KR20070110467A - 원격 표적의 좌표 측정 방법 - Google Patents

원격 표적의 좌표 측정 방법 Download PDF

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Abstract

원거리에 이격된 대상물의 좌표를 알아내는 것은 군사적으로 매우 중요하다.본발명은 표적의 좌표를 원격지에서 관측을 통하여 알아내는 방법에 대한 것이다.
이를 위하여 망원경과 GPS 정보, 기울기 정보 및 거리측정 기술을 사용하는 방안을 고안하였고 이를 네트웍과 연동하여 활용하는 방안이 고안 제시 되었다.
본 고안은 휴대용 장비로 야전에서 표적의 좌표를 자동으로 획득하여 이를 네트웍으로 연동시켜 실시간 표적을 타격하는 무기체계에 활용이 가능하다.
원격 총기 시스템, 센서, 스마트 건, 총기 조준 방식

Description

원격 표적의 좌표 측정 방법 {Method for measuring remote target's axis using GPS}
센서, 레이져 거리측정, 유/무선 네트웍 기술, 군용표적 획득
정보화 기술의 군사분야 활요 방안을 찾아 내는 것은 군 전투력 증강에 핵심 요소이다. 전장에서 표적의 좌표는 각종 화력을 투사하여 적을 제압하기 위해 요구되는 가장 중요한 정보이다. 원거리의 표적 정보는 영상센서를 사용한 공중관측이나 위성사진을 통하여 얻어진다. 그러나 이 방식은 해상도의 제한이 있고 담당 작전영역을 동시에 담당하는데 제한이 있다. 또한 정보처리를 위한 시간 지연이 불가피하다. 이를 보완하기 위하여 병사에 의한 접적 전술 지역 표적정찰 및 감시가 수행되고 있다. 이 경우 병사에 의한 표적정보 획득은 지도에 의한 작업이 보편적이다. 기존의 GPS 장치는 장치가 위치한 지점의 좌표를 얻을 수 있으나 이를 이용해서 원격지 표적의 좌표를 얻을 수는 없었다. 이로 인하여 GPS는 장비의 위치 정보만을 제공하는 제한적 활용이 불가피 하였다. 본 발명에서는 GPS 정보를 거리측정 장치와 연동하고 이를 방위센서 및 기울기 센서와 통합하므로써 원거리에서 표적을 쌍안경 등으로 조준 관측하면서 동시에 관측된 표적의 좌표를 획득할 수 있는 새로운 원격좌표 측정 방안을 고안 제시하였다. 본 고안은 군사적 활용은 물론 네비게이터와 결합 시에 새로운 서비스를 제공 할 수 있고 지상 및 공중에서 원격으로 지형지물의 공간좌표를 얻는데도 활용이 가능하다.
본 발명의 배경기술은 GPS 정보처리, 레이져 거리측정 기술과 방위 및 기울기 센서 응용 기술 등이다. GPS 응용기술의 경우 앞에서 언급한 바와 같이 장비의 위치 정보와 방위 정보를 사전에 등록된 지도정보와 결합하여 서비스를 제공하는 기술이 대부분이며, 레이져 거리측정 기술은 많은 장비가 상용화되어 있으나 이 또한 단품으로 거리정보 만을 제공하고 있다. 기울기 센서는 각종 산업 분야에 기울기 보정을 위해 사용되고 있다. 본 고안에서는 원격표적의 좌표를 현위치 정보와 방위각, 그리고 기울기를 이용하여 측정하는 방안을 고안하였고 이를 구현하기 위하여 GPS와 레이져 거리측정기술 그리고 기울기 센서 기술을 통합하여 사용하였다. 정보화 기술의 군사분야 활요 방안을 찾아 내는 것은 군 전투력 증강에 핵심 요소이다. 전장에서 표적의 좌표는 각종 화력을 투사하여 적을 제압하기 위해 요구되는 가장 중요한 정보이다. 원거리의 표적 정보는 영상센서를 사용한 공중관측이나 위성사진을 통하여 얻어진다. 그러나 이 방식은 해상도의 제한이 있고 담당 작전영역을 동시에 담당하는데 제한이 있다. 또한 정보처리를 위한 시간 지연이 불가피하다. 이를 보완하기 위하여 병사에 의한 접적 전술 지역 표적정찰 및 감시가 수행되고 있다. 이 경우 병사에 의한 표적정보 획득은 지도에 의한 작업이 보편적이다. 기존의 GPS 장치는 장치가 위치한 지점의 좌표를 얻을 수 있으나 이를 이용해서 원격지 표적의 좌표를 얻을 수는 없었다. 이로 인하여 GPS는 장비의 위치 정보만을 제공하는 제한적 활용이 불가피 하였다. 본 발명에서는 GPS 정보를 거리측정 장치와 연동하고 이를 방위센서 및 기울기 센서와 통합하므로써 원거리에서 표적을 쌍안경 등으로 조준 관측하면서 동시에 관측된 표적의 좌표를 획득할 수 있는 새로운 원격좌표 측정 방안을 고안 제시하였다. 본 고안은 군사적 활용은 물론 네비게이터와 결합 시에 새로운 서비스를 제공 할 수 있고 지상 및 공중에서 원격으로 지형지물의 공간좌표를 얻는데도 활용이 가능하다.
쌍안경으로 관측된 원격지 표적의 좌표를 얻기 위한 방법과 구현 방안
본 발명에서는 관측된 표적의 좌표를 계산하기 위하여 관측자의 좌표와 표적간의 거리 및 방위각 정보를 사용하였다. 제시된 방법을 설명하면 도 1 에서와 같이 관측자와 표적의 측정된 거리가 L1, 관측하는 쌍안경의 기울기 각도가 B, 관측 방위각이 A, 관측자의 위치 평면 좌표가 (x1,Y1,Z1)이라면 표적의 좌표 (X2, Y2, Z2)는 (수학식 1)같이 얻어질 수 있다. 그러나, 관측하는 쌍안경의 기울기 각도가 B 이므로 표적과의 실제 평면거리 L2는 최초 측정된 거리 L1으로 부터 (수학식 2)와 같이 얻어 진다. 따라서 보정 된 표적의 평면좌표 P(X2, Y2)는 (수학식 3)과 같다.
관측자의 좌표와 방위각 정보는 GPS 에 의해 데이타의 형태로 획득이 가능하고 거리정보는 레이져 거리 측정 기술을 이용하여 손쉽게 얻어 질수 있다.
전장에서 표적의 좌표를 실시간으로 자동 획득이 가능하고 이를 유무선 네트웍으로 화기 또는 화력 지원 센터와 연동 시 효과적인 화력투사가 가능하므로 군 전투력 증강에 기여 할 수 있다. 또한 이를 네비게이터나 휴대용 단말기에 적용 시 증강현실 기법과 결합하여 관찰하는 피사체에 대한 정보 서비스를 네트웍 기반으로 제공이 가능 하다.
상기 식3의 방법을 구현하기 위한 장치의 구성은 도 2와 같다
1은 레이져 거리 측정부이고, 2는 GPS 센서부, 3은 기울기 센서부, 4는 쌍안경 등으로 이루어진 관측부 이다. 이들 센서로 부터 얻어진 데이타는 정보처리 및 제어부 5로 입력되어 앞에서 기술한 식 3 에 의해 좌표를 계산한다. 계산된 결과는 디스플레이부 6을 통해서 표시되고 또한 필요시 네트웍 연동부 8에 의해서 유무선 네트웍으로 전송 되어진다.
도 2에서는 관측자가 표적을 감시 선정하고 좌표의 측정을 필요로 할 때 정보처리부에 명령을 전달하기 위한 스위치와 각종 센서의 데이타를 정보처리 부에 연결하기 위한 인터페이스 모듈은 당연하므로 생략하였다
본 발명에서 고안한 원격표적 좌표 자동획득방법의 적용순서를 도 3 에서 설 명하면 아래와 같다.
제 1단계 관측자는 원격 표적 좌표 자동획득 장치에 있는 광학적 관측장치를 이용하여 표적을 관찰하고 표적이 식별되면 좌표획득을 위한 명령을 누름 스위치 등의 방식으로 입력한다.
제 2단계 좌표획득 명령을 수신하면 레이져 거리측정부를 가동시켜 선정된 표적과 관찰자 간의 거리를 측정한다.
제 3 단계 GPS 센서 부로부터 관측자의 위치좌표를 획득한다.
제 4 단계 기울기 센서 부로부터 표적 선정시 표적좌표 획득장치의 관측 기울기 정보를 획득한다.
제 5 단계
수학식 3의 방법에 따라 표적의 좌표를 계산한다.
제 6 단계 획득된 표적의 좌표를 디스플레이하고, 유무선 통신 수단을 통하여 전송한다.
X2= X1 + L1*cos(A)
Y2= Y1 + L1*sin(A)
Z2= Z1 + L1*sin(90-B)
L2= L1 * cos(B)
X2= X1 + L1 * cos(B) * cos(A)
Y2= Y1 + L1 * cos(B) * sin(A)
Z2= Z1 + L1 * sin(B)
도1
도2
도3

Claims (3)

  1. 관측자와 표적 간의 거리 정보와 관측자의 좌표 및 방위각 그리고 기울기를 이용하여 원격 표적의 좌표를 획득하는 장치에 있어서
    1. 관측자의 좌표를 얻기 위한 GPS 센서와
    2. 거리측정을 위한 레이져 거리측정 장치
    3. 측정된 거리로 부터 평면 거리를 얻기 위하여 거리측정 장비의 기울기 정보를 산출하는 센서
    4. 관측자가 표적을 관찰하면서 표적을 선정하기 위한 광학관측 수단
    5. GPS센서와 레이져 거리 측정 장치 및 기울기 센서로 부터의 정보를 처리 하기 위한 정보처리부
    6. 획득된 표적의 좌표를 외부에 표시 및 전송하기 위한 디스플레이와 네트 웍 연동부를 포함하는 것을
    특징으로 하는 원격 표적 좌표 획득 장치
  2. 관측자와 표적 간의 거리 정보와 관측자의 좌표 및 방위각 그리고 기울기를 이용하여 원격 표적의 좌표를 획득하는 장치에 있어서
    제 1단계 관측자는 원격 표적 좌표 자동획득 장치에 있는 광학적 관측장치를 이용하여 표적을 관찰하고 표적이 식별되면 좌표획득을 위한 명령을 누름 스위치 등의 방식으로 입력하고.
    제 2단계 좌표획득 명령을 수신하면 레이져 거리측정부를 가동시켜 선정된 표적과 관찰자 간의 거리를 측정하며
    제 3 단계 GPS 센서 부로부터 관측자의 위치좌표를 획득하고
    제 4 단계 기울기 센서 부로부터 표적 선정시 표적좌표 획득장치의 관측 기울기 정보를 획득하여
    제 5 단계 관측자와 표적 간의 거리 정보와 관측자의 좌표 및 방위각 그리고 기울기를 이용하여 표적의 좌표를 계산한다.
    제 6 단계 획득된 표적의 좌표를 디스플레이하고, 유무선 통신 수단을 통하여 전송하는 것을 특징으로하는 원격표적 좌표 자동획득 장치
  3. 상기 청구항 2 항에서 원격 표적의 좌표를 획득하기 위하여 관측자와 표적 간의 거리 정보와 관측자의 좌표 및 방위각 그리고 기울기를 이용하는 방법에 있어서
    1. 관측자와 표적의 거리가 L1, 관측 방위각이 A, 관측장치의 기울기를 B, 관측자의 위치 좌표가 (X1, Y1, Z1)일 경우 표적의 좌표 (X2, Y2, Z2)를
    X2 = X1 + L1 * cos(B) * cos(A)
    Y2 = Y1 + L1 * cos(B) * sin(A)
    Z2 = Z1 + L1 * sin(B)
    의 관계식을 사용하여 획득하는 방법
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