KR20070057927A - 전장 시뮬레이션을 위한 적중 감지용 센서 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 센서(3), 단거리 무선 송신기, 전압원 및 전장 시뮬레이션 참가자(6)에 센서 모듈(1)을 고정하기 수단을 구비한 하우징(2)을 포함하는 전장 시뮬레이션을 위한 적중 감지용 센서 모듈(1)에 관한 것이다.

Description

전장 시뮬레이션을 위한 적중 감지용 센서 모듈{SENSOR MODULE FOR DETECTING HITS FOR BATTLE FIELD SIMULATIONS}

본 발명은 전장 시뮬레이션을 위한 적중 감지용 센서 모듈 및 전장 시뮬레이션에서의 그 사용에 관한 것이다.

알려진 바와 같이 직접 조준된 무기가 사용되는 사격 훈련 및 전투 훈련 센터에서는 듀얼 시뮬레이션이 사용된다. 이 시뮬레이션에서는 사격자, 사격, 무기의 종류 및 사용된 탄의 종류에 대한 정보가 조준되고 코딩된 적외선 레이저 빔을 통해 표적으로 전달된다. 참가자가 착용하는 소위 참가자 유닛으로 불리는 전자 평가장치와 케이블로 연결되어 있으며 적중되는 레이저 빔을 감지하는 복수의 감지기가 잠재적 표적에 해당하는 참가자에 분포되어 있다. 표적에서 레이저 빔의 적중점 및 이로써 실제 상황에서 발생하는 무기 효과에 대한 올바른 진술에 가능하도록, 센서 간격 및 위치를 적중되는 레이저 빔의 직경에 따라 선택해야 한다. 이를 위해, 저장된 손상 모형에 따라 적중을 평가하는 평가 시스템이 참가자 유닛에 존재한다. 추가적으로 참가자 유닛에는 적중률 통보를 위해 훈련 중앙 통제실과 무선 통신이 가능한 무선 시스템이 존재한다.

알려진 센서 장치를 군사 목적으로 사용할 때 센서 또는 센서의 케이블 연결 부가 자주 손상되고 따라서 기능의 제한 또는 전체 센서 시스템의 고장 및 이로써 훈련 참가자의 부상이 발생한다. 고장난 센서 또는 고장난 케이블 연결부의 식별은 병렬로 연결된 배선으로 인해 매우 난해하고 복잡하다. 수리 비용은 장비의 가치에 비해 매우 높다.

따라서 본 발명은 전술한 단점을 포함하지 않는, 전장 시뮬레이션을 위한 적중 감지용 센서 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이 목적은 적외선 센서, 단거리 무선 송신기, 전압원 및 전장 시뮬레이션 참가자에 센서 모듈을 고정하기 수단을 구비한 하우징을 포함하는 센서 모듈을 통해 달성된다.

여기에서 "참가자"란 일반적으로 전장 시뮬레이션에서 잠재적 표적을 의미한다. 따라서 참가자는 사람, 차량 또는 건물일 수도 있다.

참가자의 각 센서 모듈은 단거리 무선 송신기를 통해 무선 네트워크로 서로 연결되고 참가자 유닛과 연결될 수 있다. 예를 들어 송신 범위가 5미터 미만인 블루투스 기술 기반의 무선 네트워크가 사용될 수 있다.

따라서 참가자의 각 적외선 센서는 케이블 없이 무선으로 참가자 유닛과 연결된다. 이는 고장 빈도를 감소시키는데, 그 이유는 파절될 수 있는 케이블이 존재하지 않기 때문이다. 센서 모듈을 구비한 장비는 참가자에 맞게 조정할 필요도 없다. 다양한 사용 목적에 적합한 단 하나의 센서 타입만 필요하므로, 표준화된 제조가 가능하고 재고관리가 간단하다. 이는 제조에서 뿐 아니라 유지보수에서도 비용을 현저하게 낮추는 효과를 제공한다. 마찬가지로 고장 진단 및 고장 식별이 용이하다.

또한 센서 모듈을 참가자에 쉽게 탈부착할 수 있다는 다른 이점이 제공된다. 새로운 표적 또는 새로운 형태의 표적에 대한 설정이 용이하며 다양한 해상도의 가변적 손상 감지 모듈을 구비한 센서 모듈의 융통성 있는 부착이 가능하다.

청구항 2에 따른 바람직한 실시 형태에서는 단거리 송신기가 참가자 유닛과의 통신에 사용되는 무선 모듈의 일부분이다.

청구항 3에 따른 센서 모듈은 그 사용 시간을 연장하기 위해 추가적으로 태양 전지 및 태양 전지에 의해 충전되는 충전식 축전지를 포함한다. 따라서 빛의 세기에 따라서 축전지가 충전되거나 또는 현저히 느리게 방전된다.

청구항 3에 따른 개선된 에너지 공급 또는 청구항 6 및 청구항 7에 따른 바람직한 에너지 절약 시스템은, 증가된 에너지 소비로 인한 사용 기간의 단축 없이 신호 증촉기를 센서 모듈에 통합하는 것을 가능하게 한다(청구항 4). 센서 모듈의 감도는 신호 증폭기에 의해 증가되므로, 신호를 발생시키는 레이저 에너지가 감소될 수 있다. 따라서 레이저 송신 출력이 참가자의 안구에 대한 어떠한 위험도 발생시키기 않는 값으로 감소될 수 있다. 신호 증폭기의 다른 이점은 예를 들어 태양광과 같은 장애성 외부광의 필터링을 위해 필터를 부착할 수 있다는 것이다(청구항 8).

청구항 6 및 청구항 7에 따른 특히 바람직한 실시 형태는 적은 에너지 소비량을 가지므로, 센서 모듈의 사용 시간이 현저하게 연장된다. 이를 위해 센서 모듈이 슬립 모드로 전환될 수 있는데, 이 슬립 모드에서는 적외선 센서 및 신호 증폭기가 활성화되고 단거리 무선 송신기 및 신호 처리기는 비활성화된다.

단거리 무선 송신기 및 신호 처리기는 입력되는 IR 펄스를 통해 슬립 모드에서 활성화되며 IR 신호의 처리 및 전송 후에 자동으로 다시 슬립 모드로 전환된다.

바람직하게도 센서 모듈의 센서는 90°이상, 바람직하게는 약 120°의 유효 개방각을 갖는다. 큰 개방각 및 센서의 증가된 감도로 인해 표적의 비평탄면에서 오는 산란광도 감지되고 처리된다. 근거리(5 내지 10 미터 미만의 거리)에서 높은 에너지 밀도를 갖는 레이저 빔 다발(laser beam bundle)의 직경이 작으므로, 신체 적중 시 센서가 직접 점등되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이로 인해 알려진 센서에서는 비현실적인 훈련 효과가 나타나지만, 본 발명에 따른 센서는 산란광도 감지하고 처리한다. 원거리에서 표적은 모든 측면에서 적중될 수 있다.

아래에서 본 발명은 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 센서 모듈의 정면도를 나타낸다.

도 2는 센서 모듈의 측면도를 나타낸다.

도 3은 제2 실시 형태에 대한 정면도를 나타낸다.

도 4는 전장 시뮬레이션에서 센서 모듈의 사용에 관한 블록도를 나타낸다.

센서 모듈(1)은 그 후면에서 밀폐되는 평평한 실린더 형태의 하우징(2)을 포함한다. 전면에서 하우징(2)의 원형 홈에 적외선 센서(3)가 고정되는데, 그 수신 표면은 90°이상의, 바람직하게는 약 120°의 입체각을 갖는다. 하우징(2) 내부에 배치된 축전지를 충전하는 적어도 하나의 태양 전지(solar cell)(4)가 센서(3) 둘레에 배치되어 있다. 축전지는 전압원으로서 센서 모듈(1)에 필요한 전력을 공급한다.

도 1 및 도 2에 따른 실시 형태에서는 거의 반구형으로 형성된 센서(3)의 수신 표면이 구형 캡의 형태를 가지며 하우징(2)에서부터 돌출된다. 태양 전지(4)는 환형으로 센서(3) 둘레에 배치된다.

도 3에 따른 실시 형태에서는 평평한 센서(3)가 하우징(2)의 원형 홈에서 디스크 뒤에 고정된다. 디스크 뒤에는 센서(3) 옆의 각 측면에 각각 하나의 태양 전지(4)가 배치되어 있다. 따라서 4개의 태양 전지가 존재한다.

모든 실시 형태에서 하우징(2)의 내부에는 참자가 유닛(7)과의 통신에 사용되는 무선 모듈이 배치된다. 무선 모듈은 고주파, 바람직하게는 ISM-밴드에서 낮은 송신 출력으로 송신하고 송신 범위가 최대 5 m인 단거리 무선 송신기를 포함한다. 예를 들어 단거리 무선 송신기는 블루-투스-기술(blue-tooth-technology)을 기반으로 한 송신기로서 형성된다. 또한 하우징(2)의 내부에는 적외선 센서(3)에 의해 발생된 펄스 신호를 증폭시키는 아날로그 전치 증폭기(preamplifier)가 존재한다. 마찬가지로 하우징(2)에 존재하는 디지털 신호 처리기는, 신호가 단거리 송신기에 의해 참가자 유닛(7)에 전송되기 전에 신호를 식별하고 분석한다.

바람직하게도 센서 모듈(1)은 예를 들어 태양광과 같은 장애성 외부광의 필터링에 사용되며 이로써 신호 품질을 개선하는 추가적인 광학 필터를 포함한다. 하 우징의 후면에는 센서 모듈(1)을 참가자에 고정하기 위한 수단이 배치된다. 실시예에서는 고정 수단이 후면에 고정된 클립(5)을 포함하는데, 이 클립을 이용해 센서 모듈(1)을 간단하게 전장 시뮬레이션 참가자(6)에 부착할 수 있다.

도 3에 개략적으로 도시한 바와 같이, 전장 시뮬레이션에서 각각의 센서 모듈(1)이 인원, 차량 또는 건물일 수도 있는 참가자(6), 즉 잠재적 표적의 손상 모형에 상응하게 민감한 부위에 정확하게 배치된다. 추가적으로 각각의 참가자(6)는, 주요 구성 요소로서 평가 시스템 및 무선 시스템을 포함하는 참가자 유닛(7)을 포함하는데, 이러한 시스템은 한편으로 참가자(6) 센서 모듈(1)의 신호를 수신하고 다른 한편으로는 데이터의 전달 및 수신을 위해 훈련 중앙 통제실(8)과 무선으로 연결될 수 있다. 각각의 센서 모듈(1) 및 참가자 유닛(7)은 각각의 참가자(6)에서 예를 들어 WLAN-네트워크로서 형성된 무선 네트워크를 형성한다. 시뮬레이션 참가자가 군인인 경우에는, 바람직하게도 그 시뮬레이션 무기도 무선 네트워크와 연결된다.

에너지 소비를 줄이고 이로써 축전지의 충전없이 가능한 사용 시간을 연장하기 위해, 각각의 센서 모듈(1)은 에너지 저장 시스템을 포함하는데, 원칙적으로 센서 모듈(1)이 슬립 모드(sleep mode)에서 이 에너지 저장 시스템을 통해 최소한의 에너지 소비량으로 유지된다. 센서(3)에 의해 적중이 감지되는 경우 비로소 센서 모듈(1)이 자동적으로 완전하게 활성화되며 그 참가자 유닛(7)과 무선 연결이 이루어진다. 데이터 교환 후에 센서 모듈이 다시 슬립 모드로 전환된다.

슬립 모드에서는 적외선 센서(3)와 아날로그 전치 증폭기만 활성화된다. 이 두 가지 구성 요소는 비교적 낮은 전류 소비량을 갖는다. 작동 시 비교적 많은 전류를 소비하는 송신기를 구비한 무선 모듈 및 신호 처리기는 슬립 모드에서 비활성화되며 이로써 최소 전류 소비량으로 전환된다. IR-임펄스가 입력되는 경우, 신호 처리기 및 무선 모듈이 제1 펄스열(pulse string)에 의해 "깨어나며"(wake up) 완전한 기능성으로 활성화된다. 이러한 과정은 데이터의 손실 없이 가능한데, 그 이유는 가동 중에 전송 오류를 방지하기 위하여, 듀얼 시뮬레이션에서 알려진 방식으로 사용된 IR 신호 코드에서 중복적 펄스열들이 수 차례에 걸쳐 연속적으로 전송되기 때문이다. 슬립 모드에서 센서 모듈(1)을 활성화시키는 제1 펄스열에 이어지는 펄스열이 처리되고 전송된다. 이어서 센서 모듈(1)이 자동적으로 다시 슬립 모드로 다시 전환된다.

본 발명은 전장 시뮬레이션을 위한 적중 감지용 센서 모듈에 이용될 수 있다.

Claims (11)

1. 

   적외선 센서(3),

   

   단거리 무선 송신기,

   

   전압원 및

   

   전장 시뮬레이션 참가자(6)에 센서 모듈(1)을 고정하기 수단을 구비한 하우징(2)을 포함하는 전장 시뮬레이션을 위한 적중 감지용 센서 모듈(1).
2. 제1항에 있어서, 단거리 송신기가 참가자 유닛(7)과의 통신에 사용되는 무선 모듈의 일부분인 것을 특징으로 하는 센서 모듈(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 센서 모듈이 전압원으로서 태양 전지(4) 및 태양 전지(4)에 의해 충전 가능한 축전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 모듈이 적외선 센서(3)의 신호 증폭을 위한 신호 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(1).
5. 제4항에 있어서, 센서 모듈이 신호의 식별 및/또는 분석을 위한 디지털 신호 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(1).
6. 제5항에 있어서, 센서 모듈이 에너지 소비를 감소시키기 위해 슬립 모드로 전환될 수 있으며, 이 슬립 모드에서 적외선 센서(3) 및 신호 증폭기가 활성화되고 단거리 무선 송신기 및 신호 처리기가 비활성화되는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(1).
7. 제6항에 있어서, 단거리 무선 송신기 및 신호 처리기가 입력되는 IR-임펄스를 통해 슬립 모드에서 활성화되며 IR 신호의 처리 및 전송 후에 자동으로 다시 슬립 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(1).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 모듈이 장애성 외부광을 필터링하기 위한 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(1).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적외선 센서(3)의 수신 표면이 90°이상의, 바람직하게는 약 120°의 입체각을 갖는 것을 특징으로 하는 센서 모듈(1).
10. 전장 시뮬레이션에서 참가자(6)에서의 적중 감지를 위한, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 센서 모듈(1)의 사용.
11. 참가자(6)의 각 센서 모듈(1)이 무선 네트워크에서 그 참가자 유닛(7)과 연결되는 제10항에 따른 사용.

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