KR102659767B1 - 적응형 사격제원 계산시스템 및 그 사격제원 계산방법 - Google Patents

적응형 사격제원 계산시스템 및 그 사격제원 계산방법 Download PDF

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진희식
하경남
박용인
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Abstract

본 발명은 적응형 사격제원 계산시스템 및 그 사격제원 계산방법에 관한 것으로, 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 입력되는 데이터입력부; 상기 비표준조건데이터가 입력될 경우 자료구조를 업데이트하고, 상기 표준조건데이터와 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산하는 적응형사격제원계산부; 및 상기 발사체의 사격제원계산결과를 출력하는 결과출력부;를 포함함으로써, 외부에서 발생할 수 있는 여러 환경조건의 변화를 반영하여 정밀한 발사각을 예측할 수 있다.

Description

적응형 사격제원 계산시스템 및 그 사격제원 계산방법{ADAPTIVE SYSTEM FOR CALCULATING GUN FIRE CONTROL AND ITS METHOD FOR CALCULATING GUN FIRE CONTROL}
본 발명은 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 데이터입력부를 통해 적응형사격제원계산부에 입력되면, 적응형사격제원계산부에서 비표준조건데이터의 자료구조를 업데이트하고, 표준조건데이터와 업데이트된 비표준조건데이터를 기반으로 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산한 후에, 그 사격제원계산결과를 결과출력부를 통해 출력함으로써, 외부에서 발생할 수 있는 여러 환경조건의 변화를 반영하여 정밀한 발사각을 예측할 수 있는 적응형 사격제원 계산시스템 및 그 사격제원 계산방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 군용으로 사용되는 다양한 발사체는 화포를 발사하여 적진에 명중시키기 위한 것이다. 표적이 정지되어 있는 경우에는 표적을 조준하여 포탄을 발사하면 되지만, 표적이 이동하는 경우 표적의 미래 위치를 예측하여 포탄을 발사하여야 한다.
이와 같이 군에서는 이동하는 표적의 미래 위치를 예측하여 함포에 이러한 정보를 제공하는 사격통제 시스템을 사용하는데, 이러한 사격통제 시스템은 추적 센서, 사격정보 계산장치 등을 포함하여 구성될 수 있다.
최근에는 이러한 사격정보 계산장치가 표적의 미래 위치를 예측함에 있어 예측의 정확성을 향상시키기 위한 다양한 첨단 기술의 접목이 시도되고 있으며, 그 중 하나로 사격통제장치가 탑재되고 있는데, 사격통제장치란 목표 및 화포의 위치, 기상 정보 등을 포착하여 컴퓨터로 사격 제원을 구하고 사격에 연관된 장치들의 구동을 조절하는 장치를 의미한다.
이러한 사격통제장치는 육군의 전차포, 야포, 자주포나 방사포, 해군의 함포에는 필수적으로 설치되는 장비이며, 이게 장비되지 않거나 손상된 무기체계는 전투력이 급감할 수 있다.
이는 명중률이 전투력과 직결되기 때문인데, 사격을 실시하는 행위 자체가 가장 일차적으로는 탄약을 비롯해 무기의 내구도, 더 나아가 운용 인원들의 체력과 집중력을 비롯하여 전투 지속에 필요한 유,무형의 자원을 소모하게 되므로, 명중하지 못한 사격은 이러한 자원을 단순히 소모하게 되며, 명중하지 못한 사격의 빈도가 높을수록 들어가는 자원에 비해 적에게 입히는 피해의 양이 감소하게 된다.
또한, 명중 실패에 따른 전술적인 기습효과의 상실이 있고, 이외에도 우수한 사격통제장치는 운용 인원의 조작을 쉽게 하여 지속교전 시 문제가 되는 피로도의 축적을 경감하며, 수동 운용 시 운용 인원의 실수로 인해 발생할 수 있는 사용자 오차의 생성 자체를 미연에 방지하는 등 전투력 증강을 위한 여러 부수적인 효과를 가지고 있다.
한편, 현재 무기체계에서 사용하고 있는 사격제원 계산(즉, 사각 추정)하는 방식은 표준조건과 외부환경값(예를 들면, 기상데이터 등)을 초기상태로 가정하여 도출된 결과로서, 실제 원하는 결과와의 차이가 발생할 경우 후보정(즉, 보정치 피드백)을 하여 최적화된 결과를 획득하는 형태로 수행될 수 있다.
이러한 방식은 내재화된 오차(error)를 포함하는 구조로, 실제 운용에 적합한 결과를 얻기 위해서는 많은 연산량과 자원이 요구되고 있고, 가변적으로 변하는 요소들(예를 들면, 기상, 포구속도 등)을 반영하더라도 이미 보정치가 포함되어 있는 상태로 명확한 오차성분을 식별하기 어려운 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 종래의 사격제원 시스템에서는, 사격제원계산 연산결과의 경우 시험결과로부터 측정된 데이터를 이용하여 보정을 하는 형태로 이미 입력조건에서 발생한 오차를 전체 시스템에러로 감안하게 되는데, 이는 잠재된 오차를 모두 포함하여 보정을 하는 방식으로 전체 오차가 감소되지 않은 상태가 될 수 있을 뿐만 아니라, 각종 계측장비로 측정된 데이터를 후보정해서 반영하기 때문에, 실시간 혹은 무기체계를 운용하는 과정에서 적시에 반영하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래의 사격제원 시스템에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 표준조건을 기준으로 사격제원 계산을 수행할 경우 비표준 환경조건들이 포함된 운용환경에 따라 가변적인 사거리범위를 갖는 문제점이 있고, 도 2에 도시한 바와 같이 매번 반복적으로 최적값을 찾아가는 연산이 요구되기 때문에, 후보정을 위해 보정치가 조정되는 경우 오차를 감안한 상태에서 최적값을 찾는데 어려운 문제점이 있다.
1. 한국등록특허 제10-1212215호(2012.12.07.등록)
본 발명은 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 데이터입력부를 통해 적응형사격제원계산부에 입력되면, 적응형사격제원계산부에서 비표준조건데이터의 자료구조를 업데이트하고, 표준조건데이터와 업데이트된 비표준조건데이터를 기반으로 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산한 후에, 그 사격제원계산결과를 결과출력부를 통해 출력함으로써, 외부에서 발생할 수 있는 여러 환경조건의 변화를 반영하여 정밀한 발사각을 예측할 수 있는 적응형 사격제원 계산시스템 및 그 사격제원 계산방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 입력되는 데이터입력부; 상기 비표준조건데이터가 입력될 경우 자료구조를 업데이트하고, 상기 표준조건데이터와 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산하는 적응형사격제원계산부; 및 상기 발사체의 사격제원계산결과를 출력하는 결과출력부;를 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 표준조건데이터는, 포신, 탄종, 신관, 장약, 진지고도, 표적고도, 방위각 및 사거리를 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 비표준조건데이터는, 기상, 포구속도, 탄무게, 장약온도 및 해수면차를 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 적응형사격제원계산부는, 상기 비표준조건데이터가 입력될 경우 기 설정된 시간주기에 따라 상기 자료구조를 업데이트하는 데이터업데이트블록; 상기 데이터업데이트블록과 연동하여 상기 표준조건데이터와 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 탄종에 대응하는 탄도방정식에 따라 상기 탄도를 계산하는 탄도계산블록; 상기 데이터업데이트블록과 연동하여 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 저장 관리하는 참조블록; 및 상기 참조블록과 연동하여 상기 표준조건데이터와, 탄도계산결과와, 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 사격제원을 계산하는 사격제원계산블록;을 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 데이터업데이트블록은, 다른기능블록과 연동하여 제공되는 데이터들의 충돌이 발생하지 않도록 자원을 관리하는 데이터연동블록; 상기 탄도계산블록과 연동하여 상기 비표준조건데이터를 기반으로 실시간 병렬연산을 수행하는 병렬연산블록; 실시간 고속연산을 수행할 수 있도록 발사각과 사거리의 범위를 특정하여 할당하는 범위설정블록; 및 상기 비표준조건데이터가 시간에 따라 변하는 경우 신규데이터로 업데이트하는 업데이트블록; 을 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 탄도계산블록은, 항력, 양력, 매그너스력, 추력, 중력, 및 코리올리력을 기반으로 탄가속도를 산출하는 방식으로 상기 탄도를 계산하는 적응형 사격제원 계산시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 참조블록은, 상기 데이터업데이트블록과 연동하여 상기 비표준조건데이터를 최신상태로 유지 관리하는 흐름제어블록; 상기 사격제원계산블록과 연동하여 상기 사격제원계산결과를 획득하도록 참조데이터를 제공하는 사격제원계산참조블록; 및 상기 데이터업데이트블록 및 사격제원계산블록과 연동하여 상기 사격제원을 계산하는 특정사거리범위를 지정하여 모니터링하는 사거리범위모니터링블록;을 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 사격제원계산블록은, 상기 참조블록으로부터 제공되는 상기 비표준조건데이터에서 복수의 파일럿포인트를 추출하는 파일럿포인트(pilot point)추출블록; 추출된 상기 복수의 파일럿포인트를 이용하여 상기 발사체의 예상사거리에 대한 발사각 및 방위각을 획득하는 예상사거리추정블록; 및 목표사거리와 예상사거리를 비교하여 허용오차범위 내에 도달할 경우 상기 획득된 예상사거리, 발사각 및 방위각을 포함하는 상기 사격제원계산결과를 전달하는 유효범위확인블록;을 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 유효범위확인블록은, 상기 목표사거리 및 예상사거리의 차이값이 상기 허용오차범위를 벗어나는 경우 상기 참조블록 및 파일럿포인트추출블록과 연동하여 상기 복수의 파일럿포인트를 재추출하도록 요청하는 적응형 사격제원 계산시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 데이터입력부에 입력되는 단계; 상기 비표준조건데이터가 입력될 경우 자료구조를 업데이트하고, 상기 표준조건데이터와 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산하는 단계; 상기 데이터입력부를 통해 상기 비표준조건데이터가 입력될 경우 적응형사격제원계산부의 데이터업데이트블록에서 기 설정된 시간주기에 따라 자료구조를 업데이트하는 단계; 상기 데이터업데이트블록과 연동하는 탄도계산블록에서 상기 표준조건데이터와 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 탄종에 대응하는 탄도방정식에 따라 상기 발사체의 탄도를 계산하는 단계; 상기 데이터업데이트블록과 연동하는 참조블록에서 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 저장 관리하는 단계; 및 상기 참조블록과 연동하는 사격제원계산블록에서 상기 표준조건데이터와, 탄도계산결과와, 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 사격제원을 계산하는 단계; 및 상기 발사체의 사격제원계산결과를 출력하는 단계;를 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템의 사격제원 계산방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 표준조건데이터는, 포신, 탄종, 신관, 장약, 진지고도, 표적고도, 방위각 및 사거리를 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템의 사격제원 계산방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 비표준조건데이터는, 기상, 포구속도, 탄무게, 장약온도 및 해수면차를 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템의 사격제원 계산방법이 제공될 수 있다.
본 발명은 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 데이터입력부를 통해 적응형사격제원계산부에 입력되면, 적응형사격제원계산부에서 비표준조건데이터의 자료구조를 업데이트하고, 표준조건데이터와 업데이트된 비표준조건데이터를 기반으로 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산한 후에, 그 사격제원계산결과를 결과출력부를 통해 출력함으로써, 외부에서 발생할 수 있는 여러 환경조건의 변화를 반영하여 정밀한 발사각을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명은 실사격 탄도특성을 가지는 직사화기, 곡사화기 등을 포함하는 모든 무기체계에서 활용될 수 있으며, 비선형 환경조건에 대한 특성을 초기에 반영함으로써, 시스템에서 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 정밀한 연산을 수행할 수 있는 장점이 있고, 시스템 초기 설정값으로 인해 발생하는 운용범위의 제약을 고려하여 시스템을 구축할 수 있다.
한편, 본 발명은 주기적으로 입력값들을 모니터링하여 적정성 여부를 판단할 수 있고, 시스템 연산에 영향이 발생하는 범위에서 초기값 또는 이전 상태값을 업데이트하여 환경변화에 적응적인 연산을 수행할 수 있으며, 내부 자료구조를 갱신하여 현재 환경에서 유효한 범위의 사격범위를 도출하여 다양한 외부환경에서도 강건한 특성을 갖는 사격체계 운용이 가능한 장점이 있다.
아울러, 본 발명은 탄도계산을 활용하여 적정한 유효범위를 획득할 수 있고, 복한 연산을 최소화하여 실시간 연산 시스템에 반영될 수 있도록 최적화되어 있을 뿐만 아니라 다양한 무기체계와 연동할 수 있도록 가변적인 인터페이스환경에서도 동작할 수 있는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 사격제원 계산에서의 문제점을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 사격제원 계산시스템의 블록구성도이며,
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 사격제원 계산시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응형 사격제원 계산시스템의 사격제원 계산 과정을 나타낸 플로우차트이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 사격제원 계산시스템의 블록구성도이며, 도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 사격제원 계산시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적응형 사격제원 계산시스템은 데이터입력부(100), 적응형사격제원계산부(200), 결과출력부(300) 등을 포함할 수 있다.
데이터입력부(100)는 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 입력되는 것으로, 표준조건데이터는 예를 들면, 포신, 탄종, 신관, 장약, 진지고도, 표적고도, 방위각 및 사거리를 포함할 수 있고, 비표준조건데이터는 예를 들면, 기상, 포구속도, 탄무게, 장약온도 및 해수면차를 포함할 수 있다.
적응형사격제원계산부(200)는 데이터입력부(100)로부터 비표준조건데이터가 입력될 경우 자료구조를 업데이트하고, 데이터입력부(100)로부터 입력되는 표준조건데이터와 업데이트된 비표준조건데이터를 기반으로 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산하는 것으로, 데이터업데이트블록(210), 탄도계산블록(220), 참조블록(230), 사격제원계산블록(240) 등을 포함할 수 있다.
이러한 자료구조는 도 4에 도시한 바와 같이 데이터입력부(100)의 입력인터페이스를 통해 비표준조건데이터를 주기적으로 획득하여 운용환경에 대한 특징점들(pilot points)을 사전에 산출할 수 있는데, 사거리에 대한 사각의 특징점을 가지고 있으며, 빗(comb)과 같은 형태로 최적화된 형태로 구성될 수 있다.
데이터업데이트블록(210)은 비표준조건데이터가 입력될 경우 기 설정된 시간주기에 따라 자료구조를 업데이트하는 것으로, 데이터연동블록(211), 병렬연산블록(212), 범위설정블록(213), 업데이트블록(214) 등을 포함할 수 있다.
이에 따라, 도 5에 도시한 바와 같이 이미 비표준조건인 자연환경에서 시간별로 특성이 변화하더라도 현재상태를 기점으로 원하는 데이터를 찾는 과정(즉, ①→②→③→④→⑤의 과정)이기 때문에, 복잡하고 많은 연산을 필요로 하지 않아 연산속도를 향상시킬 수 있다.
데이터연동블록(211)은 다른기능블록과 연동하여 제공되는 데이터들의 충돌이 발생하지 않도록 자원을 관리하는 것으로, 도 6에 도시한 바와 같이 전체시스템에 구비되는 다른기능블록과 연동하여 동작될 수 있고, 데이터입력부(100)의 입력 인터페이스를 통해 외부로부터 데이터가 입력될 경우 서로 충돌이 발생하지 않도록 자원을 관리함으로써, 중첩된 데이터접근을 막고, 효율적인 연산을 수행하도록 할 수 있다.
병렬연산블록(212)은 탄도계산블록(220)과 연동하여 비표준조건데이터를 기반으로 실시간 병렬연산을 수행하는 것으로, 도 7에 도시한 바와 같이 비표준조건데이터인 매트릭스(matrix)데이터를 FPGA나 고성능 DSP를 활용하여 연산을 수행함으로써, 복잡한 연산을 병렬로 처리하여 실시간으로 연산을 수행할 수 있다.
범위설정블록(213)은 실시간 고속연산을 수행할 수 있도록 발사각과 사거리의 범위를 특정하여 할당하는 것으로, 실시간으로 빠르게 사격제원계산이 필요한 경우 주요범위의 구간을 할당하여 정밀한 연산을 수행할 수 있고, 도 8에 도시한 바와 같이 사거리와 발사각의 일정범위를 특정하여 고속연산을 수행할 수 있다.
업데이트블록(214)은 비표준조건데이터가 시간에 따라 변하는 경우 신규데이터로 업데이트하는 것으로, 시간의 변화에 따라 상태가 변경되는 부분을 업데이트 처리할 수 있는데, 도 6에 도시한 바와 같이 발사각과 사거리의 비표준조건에서 일정 시간 후 비표준조건의 특성이 변화하게 될 경우에도 새로운 파일럿포인트(pilot point)의 결과값이 반영될 수 있도록 충돌이 없이 업데이트되도록 동작할 수 있다.
그리고, 탄도계산블록(220)은 데이터업데이트블록(210)과 연동하여 표준조건데이터와 업데이트된 비표준조건데이터를 기반으로 발사체의 탄종에 대응하는 탄도방정식에 따라 탄도를 계산하는 것으로, 도 9에 도시한 바와 같이 항력, 양력, 매그너스력, 추력, 중력, 및 코리올리력을 기반으로 탄가속도를 산출하는 방식으로 탄도를 계산할 수 있다.
예를 들면, 탄도계산블록(220)은 4DOF, 6DOF, 3DOF 등 탄종별로 제시되는 다양한 탄도방정식을 이용하여 탄도계산을 수행할 수 있는데, 도 9에 도시한 바와 같이 곡사탄에서 사용되는 4DOF 수정질점탄도방정식을 이용하여 탄도를 계산할 수 있다. 여기에서, 곡사탄의 물리적인 힘들은 모두 반영된 형태의 방정식으로 곡사탄의 구성요소에 따라 연산부분이 옵션으로 변경될 수 있다
또한, 참조블록(230)은 데이터업데이트블록(210)과 연동하여 업데이트된 비표준조건데이터를 저장 관리하는 것으로, 흐름제어블록(231), 사격제원계산참조블록(232), 사거리범위모니터링블록(233) 등을 포함할 수 있다.
흐름제어블록(231)은 데이터업데이트블록(210)과 연동하여 비표준조건데이터를 최신상태로 유지 관리하는 것으로, 업데이트된 비표준조건데이터를 최적의 상태로 유지하며 참조블록(230)의 데이터를 최신상태로 관리할 수 있다.
사격제원계산참조블록(232)은 사격제원계산블록(240)과 연동하여 사격제원계산결과를 획득하도록 참조데이터를 제공하는 것으로, 다양한 비표준상태 참조매트릭스(matrix)에서 현재 연산이 진행되고 있는 사격제원계산블록(240)과 연동하여 비표준 사격제원 계산결과(예를 들면, 방위각, 사각 등)를 획득할 수 있도록 참고할 수 있는 참조데이터를 제공할 수 있다.
사거리범위모니터링블록(233)은 데이터업데이트블록(210) 및 사격제원계산블록(240)과 연동하여 사격제원을 계산하는 특정사거리범위를 지정하여 모니터링하는 것으로, 특정범위구간에서 효율적인 연산이 필요할 경우 활용되는데, 특정사거리범위만 집중적으로 연산하도록 함으로써, 연산결과의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이러한 사거리범위모니터링블록(233)은 도 8에 도시한 바와 같이 타겟의 위치가 특정되어 움직임이 제한되는 경우 정확도와 효율을 향상시키기 위해서 특정범위를 지정하여 사격제원 계산이 수행될 수 있도록 모니터링할 수 있다.
한편, 사격제원계산블록(240)은 참조블록(230)과 연동하여 표준조건데이터와, 탄도계산결과와, 업데이트된 비표준조건데이터를 기반으로 사격제원을 계산하는 것으로, 파일럿포인트(pilot point)추출블록(241), 예상사거리추정블록(242), 유효범위확인블록(243) 등을 포함할 수 있다.
파일럿포인트추출블록(241)은 참조블록(230)으로부터 제공되는 비표준조건데이터에서 복수의 파일럿포인트를 추출하는 것으로, 비표준조건데이터에서 사격제원계산에 필요한 비표준대표값(pilot point)을 추출할 수 있다.
예상사거리추정블록(242)은 추출된 복수의 파일럿포인트를 이용하여 발사체의 예상사거리에 대한 발사각 및 방위각을 획득하는 것으로, 추출된 비표준대표값을 활용하여 예상사거리에 대한 발사각과 방위각을 도출할 수 있다.
유효범위확인블록(243)은 목표사거리와 예상사거리를 비교하여 허용오차범위 내에 도달할 경우 획득된 예상사거리, 발사각 및 방위각을 포함하는 사격제원계산결과를 전달하는 것으로, 목표사거리 및 예상사거리의 차이값이 허용오차범위를 벗어나는 경우 참조블록(230) 및 파일럿포인트추출블록(241)과 연동하여 복수의 파일럿포인트를 재추출하도록 요청할 수 있다.
결과출력부(300)는 사격제원계산부(200)로부터 제공되는 발사체의 사격제원계산결과를 출력할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 사격제원 계산시스템은 비표준대표값을 도출하여 최소한의 오차로 연산을 간소화할 수 있고, 병렬처리 연산을 통해 실시간 연산을 수행할 수 있으며, 전처리 연산을 통해 시스템 오차를 최소화할 수 있고, 유효범위를 설정하여 연산의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 내부 자원관리를 통해 데이터충돌을 방지할 수 있고, 포신, 장약, 신관, 탄종 등에 따른 비표준상태의 사격제원을 효과적으로 계산할 수 있을 뿐만 아니라 외부환경에 실시간으로 적응하면서 사격제원을 효과적으로 연산할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 데이터입력부를 통해 적응형사격제원계산부에 입력되면, 적응형사격제원계산부에서 비표준조건데이터의 자료구조를 업데이트하고, 표준조건데이터와 업데이트된 비표준조건데이터를 기반으로 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산한 후에, 그 사격제원계산결과를 결과출력부를 통해 출력함으로써, 외부에서 발생할 수 있는 여러 환경조건의 변화를 반영하여 정밀한 발사각을 예측할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응형 사격제원 계산시스템의 사격제원 계산 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 데이터입력부(100)에 입력될 수 있다(단계410).
여기에서, 표준조건데이터는 예를 들면, 포신, 탄종, 신관, 장약, 진지고도, 표적고도, 방위각 및 사거리를 포함할 수 있고, 비표준조건데이터는 예를 들면, 기상, 포구속도, 탄무게, 장약온도 및 해수면차를 포함할 수 있다.
그리고, 적응형사격제원계산부(200)에서 데이터입력부(100)를 통해 표준조건데이터와 비표준조건데이터가 입력될 경우 적응형사격제원계산부(200)에 구비된 데이터업데이트블록(210)에서 비표준조건데이터에 대해 기 설정된 시간주기에 따라 자료구조를 업데이트할 수 있다(단계420).
예를 들면, 데이터업데이트블록(210)에서는 데이터연동블록(211)을 통해 다른기능블록과 연동하여 제공되는 데이터들의 충돌이 발생하지 않도록 자원을 관리할 수 있고, 병렬연산블록(212)을 통해 탄도계산블록(220)과 연동하여 비표준조건데이터를 기반으로 실시간 병렬연산을 수행할 수 있으며, 범위설정블록(213)을 통해 실시간 고속연산을 수행할 수 있도록 발사각과 사거리의 범위를 특정하여 할당할 수 있고, 업데이트블록(214)을 통해 비표준조건데이터가 시간에 따라 변하는 경우 신규데이터로 업데이트할 수 있다.
또한, 데이터업데이트블록(210)과 연동하는 탄도계산블록(220)에서 표준조건데이터와 업데이트된 비표준조건데이터를 기반으로 발사체의 탄종에 대응하는 탄도방정식에 따라 발사체의 탄도를 계산할 수 있다(단계430).
예를 들면, 탄도계산블록(220)에서는 항력, 양력, 매그너스녁, 추력, 중력, 및 코리올리력을 기반으로 탄가속도를 산출하는 방식으로 탄도를 계산할 수 있는데, 4DOF, 6DOF, 3DOF 등 탄종별로 제시되는 다양한 탄도방정식을 이용하여 탄도계산을 수행할 수 있다.
다음에, 데이터업데이트블록(220)과 연동하는 참조블록(230)에서 업데이트된 비표준조건데이터를 저장 관리할 수 있다(단계440).
예를 들면, 참조블록(230)에서는 흐름제어블록(231)을 통해 데이터업데이트블록(210)과 연동하여 비표준조건데이터를 최신상태로 유지 관리할 수 있고, 사격제원계산참조블록(232)을 통해 사격제원계산블록(240)과 연동하여 사격제원계산결과를 획득하도록 참조데이터를 제공할 수 있으며, 사거리범위모니터링블록(233)을 통해 데이터업데이트블록(210) 및 사격제원계산블록(240)과 연동하여 사격제원을 계산하는 특정사거리범위를 지정하여 모니터링할 수 있다.
그리고, 참조블록(230)과 연동하는 사격제원계산블록(240)에서 표준조건데이터와, 탄도계산결과와, 업데이트된 비표준조건데이터를 기반으로 발사체의 사격제원을 계산할 수 있다(단계450).
예를 들면, 사격제원계산블록(240)에서는 도 11에 도시한 바와 같이 파일럿포인트추출블록(241)을 통해 참조블록(230)으로부터 제공되는 비표준조건데이터에서 복수의 파일럿포인트를 추출할 수 있고(단계451), 예상사거리추정블록(242)을 통해 추출된 복수의 파일럿포인트를 이용하여 발사체의 예상사거리에 대한 발사각 및 방위각을 획득할 수 있으며(단계452), 유효범위확인블록(243)을 통해 목표사거리와 예상사거리를 비교하여 허용오차범위 내에 도달할 경우 획득된 예상사거리, 발사각 및 방위각을 포함하는 사격제원계산결과를 전달할 수 있다.
여기에서, 유효범위확인블록(243)에서는 목표사거리와 예상사거리의 차이의 절대값이 허용오차범위 내에 있는지를 체크할 수 있고(단계453), 허용오차범위 내에 있을 경우 후술하는 단계460을 수행할 수 있다.
한편, 상기 단계(453)에서의 체크 결과, 목표사거리와 예상사거리의 차이의 절대값이 허용오차범위를 벗어나는 경우 파일럿포인트추출블록(241)을 통해 파일럿포인트 추출범위를 재조정한 후에(단계454), 상기 단계451 이후의 과정을 재수행할 수 있다.
이어서, 결과출력부(300)에서 적응형사격제원계산부(200)로부터 전달되는 발사체의 사격제원계산결과를 출력할 수 있다(단계460).
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 데이터입력부를 통해 적응형사격제원계산부에 입력되면, 적응형사격제원계산부에서 비표준조건데이터의 자료구조를 업데이트하고, 표준조건데이터와 업데이트된 비표준조건데이터를 기반으로 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산한 후에, 그 사격제원계산결과를 결과출력부를 통해 출력함으로써, 외부에서 발생할 수 있는 여러 환경조건의 변화를 반영하여 정밀한 발사각을 예측할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100 : 데이터입력부
200 : 적응형사격제원계산부
210 : 데이터업데이트블록
220 : 탄도계산블록
230 : 참조블록
240 : 사격제원계산블록
300 : 결과출력부

Claims (12)

  1. 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 입력되는 데이터입력부;
    상기 비표준조건데이터가 입력될 경우 자료구조를 업데이트하고, 상기 표준조건데이터와 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산하는 적응형사격제원계산부; 및
    상기 발사체의 사격제원계산결과를 출력하는 결과출력부;를 포함하며,
    상기 적응형사격제원계산부는,
    상기 비표준조건데이터가 입력될 경우 기 설정된 시간주기에 따라 상기 자료구조를 업데이트하는 데이터업데이트블록;
    상기 데이터업데이트블록과 연동하여 상기 표준조건데이터와 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 탄종에 대응하는 탄도방정식에 따라 상기 탄도를 계산하는 탄도계산블록;
    상기 데이터업데이트블록과 연동하여 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 저장 관리하는 참조블록; 및
    상기 참조블록과 연동하여 상기 표준조건데이터와, 탄도계산결과와, 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 사격제원을 계산하는 사격제원계산블록;을 포함하고,
    상기 자료구조는,
    상기 데이터입력부의 입력인터페이스를 통해 상기 비표준조건데이터를 주기적으로 획득하여 운용환경에 대한 특징점들(pilot points)을 사전에 산출하되, 사거리에 대한 사각의 특징점을 가지고 있고, 빗(comb) 형태로 최적화되어 구성되며,
    상기 데이터업데이트블록은,
    다른기능블록과 연동하여 제공되는 데이터들의 충돌이 발생하지 않도록 자원을 관리하는 데이터연동블록;
    상기 탄도계산블록과 연동하여 상기 비표준조건데이터를 기반으로 실시간 병렬연산을 수행하는 병렬연산블록;
    실시간 고속연산을 수행할 수 있도록 발사각과 상기 사거리의 범위를 특정하여 할당하는 범위설정블록; 및
    상기 비표준조건데이터가 시간에 따라 변하는 경우 신규데이터로 업데이트하는 업데이트블록;을 포함하며,
    상기 병렬연산블록은, 상기 비표준조건데이터인 매트릭스(matrix)데이터를 FPGA나 고성능 DSP를 활용하여 연산을 수행하는 방식으로 복잡한 연산을 병렬로 처리하여 상기 실시간 병렬연산을 수행하고,
    상기 업데이트블록은, 상기 발사각 및 사거리의 비표준조건에서 일정 시간 후 상기 비표준조건의 특성이 변화하게 될 경우에도 새로운 파일럿포인트(pilot point)의 결과값이 반영될 수 있도록 업데이트시키는
    적응형 사격제원 계산시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 표준조건데이터는,
    포신, 탄종, 신관, 장약, 진지고도, 표적고도, 방위각 및 사거리를 포함하는
    적응형 사격제원 계산시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 비표준조건데이터는,
    기상, 포구속도, 탄무게, 장약온도 및 해수면차를 포함하는
    적응형 사격제원 계산시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 탄도계산블록은,
    항력, 양력, 매그너스력, 추력, 중력, 및 코리올리력을 기반으로 탄가속도를 산출하는 방식으로 상기 탄도를 계산하는
    적응형 사격제원 계산시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 참조블록은,
    상기 데이터업데이트블록과 연동하여 상기 비표준조건데이터를 최신상태로 유지 관리하는 흐름제어블록;
    상기 사격제원계산블록과 연동하여 상기 사격제원계산결과를 획득하도록 참조데이터를 제공하는 사격제원계산참조블록; 및
    상기 데이터업데이트블록 및 사격제원계산블록과 연동하여 상기 사격제원을 계산하는 특정사거리범위를 지정하여 모니터링하는 사거리범위모니터링블록;
    을 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 사격제원계산블록은,
    상기 참조블록으로부터 제공되는 상기 비표준조건데이터에서 복수의 파일럿포인트를 추출하는 파일럿포인트(pilot point)추출블록;
    추출된 상기 복수의 파일럿포인트를 이용하여 상기 발사체의 예상사거리에 대한 발사각 및 방위각을 획득하는 예상사거리추정블록; 및
    목표사거리와 예상사거리를 비교하여 허용오차범위 내에 도달할 경우 상기 획득된 예상사거리, 발사각 및 방위각을 포함하는 상기 사격제원계산결과를 전달하는 유효범위확인블록;
    을 포함하는 적응형 사격제원 계산시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 유효범위확인블록은,
    상기 목표사거리 및 예상사거리의 차이값이 상기 허용오차범위를 벗어나는 경우 상기 참조블록 및 파일럿포인트추출블록과 연동하여 상기 복수의 파일럿포인트를 재추출하도록 요청하는
    적응형 사격제원 계산시스템.
  10. 발사체에 대응하는 일반정보인 표준조건데이터와, 운용환경에 따라 변화하는 정보인 비표준조건데이터가 데이터입력부에 입력되는 단계;
    상기 비표준조건데이터가 입력될 경우 자료구조를 업데이트하고, 상기 표준조건데이터와 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산하는 단계; 및
    상기 발사체의 사격제원계산결과를 출력하는 단계;를 포함하며,
    상기 상기 발사체의 탄도 및 사격제원을 계산하는 단계는,
    상기 데이터입력부를 통해 상기 비표준조건데이터가 입력될 경우 적응형사격제원계산부의 데이터업데이트블록에서 기 설정된 시간주기에 따라 자료구조를 업데이트하는 단계;
    상기 데이터업데이트블록과 연동하는 탄도계산블록에서 상기 표준조건데이터와 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 탄종에 대응하는 탄도방정식에 따라 상기 발사체의 탄도를 계산하는 단계;
    상기 데이터업데이트블록과 연동하는 참조블록에서 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 저장 관리하는 단계; 및
    상기 참조블록과 연동하는 사격제원계산블록에서 상기 표준조건데이터와, 탄도계산결과와, 업데이트된 상기 비표준조건데이터를 기반으로 상기 발사체의 사격제원을 계산하는 단계;를 포함하고,
    상기 자료구조는,
    상기 데이터입력부의 입력인터페이스를 통해 상기 비표준조건데이터를 주기적으로 획득하여 운용환경에 대한 특징점들(pilot points)을 사전에 산출하되, 사거리에 대한 사각의 특징점을 가지고 있고, 빗(comb) 형태로 최적화되어 구성되고,
    상기 자료구조를 업데이트하는 단계는,
    상기 데이터업데이트블록에 구비되는 데이터연동블록에서 다른기능블록과 연동하여 제공되는 데이터들의 충돌이 발생하지 않도록 자원을 관리하고, 상기 데이터업데이트블록에 구비되는 병렬연산블록에서 상기 탄도계산블록과 연동하여 상기 비표준조건데이터를 기반으로 실시간 병렬연산을 수행하며, 상기 데이터업데이트블록에 구비되는 범위설정블록에서 실시간 고속연산을 수행할 수 있도록 발사각과 상기 사거리의 범위를 특정하여 할당하고, 상기 데이터업데이트블록에 구비되는 업데이트블록에서 상기 비표준조건데이터가 시간에 따라 변하는 경우 신규데이터로 업데이트하며,
    상기 병렬연산블록에서 상기 비표준조건데이터인 매트릭스(matrix)데이터를 FPGA나 고성능 DSP를 활용하여 연산을 수행하는 방식으로 복잡한 연산을 병렬로 처리하여 상기 실시간 병렬연산을 수행하고,
    상기 업데이트블록에서 상기 발사각 및 사거리의 비표준조건에서 일정 시간 후 상기 비표준조건의 특성이 변화하게 될 경우에도 새로운 파일럿포인트(pilot point)의 결과값이 반영될 수 있도록 업데이트시키는
    적응형 사격제원 계산시스템의 사격제원 계산방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 표준조건데이터는,
    포신, 탄종, 신관, 장약, 진지고도, 표적고도, 방위각 및 사거리를 포함하는
    적응형 사격제원 계산시스템의 사격제원 계산방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 비표준조건데이터는,
    기상, 포구속도, 탄무게, 장약온도 및 해수면차를 포함하는
    적응형 사격제원 계산시스템의 사격제원 계산방법.
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