KR20070060110A - 회전하는 터렛을 위한 통신링크 - Google Patents

Abstract

복수의 전자 구성요소들을 구비한 회전하는 터렛용의 통신 시스템은 상기 터렛과 상기 외부 전자장치들간을 접속하는 제1 집체 통신링크, 및 집체 통신링크의 채널에 복수의 전자 디바이스들 각각을 접속하기 위해 터렛 내 놓여진 제1 내부 통신 스위치를 포함한다.

Description

회전하는 터렛을 위한 통신링크{COMMUNICATION LINK FOR ROTATING TURRET}

본 발명은 회전 터렛을 위한 통신 링크에 관한 것으로, 특히 다음의 통신링크만에 관한 것은 아니나, 관측 장비를 수용하게 설계되고, 빠르게 이동하는 비히클(vehicle)에 터렛이 장착되어 및/또는 타겟이 빠르고 자유롭게 이동하고 있을지라도 타겟들을 추적하기 위해서 완전히 그리고 자유롭게 회전할 수 있게 설계된 관측 터렛용의 통신링크에 관한 것이다.

관측 터렛들은 통상적으로 비디오 카메라들, FLIR 카메라들, LASER 디바이스들, 등과 같은 하나 이상의 관측 디바이스들을 수용한다. 결과적인 비디오 신호들은 매우 데이터 집약적이어서 처리를 위해 컴퓨터 등에 전송될 필요가 있다. 이러한 관측 시스템들의 현 구조는 터렛 내에 관측 시스템들과, 터렛 외부에 데이터 처리 및 이외 계산용의 시스템들을 이 시스템과 관측 시스템간에 필요 용량의 데이터 링크들과 함께 구비한다. 이에 따라 터렛 내에서는 처리가 거의 행해지지 않고 터렛으로부터의 데이터 레이트들은 실시간 비디오 신호들을 수용하기 위해 매우 높을 필요가 있다.

특히, 처리는 피드백 루프들을 수반한다. 관측 터렛은 타겟을 촬상하고, 이미지를 추종하거나 터렛을 안정화시키기 위해 피드백을 사용함으로써 타겟들을 추 적한다. 피드백을 위한 처리는 터렛 외부에서 행해지나, 효과적인 피드백을 위해서는 짧은 시정수가 필수이다. 이에 따라 비디오 데이터는 실시간으로 터렛으로부터 추출되고 실시간으로 처리되어야 하며, 터렛의 서보-모터들을 동작시키기 위한 리턴 신호는 실시간으로 항시 활용될 수 있어야 한다. 이러한 시정수를 더 길어지게 하는 어떠한 변형이든 저지되어야 한다.

통상적으로 터렛 내 디바이스들 각각은 자신의 데이터 접속을 구비하고 있다. 단일 터렛에 함께 설치될 수 있는 서로 상이한 디바이스들은 통신 요건 면에서 호환될 필요는 없어, 이것은 터렛 내 함께 사용하는데 가용한 디바이스들의 선택 폭을 넓혀준다. 일부 디바이스들은 AC 디바이스이고 그 외는 DC 디바이스들일 수 있다. 예를 들면 서보-모터들은 이들의 제어신호들용으로 펄스 폭 변조(PWM)를 이용할 수 있다. 일부 디바이스들은 아날로그 신호들을 사용하고 일부는 디지털 신호들을 사용할 수 있다.

터렛 내 각종 디바이스들을 위한 데이터 접속들은 터렛이 자유롭게 회전하여도 기능하고 있을 필요가 있지만 터렛의 회전으로 통상의 와이어 접속들이 꼬여지게 될 수 있다. 그러므로 각 접속은 터렛 내 관측 장치와 터렛 외부에 데이터 처리 장치 간에 링크하기 위해 슬립 링을 사용한다. 불행히도 슬리 링들은 수명이 제한된 요소들이고, 이들은 흔히 시스템 고장의 원인이어서 정규적인 유지보수를 요한다. 또한, 단일 터렛 시스템 내 삽입될 수 있는 제한된 수의 슬립 링들만이 있어 터렛에 삽입될 수 있는 관측 디바이스들의 수가 제한된다. 따라서 슬립 링들에 대한 용량은 터렛을 업그레이드하는 범위를 제한시킨다. 슬립 링들의 수는 물리적 공 간에 의해서 그리고 무게에 의해서도 제한된다. 슬립 링들은 비교적 무겁고 고가의 요소들이고 터렛 내 매우 적은 수의 디바이스조차도 수십의 전기적 접속들을 요구할 수도 있다. 터렛을 항공기에 장착하고자 할 때, 특히 매우 소형일 수 있는 드론(drone)에 장착하려고 할 경우에는 무게가 중요한 문제가 됨을 알 것이다.

회전가능한 관측 터렛에 대한 2부분 시스템 구성을 도시한 간이화한 도면인 도 1을 참조한다. 터렛(10)은 완전히 회전할 수 있으며 회전을 제어하기 위한 4축 서버-제어(12)를 포함한다. 하나 이상의 센서 디바이스들(14)로서 이를테면 FLIR 디바이스들, 레이저 디바이스들, 비디오 카메라들 등이 통상적으로 터렛 내 장착된다. 센서 디바이스들(14) 각각은 제어 입력을 수신하고 출력을 생성한다. 터렛 외부에 놓여진 전자장치 박스(16) 내에 컴퓨터 등이 놓여지고, 아는 바와 같이, 터렛은 사용시 회전하나 박스는 회전하지 않는다. 터렛 내 각종 디바이스들은 서로 다른 통신요건들 및 표준들을 가지고 있다. 따라서 비디오 카메라는 매우 높은 데이터 레이트 출력을 가지며 카메라 종류에 따라 아날로그 혹은 디지털 신호를 생성할 수 있다. 서버 제어는 제어 및 안정화 시스템의 일부이고, 자이로 등으로부터의 신호들, 혹은 카메라들로부터의 실시간 이미지 처리로부터의 신호들을 사용한다. 시스템의 서보 제어 부분은 터렛 내 서보-모터들을 동작시키는, 통상적으로 펄스 폭 변조(PWM)에 기초한 협대역 제어신호를 생성한다.

관측 디바이스들 및 안정화 디바이스들 외에도, 터렛(10) 내 환경을 안정화시키기 위한 환경 제어 디바이스들이 있다. 예를 들면, 온도센서와 함께 제어 루프에 접속되는 팬이 있을 수 있다.

디바이스들은 모두가 비호환적이기 때문에, 각 디바이스는 자신의 접속 혹은 외부 세계에의 접속을 갖추고 있다. 터렛(10)은 완전히 그리고 자유롭게 회전할 수 있기 때문에, 각 접속은 자신의 슬립 링을 사용한다. 슬립 링 접속들은 전체 터렛 슬립 링 배열(18)의 일부이다. 터렛 슬립 링 배열은 추가의 슬립 링들에 대해 제한된 용량만을 갖고 있으므로 터렛에 삽입될 수 있는 디바이스들의 수에 제한을 준다. 또한, 새로운 디바이스들을 위한 새로운 슬립 링을 포함시킬 필요성은 설치를 복잡한 조작이 되게 한다. 실제로, 센서들은 더욱 더 소형화되어가고 있기 때문에, 보다 많은 센서들을 터렛의 물리적 한계 내에 설치할 가능성이 발생한다. 제한적 요인은 보다 많은 회전가능한 접속들 및 슬립 링들을 추가할 용량이지, 터렛 내 물리적 공간이 아니다.

전자장치 박스(16)는 서버-모터들의 동작 및 터렛의 회전을 위한 위치 및 움직임 제어 회로들, 비디오 디바이스들 및 그 외 센서들을 위한 관리회로, 이동, 포커스, 줌, BIT 등과 같은 사용자 명령들을 다루는데 사용되는 MMI 관리회로를 포함한다.

통상적으로 터렛이 장착되는 언더윙 포드의 일부인 전자장치 박스는 제어패널(20), 동작 화면(22) 및 적절할 때 그 외 외부 시스템들에 접속된다. 제어패널 및 동작화면은 계기제어를 행할 수 있게 항공기의 조정실 내 위치할 수 있다. 대안적으로 원격에 놓인 제어 센터에 위치할 수도 있다.

위의 제한들이 없는 회전 터렛을 위한 통신링크에 대한 광범위하게 인식된 필요성이 있고 이를 갖추는 것이 매우 잇점이 있을 것이다.

<발명의 요약>

본 발명의 일 면에 따라, 복수의 전자 구성요소를 구비한 회전하는 터렛을 위한 통신 시스템에 있어서,

상기 터렛과 외부 전자장치들간을 접속하는 제1 집체 통신링크, 및

상기 복수의 전자 디바이스들 각각을 상기 집체 통신링크의 채널에 접속하기 위해 상기 터렛 내 놓여진 제1 내부 통신 스위치를 포함하는 통신 시스템이 제공된다.

바람직하게, 상기 제1 통신 스위치는 상기 복수의 전자 디바이스들을 위한 각각의 채널들을 관리한다.

바람직하게, 상기 복수의 디바이스들 중 일부는 상기 디바이스들로부터 상기 외부 전자장치들로 데이터를 전달하기 위한 외향 채널들에 접속되고, 상기 복수의 디바이스들 중 일부는 상기 외부 전자장치들로부터 상기 디바이스들로 데이터를 전달하기 위한 내향 채널들에 접속된다.

바람직하게, 상기 제1 통신링크는 상기 터렛 내 상기 복수의 디바이스들에 파워를 제공하기 위한 파워 접속이 더욱 구성된다.

바람직하게, 상기 통신링크는 슬립 링 접속을 구비한 유선 링크이다.

바람직하게, 상기 제1 통신링크는 상기 터렛에 파워를 제공하기 위한 파워 접속과 병렬로 제공된다.

바람직하게, 상기 통신링크는 무선링크이다.

바람직하게, 상기 통신링크는 IR 링크, 마이크로파 링크, 광학링크, LASER 링크, 초음파 링크, 및 라디오 링크를 포함하는 그룹 중 어느 하나이다.

바람직하게, 상기 파워 접속은 슬립 링을 포함한다.

바람직하게, 주어진 면에서 무한 회전을 자유롭게 수행하게 구성된 터렛이다.

일 실시예에서, 상기 회전하는 터렛은 비히클로부터의 관측을 수행하는데 적합한 터렛이다.

상기 비히클은 공중수송 비히클, 공중수송 플랫폼, 수상수송 크라프트, 육상 크라프트일 수 있으며, 특히, 고정날개 항공기, 헬리콥터, 무인 공중 비히클, 기구(balloon), 배, 호버크라프트, 수중익선(hydrofoil), 보트, 잠수함, 무인 수상 크라프트, 탱크, 장갑차, 정찰 비히클, 혹은 로봇과 같은 자주적 육상 비히클일 수 있다.

대안적으로, 상기 터렛은 주둔 시설 내에 구성된다.

상기 주둔 시설은 감시탑, 마스트, 망루초소, 벙커, 경계초소, 및 전기 펜스 중 어느 하나일 수 있다.

바람직하게, 상기 전자 구성요소들은 관측 디바이스들을 포함한다.

바람직하게, 상기 관측 디바이스들은 레이더 디바이스, LASER 기반 관측 디바이스, 비디오 카메라, 스틸 카메라, FLIR 디바이스, 및 이미지 증강기 중 하나 이상일 수 있다. 터렛은 상기 통신링크와 상기 외부 전자장치간에 연결하기 위한 제1 외부 통신 스위치를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 외부 전자장치들은 상기 전자 구성요소들로부터의 이미지 데이터의 처리를 수행하게 구성된다.

바람직하게, 상기 전자 구성요소들은 적어도 하나의 관측 디바이스와 적어도 하나의 터렛 회전 디바이스를 포함하고, 상기 통신링크를 통한 피드백 제어신호들은 처리된 이미지 데이터를 사용하여 상기 터렛의 위치를 수정하게 형성된다.

바람직하게, 상기 제1 집체 통신링크는 디지털 통신링크이다.

바람직하게, 상기 집체 통신링크는 광섬유를 포함한다.

바람직하게, 상기 광섬유는 모노-모드 광섬유이다.

바람직하게, 상기 내부 통신 스위치는 상기 전자 구성요소들로부터의 신호들을 각각의 채널들에 다중화하기 위한 다중화 기능을 포함한다.

실시예에서, 상기 제1 내부 통신 스위치는 각각의 디바이스들에 연결되게 상기 채널들로부터의 신호들을 역다중화하기 위한 역다중화 기능을 포함한다.

바람직하게, 상기 외부 통신 스위치는 상기 외부 전자장치들로부터의 신호들을 상기 전자 디바이스들의 의도된 것들용의 각각의 채널들에 다중화하기 위한 다중화 기능을 포함한다.

바람직하게, 상기 외부 통신 스위치는 상기 외부 전자장치들에 연결되게 상기 채널들로부터의 신호들을 역다중화하기 위한 역다중화 기능을 포함한다.

바람직하게, 상기 제1 통신링크는 제어신호를 전달하기 위한 제어링크이며, 제2 내부 통신 스위치를 구비하여 상기 터렛으로부터 제2 외부 통신 스위치로 외향으로 비디오 신호들을 전달하는제2 통신 링크가 제공된다.

본 발명의 제2 면에 따라서, 회전하는 터렛 내 복수의 전자 구성요소들과 상대적으로 비회전의 외부 내 외부 전자장치들간에 통신방법에 있어서,

상기 복수의 전자 디바이스들 각각을 상기 회전하는 터렛 내부의 통신 스위치에 접속하는 단계,

상기 회전하는 터넷의 내부를 상기 상대적 비회전의 외부에 접속하는 집체 통신링크에 상기 통신 스위치를 접속하는 단계;

상기 집체 통신링크를 상기 상대적 비회전의 외부 내 상기 외부 전자장치들에 접속하고, 그럼으로써 각각의 디바이스와, 상기 집체 통신링크와 상기 외부 전자장치들간에 연속된 통신채널들을 각각 제공하는 단계를 포함하는 통신방법이 제공된다. 다른 것이 정의되지 않는 한, 여기 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 이 발명이 속하는 기술에 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 여기 제공되는 재료들, 방법들 및 예들은 단지 예시적인 것으로 한정하려는 것은 아니다.

본 발명의 방법 및 시스템의 구현은 어떤 선택된 작업들 혹은 단계들을 수동으로, 혹은 자동으로, 혹은 이들의 조합으로 수행 혹은 완료하는 것을 수반한다. 또한, 본 발명의 방법 및 시스템의 바람직한 실시예들의 실제 기기사용 및 장비에 따라서, 몇개의 선택된 단계들이 하드웨어에 의해서 혹은 어떤 펌웨어의 어떤 운영 시스템 상의 소프트웨어에 의해서 혹은 이들의 조합에 의해 구현될 수도 있을 것이다. 예를 들면, 하드웨어로서, 본 발명의 선택된 단계들은 칩 혹은 회로서 구현될 수도 있을 것이다. 소프트웨어로서, 본 발명의 선택된 단계들은 임의의 적합한 운영 시스템을 사용하는 컴퓨터에 의해 실행되는 복수의 소프트웨어 명령들로서 구현될 수도 있을 것이다. 어떤 경우이든, 본 발명의 방법의 선택된 단계들 및 시스템은 복수의 명령들을 실행하기 위한 계산 플랫폼과 같은 데이터 프로세서에 의해 수행되는 것으로 기술될 수도 있을 것이다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 단지 예로서 여기 기술된다. 도면을 구체적으로 참조하여, 도시된 상세는 예로서 그리고 단지 본 발명의 바람직한 실시예들의 예시적 논의의 목적을 위한 것이고, 가장 유용한 것으로 사료되는 것을 제공하고 본 발명의 원리 및 개념적인 면들의 설명을 쉽게 이해하기 위해 제시된 것임을 강조해 둔다. 이에 관하여, 발명의 기본적인 이해에 필요한 것보다 상세히 발명의 구조적 상세를 나타내려 하지 않았으며 도면에 따라 취해진 설명은 본 발명의 몇가지 형태들이 어떻게 실제로 실현될 수 있는가를 당업자들에게 명백하게 한다.

도 1은 종래 기술의 회전가능 터렛을 위한 전자 시스템 구성을 도시한 간단한 블록도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전가능 터렛을 위한 전자 시스템 구성을 도시한 간단한 블록도이다.

도 3은 본 발명의 바라직한 실시예에 따라, 터렛 및 베이스를 구비한 포드와 내부 스위치 및 외부 스위치와 이들간의 단일 데이터 링크의 간단한 개략도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 내측 스위치 및 외측 스위치에의 접속들을 도시한 간단한 도면이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 각각이 개별적 내부 스위치들과 개별적 외측 스위치들을 구비한 개별 제어 및 비디오 링크들을 도시한 간단한 도면이다.

본 실시예들은 터렛 내에 위치하고 각종 관측 및 서보 디바이스들에 접속된 통신 스위치를 구비한 관측 터렛을 포함한다. 스위치는 터렛 자신과 외부세계간을 접속하는 집체 데이터 링크, 통상적으로 광대역 디지털 데이터 링크에 접속된다. 스위치는 터렛 내 모든 디바이스들이 통신을 위한 동일 데이터 링크 상의 개별적 채널들을 사용할 수 있게 하며, 결과는 접속 필요성이 훨씬 감소된 보다 강건한 터렛 시스템이다. 광대역 링크는 라디오 혹은 IR 혹은 마이크로파 혹은 초음파 혹은 광학링크 등과 같은 무선링크일 수 있다. 대안적으로, 유선 링크 혹은 도파로를 사용하는 링크일 수 있다. 슬립 링들의 수는 크게 감소되고 터렛 내 공간, 및 스위치와 링크에 용량이 있는 한, 임의대로 추가의 디바이스들이 추가될 수 있다. 새로운 구성요소들을 추가할 때 어떠한 추가의 회전하는 접속들도 필요하지 않다.

본 발명에 따른 터렛 시스템의 원리 및 동작은 도면 및 첨부한 설명을 참조로 더 잘 이해될 수 있다.

본 발명의 적어도 한 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 다음의 설명에 개시된, 혹은 도면에 도시된 구조의 상세 및 구성요소들의 배열에의 적용으로 제한되지 않음을 알아야 한다. 본 발명은 다양한 방법을 실시 혹은 수행될 수 있다. 또한, 여기 사용된 술어 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이고 한정하는 것으 로서 간주되지 않음을 알 것이다.

현재 공지된 관측 터렛 혹은 이외 어떤 다른 목적을 위한 터렛에 대한 2부분 전기적 시스템 구성을 도시한 도 1을 위에서 참조하였다. 설명된 바와 같이, 이 구성은 개별적 슬립 링들을 구비한 복수의 회전되는 접속들을 요구하며, 지원할 수 있는 디바이스들의 수에 제한이 있다. 복수의 접속들을 요구하는 디바이스들, 예를 들면 병렬 데이터버스에 접속시키고자 하는 디바이스들을 지원하는 능력에 제한이 있다.

회전하는 터렛들은 언덕 꼭대기 관측 플랫폼에, 감시탑에, 마스트에, 망루 초소, 벙커에, 경계초소에, 경계 벽, 교도소 벽 등을 포함하여 전기 펜스에 설치하기 위한 주둔 설치일 수 있는 것에 유의한다.

대안적으로, 회전하는 터렛들은 고정날개 항공기, 헬리콥터, 모든 종류의 무인 공중 비히클(UA-V), 우주운반 크라프트를 포함하는 모든 종류의 공중수송 크라프트; 배, 호보크라프트, 수중익선 크라프트, 보트, 잠수함 등을 포함한 수중수송 크라프트; 및 이를테면 탱크, 장갑차, 무인 로봇, 정찰 비히클들 등과 같은 육상 비히클들에 사용될 수 있다.

본 발명의 제1 바람직한 실시예에 따라 회전가능 터렛을 위한 전기적 시스템 구성을 도시한 도 2를 참조한다. 도 1과 동일한 부분들에 동일 참조부호를 사용하고 본 실시예를 이해하는데 필요한 것을 제외하곤 다시 언급하지 않는다. 터렛(10)은 복수의 서보 제어 디바이스들을 포함할 수 있는 서보 제어 시스템(12), 및 일련의 관측 디바이스들(14)을 구비한다. 터렛과 전자장치 박스(16)와 같은 외부 전자 장치간을 접속하는 집체 통신링크(30)를 포함하며, 또한 터렛 내 위치하고 터렛 내 전자 디바이스들 각각에 접속하여 이들의 신호들을 디지털화하거나 아니면 이들을 통신링크(30)와 호환이 될 수 있게 하고 디바이스들 각각에 대해 필요시 링크 상에 채널들을 셋업하는 내부 데이터 혹은 통신 스위치(32)를 구비한다. 즉, 링크가 디지털 링크이고 디바이스들 중 어느 것이 아날로그 출력을 생성한다면, 스위치는 A/D 변환기를 포함한다. 디지털 링크는 채널들을 함께 다중화하기가 보다 용이하므로 바람직하다.

링크는 모든 디바이스들을 관리하는 전체적인 광대역 용량을 갖는 것이 바람직하고 스위치는 비디오 카메라에 광대역 출력채널을 제공하고 안정성 센서에 협대역 출력채널을 제공하는데 충분한 처리능력을 갖는다. 터렛 내에 통신 스위치를 갖춘다는 것은, 외부에서 모든 처리를 수행하는 것이 유리한 이 기술에서의 일반적인 경향을 거스르는 것이다.

제2 데이터 통신 스위치(32)는 필요시 터렛으로 가는 신호들을 디지털화하고 이들에 채널들을 제공하며 링크로부터 나가는 신호들을 추출하고 이들을 적합한 디바이스들 혹은 터렛 외부의 포트들에 보내기 위해 링크의 외부 단부(end)에 위치한다.

단일 링크의 잇점은, 필요한 모든 것이란 데이터 링크를 위한 회전가능 접속과 터렛의 내부 환경에 전원을 제공하기 위한 제2 회전가능 접속이라는 것이다. 링크(30)가 어떤 종류의 무선 링크이라면 필요한 유일한 회전가능 접속은 전원이 터렛에 전기 파워를 제공하는 것이다. 어느 경우이든 필요한 슬립 링들의 총 수는 최 소이고, 이상적으로는 단지 2개이며, 따라서 시스템 내 고장 가능성이 감소하고 추가의 슬립 링을 도입할 필요없이, 링크에 용량이 있는 한, 터렛에 새로운 디바이스들이 추가될 수 있다. 용량문제에 관하여, 전형적인 통신 스위치는 버퍼이고, 이는 덜 중요한 데이터를 대기시켜(queued) 둘 수 있게 하므로, 필요한 링크는 피크 용량이 아니라 평균 시스템 용량만을 제공함에 유의한다.

무선 링크를 위한 적합한 후보들은 IR링크, 마이크로파 링크, 광학 링크, LASER 링크, 초음파 링크 및 라디오 링크를 포함한다. 대안적으로, 위에 언급된 바와 같이, 유선 혹은 도파로 링크가 사용될 수 있다. 터렛 내 놓여질 수 있을 전형적인 관측 디바이스들은 능동 및 수동 관측 디바이스들, 예를 들면 서로 다른 파장들의 레이더, 레이저 기반의 관측 디바이스, 비디오 카메라, 스틸 카메라, FLIR 디바이스, 및 이미지 증강기를 포함한다.

디지털 링크의 사용은 디지털 비디오 카메라를 사용하는 것, 예를 들면 Mpixel 포맷 혹은 HDTV 포맷을 사용하는 것을 단순화시킨다. 카메라에서 데이터가 재생되는 포맷은 링크 상에서 유지될 수 있고 최소 중간 처리로 실시간 표시를 위한 외부 전자장치들에 있는 비디오 카드에 그대로 공급될 수 있다. 링크에 디지털 신호 포맷의 사용은 종래 기술의 아날로그 시스템들보다 큰 범위로 이미지의 무결성을 보존한다는 것이 추가될 수 있다.

또한, 회전가능 터렛의 각 피봇에 로컬 디지털 제어기를 배치하는 것이 가능하다. 제어기들은 링크(30)를 통해 전자장치 박스(16)로부터 타겟 발견 및 추적 명령들을 얻으면서 터렛에 안정성을 제공하기 위한 로컬 제어 루프를 연결할 수 있 다.

링크로부터 수신되는 신호가 디지털이므로, 이미지 데이터를 수신하여 처리하는 이미지 처리 카드들 내 처리회로들의 복잡성이, 종래 기술과는 반대로, 카드에서 신호들을 디지털화 필요가 없기 때문에, 감소된다.

같은 이유로, 데이터 기록이 단순해진다. 링크(30)에 의해 제공되는 실제 데이터는 자기, 고체상태 혹은 임의의 다른 것이든 디지털 메모리에 기록될 수 있고 및/또는 현존의 디지털 통신 기반구조를 사용하여 원격에서 관찰, 처리 혹은 저장을 위해 원격의 위치에 전송될 수 있다.

포맷에 따라, 디지털 이미지 데이터는 화면에 직접 출력될 수 있다. 데이터는 LCD 화면들에 표시될 수 있고, 컴퓨터는 디스플레이 작업의 짐을 경감시킬 수 있다.

도 2의 실시예의 단일 데이터 링크의 특별한 잇점은 소형 센서들의 급속히 증가하는 수들에 관계된 것이다. 현재의 기술로, 터렛 내 디바이스들의 수에 제한은 디바이스들의 크기나 복잡성과는 관계가 없고 그보다는 필요한 접속들의 수에 관계가 있다. 따라서, 회전하는 터렛은 수많은 종류의 센서들의 증대되는 소형화로부터의 이익을 얻을 수 없었다. 본 실시예들의 단일의 집체형의 바람직하게는 디지털 링크에 있어서, 터렛에 삽입될 수 있는 센서들의 수에 대한 유일한 장애는 터렛 내 물리적 공간, 스위치 내 접속용량, 및 링크 내 전체적인 데이터 용량이다. 예를 들면, 마이크로-전기-기계식 시스템(MEMS) 센서들은 매우 적은 가외의 무게로 고 레벨의 안정성 및 가항성(navigability)을 제공하기 위해 임의대로 삽입될 수 있 다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 2개의 스위치 유닛들과 이들 사이에 복수-채널 링크를 구비한 터렛을 도시한 간이화된 개략도인 도 3을 참조한다. 포드(40)는 터렛(42) 및 베이스(44)를 포함한다. 터렛(42)은 위에 기술된 제1 혹은 내부 통신 혹은 데이터 스위치(46)를 구비한다. 제2 외부 통신 혹은 데이터 스위치(48)는 베이스(44) 내에 있으며 2개의 스위치들 사이에는 복수-채널 데이터 링크(50)가 있다. 도 3의 실시예에서 링크는 광학 도파로를 사용하는 광학링크이다. 광학링크는 편리한 대로 단일 복수모드 광섬유 혹은 복수 단일 모드 광섬유일 수 있다. 2개의 스위치들에의 접속들을 도시한 간이화된 블록도인 도 4를 참조한다. 이전 도면들과 동일한 부분들에 동일 참조부호를 사용하고 본 발명을 이해하는데 필요한 것을 제외하곤 언급하지 않는다. 터렛(10) 내에 디바이스들, 센서들 및 모터들, 12 및 14는 내부 스위치(46)에 접속된다. 프로세서들, 제어 및 디스플레이 패널들 등은 외부 스위치(48)에 접속되고 두 개의 스위치들을 집체 데이터 링크(50)에 의해 위에 기술된 바와 같이 링크된다.

바람직한 실시예에서 링크(50)의 용량은 스위치의 출력측에 용량보다 큰 크기 정도이다. 용량요건의 제1 예에서, 제어 및 그 외의 신호들과 결합되는, 비디오 카메라로부터의 50MBPS 압축된 비디오 신호를 가정하면, 스위치에서 100 MBPS 출력용량이면 충분하나 링크는 1GBPS이어야 한다. 즉 GigE(기가비트 이서넷)을 사용해야 할 것이다. 제2 예에서, 비압축된 비디오 출력에 대해서, 즉 0.3GBPS에 대해서, 1GBPS 출력이 10GBPS 링크에 사용될 수 있다.

별도의 실시예에서, 2개의 개별적인 링크들로서 하나는 비디오용으로 고용량 링크와 다른 하나는 제어 및 그 외 시스템 트래픽용의 보다 적은 용량의 링크를 제공하는 것이 가능하다. 제2 실시예를 도 5에 도시하였으며 도 5는 도 4와 유사하나 앞에서 내부의 스위치는 제어 내측 스위치(70)와 비디오 내측 스위치(72)로 나뉘어 진다. 터렛 내 모든 디바이스들은 제어 내측 스위치에 접속되고, 여기서 FLIR(74) 및 CCD(76)인 비디오 출력을 제공하는 것들은 비디오 내측 스위치에 추가로 접속된다. 제어 외측 스위치(78)는 제어링크(80)를 통해 제어 내측 스위치(70)에 접속되고, 비디오 외측 스위치(82)는 비디오 링크(84)를 통해 비디오 내측 스위치(72)에 접속된다.

도 5의 경우에, 위의 예들은 다음과 같이 작동한다.

제1 예에서, 더 이상 제어 및 그 외 신호들과 결합되지 않는, 비디오 카메라로부터의 50MBPS 압축된 출력신호를 가정하면, 스위치에서 100MBPS 출력용량이면 충분하나 링크는 1GBPS, 즉 GigE를 사용해야 할 것이다. 제2 예에서, 비압축된 비디오 출력에 대해서, 0.5GBPS의 높은 레벨에서, 1GBPS 출력은 전과 동일한 10GBPS 링크에 사용될 수 있다. 또한, 스위치 출력에서 100MBPS의 경우나 링크 자체에 1GBPS의 경우에 제어링크(80)가 제공되는 것이 바람직하다.

비디오는 통상적으로 디지털로 전송되고, 바람직한 포맷들은 UDP/IP를 통해 RPT 패킷들을 사용하여 보내지는, DVS 50, DVS 25, MPEG 4 (H.261, H.264)를 포함한다. 나머지 신호들은 TCP/IP 패킷들을 사용하여, 각 주요 성분에 대해 개개의 전송채널들로 RS-232, RS-485 디지털 시그널링을 사용하여 전송될 수 있다.

비디오 신호들은 바람직하게는 멀티캐스트되므로 이들은 복수의 수신 디바이스들에 의해 수신될 수 있다. 프로세서들로부터 터렛으로의 제어신호들은 필요시 복수의 디바이스들에 의해 수신될 수 있으므로, 이들 또한 멀티캐스트될 수 있다. 터렛에서 서보 프로세서들을 포함하는 프로세서들로의 제어신호들은 유니캐스트되는 것이 바람직하다.

이 특허가 유효한 동안에 많은 관계된 관측 디바이스들과 시스템, 및 터렛 장착 구성요소들 및 시스템들이 개발될 것으로 예상되고 여기 대응 용어들의 범위들은 선험적으로 모든 이러한 새로운 기술들을 포괄하도록 의도된다.

명확성을 위해 개별적 실시예들의 맥락에서 기술된 본 발명의 어떤 특징들은 단일 실시예와 조합하에 제공될 수도 있음을 알 것이다. 반대로, 간결을 위해 단일 실시예의 맥락에서 기술된 본 발명의 여러 특징들은 개별적으로 혹은 어떤 적합한 서브-조합으로 제공될 수도 있다.

본 발명이 구체적 실시예들에 관련하여 기술되었지만, 많은 대안들, 수정들 및 변형들이 당업자들에게 명백할 것임이 명백하다. 따라서, 첨부된 청구항들의 정신 및 넓은 범위 내에 드는 모든 이러한 대안들, 수정들 및 변형들을 포괄한다. 이 명세서에서 언급된 모든 공보, 특허, 및 특허출원은 각 개개의 공보, 특허 혹은 특허출원이 참조문헌으로 여기 구체적으로, 개별적으로 포함되게 표시된 것처럼 되도록 동일 정도로 명세서에 참조문헌으로 전부가 여기 포함된다. 또한, 이 출원에서 임의의 참조문헌의 인용 혹은 확인은 이러한 참조문헌이 본 발명에 대한 종래 기술로서 사용될 수 있다는 허용으로서 간주되지 않는다.

Claims (29)

1. 복수의 전자 구성요소를 구비한 회전하는 터렛을 위한 통신 시스템에 있어서,

   상기 터렛과 외부 전자장치들간을 접속하는 복수 채널 집체 디지털 데이터 통신링크, 및

   상기 통신링크는 상기 터렛과 상기 외부 전자장치들간에 데이터 흐름을 위한 채널들의 유연한 할당을 위해 구성되는 것으로서, 상기 복수의 전자 구성요소들을 상기 통신링크에 연결하기 위한 상기 터렛 내 위치한 내부 스위치와, 상기 외부 전자장치들을 상기 통신링크에 연결하기 위한 외부 스위치를 포함하는, 통신 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 통신 스위치는 상기 터렛에서 상기 복수의 전자 구성요소들을 위한 각각의 채널들을 관리하는, 통신 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 통신 스위치는 상기 외부 전자장치들에서 상기 복수의 전자 구성요소들을 위한 각각의 채널들은 관리하는, 통신 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 디바이스들 중 일부는 상기 디바이스들로부터 상기 외부 전자장치들로 데이터를 전달하기 위한 외향 채널들에 접속되고, 상기 복수의 디바이스들 중 일부는 상기 외부 전자장치들로부터 상기 디바이스들로 데이 터를 전달하기 위한 내향 채널들에 접속되는, 통신 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 터렛 내 상기 복수의 디바이스들에 파워를 제공하기 위한 파워 접속이 더 구성된 것인, 통신 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 통신링크는 양방향인, 통신 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 통신링크는 슬립 링 접속을 구비한 유선 링크인, 통신 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 통신링크는 무선링크인, 통신 시스템.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 통신링크는 LAN인, 통신 시스템.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 통신링크는 IR 링크, 마이크로파 링크, 광학링크, LASER 링크, 초음파 링크, 및 라디오 링크를 포함하는 그룹 중 어느 하나인, 통신 시스템.
11. 제 3 항에 있어서, 상기 파워 접속은 슬립 링을 포함하는, 통신 시스템.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 회전하는 터렛은 주어진 면에서 무한 회전을 자유롭게 수행하게 구성된 터렛인, 통신 시스템.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 회전하는 터렛은 비히클로부터의 관측을 수행하는데 적합한 터렛인, 통신 시스템.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 비히클은 공중수송 비히클, 공중수송 플랫폼, 수상수송 크라프트, 육상 크라프트, 고정날개 항공기, 헬리콥터, 무인 공중 비히클, 기구(balloon), 배, 호버크라프트, 수중익선(hydrofoil), 보트, 잠수함, 무인 수상 크라프트, 탱크, 장갑차, 정찰 비히클, 자주적 육상 비히클 및 로봇을 포함하는 그룹 중 어느 하나인, 통신 시스템.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 터렛은 주둔 시설 내에 구성되는, 통신 시스템.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 주둔 시설은 감시탑, 마스트, 망루초소, 벙커, 경계초소, 및 전기 펜스를 포함하는 그룹 중 어느 하나인, 통신 시스템.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 구성요소들은 관측 디바이스들을 포함하는, 통신 시스템.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 관측 디바이스들은 레이더 디바이스, LASER 기반 관측 디바이스, 비디오 카메라, 스틸 카메라, FLIR 디바이스, 및 이미지 증강기를 포함하는 하나 이상의 그룹인, 통신 시스템.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 전자장치들은 상기 전자 구성요소들로부터의 이미지 데이터의 처리를 수행하게 구성된, 통신 시스템.
20. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 구성요소들은 적어도 하나의 관측 디바이스와 적어도 하나의 터렛 회전 디바이스를 포함하고, 상기 통신링크를 통한 피드백 제어신호들은 처리된 이미지 데이터를 사용하여 상기 터렛의 위치를 수정하는, 통신 시스템.
21. 제 1 항에 있어서, 상기 집체 통신링크는 광섬유를 포함하는, 통신 시스템.
22. 제 17 항에 있어서, 상기 광섬유는 모노-모드 광섬유인, 통신 시스템.
23. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 통신 스위치는 상기 전자 구성요소들로부터의 신호들을 각각의 채널들에 다중화하기 위한 다중화 기능을 포함하는, 통신 시스템.
24. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 통신 스위치는 상기 채널들로부터의 신호들을 각각의 구성요소들에 연결하기 위한 역다중화 기능을 포함하는, 통신 시스템.
25. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 통신 스위치는 상기 외부 전자장치들로부터의 신호들을 상기 전자 구성요소들의 의도된 것들을 위한 각각의 채널들에 연결하기 위한 다중화 기능을 포함하는, 통신 시스템.
26. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 통신 스위치는 상기 외부 전자장치들에 연결되게 상기 채널들로부터의 신호들을 역다중화하기 위한 역다중화 기능을 포함하는, 통신 시스템.
27. 제 1 항에 있어서, 제1 통신링크 및 제2 통신링크를 포함하는, 통신 시스템.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 제1 통신링크는 제어신호를 전달하는데 사용되는 제어링크이며, 상기 제2 통신링크는 제2 내부 통신 스위치와 제2 외부 통신 스위치를 더 포함하고, 상기 터렛으로부터 제2 외부 통신 스위치로 외향으로 비디오 신호들을 전달하는데 사용되는, 통신 시스템.
29. 회전하는 터렛 내 복수의 전자 구성요소들과 상대적으로 비회전의 외부 내 외부 전자장치들간에 통신방법에 있어서,

    상기 복수의 전자 구성요소들 각각을 상기 회전하는 터렛 내부의 통신 스위 치에 접속하는 단계,

    상기 회전하는 터넷의 내부를 상기 상대적 비회전의 외부에 접속하는 통신링크에 상기 통신 스위치를 접속하는 단계;

    상기 집체 통신링크를 상기 상대적 비회전의 외부 내 상기 외부 전자장치들에 접속하고, 그럼으로써 각각의 전자 구성요소와, 상기 집체 통신링크와 상기 외부 전자장치들간에 연속된 통신채널들을 각각 제공하는 단계를 포함하고, 상기 내부 스위치는 전자 구성요소마다 상기 통신링크의 자원들의 유연한 할당을 위해 구성되는 것인, 통신방법.

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