 기준축 값은 항시 하우징(110)의 상측 방향, 즉 수평면 방향을 향하므로, 축 값 비교부(132)는 측정된 하우징(110)의 축 값이 하우징(110)의 상측 방향을 향하는지 여부를 실시간으로 판단함으로써 현재 하우징(110)의 자세 및 그에 따른 축 값을 실시간으로 판단할 수 있다.
이러한 회전모듈(133)은 상술한 축 값 판단부(132)의 판단결과를 기반으로 하여 하우징(110)의 상측부가 항상 수평면 방향을 향하도록 자세를 교정해주는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 축 제어 모듈(130)은 하나 이상으로 신호 탐지 모듈(120)의 배열의 각 말단부에 하나씩 한 쌍으로 위치될 수 있으며, 일 실시예에서 축 제어 모듈(130)은 하우징(110)의 내측면에 고정될 수도 있다.
한편, 축 제어 모듈(130)에 적용되는 자이로 센서모듈(131)에 대한 기술 및 구동 원리는 종래의 공지된 기술을 이용하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다시 도 1 및 도 2로 돌아와서, 차폐기(140)는 불특정 방향으로부터 상기 하나 이상의 신호 탐지 모듈(120)에 전달되는 음파 신호 중 적어도 일부를 차폐(혹은 차단)시킴으로써, 제1 및 제2 방향으로 음파 신호가 수신되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 차폐기(140)는 하우징(110)의 내측면 혹은 외측면 중에서, 하나 이상의 신호 탐지 모듈(120)과 가장 인접한 위치에 해당하는 면에 위치될 수 있는데, 이때 차폐기(140)는 하우징(110)의 내측면 혹은 외측면에 코팅, 도포, 접착, 접합 또는 부착이 가능한 차폐필름(film) 혹은 차폐제(Masking agent)에 해당할 수 있으며, 불특정 방향이라 함은 하우징(110)의 전방향을 의미할 수 있다.
따라서, 이러한 차폐기(140)가 하우징(110)의 내측면 혹은 외측면을 커버하는 경우, 커버된 영역으로는 음파 신호가 수신되지 않고 커버되지 않은 영역으로 음파 신호가 수신될 수 있다.
이러한 구동 원리를 이용하여, 본원발명에서는 짝수번째 신호 탐지 모듈의 일측(예를 들어, 좌현부)에 제1 차폐기(140a)를 위치시키고, 홀수번째 신호 탐지 모듈의 일측(예를 들어, 우현부)에 제2 차폐기(140b)를 위치시킴으로써, 결과적으로 짝수번째 신호 탐지 모듈에서는 우현 방향에서만 음파 신호가 수신될 수 있고, 홀수번째 신호 탐지 모듈에서는 좌현 방향에서만 음파 신호가 수신될 수 있다.
다음으로, 탐지부(150)는 제1 및 제2 방향으로 수신되는 각각의 음파 신호를 토대로 표적의 위치를 탐지하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 탐지부(150)는 수중에서 전달되는 음파 신호 중에서 좌현 음파 신호 및 우현 음파 신호를 각각 수신하며, 이를 토대로 각 방향에 위치한 표적의 위치를 탐지할 수 있다.
여기에서, 각 방향에 위치한 표적의 위치라 함은, 하우징(110)의 길이 방향(각도는 0도)을 기준으로, 좌현의 선미부터 후미까지의 반경인 180도와, 우현의 선미부터 후미까지의 반경인 180도를 모두 더한 총 360도의 전체 반경 내에서 좌현에 위치한 표적의 위치 혹은 우현에 위치한 표적 각각의 위치를 의미할 수 있으며, 이러한 표적 각각의 위치 데이터는 후술되는 디스플레이 모듈(200)의 화면 상에 방위값에 대한 그래프로서 표시될 수 있다. 한편, 디스플레이 모듈(200)의 화면 상에 표시되는 방위값에 대한 그래프는 후술되는 도 4를 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 4는 종래의 표적 탐지 장치를 이용하였을 경우 디스플레이 모듈(200)의 화면 상에 표시되는 방위값과, 본원발명의 일 실시예에 따른 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)를 이용하였을 경우 디스플레이 모듈(200)의 화면 상에 표시되는 방위값을 비교한 도면이다.
도 4(a)를 살펴보면, 종래의 표적 탐지 장치를 이용하여 표적을 탐지하였을 경우, 도시된 바와 같이 디스플레이 모듈(200)의 화면 상에는 좌현 및 우현의 전체 반경(360도)에 대한 표적 위치 정보가 -90도 및 90도로 대칭되게 양방향(Bearing Ambiguity)으로 표시됨을 확인할 수 있다.
따라서, 사용자는 이러한 표시 정보를 토대로 현재 표적이 -90도 및 90도에 위치한 것으로 오인할 우려가 있으며, 이러한 양방향 표적 위치 정보는 직관적으로 적의 위치를 파악하기 용이하지 않다는 단점을 가지고 있었다.
도 4(b)를 살펴보면, 본원발명에 따른 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)를 이용하여 표적을 탐지하였을 경우, 도시된 바와 같이 디스플레이 모듈(200)의 화면 상에는 상에는 좌현 및 우현의 전체 반경(360도)에 대한 표적 위치 정보가 90도에만 표시됨을 확인할 수 있다.
따라서, 사용자는 이러한 표시 정보를 토대로 현재 표적이 90도에 위치한 것으로 정확하게 인지할 수 있으며, 이는 적의 위치를 직관적으로 파악할 수 있음을 의미한다.
도 5는 도 2에 도시된 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)가 수중 잠수함(1) 및 예인 케이블(2)에 실제 연결된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 살펴보면, 일정 속도로 이동중인 수상함 혹은 수중 잠수함(1)의 함미로부터 소정의 길이(예를 들어, 수백미터 이상)의 예인 케이블(2)이 연장되어 있으며, 예인 케이블(2)은 하우징(110)의 앞 단과 연결되어 있음을 확인할 수 있다.
다음으로는, 도 6을 통해 본 발명에 따른 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)를 이용하여 수중에서 표적의 위치를 산출하는 일련의 과정을 살펴보기로 한다.
도 6은 도 1에 도시된 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치(100)를 통해 수중 음파를 탐지하고 표적의 위치를 산출하는 일련의 과정을 보다 순서대로 도시한 도면이다.
도 6을 살펴보면, 먼저 잠수함(1)으로부터 연장된 예인 케이블(2)을 권출시켜 하우징(110)을 잠수함(1) 외부로 분리시키고(S601), 하우징(110) 내측에 구비된 축 제어 모듈(130)을 통해 하우징(110)의 축 값을 기준축 값인 Z축 값과 비교하여 항시 수평면을 기준으로 상측 방향으로 향할 수 있도록 한다(S602).
그 다음, 하우징(110) 내측에 구비된 하나 이상의 신호 탐지 모듈(120)을 이용하여 불특정 방향으로부터 음파 신호를 수신하되, 제1 및 제2 차폐기(140a, 140b)를 통해 제1 및 제2 방향으로부터 각각 음파 신호를 수신한다(S603).
그 다음, 탐지부(150)에서는 제1 및 제2 차폐기(140a, 140b)에 의해 각각 제1 및 제2 방향으로 수신되는 좌현 음파 신호 및 우현 음파 신호를 토대로 표적의 위치를 탐지하게 되며, 이때는 표적의 각 방향에 위치한 표적의 위치값을 탐지하게 된다(S604).
그 다음, 탐지부(150)와 유무선 네트워크 통신 방식을 통해 연결된 디스플레이 모듈(200)의 화면 상에는 상기 S604 단계에서 탐지된 표적의 위치값이 그래프 상에 표시되며(S605), 그에 따라 사용자가 육안으로 시인하여 수중 내 표적의 정확한 방향 및 위치를 직관적으로 확인하게 된다(S606).
살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치 및 표적 탐지 방법은 표적 탐지 장치에 자이로 센서를 적용시켜 표적 탐지 장치의 축 값이 항시 기준축 값(예를 들어, 해수면 방향)을 유지하도록 하여 자세를 제어할 수 있고, 또한 차폐기를 통해 좌현 방향 및 우현 방향으로 음파 신호를 각각 다른 방향으로 수신함으로써 좌현 및 우현의 표적을 각각 탐지할 수 있으며, 그에 따른 화면의 표시 또한 각각 별도로 가능하기 때문에, 사용자의 화면에 표시되는 표적에 대한 방위의 직관성을 높일 수 있는 이점을 가진다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 잠수함
2: 예인 케이블
100: 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치
110: 하우징
120: 신호 탐지 모듈
130: 축 제어 모듈
140: 차폐기
140a: 제1 차폐기
140b: 제2 차폐기
150: 탐지부
200: 디스플레이 모듈

Claims (16)

  1. 예인 케이블(Tow cable)과 연결된 하우징;
    상기 하우징 내측에 위치되며, 상기 하우징의 길이 방향으로 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈;
    상기 하우징의 축(axis) 값이 기 설정된 기준축 값을 유지하도록 상기 하우징의 축을 제어하는 축 제어 모듈;
    불특정 방향으로부터 상기 하나 이상의 신호 탐지 모듈에 전달되는 음파 신호 중 적어도 일부를 차폐시켜, 제1 방향 및 제2 방향에 대한 음파 신호가 수신되도록 하는 차폐기; 및
    상기 제1 및 제2 방향으로 수신되는 각각의 음파 신호를 토대로 표적의 위치를 탐지하는 탐지부;를 포함하며,
    상기 축 제어 모듈은 상기 하우징의 축 값을 측정하는 자이로(GYRO) 센서모듈, 상기 측정된 하우징의 축 값 및 상기 기준축 값을 서로 비교하여 일치여부를 판단하는 축 값 판단부 및 상기 축 값 판단부의 판단결과값을 토대로, 상기 하우징의 축 값이 상기 기준축 값과 상응하도록 상기 하우징을 일측 방향으로 회전시키는 회전모듈을 포함하고,
    상기 차폐기는 상기 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈 중에서, 짝수번째 신호 탐지 모듈의 일측 측면부와 인접하게 위치되는 제1 차폐기 및 상기 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈 중에서, 홀수번째 신호 탐지 모듈의 일측 측면부와 인접하게 위치되는 제2 차폐기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 차폐기는 상기 하우징 내측에서 서로 상반된 방향을 향하도록 위치되고,
    상기 제1 차폐기에 의해 상기 짝수번째 신호 탐지 모듈에 수신되는 음파 신호의 방향이 상기 제1 방향으로 유도되며, 상기 제2 차폐기에 의해 상기 홀수번째 신호 탐지 모듈에 수신되는 음파 신호의 방향이 상기 제2 방향으로 유도되는 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    소정의 길이를 가지며, 내측에 중공부가 형성된 원통형 구조인 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준축 값은 상기 하우징의 상측 방향을 향하며,
    상기 축 값 비교부는,
    상기 측정된 하우징의 축 값이 상기 하우징의 상측 방향을 향하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 차폐기는,
    상기 하우징 내측면 혹은 외측면 중 어느 하나 이상의 면에 코팅, 도포, 접착, 접합 또는 부착 가능한 차폐제(Masking agent); 인 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탐지부는,
    상기 제1 및 제2 방향으로부터 수신되는 상기 음파 신호를 토대로, 상기 제1 및 제2 방향에 위치된 표적의 위치를 각각 별도로 탐지하는 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 획득된 각각의 음파 신호를 디스플레이하는 디스플레이 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 장치.
  10. 하우징을 예인 케이블(Tow cable)과 연결하는 단계;
    축 제어 모듈을 통해, 상기 하우징의 축(axis) 값이 기 설정된 기준축 값을 유지하도록 상기 하우징의 축을 제어하는 단계;
    상기 하우징의 내측에 위치되며, 상기 하우징의 길이 방향으로 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈을 통해 음파 신호를 수신하는 단계;
    차폐기를 통해, 불특정 방향으로부터 수신되는 상기 음파 신호 중 적어도 일부를 차폐하여 제1 방향 및 제2 방향으로 유도하는 단계; 및
    탐지부를 통해, 상기 제1 및 제2 방향으로 유도되어 수신되는 각각의 음파 신호를 토대로 표적의 위치를 탐지하는 단계;를 포함하며,
    상기 하우징의 축을 제어하는 단계는 자이로(GYRO) 센서모듈을 통해, 상기 하우징의 축 값을 측정하는 단계, 축 값 판단부를 통해, 상기 측정된 하우징의 축 값 및 상기 기준축 값을 서로 비교하여 일치여부를 판단하는 단계 및 상기 축 값 판단부의 판단결과를 토대로, 회전모듈을 통해 상기 하우징의 축 값이 상기 기준축 값과 상응하도록 상기 하우징을 일측 방향으로 회전시키는 단계를 포함하고,
    상기 제1 방향 및 제2 방향으로 유도하는 단계는 상기 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈 중에서 짝수번째 신호 탐지 모듈의 일측 측면부와 인접하게 위치된 제1 차폐기를 이용하여, 상기 짝수 번째 신호 탐지 모듈에 수신되는 음파 신호의 방향을 상기 제1 방향으로 유도하는 단계 및 상기 배열된 하나 이상의 신호 탐지 모듈 중에서 홀수번째 신호 탐지 모듈의 일측 측면부와 인접하게 위치된 제2 차폐기를 이용하여, 상기 홀수번째 신호 탐지 모듈에 수신되는 음파 신호의 방향을 상기 제2 방향으로 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하우징은,
    소정의 길이를 가지며, 내측에 중공부가 형성된 원통형 구조인 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 방법.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 측정된 하우징의 축 값 및 상기 기준축 값을 서로 비교하여 일치여부를 판단하는 단계는,
    상기 측정된 하우징의 축 값이 상기 하우징의 상측 방향을 향하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 방법.
  14. 삭제
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 차폐기는,
    상기 하우징 내측면 혹은 외측면 중 어느 하나 이상의 면에 코팅, 도포, 접착, 접합 또는 부착 가능한 차폐제(Masking agent); 인 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 표적의 위치를 탐지하는 단계는,
    상기 탐지부를 통해, 상기 제1 및 제2 방향으로부터 수신되는 상기 음파 신호를 토대로, 상기 제1 및 제2 방향에 위치된 표적의 위치를 각각 별도로 탐지하는 단계; 및
    디스플레이 모듈을 통해, 상기 획득된 각각의 음파 신호를 디스플레이 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자이로 센서를 이용한 표적 탐지 방법.
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