KR102666121B1 - 복수의 음향센서를 이용한 수중 무기 및 수중 무기 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 수중 무기 및 이를 포함하는 수중 무기 제어 시스템을 적용함으로써, 외부로부터 수신한 신호와 복수의 음향 센서가 감지한 수상함의 이동방향을 기반으로 활성화, 비활성화, 기폭 등의 작동을 수행하여 아함을 안전하게 아항 또는 적항으로 출입하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 수중 무기 및 이를 포함하는 수중 무기 제어 시스템을 적용함으로써, 복수의 음향 센서가 함 소음의 방위각을 추정하여 적함이 기뢰의 상측에 위치할 때 기폭을 수행할 수 있다.

Description

복수의 음향센서를 이용한 수중 무기 및 수중 무기 제어 시스템{UNDERWATER WEAPON USING MULTIPLE ACOUSTIC SENSORS AND UNDERWATER WEAPON CONTROL SYSTEM}

본 발명은 수중 무기 및 수중 무기 제어 시스템에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

기뢰는 적의 함선 또는 잠수함을 파괴하고 적항을 봉쇄하거나 아항을 방어하기 위해, 수중에 설치되는 폭탄이다. 기뢰는 부설함에 의한 수동 방식 또는 자항 방식으로 특정 위치에 부설된 후, 목표로 하는 적함에서 발생하는 음향이나 자기 신호에 대응하여 기폭을 수행한다. 기뢰는 부유 기뢰, 매설 기뢰 및 자항 기뢰 등 운용 방법에 따라 다양한 종류로 구분된다.

한편, 봉쇄했던 적항으로 아함이 침입하거나 방어된 아항에서 아함이 외부로 나가는 경우, 부설된 기뢰를 제거하기 위해 기뢰를 부설한 위치에 소해함을 운영하여 기뢰를 탐사하고 탐사된 기뢰를 제거하고 있다.

자항 기뢰는 폭약/발화 장치를 갖추고 수중에 부설되어 적함을 폭파하는 기뢰의 일종으로서, 모함으로부터 발사된 후에 목적지를 향해 이동하여 착저 후 센서 감응에 의해 폭발한다.

이와 같이 부설되어 활성화된 기뢰를 제거하기 위해서는 별도의 소해함을 운용하여 기뢰의 소해 작업을 수행해야 하는 번거로움이 있다. 또한, 기뢰는 적함과 아함을 능동적으로 구분하지 못하기 때문에, 부설된 기뢰에 의해 아함에 피해가 발생하는 경우도 있다. 또한, 부설된 기뢰의 상태를 확인하는 것이 어려워 신속하게 작전을 수립하는 것이 불가능할 뿐만 아니라, 부설된 기뢰의 소해 작업 시 위험이 동반하게 되는 문제점이 있다.

구형 빔 특성을 갖는 단일 음향센서를 적용한 자항 기뢰는, 목표물의 추진부에서 발생하는 방사 소음의 크기에 따라 기폭 신호를 생성하며, 신관 등을 추가하여 최종 기폭여부를 결정한다.

구형 빔 특성을 갖는 단일 음향센서를 적용하면, 목표물에서 방사되는 음향에 대한 주파수와 크기 성분만 감지 가능하기 때문에 거리나 진입 방향을 탐지할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 음향이나 자기의 경우 문턱 전압을 기준으로 반응하므로, 다양한 크기의 목표물에 대해 정확한 기폭 시점을 지정할 수 없어 오폭되거나 소해될 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제 10-2214671호(2021.02.04.)

본 발명이 이루고자 하는 목적은, 외부로부터 수신한 신호와 복수의 음향 센서가 감지한 수상함의 이동방향을 기반으로 활성화, 비활성화, 기폭 등의 작동을 수행하여 아함을 안전하게 아항 또는 적항으로 출입하도록 할 수 있는 수중 무기 및 이를 포함하는 수중 무기 제어 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 목적은, 복수의 음향 센서가 함 소음의 방위각을 추정하여 적함이 기뢰의 상측에 위치할 때 기폭을 수행할 수 있는 수중 무기 및 이를 포함하는 수중 무기 제어 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기는, 복수의 음향 센서를 이용하여 음향 감응을 통해 적함을 탐지하는 탐지부; 외부로부터 상기 수중 무기를 비활성화 모드로 동작하게 하는 출입신호와 상기 수중 무기를 활성화 모드로 동작하게 하는 기폭대기신호를 수신하는 통신 모듈; 및 상기 통신 모듈이 출입신호를 수신한 경우에는 상기 비활성화 모드에 대응하여 기폭하지 않고, 상기 통신 모듈이 기폭대기신호를 수신하거나 상기 출입신호를 수신하지 않은 경우에는 상기 활성화 모드에 대응하여 상기 탐지부가 적함을 탐지하면 폭발하는 기폭부;를 포함한다.

여기서, 상기 탐지부는, 상기 수중 무기의 선수 방위를 나타내는 헤딩 정보를 획득하는 자세 센서를 포함하고, 상기 복수의 음향 센서는, 음향을 방출하는 대상의 이동 방향을 감지하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 통신 모듈이 상기 출입신호를 수신한 경우, 획득된 헤딩 정보와 상기 감지된 대상의 이동 방향을 기반으로 상기 출입신호의 정상 수신 여부를 판단하는 출입신호 확인부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 출입신호 확인부는, 상기 수중 무기의 선수 방위와 상기 음향을 방출하는 대상의 이동 방향의 차이가 미리 결정된 제1 기준 범위 이내인 경우, 상기 출입신호를 정상 수신한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기폭부는, 상기 출입신호 확인부가 상기 출입신호를 정상 수신한 것으로 판단하면, 상기 비활성화 모드에 대응하여 동작하고, 상기 출입신호 확인부가 상기 출입신호를 정상 수신하지 않은 것으로 판단하면, 상기 활성화 모드에 대응하여 동작하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기폭부는, 상기 활성화 모드로 동작하는 경우, 상기 탐지부가 상기 복수의 음향 센서를 이용하여 감지한 적함의 방위각이 미리 결정된 제2 범위에 해당하는 경우 폭발하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기폭부는, 상기 통신 모듈이 상기 출입신호를 수신한 경우에 미리 결정된 시간 동안 상기 비활성화 모드에 대응하여 기폭하지 않고, 상기 미리 결정된 시간 동안이 경과한 후에 상기 활성화 모드로 동작하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탐지부는, 외부로부터의 충격을 감지하는 충격감지센서를 포함하고, 상기 기폭부는, 상기 활성화 모드로 동작하는 경우, 상기 충격감지센서가 미리 결정된 충격임계값을 초과하는 충격을 감응하면 폭발하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탐지부는, 외부의 수중운동체 또는 수상함으로부터 발생되는 자력을 감지하는 자기감지센서를 포함하고, 상기 기폭부는, 상기 활성화 모드로 동작하는 경우, 상기 자기감지센서가 미리 결정된 자기임계값을 초과하는 자력을 감응하면 폭발하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기를 제어하는 수중 무기 제어 시스템은, 복수의 음향 센서를 이용하여 음향 감응을 통해 적함을 탐지하는 탐지부, 외부로부터 상기 수중 무기를 비활성화 모드로 동작하게 하는 출입신호와 상기 수중 무기를 활성화 모드로 동작하게 하는 기폭대기신호를 수신하는 통신 모듈, 및 상기 통신 모듈이 출입신호를 수신한 경우에는 상기 비활성화 모드에 대응하여 기폭하지 않고, 상기 통신 모듈이 기폭대기신호를 수신하거나 상기 출입신호를 수신하지 않은 경우에는 상기 활성화 모드에 대응하여 상기 탐지부가 적함을 탐지하면 폭발하는 기폭부를 포함하는 수중 무기; 및 무선통신을 통해 상기 출입신호와 상기 기폭대기신호를 상기 수중 무기로 송수신하고, 해수면 상에 배치되는, 수상함;을 포함한다.

여기서, 상기 탐지부는, 상기 수중 무기의 선수 방위를 나타내는 헤딩 정보를 획득하는 자세 센서를 포함하고, 상기 복수의 음향 센서는, 음향을 방출하는 대상의 이동 방향을 감지하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 통신 모듈이 상기 출입신호를 수신한 경우, 획득된 헤딩 정보와 상기 감지된 대상의 이동 방향을 기반으로 상기 출입신호의 정상 수신 여부를 판단하는 출입신호 확인부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 출입신호 확인부는, 상기 수중 무기의 선수 방위와 상기 음향을 방출하는 대상의 이동 방향의 차이가 미리 결정된 제1 기준 범위 이내인 경우, 상기 출입신호를 정상 수신한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 수중 무기 및 이를 포함하는 수중 무기 제어 시스템을 적용함으로써, 외부로부터 수신한 신호와 복수의 음향 센서가 감지한 수상함의 이동방향을 기반으로 활성화, 비활성화, 기폭 등의 작동을 수행하여 아함을 안전하게 아항 또는 적항으로 출입하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 수중 무기 및 이를 포함하는 수중 무기 제어 시스템을 적용함으로써, 복수의 음향 센서가 함 소음의 방위각을 추정하여 적함이 기뢰의 상측에 위치할 때 기폭을 수행할 수 있다.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.

도 1은 종래의 단일 음향 센서를 적용한 수중 무기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기 및 이를 포함하는 수중 무기 제어 시스템의 운용 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기에 포함된 복수의 음향 센서의 배열 간격에 따른 수신 빔포밍 형상을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기의 수신 신호 운용 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기 제어 시스템에 의하여 수행되는 수중 무기 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “가진다”, “가질 수 있다”, “포함한다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있으며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터 구조들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.

도 1은 종래의 단일 음향 센서를 적용한 수중 무기를 설명하기 위한 도면이다.

단일 음향 센서(111)를 장착한 수중 무기(400)는 방향 탐지가 불가능하며 오직 수신한 음향 신호의 크기에 대응해서 기폭신호를 생성하기 때문에 아함(200)과 적함(300)을 구분하지 못하고, 다양한 작전 수행 불가하다는 문제점이 있다.

보다 상세하게는, 단일 음향 센서(111)를 장착한 수중 무기(400)는 1개의 음향 센서(111)를 이용하여 함에서 발생하는 소음을 수신하고 문턱전압 이상의 값에 대해 기폭신호를 생성한다.

종래의 단일 음향 센서(111)를 장착한 수중 무기(400)를 적용하는 경우, 봉쇄했던 적항을 아함이 침입하거나 방어된 아항에서 아함이 외부로 나가는 경우, 부설된 기뢰를 제거하기 위해 기뢰를 부설한 위치에 소해함을 운영하여 기뢰를 탐사하고 탐사된 기뢰를 제거해야 한다.

또한, 단일 음향 센서(111)를 장착한 수중 무기(400)(예를 들어, 기뢰)는 아함(200)과 적함(300)을 능동적으로 구분하지 못하기 때문에, 부설된 기뢰에 의해 아함(200)에 피해가 발생하는 경우도 있다. 한편, 부설된 기뢰의 상태를 확인하는 것이 어려워 신속하게 작전을 수립하는 것이 불가능할 뿐만 아니라, 부설된 기뢰의 소해 작업 시 위험이 동반하게 되는 문제점이 있다.

단일 음향 센서(111)를 장착한 수중 무기(400)(예를 들어, 구형 빔 특성을 갖는 단일 음향센서를 적용한 자항 기뢰)는, 목표물의 추진부에서 발생하는 방사 소음의 크기에 따라 기폭 신호를 생성하며, 신관 등을 추가하여 최종 기폭여부를 결정한다.

구형 빔 특성을 갖는 단일 음향센서를 적용하면, 목표물에서 방사되는 음향에 대한 주파수와 크기 성분만 감지 가능하기 때문에 거리나 진입 방향을 탐지할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 음향이나 자기의 경우 문턱 전압을 기준으로 반응하므로, 다양한 크기의 목표물에 대해 정확한 기폭 시점을 지정할 수 없어 오폭되거나 소해될 수 있다는 문제점이 있다.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수중 무기 및 수중 무기 제어 시스템의 다양한 실시 예에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 수중 무기(100)는 탐지부(110), 구동부(120), 통신모듈(130), 기폭부(140) 및 출입신호 확인부(150)를 포함할 수 있다.

탐지부(110)는 복수의 음향 센서(111)를 이용하여 음향 감응을 통해 적함을 탐지할 수 있다.

복수의 음향 센서(111)는 음향을 방출하는 대상(예를 들어, 적함 또는 아함과 같은 수상함(surface vehicle))의 이동 방향을 감지할 수 있다. 도 2에서는 복수의 음향 센서(111)가 다섯 개 구비되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

탐지부(110)는 복수의 음향 센서(111)가 수신한 음향 신호의 크기가 미리 결정된 기준음향세기 이상인 경우, 적함을 탐지한 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 탐지부(110)는 복수의 음향 센서(111)가 수신한 음향 감지 값이 미리 결정된 음향 감지 문턱 전압보다 클 경우, 적함을 탐지한 것으로 할 수 있다.

탐지부(110)는 수중 무기(100)의 선수 방위를 나타내는 헤딩 정보를 획득하는 자세 센서(112)를 포함할 수 있다. 탐지부(110)는 외부로부터의 충격을 감지하는 충격감지센서(113)를 포함할 수 있다. 탐지부(110)는 외부의 수중운동체 또는 수상함으로부터 발생되는 자력을 감지하는 자기감지센서(114)를 포함할 수 있다.

구동부(120)는 적항구가 존재하는 착저위치 또는 아항을 방어하기 위한 착저위치로 자항하기 위한 항법 및 동력을 제공할 수 있다. 구동부(120)는 모함에서 발사된 후에 수중무기(100)가 착저위치로 자항하기 위한 제어를 수행할 수 있고, 모함에서 발사된 후에 착저위치로 자항하기 위한 동력을 발생시키는 추진부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.

통신모듈(130)는 외부로부터 수중 무기(100)를 비활성화 모드로 동작하게 하는 출입신호와 수중 무기(100)를 활성화 모드로 동작하게 하는 기폭대기신호를 수신할 수 있다.

출입신호는 진입신호와 진출신호를 포함할 수 있다.

'진입'과 '진출'의 기준은 수중무기(100)의 선수 방위를 기준으로 한다.

수중무기(100)가 적항을 봉쇄하기 위한 목적으로 착저된 경우에, 수중무기(100)의 선수 방위는 적항을 향한다. 반대로, 수중무기(100)가 아항을 방어하기 위한 목적으로 착저된 경우에, 수중무기(100)의 선수 방위는 아항의 반대 방향을 향한다.

즉, 진입신호의 '진입'은 적항으로의 진입을 나타내고, 진출신호의 '진출'은 적항으로부터 외부로 진출을 나타낸다.

따라서, 수상함(200)이 아항으로 진입하려는 경우에는 진출신호를 송신하고, 아항으로부터 외부로 진출하려는 경우에는 진입신호를 송신하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 출입신호와 기폭대기신호는 음향 신호일 수 있고, 핑(Ping)일 수 있다.

여기서, 비활성화 모드는 탐지부(110)가 적함을 탐지(복수의 음향 센서(111)가 수신한 음향 신호의 크기가 미리 결정된 기준음향세기 이상)하거나, 후술될 미리 결정된 충격임계값을 초과하는 충격을 감응하거나 또는 후술될 미리 결정된 자기임계값을 초과하는 자기 신호를 감응한 경우에도 기폭부(140)가 폭발하지 않는 상태를 의미한다.

반대로, 활성화 모드는 탐지부(110)가 적함을 탐지(복수의 음향 센서(111)가 수신한 음향 신호의 크기가 미리 결정된 기준음향세기 이상)하거나, 후술될 미리 결정된 충격임계값을 초과하는 충격을 감응하거나 또는 후술될 미리 결정된 자기임계값을 초과하는 자기 신호를 감응한 경우에 기폭부(140)가 폭발하는 상태를 의미한다.

기폭부(140)는 통신 모듈(130)이 출입신호를 수신한 경우에는 비활성화 모드에 대응하여 기폭하지 않고, 통신 모듈(130)이 기폭대기신호를 수신하거나 출입신호를 수신하지 않은 경우에는 활성화 모드에 대응하여 탐지부(110)가 적함을 탐지하면 폭발할 수 있다.

기폭부(140)는 활성화 모드로 동작하는 경우, 탐지부(110)가 복수의 음향 센서(111)를 이용하여 감지한 적함의 방위각이 미리 결정된 제2 범위(예를 들어, 수중 무기(100)의 상부를 기준으로 -10도 ~ 10도)에 해당하는 경우 폭발할 수 있다. 수중 무기(100)의 상부를 기준으로 -10도 ~ 10도에 적함이 위치하는 경우에, 수중 무기(100)와 적함(300) 사이의 거리가 최단거리이므로, 최적의 위치에 적함(300)이 도달한 경우에 폭발하여, 적함(300)에 최대의 피해를 주기 위함이다.

기폭부(140)는 통신 모듈(130)이 출입신호를 수신한 경우에 미리 결정된 시간 (예를 들어, 5분)동안 비활성화 모드에 대응하여 기폭하지 않고, 미리 결정된 시간 이 경과한 후에 활성화 모드로 동작할 수 있다.

기폭부(140)는 활성화 모드로 동작하는 경우, 충격감지센서(113)가 미리 결정된 충격임계값을 초과하는 충격을 감응하면 폭발할 수 있다. 예를 들어, 기폭부(140)는 충격감지센서(113)가 감지한 충격 감지값이 미리 결정된 충격 감지 문턱 전압을 초과하는 경우에 폭발할 수 있다.

기폭부(140)는 활성화 모드로 동작하는 경우, 자기감지센서(114)가 미리 결정된 자기임계값을 초과하는 자력을 감응하면 폭발할 수 있다. 예를 들어, 기폭부(140)는 자기감지센서(113)가 감지한 자기 감지값이 미리 결정된 자기 감지 문턱 전압을 초과하는 경우에 폭발할 수 있다.

출입신호 확인부(150)는 통신 모듈(130)이 출입신호를 수신한 경우, 자세 센서(112)로부터 획득된 헤딩 정보와 복수의 음향센서(111)로부터 감지된 대상의 이동 방향을 기반으로 출입신호가 정상신호인지 여부를 판단할 수 있다.

출입신호 확인부(150)는 수중 무기(100)의 선수 방위와 음향을 방출하는 대상의 이동 방향의 차이가 미리 결정된 제1 기준 범위 이내인 경우, 출입신호를 정상신호인 것으로 판단할 수 있다.

아함이 진입신호를 송신하는 경우, 일반적으로, 수중 무기(100)의 선수 방위와 아함의 이동 방향은 실질적으로 일치하는 경우가 대부분이므로, 출입신호를 송신한 대상의 이동 방향이 수중 무기(100)의 선수 방위와 실질적으로 일치하는지 여부를 확인하기 위함이다. 예를 들어, 출입신호 확인부(150)는 수중 무기(100)의 선수 방위와 아함의 이동 방향이 -15도 ~ 15도에 해당하는 경우, 진입신호가 정상신호인 것으로 판단할 수 있다.

반대로, 아함이 진출신호를 송신하는 경우, 일반적으로, 수중 무기(100)의 선수 방위와 아함의 이동 방향은 실질적으로 반대되는 경우가 대부분이므로, 출입신호를 송신한 대상의 이동 방향이 수중 무기(100)의 선수 방위와 실질적으로 반대되는지 여부를 확인하기 위함이다. 예를 들어, 출입신호 확인부(150)는 수중 무기(100)의 선수 방위와 아함의 이동 방향이 165(-165)도 ~ 195도에 해당하는 경우, 진출신호가 정상신호인 것으로 판단할 수 있다.

기폭부(140)는 출입신호 확인부(150)가 출입신호를 정상신호인 것으로 판단하면, 비활성화 모드에 대응하여 동작하고, 출입신호 확인부(150) 출입신호를 정상신호가 아닌 것으로 판단하면, 활성화 모드에 대응하여 동작할 수 있다.

도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시 예에서 수중 무기(100)와 연결된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기 및 이를 포함하는 수중 무기 제어 시스템의 운용 예시를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기 및 이를 포함하는 수중 무기 제어 시스템의 운용 예시로, 아군의 수상함(200)이 적항을 봉쇄하기 위하여 착저한 수중무기(100)를 통과하여 적항에 진입하는 상황을 설명하기 위한 도면이다.

수상함(200)은 출입신호와 기폭대기신호를 수중 무기(100)로 송신하며, 해수면 상에 배치될 수 있다.

수상함(200)은 적항에 진입하기 위하여 수중 무기(100)로 출입신호를 송신할 수 있다. 보다 상세하게는, 수상함(200)은 적항에 진입하기 위하여 수중 무기(100)로 출입신호 중에서 진입신호를 송신할 수 있다.

이어서, 수중 무기(100)는 수신한 출입신호가 정상신호인지 여부를 판단할 수 있다.

이 경우, 수중 무기(100)의 헤딩 방위와 수상함(200)의 이동 방위가 실질적으로 일치하므로, 수중 무기(100)는 수신한 출입신호가 정상신호라고 판단하고, 미리 결정된 기준 시간 동안 비활성화 모드로 동작할 수 있다.

따라서, 수중 무기(100)는 수상함(200)으로부터 음향 신호를 감지하거나, 자기 신호를 감지하더라도 폭발하지 않고, 수상함(200)은 안전하게 적항으로 진입할 수 있다.

도 3에서 설명한 내용은 수상함(200)이 아항을 보호하기 위하여 착저한 수중무기(100)를 통과하는 상황에 유사하게 적용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기 및 이를 포함하는 수중 무기 제어 시스템의 운용 예시로, 아군의 수상함(200)이 적항에서 임무를 마치고 복귀하기 위하여 착저한 수중무기(100)를 통과하여 적항으로부터 외부로 진출하는 상황을 설명하기 위한 도면이다.

수상 함(200)은 적항구로부터 외부로 진출하기 위하여 출입신호를 송신할 수 있다. 보다 상세하게는, 수상함(200)은 적항구로부터 외부로 진출하기 위하여 수중 무기(100)로 출입신호 중에서 진출신호를 송신할 수 있다.

이어서, 수중무기(100)는 수신한 출입신호가 정상신호인지 여부를 판단할 수 있다.

수신한 출입신호가 정상신호인 경우, 출입신호에 대응하여 미리 결정된 기준 시간 동안 비활성화 모드로 동작할 수 있다.

이어서, 수상함(200)은 추격해오는 적함(300)을 공격하기 위하여 수중 무기(100)로 기폭대기신호를 송신할 수 있다.

수중 무기(100)는 수신한 기폭대기신호에 대응하여 활성화 모드로 동작할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 수중 무기(100)는 기폭대기신호를 수신한 경우, 상기 미리 결정된 기준 시간이 경과되기 이전이라도 활성화 모드로 동작할 수 있다.

수중 무기(100)는 추격해오는 적함(300)을 감지하여 폭발할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기에 포함된 복수의 음향 센서의 배열 간격에 따른 수신 빔포밍 형상을 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 복수의 음향 센서(111)는 일정한 간격으로 수중 무기(100)의 길이 방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다.

본 발명에서 '길이 방향'이라 함은 도 2를 기준으로 가로 방향이다. 이하에서는 지정한 방향을 기준으로 설명한다.

도 5는 복수의 음향 센서(111)의 배치 간격에 따른 빔 형성 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 빔 형성은 상세 운용 방법에 따라 최종 결정될 수 있다.

도 5의 (a), (c), (e)는 3D 빔 형상을 나타내고, (b), (d), (f)는 2D 빔 형상을 나타낸다.

도 5의 (a)와 (b)는 복수의 음향 센서(111)가 0.5미터 간격으로 배치된 경우의 빔 형상이다.

도 5의 (c)와 (d)는 복수의 음향 센서(111)가 0.75미터 간격으로 배치된 경우의 빔 형상이다.

도 5의 (e)와 (f)는 복수의 음향 센서(111)가 1.0미터 간격으로 배치된 경우의 빔 형상이다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기의 수신 신호 운용 예시를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 진입/진출/기폭 신호의 상세 운용 예시이다. 수중 무기(100)는 펄스가 입력될 경우, 사전에 입력된 기준 신호 세트(진입 Ping / 진출 Ping / 기폭 Ping)를 이용하여 Matched Filtering을 수행하고 진입 Ping / 진출 Ping / 기폭 Ping의 크기를 비교하여 명령을 분석할 수 있다.

명령을 분석한 결과가 진입/진출 신호일 경우, 수중 무기(100)는 신호의 방위각을 추정하여 수상 함(200)의 이동 방향을 확인하여 진입/진출 신호와 실질적으로 일치할 경우 비활성화 모드로 동작할 수 있다.

명령을 분석한 결과가 기폭대기신호일 경우에는, 수중 무기(100)는 함소음을 분석하여 탐지 방위가 0˚ 부근(-5˚ ~ 5˚)에서(최근접 상황) 기폭을 수행할 수 있다.

그러면, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기 제어 방법에 대하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 무기 제어 시스템에 의하여 수행되는 수중 무기 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

S701 단계에서, 수상 함(200)은 적항구로 진입하기 위하여 출입신호를 송신할 수 있다. 보다 상세하게는, 수상 함(200)은 적항구로 진입하기 위하여 진입신호를 송신할 수 있다.

S702 단계에서, 수중 무기(100)는 수신한 출입신호가 정상신호인지 여부를 판단할 수 있다.

S703 단계에서, 수중 무기(100)는 수신한 출입신호가 정상신호인 경우, 출입신호에 대응하여 미리 결정된 기준 시간 동안 비활성화 모드로 동작할 수 있다.

S704 단계에서, 수상 함(200)은 적항구로부터 외부로 진출하기 위하여 출입신호를 송신 할 수 있다. 보다 상세하게는, 수상 함(200)은 적항구로부터 외부로 진출하기 위하여 진출신호를 송신할 수 있다.

S705 단계에서, 수중 무기(100)는 수신한 출입신호가 정상신호인지 여부를 판단할 수 있다.

S706 단계에서, 수중 무기(100)는 수신한 출입신호가 정상신호인 경우, 출입신호에 대응하여 미리 결정된 기준 시간 동안 비활성화 모드로 동작할 수 있다.

S707 단계에서, 수상 함(200)은 추격해오는 대상을 공격하기 위하여 기폭대기신호를 송신할 수 있다.

S708 단계에서, 수중 무기(100)는 수신한 기폭대기신호에 대응하여 활성화 모드로 동작할 수 있다.

S709 단계에서, 수중 무기(100)는 추격해오는 대상을 탐지하여 폭발할 수 있다.

도 7에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시 예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 7에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록 매체로서는 자기기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 수중 무기
110: 탐지부
111: 음향 센서
112: 자세 센서
113: 충격감지센서
114: 자기감지센서
120: 구동부
130: 통신모듈
140: 기폭부
150: 출입신호 확인부

Claims (13)

1. 수중 무기에 있어서,
   복수의 음향 센서를 이용하여 음향 감응을 통해 적함을 탐지하는 탐지부;
   외부로부터 상기 수중 무기를 비활성화 모드로 동작하게 하는 출입신호와 상기 수중 무기를 활성화 모드로 동작하게 하는 기폭대기신호를 수신하는 통신 모듈; 및
   상기 통신 모듈이 출입신호를 수신한 경우에는 상기 비활성화 모드에 대응하여 기폭하지 않고, 상기 통신 모듈이 기폭대기신호를 수신하거나 상기 출입신호를 수신하지 않은 경우에는 상기 활성화 모드에 대응하여 상기 탐지부가 적함을 탐지하면 폭발하는 기폭부;를 포함하고,
   상기 탐지부는, 상기 수중 무기의 선수 방위를 나타내는 헤딩 정보를 획득하는 자세 센서를 포함하고,
   상기 복수의 음향 센서는, 음향을 방출하는 대상의 이동 방향을 감지하는 것을 특징으로 하는, 수중 무기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 통신 모듈이 상기 출입신호를 수신한 경우, 상기 획득된 헤딩 정보와 상기 감지된 대상의 이동 방향을 기반으로 상기 출입신호가 정상신호인지 여부를 판단하는 출입신호 확인부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 무기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 출입신호 확인부는,
   상기 수중 무기의 선수 방위와 상기 음향을 방출하는 대상의 이동 방향의 차이가 미리 결정된 제1 기준 범위 이내인 경우, 상기 출입신호를 정상신호인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 수중 무기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 기폭부는,
   상기 출입신호 확인부가 상기 출입신호를 정상신호인 것으로 판단하면, 상기 비활성화 모드에 대응하여 동작하고,
   상기 출입신호 확인부가 상기 출입신호를 정상신호가 아닌 것으로 판단하면, 상기 활성화 모드에 대응하여 동작하는 것을 특징으로 하는 수중 무기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 기폭부는,
   상기 활성화 모드로 동작하는 경우, 상기 탐지부가 상기 복수의 음향 센서를 이용하여 감지한 적함의 방위각이 미리 결정된 제2 범위에 해당하는 경우 폭발하는 것을 특징으로 하는 수중 무기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 기폭부는,
   상기 통신 모듈이 상기 출입신호를 수신한 경우에 미리 결정된 시간 동안 상기 비활성화 모드에 대응하여 기폭하지 않고, 상기 미리 결정된 시간 동안이 경과한 후에 상기 활성화 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 수중 무기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 탐지부는,
   외부로부터의 충격을 감지하는 충격감지센서를 포함하고,
   상기 기폭부는,
   상기 활성화 모드로 동작하는 경우, 상기 충격감지센서가 미리 결정된 충격임계값을 초과하는 충격을 감응하면 폭발하는 것을 특징으로 하는 수중 무기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 탐지부는,
   외부의 수중운동체 또는 수상함으로부터 발생되는 자력을 감지하는 자기감지센서를 포함하고,
   상기 기폭부는,
   상기 활성화 모드로 동작하는 경우, 상기 자기감지센서가 미리 결정된 자기임계값을 초과하는 자력을 감응하면 폭발하는 것을 특징으로 하는 수중 무기.
10. 수중 무기를 제어하는 수중 무기 제어 시스템에 있어서,
    복수의 음향 센서를 이용하여 음향 감응을 통해 적함을 탐지하는 탐지부, 외부로부터 상기 수중 무기를 비활성화 모드로 동작하게 하는 출입신호와 상기 수중 무기를 활성화 모드로 동작하게 하는 기폭대기신호를 수신하는 통신 모듈, 및 상기 통신 모듈이 출입신호를 수신한 경우에는 상기 비활성화 모드에 대응하여 기폭하지 않고, 상기 통신 모듈이 기폭대기신호를 수신하거나 상기 출입신호를 수신하지 않은 경우에는 상기 활성화 모드에 대응하여 상기 탐지부가 적함을 탐지하면 폭발하는 기폭부를 포함하는 수중 무기; 및
    상기 출입신호와 상기 기폭대기신호를 상기 수중 무기로 송신하고, 해수면 상에 배치되는, 수상함;을 포함하고,
    상기 탐지부는, 상기 수중 무기의 선수 방위를 나타내는 헤딩 정보를 획득하는 자세 센서를 포함하고,
    상기 복수의 음향 센서는, 음향을 방출하는 대상의 이동 방향을 감지하는 것을 특징으로 하는 수중 무기 제어 시스템.
11. 삭제
12. 제10항에 있어서,
    상기 통신 모듈이 상기 출입신호를 수신한 경우, 상기 획득된 헤딩 정보와 상기 감지된 수상함의 이동 방향을 기반으로 상기 출입신호가 정상신호인지 여부를 판단하는 출입신호 확인부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 무기 제어 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 출입신호 확인부는,
    상기 수중 무기의 선수 방위와 상기 음향을 방출하는 수상함의 이동 방향의 차이가 미리 결정된 제1 기준 범위 이내인 경우, 상기 출입신호를 정상신호인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 수중 무기 제어 시스템.

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