KR20100112627A

KR20100112627A - 사격 탐지 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20100112627A
Application number: KR1020107018627A
Authority: KR
Inventors: 길 티드하르
Original assignee: 엘타 시스템즈 리미티드; 옵티고 시스템즈 엘티디.
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2010-10-19
Also published as: US8809787B2; US20140184806A1; US20110170798A1; CA2712974A1; AU2008348608A1; BRPI0819966A2; EP2240749A1; WO2009093227A1; EP2240749B1

Abstract

본 발명은 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 장치는 근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함할 수 있고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 총구 화염 발생의 지속시간보다 짧은 통합시간을 갖는다.

Description

사격 탐지 시스템 및 방법{GUNSHOT DETECTION SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 고속 광자 방출 사건, 화기 사격, 및 특히 총구 화염(muzzle flashes)의 탐지 및 위치 추적 분야에 관한 것이다.

[참고 문헌 목록]

다음의 참고문헌들은 본 발명의 배경기술을 이해하는데 도움이 될 것이다.

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저격수 탐지 및 소화기(small arms)를 포함한 무기 발사의 위치추적에 사용될 수 있는 다양한 방법이 있다. 이러한 방법들에 의해 이용되는 현상은 소위 총구 폭발 및 총구 화염(muzzle blast and flash); 충격파, 소용돌이(vortex) 및 날아가는 탄환의 열 시그너쳐(thermal signature); 그리고 저격수의 광학 조준기(optical sight)의 역반사를 포함한다. 다른 현상으로는, 예를 들어 날아가는 탄환에 의해 발생하는 소용돌이로 인한 공기 굴절률의 왜곡이 저격수를 탐지하는데 활용될 수 있다.

무기 발사로 인한 광학 신호 중 하나는, 산소의 점화(ignition of oxygen), 연소 중인 화약 입자의 배출 및 화약 가스의 팽창에 의해 발생하는, 무기 총구에서의 백열성 화염(incandescent flash)인 총구 화염이다. 총구 화염 현상은 다양한 돌격용 소총(assault rifles), 짧은 배럴 보병 무기(short barrel infantry weapons), 및 "컷 다운(cut down)" 무기에서 보다 명확하게 나타난다. 예를 들어, 짧은 배럴(short barrel)인 경우, 화약이 완전히 연소되기 전에 탄환이 배럴을 벗어날 수 있다. 이 경우, 상기 불연소된 파우더가 공기 중에서 점화되어, 밝은 화염을 낸다. 총구 화염은 사격수에게 심각한 문제를 일으킨다: 그 문제점은 적에게 사격수의 가시성(visibility)을 증가시키고 목표물 관측을 흐리게 한다. 결과적으로, 총구 화염을 발생시키는 무기를 사용하는 사격수는 대응 사격을 피하기 위해 사격 후 빠르게 이동해야한다.

총구 화염이 화염 억제 장치(flash suppresors)에 의해 부분적으로 가려지거나 급속-연소 화약(faster-burning gunpowder)을 가지고 있는 탄약통(cartridges)을 사용함으로써 부분적으로 감소하여, 장약 가스(propellant gases)가 배럴을 떠나는 순간 이미 냉각되더라도, 이것이 사격수에게 항상 편리한 것은 아니다. 예를 들면, 적으로부터 총구 화염을 숨겨야 하는 장치의 크기가 매우 클 수 있다.

사격수의 반대편 측에 있어서, 하나의 고속 영상화 어플리케이션(high speed imaging applications)으로서 간주될 수 있는 총구 화염이 문제이다. 연구를 목적으로, 이러한 탐지는 실험실에서 수행할 수 있다.

현재, 일부 총구 화염 탐지 시스템이 전쟁터에서 사용될 수 있다. 이러한 시스템의 예로는 Radiance Technologies사의 WeaponWatch^TM, RAFAEL사의 SPOTLITE, Maryland Advanced Development Lab사의 VIPER가 있다. 상기 VIPER 장치는, 예를 들어, 실시간 신호처리 기능, 자기 컴퍼스(magnetic compass), 및 사용자 디스플레이와 경보기능을 갖는 중간파 적외선(mid-wave infrared: MWIR) 카메라로 이루어져 있다. 상기 VIPER 장치는 발포 후 70 msec 이내에 총기를 탐지하고 발포 사건의 지리적 위치를 제공한다고 광고된다. 또한 MWIR-카메라의 사용은 관심 지역의 전방 감시 적외선 영상(FLIR)을 동시에 볼 수 있게 한다.

또한 종래의 상기 저격수 탐지 방법은 다양한 문제점을 갖고 있다. MWIR 카메라와 관련된 문제점 중 하나는 이러한 카메라들이 고가이고 매우 크다는 것이다. 이러한 카메라 중 대부분은 극저온을 이용하여 냉각된 고속 갱신율 탐지기(cryogenically cooled fast refresh-rate detectors)에 기반을 두고 있다.

통합 저격수 위치추적 시스템용 비냉각식 적외선 센서가 [8]에서 연구되었다. [8]의 시스템은 2 mrad의 정확도(accuracy)를 갖는 20(H) ×15(V) °(degrees)의 시계(field of view (FOV))를 허용하는 320 ×240 픽셀의 초점면 배열 크기(focal plan array size)를 갖는다. 상기 시스템은 무게가 5 파운드, 프레임 속도가 60Hz, 크기가 12.2(L) ×5.0(W) ×4.1(H) 인치, 잡음(노이즈) 등가 입력(noise equivalent input)이 5.6 ×10^-12 W/cm², 소비 전력이 9V이었다. 상기 장치의 예상 가격이 약 $10,000 였다. 상기 비냉각식 볼로미터형 탐지기는 전형적으로 총구 화염보다 매우 느리고, 따라서 오랜 시간 지나면서 신호대 잡음비(signal to noise ratio: SNR)를 손상시켜 상기 신호가 희미하게 된다. 이러한 탐지기는 시그너쳐들이 비교적 낮은 8㎛ 내지 12㎛ 범위에서 대부분 감도가 좋다.

음향 신호(예, 총구 폭발 및 탄환 충격파)에 의존하는 다른 저격수 반격 시스템은 냉각식 탐지기에 기반을 두는 시스템보다 더 가볍고 저렴할 수 있다. 그러나, 상기 음향식 저격수 반격 시스템은 전형적으로 도시의 지형에서 음향반사로 인해 저하된 낮은 각 정확도 및 성능을 갖는다.

또한, 소총, 저격수 및 소화기 사격 또는 발포의 탐지가 기본적으로 솔라 블라인드 UV(solar-blind UV: SBUV) 영상화 기술에 의해 수행될 수 있고, 병력 보호(force protection) 및 저격수 탐지에 사용될 수 있다. 발포의 UV 시그너쳐는 배럴로부터 분출된 잔여 화약의 2차적 연소가 그 원인이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 시그너쳐는 비교적 작고 사용가능한 탐지 범위 및 허용가능한 허위 경보율을 제공하지 못할 수도 있다. 일부 SBUV 영상화 시스템의 설계 및 제작이, 예를 들어 Ofil LTD사(http://www.sbuv.com)에 의해 이루어졌다.

기본적으로, 다양한 탐지 방법이 서로 결합될 수 있다. 또한, 어떤 방법에 의해 탐지된 총구 화염은 가시 광선을 사용하는 영상화에 의해 얻어진 경관 영상(scenery image)으로 보여질 수 있다. 예를 들어, Ofil LTD사의 기술은 이렇게 결합된 영상을 보여주기 위해, 이중 스펙트럼(bi-spectral) 가시-UV DayCor® 카메라를 사용하고 있다.

당업계에는, 효과적인 탐지를 가능케 하는 새로운 고속 사건 탐지 기술을 제공함으로써 고속 광자 방출 사건, 소화기의 사격 및 총구 화염의 탐지 및 위치 추적을 용이하게 하는 것에 대한 요구가 있다. 이러한 탐지에 대해 본 발명의 발명자들에 의해 구성된 새로운 기술이 유용하게 적용(변형 및 실시태양)된다.

예를 들어 사격 탐지에 적용된 본 발명자들의 기술의 주된 사상은 비교적 수명이 짧고 낮은 위력을 갖지만, 비교적 매우 유용한 탐지기 신호를 얻을 수 있는 총구 화염 성분의 스펙트럼에서 광 영상화하여 활용하는 것이다. 상기 기술은, 비교적 낮은 대기 광 투과(low light transmission in the atmosphere)에 상응하는 스펙트럼 범위를 실질적으로 획득하기 위해 전자기 방사선을 필터링하는 단계; 근적외선(NIR) 및/또는 단파적외선(SWIR) 범위에서 전자기 방사선을 수집하고 감지하는 단계; 비교적 작은 통합(노출)시간 또는 고속 영상화 프레임 속도를 갖는 픽셀 영상을 획득하는 단계; 이들 사이에서 비교적 짧은 데드 타임(dead time)을 갖는 순차적인(sequential) 영상을 획득하는 단계; 광 탐지기에서 하나의 픽셀 또는 주어진 수의 픽셀에 대해 비교적 넓은 시계를 갖는 영상을 획득하는 단계; 경관에 대한 다중 픽셀 영상을 획득하는 단계; 탐지된 광(light)에서 화염 형태의 신호 부분을 탐지하기 위해 광 탐지기(영상장치(imager)) 픽셀의 출력을 처리하는 단계;중에서 하나 이상 이용할 수 있다. 예를 들어 상기 처리 단계는, 어떠한 픽셀에 대해서도, 시간에 따른 총구 화염 형태의 세기 변화를 나타내는 신호 부분을 선택할 수 있다. 또 다른 예로는, 상기 처리과정은, 어떠한 픽셀에 대해서도, 예를 들어, 총구 화염의 시간 시그너쳐와 픽셀로부터 획득한 신호를 비교함으로써, 총구 화염이 발생하였을 가능성을 추정할 수 있다. 상기 처리 과정은 더 적은 수의 픽셀을 연속적으로 처리하는 층(layers(단계(stages)))으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 층들은, 각 층에서 더 적은 수의 픽셀에 대해 총구 화염이 발생하였을 가능성을 연속적으로 재추정하도록 구성될 수 있다. 처리 과정은 일부 층에서 병렬적(parallel)일 수 있으나, 본 발명자들의 기술은 데이터 대역폭(data bandwidth)을 줄이기 위해 처리 과정을 비병렬 층으로 이용하는 것이 좋다. 예를 들어, 상기 처리 과정은, 픽셀로부터 획득한 신호를 인근 또는 이웃한 픽셀로부터 획득한 신호와 비교하는 층을 포함할 수 있고, 이러한 픽셀들의 그룹의 시간 시그너쳐가 유사하다면, 가능성 있는 총구 화염 경보를 억제한다. 상기 처리 층들은 픽셀 선정 유닛에 의해 결합될 수 있고 이로써 이후(later) 층에서 처리되는 "후보(candidate)" 픽셀의 수를 감소시킨다. 각 픽셀 선정 유닛은 이전(earlier) 층으로부터 이후 층으로 상기 "후보" 픽셀의 리스트를 전송한다. 예를 들어, 픽셀 선정 층은, 총구 화염이 발생하였을 가능성이 가장 높은 픽셀을 선정함으로써, 각 프레임으로부터 제한된 수 또는 일정한 수의 "후보" 픽셀을 전송할 수 있다. 처리 층의 출력이 발생하였을 가능성이 아니라, 예를 들어(앞에서 언급한 바와 같이) 시간에 따른 총구 화염 형태의 세기 변화를 나타내는 신호 부분이라면, 상기 연속적인 픽셀 선정 층은 픽셀 가능성(pixels likelihood)을 생성한다. 이러한 의미에서, 픽셀 선정 층은 그 이전 처리 층을 보완한다. 그러나, 본 발명자들은 각 처리 층에 대해 픽셀 선정 층을 항상 요구하지 않는다: 예를 들어, 각 처리층의 출력은 픽셀 선정층보다는 메모리로 보내질 수 있다.. 상기 "후보" 픽셀의 리스트뿐만 아니라, 처리 층은 총구 화염이 발생하였을 가능성을 (재)추정하기 위해 추가적인 데이터가 필요할 것이다. 예를 들어, 다양한 처리 층의 출력 및/또는 상기 광 탐지기 어레이(PDA, 예, 포토 다이오드 어레이)의 출력에 대한 시간 정보 및/또는 공간 정보가 필요할 수 있다. 상기 필요한 데이터는 상기 층에 의한 접근이 가능하도록 구성된 메모리 유닛에 저장될 수 있다. 데이터는 저장되기 전에, 압축되거나 (상기 상응하는 데이터 공급 단계의 출력에 비해) 감소된 표본 비율(sampling rate)로 표본화될 수 있다. 상기 압축은 압축 모듈에서 수행될 수 있다. 상기 처리 과정은 아날로그 및 디지털 층일 수 있는데, 첫번째 디지털 층은 아날로그-디지털 변환기(ADC) 다음에 위치한다.

본 발명자들의 기술은 스트로보 광원(strobe light sources), 펄스 레이저(pulsed lasers), 번개(lightnings) 뿐만 아니라 대전차용 미사일 발사(antitank missile launches) 및 포격(shell firings)의 탐지 및 위치 추적에 사용될 수 있다.

총구 화염의 탐지에 유용한 파장에 관하여, 본 발명의 발명자들, 어떤 측면에서 볼때, NIR 및/또는 SWIR 영역에서 우수한 감도를 갖는 영상장치(imager)(예, PDA를 기반으로 하는 영상장치)를 사용함으로써 상기 탐지가 용이하게 이루어질 수 있다고 생각하였고: MWIR/LWIR 영상장치와 대조적으로, NIR/SWIR 영상장치는 전형적으로 냉각을 필요로 하지 않는다. 부분적으로 이러한 사실과 부분적으로 또 다른 이유로 인해, 특히 MWIR/LWIR 영상장치가 각기의 냉각기 및 휴대용 전원 공급장치(power supplies)를 장착한다고 고려하면, NIR/SWIR 영상장치는 또한 MWIR/LWIR 영상장치보다 더 가벼워 질 수 있고, 더 저렴하며, 소비전력을 덜 쓰게 된다. NIR/SWIR 영상장치(특히, NIR/SWIR PDA들)는 전형적으로 약 1,050nm 까지 감도가 좋은 많은 종류의 실리콘 영상장치, 및 특정한 InGaAs 조성에 따라, 약 950nm 부터 시작하여 1,700 nm 및 2,500nm (NIR/SWIR) 사이의 어느 지점에서 끝나는 대역(band)에서 전형적으로 우수한 감도를 갖는 많은 종류의 InGaAs 영상장치를 포함한다. SWIR 영상장치는 수은 카드뮴 텔루라이드(Mercury Cadmium Telluride: MCT) 영상장치 중 일부를 포함한다. 영상장치의 감도 대역은 이들의 재료뿐만 아니라 이들의 구조(예, 양자 구조(quantum structures))에 따라 좌우된다. 전형적인 감도 대역은 최대 감도(sensitivity maximum) 이후에 급격히 감퇴하여 차단 장파장(long-wavelength cutoff)로 끝난다. 일부 실시태양에서, 본 발명자들의 영상장치 또는 영상장치 배열은, 이러한 영상장치가 NIR/SWIR 영상화에 대해 사용되는 동안 3㎛ (즉, SWIR 영역의 가장자리) 보다 긴 차단 장파장을 갖고; 이러한 차단 장파장은, 예를 들어 상기 영상화가 NIR/SWIR 영역 내에서 광범위하게 이루어질 때 유용할 수 있다. 일부 다른 실시태양에서, 상기 영상장치가 3㎛보다 짧은 차단(cutoff)을 갖는다(이미 언급된 전형적으로 더 짧은 파장 영상장치의 특성과 관련있다). 일부 실시태양에서는, 상기 차단이 0.75㎛ 내지 1㎛ 사이이고, 또 다른 일부 실시태양에서는 1㎛ 내지 1.4㎛ 이며, 또 다른 일부 실시태양에서는 1.4㎛ 내지 1.65㎛이고, 또 다른 일부 실시태양에서는 1.65㎛ 내지 1.8㎛이며, 또 다른 일부 실시태양에서는 1.8㎛ 내지 2.5㎛이다. 일부 실시태양에서, 3㎛보다 더 짧은 파장 또는 이대신에 상기 특정한 범위 내의 파장이 최대 감도이다. 또한, 일부 적용에서, 상기 이미지 장치는 3㎛보다 긴 파장에서 최대 감도를 가지고 있어서 비교적 평평한 감도 대역 성장영역(region of growth)을 이용하게 되지만, 약 5㎛보다 짧은 차단 파장을 가짐으로써, 상기 대역의 최대값으로부터 너무 많이 떨어지지 않은, 즉 상기 감도는 이미 비교적 높은, 성장영역을 이용한다.

광 탐지기 재료 및 감도 대역 파라미터의 선정은 탐지한 사건 또는 총구 화염의 종류 및 클러터(clutter) 및 낮은 광 대기 투과 광학 필터(low light atmosphere transmission optical filter)의 존재/부존재에 의존한다. 상세하게는, 일부 실시태양에서 최대 감도 대역의 파장은 대기 흡수 피크(atmospheric absorption peak) 중 하나와 가깝거나 정렬되기 때문에, 상기 영상장치가 효과적으로 활용된다. 상기 영상장치의 감도가 상기 영상 장치의 최대 감도 보다 20%(또는, 35%, 50% 및 70%인 대체 가능 범위) 이상인 범위에서 발생할 때 상기 영상장치의 작동은 효과적이다. 따라서 제한된 범위(즉 35%, 50% 및 70%인 대체 가능 범위 중 하나에 따라 제한된)는 상기 영상장치 감도의 우수한 범위를 구성한다. 그러나, 영상장치의 효과적인 사용이 필요조건은 아니라는 것을 유의해야 하는데: 상기 PDA의 감도가 반응 시간과 같은 다른 요인 때문에 희생될 수 있다. 또한, 그다지 효과적으로 사용되지 않은 한 종류의 영상장치는 효과적으로 사용되는 또 다른 종류의 영상장치보다 감도가 한층 더 좋을 수 있다. 어떠한 영상장치라도 적절하게 감도가 좋은 한, 사용될 수 있다.

추가로, NIR/SWIR 영상화에 대해, 상기 영상장치의 최대 감도는 더 높은 효율을 위해 0.75㎛보다 긴 파장에서 유지될 수 있다. 일부 NIR/SWIR 영상화가 최대 감도가 0.75㎛보다 짧고 차단 파장이 0.75㎛보다 긴 경우 수행될 수 있다.

상기 감도 고려 사항은 상기 영상장치의 작동 환경에서 측정된 감도와 관련있다는 것을 이해해야 한다. 상기 감도는 온도에 의존한다. 상기 PDA의 작동 온도는 -30℃보다 낮거나, -30℃ 내지 0℃ 사이, 또는 0℃ 내지 상기 PDA의 주변 온도(0℃보다 높을 경우) 사이, 또는 상기 PDA 주변 온도보다 높을 수 있다. 상기 PDA 선정(즉, PDA 작동 온도 선정)을 위한 후자의 선택은 휴대성이 목적인 일부 적용에서 사용되는데; 냉각기를 필요로 하지 않거나 약한 냉각기 만을 요구한다. 상기 주변 온도는 상기 PDA가 상기 장치를 가동시키지 않는 온도이다. 상기 영상장치에 열을 가하는 상기 장치(예, 서포트(support)) 외부의 어떤 것 또는 다른 사람(예, 사용자)이 있다면, 이것은 주변 온도에 영향을 주게 되므로, 주변 온도는 디폴트(default)에 의해 날씨 온도(weather temperature)로 한다. 상기 작동 온도가 원하는 범위 내에 있게 하기 위해, 필요하다면, 상기 범위 중 최저온 범위에서는 극저온냉각기에 의해 또는, 예를 들어, 더 고온의 범위에서는 열전기 냉각기(thermoelectric coolers)에 의해 냉각시킬 수 있다. 상기 범위 중 최고온 범위에서는 냉각이 필수적일 수도 그렇지 않을 수도 있다. 상기 온도 범위에 있어서, 날씨 온도 / 주변 온도는 종종 0℃ 이상으로 간주되지만; 그러나, 상기 장치는 0℃미만 혹은 심지어 -30℃ 미만의 주변 온도에서 사용될 수 있는데: 이 경우, 상기 장치는 냉각기를 포함하지 않거나 약한 냉각기만 포함하도록 구성되거나 적용될 수 있다. 냉각이 사용된다면, 초점 조절(focusing) 광학 소자(및/또는 필터) 또한 각각의 냉각된 영역 내부에 장착될 수 있다.

본 발명의 목적을 위해 NIR은 0.75㎛ 내지 1.0㎛이고; SWIR은 1.0㎛ 내지 3㎛이며; MWIR은 3㎛ 내지 8㎛이고; LWIR은 8㎛ 내지 14㎛로 적외선 범위의 한계가 정의된다. 따라서 정의된 범위는 일반적으로 허용되는 적외선의 명칭에 상응한다. 예를 들어, 상기 SWIR 범위 내에는 물과 이산화탄소의 몇몇 흡수 피크(absorption peaks)가 있는데: 대략 1.15㎛, 1.39㎛, 1.9㎛ 및 2.7㎛에 있다. 상기 흡수 피크는 일반적으로 알려진 것이고 이들 중 일부는 본 명세서에 첨부된 일부 도면에 나타나 있다.

본 발명자들의 기술은 탐지기 유닛을 활용할 수 있는데, 그 중에서도 낮은 대기 광 투과에 상응하는 좁은 스펙트럼 대역 필터를 포함하도록 구성된 탐지기 유닛을 활용할 수 있다. 이러한 필터는, 일부 시나리오(scenarios)에서, 신호대 클러터비(signal to clutter ration) 및 신호대 발포 잡음비(signal to shot noise ration)를 증가시킬 수 있다. 전형적인 총구 화염 탐지 시스템에 있어서, 탐지에 활용되는 스펙트럼 대역은 넓고, 최고 투과 대기 창(transmission atmospheric window)에 상응한다. 본 발명의 일부 실시태양에서, 상기 총구 화염 신호의 큰 부분이 상기 좁은 스펙트럼 대역 필터의 도입으로 손실되더라도, 광학 신호의 남은 부분이 감도 역치를 초과하기만 하면, 태양광 클러터(sunlight clutter) 및 발포 소음의 감소가 더 급격하고, 정보를 주는 광학 신호에서의 감소를 과잉 보상하기 때문에, 최소 대기 투과의 좁은 범위에서 탐지가 수행될 수 있다.

본 발명자들의 기술은 상대적으로 작은 통합(노출) 시간 및/또는 높은 프레임 속도로 영상을 획득하는 것을 활용할 수 있다. 특히, 본 발명의 일부 적용에서, 상기 통합 시간은 탐지될 총구 화염 성분의 지속 시간과 실질적으로 같거나 작도록 선택된다(이러한 지속 시간은 상기 탐지 방사선 강도가 탐지된 방사선의 최대 강도의 절반인 순간들 사이의 시간 간격으로서 정의될 수 있다). 상기 통합 시간은 픽셀 초기화 시점에서 후속 픽셀 판독 시점까지의 시간 또는 픽셀에 의해 수집된 광자가 픽셀로부터 단일 신호 판독 전자들(electrons of a single signal reading)로 변환되는 동안의 지속 시간으로 정의될 수 있다. 상기 통합시간의 선정의 이론적 근거는, 총구 화염 부분 탐지 시간보다 긴 시간 동안의 영상화는 유용한 신호보다 오히려 클러스터 및 잡음(노이즈)을 수집한다는 데 있다. 상기 기술은, 상기 PDA 통합 시간이 10^-2 초 내지 5.0·10^-3 초 사이, 또는 5.0·10^-3 초 내지 2.0·10^-3 초 사이, 또는 2.0·10^-3 초 내지 5.0·10^-4 초 사이, 또는 5.0·10^-4 초 내지 10^-4 초 사이, 또는 10^-4초 이하 일수 있는 통합 시간을 사용할 수 있다.

바람직한 통합 시간은 적절한 셔터, 특히 전자식 셔터에 의해 설정될 수 있다. 본 발명자들의 기술이 긴 통합 시간, 예를 들어, 펄스 지속 시간보다 긴 통합 시간으로 영상을 획득하는 것을 활용할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 그럼에도 불구하고, 펄스 지속 시간보다 긴 통합 시간의 경우, 통합 시간이 작아질수록 신호대 잡음비 및 신호대 클러터비가 더 좋아진다. 더욱이, 더 좋은 신호대 잡음 및 신호대 클러터 여유(margin)가 순간 시계(Instantaneous Field Of View:IFOV)를 강화시키고(예를 들어, 영상화 렌즈의 초점 길이를 감소시킴으로써), 따라서 주어진 픽셀 총수에 대해, 전체 시계(FOV)가 증가하도록 한다. 펄스 지속 시간 보다 짧은 통합 시간의 경우에, 본 발명자들의 기술은 또한 상기 탐지된 신호의 시간 시그너쳐를 분석하는 것으로부터 도움을 받는다.

본 발명자들의 기술은 순차적인 영상 중에서 비교적 작은 데드 타임(dead time)을 갖는 순차적인 영상을 획득하는 것을 활용할 수 있다. 상기 데드 타임은 픽셀을 판독하는 시점에서 픽셀의 다음 초기화 시점까지의 시간으로서 정의할 수 있다. 데드 타임 동안에 픽셀에서 생성된 신호(예를 들면, 전하)는 잃어 버리게 된다. 본 발명의 기술의 일부 적용에서, 상기 데드 타임은 탐지된 총구 화염 지속 시간(또는 탐지된 총구 화염 지속 시간의 1/10과 같은 예정된 시간분) 이하로 선정된다. 특히, 본 기술은 밀리초 이하의 데드 타임을 사용할 수 있다. 원하는 데드 타임은 적절한 셔터 방식, 예를 들어 롤링 셔터에 의해 설정될 수 있다.

본 발명자들의 기술은 비교적 넓은 PDA 시계 또는 픽셀 당 시계에서 총구 화염을 탐지할 수 있게 한다. 예를 들어, 일정한 거리에서 발생하여 픽셀에 투사된 총구 화염을 고려한다. 그러면, 상기 영상장치로부터 더 멀리 떨어진 곳에서 발생한 동일한 총구 화염은 픽셀보다 작은 점에 투사될 것이고; 그리고 상기 픽셀은 일반적으로 더 많은 클러터와 더 적은 신호를 수집하게 된다(특히 더 작은 부분의 신호가 상기 영상장치를 향해 전해질 것이고 이러한 더 작은 부분은 대기에 더 많이 흡수될 받을 것이기 때문이다). 그 결과 신호대 클러터 비가 더 낮아질 것이고, 성공적인 총구 화염 탐지의 기회가 더 낮아질 것이다. 따라서, 원하는 탐지 거리에 대하여, 픽셀은 너무 광범위한 영역으로부터 광을 수집해서는 안된다. 그럼에도 불구하고, 총구 화염에 대한 상기 투사 점(projection spot)은 (1 또는 2차원에서) 픽셀보다 더 작아질 수 있고 광분해가 허용된다면, 여전히 탐지 가능하다고 결론지어질 수 있다.

픽셀의 유용한 수는 탐지를 위해 사용되는 광 탐지기 구조 및 처리의 복잡도와 같은 다양한 요인과 관계가 있다는 유의해야 한다. 따라서, 대표적인 PDA의 픽셀의 유용한 시계 및 광 탐지기 자체의 시계는 수행되는 탐지의 종류에 의해 좌우된다. 단일 픽셀의 시계는 비교적 넓게 선정될 수 있어서, 예를 들어, 몇십 미터보다 짧은 거리에서 발생한 총구 화염의 크기에 상응하게 할 수 있다. 전형적으로, 총구 화염은 몇십 미터보다 긴 거리에서 발생할 것이고, 픽셀보다 작은 면적을 덮는다. 따라서, 총구 화염이 발생할 때 상기 픽셀 신호는 배경으로 인한 신호 및 총구 화염에 의한 신호의 총합일 것이다. 전형적으로 상기 배경은 천천히 변하기 때문에, 전체 픽셀 신호에서의 빠른 변화가 탐지된다면, 이것은 상기 픽셀을 총구 화염 발생을 확인하는 것을 목적으로 하는 처리 과정을 위한 후보로 만든다. 상기 픽셀의 시계가 넓을수록, 원하는 탐지 범위에 대한 전체 픽셀 신호에서 상기 총구 화염 신호와 관련된 부분은 더 작아진다. 그러므로, 상기 획득가능한 범위와 픽셀 시계 사이에 교환(trade-off)이 존재한다. 원하는 범위가 획득되는 동안, 상기 감지기에서 픽셀 수가 증가함으로써 상기 전체 시계가 증가될 수 있다. 상기 증가된 전체 시계는 가능한 한 많은 방향으로부터의 발포를 감지하는 것을 희망할 때 더 좋다. 그러나, 너무 많은 픽셀 수를 사용하는 것은 너무 비싼 광학 소자 및 컴퓨터 하드웨어, 그리고 작동에 너무 많은 전력을 요구할 수 있다. 본 발명의 일부 적용에서, 단일 픽셀의 시계의 발산각(divergence angle) 은 0.1° 와 0.2°사이, 또는 0.2°와 0.5°사이 또는 0.5°이상에서 선정된다. 일부 본 발명의 기술의 적용에서, 광 탐지기의 시계는 적어도 1차원에 있어서 0°와 50°사이, 또는 50°와 90°사이, 또는 90°이상에서 선정된다. 상기 원하는 시계는 상기 광 탐지기 표면에 시계를 투사하도록 선정된 초점 길이를 갖는 적절한 광학 소자에 의해 생성될 수 있다.

본 발명자들의 기술은 경관의 다중픽셀 영상을 획득하는 것을 유리하게 활용할 수 있다. 본 발명의 기술의 일부 적용에서는, 상기 영상장치가 10,000 내지 100,000 개, 또는 100,000 내지 1,000,000 개의 픽셀을 포함하도록 선정되거나, 또는 1,000,000 개 이상이 적절할 수 있다. 상기 다중 픽셀 영상화를 이용함으로써, 총구 화염의 위치 추적이 비교적 정확하고 정밀하게 수행될 수 있다. 상기 총구 화염의 가로 방향 위치 추적(lateral location)은, 상당 부분, 상기 총구 화염을 탐지하는 픽셀 또는 픽셀의 그룹의 영상화된 방향에 의해 결정된다. 상기 총구 화염의 세로 방향 위치 추적(longitudinal location)은, 상당 부분, 상기 총구 화염을 탐지하는 픽셀 그룹의 수신 신호 및 형태의 세기에 의해 결정된다.

상기 총구 화염 탐지의 처리 과정, 특히 예를 들어 병렬 처리 과정은, 단일 또는 다중(특히 이중) 신호 미분(signal differentiating), 피크 탐지, 대역 통과 필터링(band-pass filtering), 매치 필터링(match filtering) 및/또는 상기 탐지된 신호로부터 총구 화염 종류 신호를 선정하거나 탐지하는 것을 목적으로 하는 조작과 같은, 픽셀에 대한 조작을 하도록 구성된 유닛에 의해 수행될 수 있다. 단일 픽셀 처리 과정의 결과로 얻어진 출력 신호(예, 상기 병렬 처리 유닛의 픽셀로부터 얻어진 출력 신호)는, 상응하는 PDA 픽셀이 총구 화염을 탐지했을 가능성을 추정하기 위해 해석될 수 있다. 예를 들어 상기 가능성은 상기 매치 필터의 출력에 포함될 수 있다. 상기 가능성이 특정 역치 이상이라면, 상기 발생은 총구 화염 또는 후보 총구 화염으로서 해석될 수 있고, 조작자나 사용자에게 사격을 알려주는 신호(경보)가 생성되거나, 후보 경보(candidate alarm)가 처리 과정의 다음 층 또는 단계로 이전될 수 있다.

앞에서 언급한 바와 같이, 상기 처리 유닛은 층 또는 단계로 구성될 수 있다. 상기 총구 화염 선정 처리 유닛의 한 단계에 의해 수행되는 상기 필터링은 추가적 단계에서 수행되는 처리 과정에 대한 데이터 양을 효과적으로 줄일 수 있고, 따라서, 보다 복잡한 처리 과정을 상기 줄어든 양의 데이터에 적용할 수 있게 하고 상기 총구 화염 탐지기의 특정한 단계에서 필요로 하는 기술적 특징에 대한 필요 조건을 줄일 수 있게 한다. 본 발명자들의 기술의 일부 실시 태양에서, 상기 처리 과정은, 제1 단계 또는 제1 단계들 중 하나인 픽셀 출력의 시간 의존성을 분석하기 위한 병렬 단계와 함께, 단계적으로 수행된다. 상기 처리 과정의 병렬 층은 총구 화염을 탐지했을 것이 가장 확실한 픽셀을 선정하는 모듈과 결합할 수 있다. 따라서 추가 단계(예,제2 단계)는 상기 모듈로부터 후보 픽셀 리스트를 받을 수 있다. 그 후 상기 리스트의 픽셀에 대하여 총구 화염 발생의 가능성을 재추정하는데 필요한 데이터를 상응하는 메모리 유닛으로부터 획득함으로써,이러한 처리 과정의 추가 층이 이러한 픽셀 리스트를 처리할 수 있다. 재추정하는데 필요한 데이터는 상기 리스트로부터 픽셀의 과거 데이터(historical data) 및 상기 리스트로부터 상기 픽셀 근처에 위치한 픽셀의 과거 데이터를 포함할 수 있다. 상기 과거 데이터는 다양한 처리 단계, 픽셀 선정 모듈, 및 상기 PDA의 이전에생성된 출력을 포함할 수 있다. 상기 과거 데이터는 메모리에 저장되기 전에 압축될 수 있다. 예를 들어, PDA 출력이 분할되어 하나의 사본은 처리 과정의 제1 층을 추가되고, 또 다른 사본이 압축 모듈에 추가될 것이다. 따라서, 상기 메모리 유닛은 모든 픽셀에 대한 과거 데이터를 저장하는데 사용될 수 있다.

마찬가지로, 재추정하는데 사용되는 데이터는, 상기 처리 과정이 즉각적일 필요가 없기 때문에, 상기 과거 데이터에 추가로, 후보 사건 후에 얻어진 데이터이거나 그 데이터를 포함할 수 있고, 실제로 상기 후보 사건이 발생한 후에 수집된 정보를 고려함으로써 이익을 얻을 수 있다. 이러한 경우, 상기 후보 픽셀을 알고 있는 경우 상기 데이터가 더 지능적으로 수집될 수 있기 때문에, 동일한 탐지 품질을 얻기 위해서, 상기 메모리 유닛이 상기 과거 데이터의 일부만 저장하도록 사용될 수 있다.

상기 단계화된(층으로 이루어진) 처리 과정은 상기 탐지기의 소비 전력 및 필요한 전력 공급장치의 무게를 감소시키고 최대 허용 입력 데이터 대역폭(bandwidth)(예, 상기 PDA에서의 픽셀 수 및 상기 시계의 폭) 및 상기 탐지기의 휴대성을 증가시킨다.

처리 과정의 층들은 CFAR 모듈(Constant False Alarm Rate module(s):일정 오경보율 모듈)과 같은 픽셀 선정 장치에 의해 결합될 수 있는데, 이들은 동일한 수의 프레임 당 의심스러운 픽셀(또는 특정 개수의 상기 PDA의 픽셀) 또는 시간 간격에 대한 후보 경보를 확인/억제한다. 상기 CFAR 기술의 이용은 상기 탐지 시스템의 다음 처리 단계를 방해하지 않도록 하는 것이 아니라, 총구 화염 탐지 확률을 최대로 유지하도록 하는 것이다. 상기 CFAR 모듈은 가능성 있는 픽셀 선정 모듈 중 하나이다.

상기 병렬 처리 과정은, 상응하는 처리 (서브)유닛에 의해 수행되는 병렬 아날로그 인-픽셀 신호처리 과정을 포함할 수 있다. 상기 병렬 아날로그 처리 유닛은, 예를 들어 인-픽셀 처리 능력(in-pixel processing power) 또는 어레이 필 팩터(array fill factor)를 떨어뜨릴 필요가 없는 하이브리드 탐지기 기술에 기초할 수 있다. 일부 실시태양에서 상기 PDA의 필 팩터는 60%와 75% 사이이고, 다른 실시태양에서는 75%와 90% 사이이며; 또 다른 실시태양에서는 90% 이상이다. 상기 필 팩터는 또한 특정 영역 외부에 있을 수 있지만, 전형적으로 필 팩터가 높을수록, 멀리 떨어진 총구 화염에 대한 총구 화염 탐지의 기회가 높아진다. 특히, 100%에 가까운 필 팩터는 멀리 떨어진 총구 화염이 (상기 PDA가 감지하지 못하는) 상기 데드 영역에 투사할 기회를 거의 없앤다. 추가로, 아주 멀리 떨어진 총구 화염에 대한 것이 아닐지라도, 상기 필 팩터가 높을 수록 수집가능한 신호도 높아진다. 상기 하이브리드 탐지기는, 광 다이오드 또는 다른 광 탐지기 어레이에 결합된 인-픽셀 신호처리 플립-칩(flip-chip)을 갖는 ROIC(신호 취득 회로:Read Out Integrated Circuit)로 제작될 수 있다.

또한, 상기 병렬 인-픽셀 신호처리는 (상기 ROIC 내에서가 아닌) 독립적인 전자 모듈(electronic module)에서 수행될 수 있다. 상기 PDA 픽셀의 출력에 대한 병렬 처리 과정은 아날로그-디지털 변환 및 FPGA(field programmable gate array)에 의한 디지털 데이터 처리과정을 포함할 수 있다. 상기 병렬이라는 용어는 본 발명의 명세서에서 동시(simultaneous)라는 단어와 구별되어야 한다: 상기 병렬 처리 과정은 동시일수도 그렇지 않을 수도 있다. 픽셀의 출력이 서로 독립적으로 처리된다면, 이러한 처리 과정을 병렬이라고 하고, 이들의 처리가 수행되는 순서에 독립적이다. 상기 병렬 처리 과정은 크로스토크(cross-talk)에 의해 허용되는 범위까지 병렬적이다.

처리 과정의 첫 번째(제1), 시간의존성 분석 및 병렬적일 수 있는 층 또는 단계 후에, 다른 처리 과정, 추가로 사격 발생에 대한 픽셀 검사 층들이 있을 수 있다. 예를 들어, 처리 과정의 제2(또는 추가) 층은 다음의 방법으로 작동하는 것으로 구성될 수 있다. 하나 또는 몇 개의 후보 사건 또는 의심스러운 사건, 즉 예를 들어 CFAR 모듈을 포함하는 제1 층 처리 과정에 의해 결정된 픽셀로부터 나오는 신호를 선정하고 분석하여 총구 화염 발생을 탐지할 가능성을 높일 수 있다. 의심스러운 픽셀(후보 픽셀) 각각에 대해, 제2 층 처리과정은 이러한 픽셀이 총구 화염을 탐지했을 가능성을 재추정한다. 제2 층이 제1 층보다 더 작은 데이터셋을 분석하기 때문에, 총구 화염, 잡음 및 클러터를 더 잘 구분하기 위해, 더 높은 계산 시간 및 픽셀당 전력을 요구하는, 더 정교한 알고리즘 또는 처리 과정을 사용할 수 있다. 이러한 목적으로 제2 층 처리과정은 이웃하거나 근접한 픽셀로부터 획득한 신호 및/또는 가까운 시각에서 획득한 신호를 사용할 수 있다. 예를 들어, 제2 층은 사건(발생)이 몇몇 이웃하거나 근접한 픽셀에 대해 반복되는지 상기 PDA 상의 직선을 따라 전파되는지를 확인하도록 구성될 수 있다. 그러한 경우라면, 상기 이동하는 사건(즉, 사건의 연속(sequence of events))의 출처는 총구 화염보다는 이동하는 물체로 확인할 수 있다. 따라서 본 발명의 탐지 시스템은 너무 오랜 시간 지속하는 사건(발생) 또는 너무 멀리 나아가는 사건(발생)을 제거하는데: 예를 들어, 레벨-1은 시간이 지남에 따라 하나의 픽셀 내에서 너무 오래 지속하는 사건의 대부분을 제거할 수 있는 반면에, 비록 관련된 각 픽셀에서 비교적 짧은 시간 동안 지속되더라도 레벨-2는 전체 프레임 내에서 너무 오래 지속하는 사건을 제거할 수 있다. 상기 관련 픽셀의 공간 내에서 근접성 및 상대적인 위치로 인하여 연속적인 사건이 독립적인 사건의 연속이 아니라 하나의 움직이는 사건이라고 추론할 수 있다.

처리 과정의 제2 층은 CFAR 체제(regime)에서 데이터를 제공받을 수 있고, 상기 탐지 시스템을 방해하지 않으면서 미리 정해진 일정한 수의 의심스러운 픽셀에 대한 상기 후보 사건/경보를 확인/억제할 수 있다. 상기 확인된 경보는 상기 탐지 시스템의 관리자 또는 사용자에게 (예를 들어 광학 신호 또는 음향에 의해) 전달될 수 있다.

본 발명의 몇몇 바람직한 실시태양이 적어도 둘 이상의 신호 처리 과정 층들을 사용하는 이유는 다음의 고찰에 의해 설명될 수 있다. 본 발명의 시스템은 예를 들어 초당 10⁸번의 판정이 필요할 수 있다. 이 수는 초당 500 프레임 속도 및 200,000 픽셀의 PDA를 가정하여 얻을 수 있다. 본 발명의 발명자들은 대략 1/3 시간 이하의 최종 오경보율(FAR: final false alarm rate)이 요구된다고 가정하였다. 그러면, 10¹²번의 판정마다 단 하나의 오경보만 허용된다. 이 경우, 항상 가장 정교한 알고리즘 또는 처리 과정을 각 픽셀에(상기 PDA 프레임 속도)적용한다면, 상기 알고리즘은 많은 연산력(computing power)을 사용하게 될 것이다. 따라서, 전력을 절약하기 위해, 본 발명의 발명자들은 일부 경우에 있어서 상기 처리 과정을 층으로 나누어, 보다 효과적인 연산력 방식(computing power scheme)을 활용한다.

일부 실시태양에서 데이터 대역폭의 감소가 층당 3 내지 9 차수(orders of magnitude)이다. 데이터 대역폭의 감소는 잠재적 경보 수의 감소로 이해될 수 있고: 상기 층들은 상기 원래 픽셀 속도(PDA에서 픽셀수×샘플링 속도)부터 최대 허용 FAR까지 감소한다. 상기 층들은 또한 실제 사건을 제거할 수 있지만, 탐지 확률(P_d)은 높게 유지된다. 예를 들어, 80% 이상의 성공 확률 및 3시간 당 1 이하의 허용된 FAR(즉, 약 10⁴초 당 1)를 갖는 탐지가 고려될 수 있다. 2×10⁵픽셀 및 초당 500의 프레임 속도를 가진 PDA 및를 활용함으로써, 고안된 탐지 시스템은 초당 2×10⁵×500=10⁸샘플을 획득하였다. 따라서, 상기 특정 FAR은 10¹²개의 샘플 픽셀 당 1 오경보(false alarm)에 상응하였다. 상기 제1 층은 실제 사건의 적어도 90%를 탐지하였고, 평균 10⁵개의 샘플 픽셀 당 1회로 총구 화염을 잘못 탐지하였다(즉, 총구 화염에 상응하지 않는 일부 픽셀을 후보 픽셀로 정한). 상기 고안된 제2 층은 실제 사건의 적어도 90%를 탐지하였고, 평균 10⁷개의 샘플 픽셀 당 1회로 총구 화염을 잘못 탐지하였다. 그러므로 상기 시스템의 결합 수행은 81% (90% ×90%)의 탐지 가능성 및 10^-4s^-1(10^-5×10^-7×(2×10⁵)×500s^-1)의 FAR을 특징으로 한다.

상기 내용에 따르면, 일부 실시태양에서는, 제2 층은 구조적으로 제1 층 또는 제2 층에 포함되고 상기 제2 층 나머지 부분에서 처리하기 위한 일정한 수의 가장 의심스러운 사건을 선정하는 CFAR 장치를 통해 제1 층으로부터 데이터를 수신한다. 의심스러운 사건을 상기 제2 층이 처리할 수 있는 것보다 더 많이 선정하면 오버플로우(overflow), 예를 들면 싸이클(cycle) 실패를 일으킬 수 있다. 너무 적은 수의 사건을 선정하는 것은 FAR을 증가시킬 것이다. 일반 모드에서 작동함으로써, 상기 제2 층은 추가로 상기 FAR을 최고 허용 레벨까지 감소시킨다. 예를 들어 상기 제1 층은 데이터 속도를 약 10⁸/sec 부터 10³/sec의 픽셀 속도로 감소시킬 수 있고 제2 층은 상기 FAR을 바람직한 10^-4/sec까지 감소시킬 수 있는데, 이는 추가로 7차수 크기이다. 일부 바람직한 실시태양에서, 제1 층, 특히 병렬층으로 인한 후보 사건의 수에 있어서의 감소는 추가층(예, 제2 층)으로 인한 후보 사건의 수에 있어서의 감소보다 작다.

이와 관련하여, 상기 층상 아키텍처(layered architecture)는 총구 화염과 같은 매우 짧은 사건의 탐지를 용이하게 할 수 있고 한편, 본 발명의 기술은 고속(의사 결정 속도) 및 효율적인 전력 사용 방식을 갖는 작동에 목표를 둔다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명의 기술은, 하나 이상의 파장에 감도가 좋은 하나 이상의 PDA를 사용함으로써, SBUV 또는 가시광선과 같은 다른 스펙트럼에서의 탐지를 결합할 수 있다. 예를 들어, 다른 파장에 해당하는 화염 세기의 탐지는 시간 및/또는 픽셀 다중화(multiplexing)를 사용하는 하나의 탐지기로 수행될 수 있다. 특히, 이차적인(secondary) 가시 광선 또는 NIR 영상화는 총구 화염의 독립적인 탐지 및 의심스러운 사건을 확인하거나 억제함으로써 1차(prime) 영상화(이 예에서는 SWIR)의 오경보율(FAR)을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 다시 말하면, 1차 영상화 결과는 이차적인 영상화의 결과에 의해 검증될 수 있다.

또한, 가시광선 또는 NIR 영상화는 영상의 삭제에 의해 배경을 삭제하는 역할을 할 수 있는데, 예를 들어, 낮에 총구 화염은 SWIR 범위에서 더 강한 반면 상기 배경은 NIR 또는 가시광선에서 더 강하기 때문이다.

상기 총구 화염 탐지기는, 음향 탐지기 또는 기타 다른 사격 탐지기를 포함하는 사격 탐지 시스템에 통합될 수 있다. 이러한 시스템은, 사격과 관련된 총구 화염 및 다른 신호들(예, 음향 또는 SBUV), 예를 들어 총구 폭발 및/또는 탄환 충격파(bullet shock wave)를 동시에 탐지할 수 있다. 이러한 이중(예,광학/음향) 탐지 방식은 상기 FAR을 감소시키고 상기 FAR에 대한 사격 탐지 확률의 비(PD)를 증가시키는 것을 목적으로 한다. 광학 탐지기 및 음향 탐지기 양쪽 모두가 사격을 식별할 경우에 한해(즉, 소리가 사용자에게 도달하는데 필요한 짧은 시간 내에 광학 탐지기의 "의혹(suspicion)" 또는 경보가 상기 음향 탐지기에 의해 확인될 경우에 한해) 사용자가 상기 사격을 통지 받는다.

일부 바람직한 실시태양에서, 본 발명의 시스템은, 탐지된 광학 신호의 공간적 및/또는 시간적 특성에 포함된 정보를 해석함으로써 가능성 있는 경보를 확인/억제하기 위한 병렬 처리 유닛의 출력 신호를 처리하는 단계; 가능성 있는 경보를 확인/억제하고/하거나 화염까지의 거리를 결정하기 위한 다중 탐지기(예, PDA와 같은 광학 소자, 또는 음향 소자, 또는 다른 파장 범위용 두 개의 광학 소자)로 부터 획득한 신호를 처리하는 단계; 외부 조건(예, 날씨, 조명)에 기초하여 PDA 작동 파라미터 및/또는 병렬 처리 파라미터를 정하는 단계; (예를 들어, 탐지된 데이터를 다른 총구 화염 시그너쳐를 나타내는 참고자료(reference)와 비교하거나 폭발하는 발포(bursting fire)의 경우 총구 섬광들 사이의 시간을 측정함으로써) 사격수에 의해 사용된 무기를 결정하는 단계; 중 적어도 하나로 구성된 제어 유닛을 포함하거나 이와 결합된다. 상기 내용에 따르면, 상기 제어 유닛은 처리 과정의 제2 층 및/또는 추가층을 수행하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 제어 유닛은 총구 화염 발생의 탐지를 용이하게 한다.

본 발명자들의 기술은 다양한 운반 장비를 즉각적으로 사용하기 어려운 사람, 예를 들어 군인 또는 경찰에 의한 사용 능력을 높이는데 목적이 있다. 이러한 목적을 위해, 일부 실시태양의 무게는 1kg 내지 3kg 사이, 또는 0.3kg 내지 1kg 사이, 또는 0.3kg 이하에서 선택될 수 있다. 상기 PDA가 냉각기, 특히 극저온 냉각기(예, 스터링 냉각기(Stirling cooler)) 및 상기 냉각기를 위한 비교적 무거운 운반가능한 전력공급원을 필요로 하지 않을 때, 이러한 선택이 용이하다(결과적으로 상기 시스템은 운반가능하고 비교적 가벼운 광 전력 공급원만 필요로 할 수 있다). 이는 전술한 PDA 작동 온도 범위의 기준과 관련이 있다. 실제로, 본 발명 기술의 적용 중 일부는 자연환경 그대로의 작동 온도(또는 장치에서의 열방충에 기인한 약간 더 높은 온도)를 사용하도록 구성되어 있다. 그러나, 높은 휴대성이 필수조건이 아니라는 것을 유의해야 하는데; 특히 다른 이유 때문에 필수적인 경우, 예를 들어 상기 시스템이 감추어질 필요가 있는 경우 및/또는 상기 시스템이 장시간 동안 작동 상태를 유지할 필요가 있어서 높은 용량의 전력 공급원이 요구되는 경우, 상기 시스템이 무거울 수 있다. 또 다른 예로는, 상기 시스템은, 지하철 역, 또는 정부 기관이 있는 거리, 또는 테러리스트 또는 노상 강도 공격이 예상되는 지역일 수 있는, 원하는 경관을 늘 감시하기 위해 고정되어 장착될 수 있고 따라서 휴대성이 불필요할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 시스템은 탱크, 또는 차량, 또는 버스 등에 장착될 수 있다. 상기 시스템은 가정용 램프 또는 데스크탑 컴퓨터와 유사한 일정한 전원 공급장치로부터 전원을 공급받을 수 있고, 이것은 MWIR/LWIR 영상장치 및 냉각기를 활용하도록 구성될 수 있으며, 더 강한 총구 화염 MWIR 신호로부터 도움을 받을 수 있다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 상기 MWIR/LWIR 영상장치 및 냉각기가 필수적이지 않고, 비교적 높은 휴대성이 요구되는 경우에도 반드시 사용할 필요는 없다는 것을 깨달았다. 후자의 경우를 고려할 때, 본 발명의 발명자들은, 본 발명의 시스템이 특수 임무를 위해 보다 특별히 구성되는 경우, 휴대성이 증가될 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명의 발명자들은, 일부 임무는 전형적으로 임무 수행시간이 6 내지 12시간 사이인 반면, 일부 다른 임무는 임무 수행시간이 1 내지 6시간, 또는 12 내지 24시간, 또는 24시간 이상이라는 것을 고려하였다. 실제로, 예상 임무 수행시간은, 본 발명의 시스템을 사용할 필요가 있는 시나리오(scenario), 경관(현장), 계절에 따른 낮의 길이, 지속적으로 사용하거나 휴대용 전원 공급장치를 교체하거나 재충전할 수 있는 상기 시스템 사용자의 능력에 좌우된다. 따라서, 본 발명의 발명자들이 발견한 바와 같이, 휴대용 전원 공급장치의 용량은, 상기 시스템에 원하는 작동 시간, 예를 들어 상기 임무 수행시간들 중 하나를 제공하도록 선택될 수 있다. 밝을 경우, 상기 전원 공급장치는, 만일 가볍다면, 보다 많은 시간 동안에도 충분한 전기를 공급할 수 있다. 특히, 상기 휴대용 전원 공급장치(예, 축전지 또는 배터리)의 용량은 0.1W 이하, 또는 0.1 내지 1W 사이 및 1 내지 10W 사이 또는 10W 이상일 수 있다. 현대 총구 화염 탐지 장치들은 전형적으로 50W 이상의 전원 공급장치를 갖추고 있기 때문에, 휴대가 가능할지라도, 휴대성이 낮다는 것을 이해해야 한다.

추가로, 상기 임무를 위해, 사용자가 직접 추가적인 공급품(예, 음식, 물, 탄환)을 운반할 필요가 있을 수 있어서, 전체 무게가 제한적일 수 있기 때문에, 상기 시스템에 허용된 무게는 예상 임무 수행시간을 줄이는 기능을 할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 따라서, 일부 실시태양에 대해 본 발명의 발명자들은 전원 공급장치의 용량과 상기 시스템의 무게를 별개로 하지않고 결합하여 선택한다. 이러한 방법으로 본 발명 장치의 비교적 높은 휴대성 및 비교적 높은 유용성을 달성할 수 있다.

이와 관련하여, 본 명세서에 설명된 본 발명의 특징에 따라, 본 발명의 기술은 총구 화염뿐만 아니라, 기타 다른 화염 및 예를 들어, 스트로보 광원, 펄스 레이저, 번개, 대전차용 미사일 발사 및 포격 등 짧은 순간 일어나는 사건의 탐지에 효과적으로 활용될 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공하고 있다. 상기 방법은,

(a) 광 탐지기 어레이(PDA)에, 근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼 내에 적어도 일부분이 있는 전자기 방사선의 초점을 맞추는 단계;

(b) PDA의 픽셀에 비교적 넓은 픽셀 시계(FOV)로부터 나오는 전자기 방사선의 픽셀의 초점을 맞추는 단계;

(c) 비교적 큰 수의 픽셀을 포함하는 PDA에 의해 경관의 다중 영상을 획득하는 단계;

(d) PDA에 비교적 큰 시계로부터 나오는 전자기 방사선의 초점을 맞추는 단계;

(e) 전자기 방사선을 필터링하여, 실질적으로 비교적 낮은 대기 광 투과에 상응하는 스펙트럼 범위의 전자기 방사선을 PDA에 의해 감지하는 단계;

(f) NIR 및 SWIR 스펙트럼 내에 적어도 일부분이 있는 전자기 방사선을 PDA에 의해 감지하는 단계;

(g) PDA에 의해 전자기 방사선을 감지하는 단계 동안 비교적 적은 통합시간을 사용하는 단계;

(h) PDA에 의해 전자기 방사선을 감지하는 단계 동안 비교적 적은 데드 타임을 사용하는 단계;

(i) PDA로부터 나오는 픽셀 신호를 적어도 두 개의 사본으로 다중화(multiplexing)하는 단계;

(j) PDA로부터 나오는 픽셀 신호의 사본을 메모리에 기록하는 단계;

(k) 총구 화염의 시공간 시그너쳐(즉, 시간 시그너쳐 및/또는 공간 시그너쳐)와 실질적으로 유사한 픽셀 신호를 갖는 후보 픽셀의 선정에 사용되는, PDA로부터 나오는 픽셀 신호를 처리하는 단계;

(l) 상기 탐지를 위해 비교적 휴대성이 좋은 시스템을 활용하는 단계;

(m) 상기 탐지를 위해 비교적 낮은 용량의 휴대가능한 전원 공급장치를 활용하는 단계;

(n) 상기 탐지를 위해 자연 환경의 온도보다 높거나 같은 온도에서 PDA를 사용하는 단계;

(o) 상기 탐지를 위해 사용된 PDA에 냉각기를 활용하지 않는 단계;

(p) 50m 미만의 거리에 있는 물체에 최적화된 초점 맞추기에 의해, 광 탐지기 어레이(PDA)에 전자기 방사선의 초점을 맞추는 단계;

(q) 60% 이상의 필 팩터(fill factor)를 갖는 PDA를 사용하는 단계; 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 처리 과정은,

(a) 상기 픽셀 신호로부터 공간적 배경 부분을 제거하는 단계;

(b) 상기 픽셀 신호로부터 비교적 느리게 변화하는 부분을 제거하는 단계;

(c) 총구 화염의 시간 시그너쳐와 실질적으로 유사한 픽셀 신호 부분을 선정하는 단계;

(d) 픽셀이 총구 화염을 감지하였을 가능성에 대한 추정치를 실질적으로 생성시키는, 상기 픽셀 신호의 시간 의존성을 아날로그 처리하는 단계;

(e) 픽셀이 총구 화염을 감지하였을 가능성에 대한 추정치를 실질적으로 발생시키는, 상기 픽셀 신호의 시간 의존성을 병렬 처리하는 단계;

(f) 픽셀이 총구 화염을 감지하였을 가능성에 대한 추정치를 실질적으로 발생시키는, 상기 픽셀 신호의 시간 의존성을 디지털 처리하는 단계;

(g) 픽셀이 총구 화염을 감지하였을 가능성에 대한 실질적인 추정치와 다수개의 작동 픽셀에 공통하는 역치를 비교함으로써, 후보 픽셀을 선정하는 단계;

(h) 픽셀이 총구 화염을 감지하였을 가능성에 대한 추정치와 상기 픽셀 신호의 사본을 사용하여 획득한 역치를 비교함으로써, 후보 픽셀을 선정하는 단계;

(i) 순차적인 프레임으로부터 실질적으로 동일한 수의 상기 후보 픽셀을 선정하는 단계;

(j) 적어도 두 개의 처리 단계, 상기 단계 중 이후(later) 단계는 상기 단계 중 이전(earier) 단계보다 더 작은 수의 픽셀에 대하여 상기 후보 픽셀을 선정하기 위한 처리 과정을 적용하는 단계;

(k) 적어도 두 개의 처리 단계, 상기 단계 중 이후 단계는 상기 단계 중 이전 단계보다 픽셀 당 더 많은 처리 시간을 사용하여, 상기 픽셀에 대하여 후보 픽셀을 선정하기 위한 처리 과정을 적용하는 단계;

(l) 인근 픽셀의 신호와 함께 총구 화염의 공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀로 선정하는 단계;

(m) 인근 픽셀의 신호와 함께 이동하는 광원의 시공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 신호를 갖는 픽셀 중에서 픽셀의 선정을 제거하는 단계;

(n) 인근 픽셀의 신호와 함께 초기 후보 픽셀의 선정 이후 획득된 픽셀이 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 증가시키는 픽셀 중에서 후보 픽셀로 확정하는 단계;

(o) 발포(사격) 시그너쳐와 실질적으로 동일한 시그너쳐를 갖는 음향 신호에 수반되지 않는 신호를 갖는 픽셀을 상기 선정으로부터 제거하는 단계; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

광 탐지기 어레이(PDA)에 초점이 맞춰지는 전자기 방사선은 부분적으로 또는 전체적으로 NIR 스펙트럼 내에 존재할 수 있다. 특히, 상기 전자기 방사선은 완전히 NIR 스펙트럼 내에 존재할 수 있다. 또한, 상기 전자기 방사선은 적어도 부분적으로 SWIR 스펙트럼 내에 존재할 수 있다. 특히, 상기 전자기 방서선은 완전히 SWIR 스펙트럼 내에 존재할 수 있다.

일부 실시태양에서는, 상기 초점을 맞추는 단계가 50m 이상의 거리(즉. 상기 총구 화염으로부터 상기 탐지 장치까지의 거리)에 있는 물체에 대해 최적화된다. 일부 실시태양에서는, 상기 초점을 맞추는 단계가 50m 미만의 거리에 있는 물체에 대해 최적화된다.

비교적 큰 픽셀 시계(FOV)는 0.1°내지 0.2°사이, 또는 0.2°내지 0.5°사이, 또는 0.5°이상일 수 있다.

상기 장치의 PDA는 비교적 큰 수의 픽셀을 포함할 수 있다. 상기 비교적 큰 수의 픽셀은 10,000 내지 100,000 개의 픽셀, 또는 100,000 내지 1,000,000 개의 픽셀, 또는 1,000,000 개 이상의 픽셀일 수 있다.

상기 비교적 큰 시계는 30°내지 50°사이, 또는 50°내지 90°사이, 또는 90°이상일 수 있다.

상기 필터링하는 단계는 약 1.15㎛에 위치한 낮은 대기 광 투과의 골(trough)을 적어도 부분적으로 포함하는 스펙트럼 범위에서 수행될 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 약 1.39㎛, 1.9㎛ 및 2.7㎛에 위치한 낮은 대기 광 투과의 골을 적어도 부분적으로 포함하는 스펙트럼의 범위에서 수행될 수 있다.

상기 PDA에 의해 감지된 전자기 방사선은 적어도 부분적으로 NIR 스펙트럼 내에 존재할 수 있다. 특히, 상기 전자기 방사선은 완전히 NIR 스펙트럼 내에 존재할 수 있다. 상기 전자기 방사선은 적어도 부분적으로 SWIR 스펙트럼 내에 존재할 수 있다. 특히, 상기 전자기 방사선은 완전히 SWIR 스펙트럼 내에 존재할 수 있다.

상기 PDA는 CMOS PDA일 수 있다. 또한, 상기 PDA는 내부공동(intracavity) PDA일 수 있다.

상기 PDA 통합시간은 10^-2초 내지 5.0·10^-3초 사이, 또는 5.0·10^-3초 내지 2.0·10^-3초 사이, 또는 2.0·10^-3초 내지 5.0·10^-4초 사이, 또는 5.0·10^-4초 내지 10^-4초 사이, 또는 10^-4초 미만일 수 있다.

상기 PDA 데드 타임은 1msec 보다 짧을 수 있다.

상기 복제된 픽셀 신호는 상기 기록하는 단계 전에 압축될 수 있다.

상기 픽셀 신호로부터 비교적 느리게 변화하는 부분을 제거하는 단계를 포함하는, 상기 총구 화염을 탐지하기 위한 처리 과정은 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분(differencing)을 포함할 수 있다. 특히, 상기 처리 과정은 상기 픽셀 신호들의 이차 차분(second order differencing)을 포함할 수 있다.

상기 처리 과정은 상기 총구 화염의 시간 시그너쳐(temporal signature)와 실질적으로 유사한 픽셀 신호 부분을 선정하는 단계를 포함할 수 있다. 선정을 위한 이러한 부분은 피크 형태의 펄스일 수 있다. 상기 선정될 피크는 미리 정해진 지속시간을 가질 수 있다.

픽셀이 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 실질적으로 생성시키는 상기 아날로그 처리 단계는 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분을 포함할 수 있다. 특히, 상기 아날로그 처리 단계는 이차 차분을 포함할 수 있다. 상기 아날로그 처리 단계는, 총구 화염의 상기 시간 시그너쳐에 대응시키는 대응 필터(matched filter)에 상기 픽셀 신호를 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 실질적인 추정치는 상기 아날로그 처리 단계를 수행하는 아날로그 회로의 출력에서의 전압 전위(voltage potential)일 수 있다.

픽셀이 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 역치와 비교함으로써 상기 후보 픽셀을 선정하는 단계는 적어도 두 개의 인근 픽셀 그룹 각각 내에서 공통 역치를 사용할 수 있고, 상기 그룹들 간에는 역치가 달라질 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공하고 있다. 상기 장치는 PDA, 및

(a) 상기 PDA에 근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼 내에 적어도 부분적으로 존재하는 전자기 방사선의 초점을 맞추는 광학 소자(optics);

(b) 상기 PDA의 픽셀에 비교적 큰 픽셀 시계(FOV)로부터 나오는 전자기 방사선의 초점을 맞추는 광학 소자;

(c) 상기 PDA에 비교적 큰 시계로부터 나오는 전자기 방사선의 초점을 맞추는 광학 소자;

(d) 비교적 낮은 대기 광 투과에 실질적으로 상응하는 스펙트럼 범위를 상기 PDA에 의해 감지되게 하는 전자기 방사선 필터;

(e) 상기 PDA에 의해 전자기 방사선을 감지하는데 비교적 작은 통합 시간을 사용하게 하는 셔터;

(f) 상기 PDA에 의해 전자기 방사선을 감지하는데 비교적 작은 데드 타임을 설정하는 셔터 컨트롤러(shutter controller);

(g) 상기 PDA로부터 발생한 픽셀 신호를 적어도 두 개의 사본으로 나누는 멀티플렉서(multiplexer);

(h) 상기 PDA로부터 발생한 픽셀 신호의 사본을 저장하는 메모리;

(i) 총구 화염의 시공간 시그너쳐(즉. 시간 시그너쳐 및/또는 공간 시그너쳐)와 실질적으로 유사한 픽셀 신호를 갖는 후보 픽셀의 선정에 사용되는, 상기 PDA로부터 발생한 픽셀 신호를 처리하는 처리 유닛;

(j) 상기 장치의 비교적 짧은 작동 시간 동안 상기 장치에 전기를 제공하도록 구성된 휴대용 전원 공급장치; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 장치의 셔터는 전자식 셔터일 수 있다. 상기 셔터 컨트롤러는 상기 셔터를 작동하기 위해 롤링 셔터 방식(rolling shutter scheme)을 사용할 수 있다.

상기 장치의 PDA는 NIR 및 SWIR 스펙트럼, 또는 NIR 스펙트럼, 또는 SWIR 스펙트럼의 부분 또는 전체에서 감도가 좋을 수 있다.

상기 장치의 비교적 큰 픽셀 시계(FOV)는 0.1°내지 0.2°, 또는 0.2°내지 0.5°, 또는 0.5°이상일 수 있다.

상기 장치의 비교적 큰 수의 픽셀은 10,000 내지 100,000 개의 픽셀, 또는 100,000 내지 1,000,000 개의 픽셀, 또는 1,000,000 개 이상의 픽셀일 수 있다.

상기 장치의 비교적 큰 시계는 30° 내지 50°, 또는 50°내지 90°, 또는 90°이상일 수 있다.

상기 장치의 스펙트럼 범위는 약 1.15㎛에 위치한 낮은 대기 광 투과의 골의 부분 또는 전체를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 약 1.39㎛ 및/또는 약 1.9㎛ 및/또는 약 2.7㎛에 위치한 낮은 대기 광 투과의 골의 부분 또는 전체를 포함할 수 있다.

상기 장치의 PDA는 상기 NIR 스펙트럼에서 적어도 부분적으로 감도가 좋을 수 있다. 상기 PDA는 상기 NIR 스펙트럼 내에서만 감도가 좋을 수 있다. 상기 PDA는 상기 SWIR 스펙트럼에서 적어도 부분적으로 감도가 좋을 수 있다. 상기 PDA는 상기 SWIR 스펙트럼 내에서만 감도가 좋을 수 있다.

상기 장치의 PDA는 CMOS PDA일 수 있다. 상기 PDA는 내부공동 PDA일 수 있다.

상기 PDA 데드 타임은 1msec 보다 짧을 수 있다.

상기 처리 유닛은 인픽셀(in-pixel)일 수 있다.

상기 장치는 상기 픽셀 신호의 사본을 압축하는 압축 유닛을 포함할 수 있다.

상기 장치는 비교적 낮은 무게를 갖도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 광의의 측면에 따르면, 본 발명은 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 처리 유닛을 제공한다. 상기 처리 유닛은 PDA로부터 발생한 픽셀 신호를 처리할 수 있고, 총구 화염의 시공간 시그너쳐와 실질적으로 유사한 픽셀 신호를 갖는 후보 픽셀의 선정에 사용할 수 있다. 또한, 상기 처리 유닛은

(d) 픽셀이 총구 화염을 감지하였을 가능성에 대한 실질적인 추정치와 다수개의 작동 픽셀에 공통하는 역치를 비교함으로써, 후보 픽셀을 선정하는 단계;

(e) 픽셀이 총구 화염을 감지하였을 가능성에 대한 추정치와 상기 픽셀 신호의 사본을 사용하여 획득한 역치를 비교함으로써, 후보 픽셀을 선정하는 단계;

(f) 순차적인 프레임으로부터 실질적으로 동일한 수의 상기 후보 픽셀을 선정하는 단계;

(g) 인근 픽셀의 신호와 함께 총구 화염의 공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀로 선정하는 단계;

(h) 인근 픽셀의 신호와 함께 이동하는 광원의 시공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 신호를 갖는 픽셀 중에서 픽셀의 선정을 제거하는 단계;

(i) 인근 픽셀의 신호와 함께 초기 후보 픽셀의 선정 이후 획득된 픽셀이 총구 화염을 탐지했을 가능성에 대한 추정치를 증가시키는 픽셀 중에서 후보 픽셀로 확정하는 단계;

(j) 발포 시그너쳐와 실질적으로 동일한 시그너쳐를 갖는 음향 신호에 의해 수반되지 않는 신호를 갖는 픽셀 중에서 픽셀의 선정을 제거하는 단계; 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.

상기 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 처리 유닛은,

(a) 픽셀이 총구 화염을 감지하였을 가능성에 대한 추정치를 실질적으로 생성시키는, 상기 픽셀 신호의 시간 의존성을 아날로그 처리하는, 아날로그 처리 유닛;

(b) 픽셀이 총구 화염을 감지하였을 가능성에 대한 추정치를 실질적으로 발생시키는, 상기 픽셀 신호의 시간 의존성을 병렬 처리하는, 병렬 처리 유닛;

(c) 픽셀이 총구 화염을 감지하였을 가능성에 대한 추정치를 실질적으로 발생시키는, 상기 픽셀 신호의 시간 의존성을 디지털 처리하는, 디지털 처리 유닛;

(d) 적어도 두 개의 처리 단계, 상기 단계 중 이후 단계는 상기 단계 중 이전 단계보다 더 작은 수의 픽셀에 대하여 상기 후보 픽셀을 선정하기 위한 처리 과정을 적용하는 단계;

(e) 적어도 두 개의 처리 단계, 상기 단계 중 이후 단계는 상기 단계 중 이전 단계보다 픽셀 당 더 많은 처리 시간을 사용하여, 상기 픽셀에 대하여 후보 픽셀을 선정하기 위한 처리 과정을 적용하는 단계; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 처리 유닛에서, 상기 배경 부분을 제거하는 단계는 장면 모션 벡터(scene motion vectors)를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 처리 유닛에서, 비교적 느리게 변화하는 부분을 상기 픽셀 신호로부터 제거하는 단계는 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분을 포함할 수 있다. 상기 차분은 상기 픽셀 신호들의 이차 차분일 수 있다.

상기 처리 유닛에서, 픽셀이 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 역치와 비교함으로써 후보 픽셀을 선정하는 단계는 피크 형태의 펄스를 선정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 피크는 미리 정해진 지속시간을 가질 수 있다.

상기 아날로그 처리 유닛은 상기 픽셀 신호의 적어도 하나의 차분을 수행하도록 구성된 회로를 포함할 수 있다. 상기 회로는 상기 픽셀 신호들의 이차 차분을 수행하도록 구성될 수 있다.

상기 아날로그 처리 유닛은, 상기 픽셀 신호를 통과시키고, 총구 화염의 상기 시간 시그너쳐에 대응시키는 대응 필터를 포함할 수 있다.

상기 픽셀 신호의 시간 의존성을 아날로그 처리하여, 픽셀이 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 실질적으로 생성시키는 상기 아날로그 처리 유닛은 상기 아날로그 처리 유닛의 출력에서의 전압 전위로서 실질적인 추정치를 생성할 수 있다.

상기 처리 유닛은 적어도 두 개의 인근 픽셀 그룹 각각 내에서 공통 역치를 사용할 수 있고, 상기 그룹들 간에는 역치가 다를 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은 NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 비교적 감도가 높은 PDA, 및 비교적 낮은 대기 광 투과 스펙트럼에 실질적으로 상응하는 스펙트럼 범위를 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치가 제공된다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 3㎛보다 짧은 차단 파장을 갖는 PDA, 및 상기 PDA용 판독 회로를 함하고, 상기 회로가 상기 PDA의 각 가동 픽셀을 초당 500회 이상 샘플링하도록 구성되어 가동되는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 3㎛보다 짧은 차단 파장을 갖는 PDA, 및 상기 영상화 장치의 출력에서 총구 화염 발생을 탐지하는 처리 유닛을 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 PDA와; 비교적 낮은 대기 광 투과 스펙트럼에 실질적으로 상응하는 스펙트럼 범위를 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하고; 상기 PDA는 전자기 방사선을 감지하는 통합시간이 비교적 짧은 상태로 작동하도록 구성된, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 상기 PDA로부터 발생한 픽셀 신호를 처리하는 처리 유닛을 포함할 수 있는데, 상기 유닛은 총구 화염의 상기 시공간적 시그너쳐와 실질적으로 유사한 픽셀 신호를 갖는 후보 픽셀의 선정에 사용된다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(photo detector array(PDA))에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 감지 단계가 총구 화염 발생(muzzle flash event)의 지속시간보다 짧은 통합시간(integration time)을 갖는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 감지 단계의 통합시간이 10^-2초 이하인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과하고 상기 PDA에 초점이 맞추어진 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 PDA의 픽셀 당 시계(per pixel field of view(FOV))가 초점 거리에서 총구 화염보다 더 큰, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

상기 초점 거리는 50m 이상일 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과하고 상기 PDA에 초점이 맞추어진 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 PDA의 픽셀 당 시계(FOV)가 0.1° 이상인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

상기 광 탐지기 어레이는 NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋을 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 감지 단계가 총구 화염의 지속시간보다 더 짧은 데드 타임(dead time)을 가지면서 반복되는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

상기 데드 타임이 상기 총구 화염 지속시간의 1/10 이하일 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 감지 단계가 1 msec 보다 더 짧은 데드 타을 가지면서 반복되는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 전자기 방사선을 감지하는 단계 및 상기 PDA의 픽셀 신호를 적어도 두 개의 사본(replica)으로 다중화(multiplexing)하는 단계를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계, 및 상기 PDA의 픽셀 신호를 적어도 두 개의 사본으로 다중화하는 단계를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은, 상기 픽셀 신호의 사본을 메모리에 기록하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 PDA의 필 팩터(fill factor)가 60% 이상인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다. 상기 필 팩터가 60% 내지 75%일 수 있다. 상기 필 팩터가 75% 내지 90%일 수 있다. 상기 필 팩터가 90% 이상일 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 전자기 방사선을 감지하는 단계, 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리를 함으로써 상기 PDA의 출력에서 총구 화염을 탐지하는 단계를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계, 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리를 함으로써 상기 PDA의 출력에서 총구 화염을 탐지하는 단계를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 전자기 방사선을 감지하는 단계, 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리를 함으로써 후보 픽셀(candidate pixel)을 선정하는 단계를 포함하고, 상기 신호처리가, 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도(data rate)와 100 경보/s의 경보율 기준(alarm rate benchmark) 사이의 데이터 전송속도 감소 인자(data rate decrease factor)보다 작은 단계 데이터 전송속도 감소 인자(stage data rate decrease factor)를 제공하도록 구성되는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다. 상기 기준은 단일 사격수에 의해 야기될 수 있는 최대 사격속도의 추정치이다. 이러한 추정치는, 이러한 기준에 비추어, 특정적으로 조정되지 아니한 실시 태양에 국한되지 않는다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계, 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리를 함으로써 후보 픽셀을 선정하는 단계를 포함하고, 상기 신호처리가, 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도와 100 경보/s의 경보율 기준 사이의 데이터 전송속도 감소 인자보다 작은 단계 데이터 전송속도 감소 인자를 제공하도록 구성되는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

상기 단계 데이터 전송속도 감소 인자는, 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도와 상기 경보율 기준 사이의 상기 데이터 전송속도 감소 인자의 제곱근에 20을 곱한 값보다 작을 수 있다.

상기 처리 과정은 상기 PDA의 픽셀 신호와 상기 총구 화염의 시공간 시그너쳐와 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 처리 과정은 상기 픽셀 신호로부터 공간 배경 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 처리 과정은 상기 픽셀 신호로부터 실질적으로 느리게 변화하는 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제거하는 단계가 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분을 포함할 수 있다. 상기 제거 단계가 상기 픽셀 신호들의 이차 차분을 포함할 수 있다.

상기 처리 과정은 상기 총구 화염의 시간 시그너쳐와 실질적으로 유사한 픽셀 신호 부분을 선정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 선정 단계는 피크 형태의 펄스를 선정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 피크는 미리 정해진 기간 동안 유지될 수 있다(지속시간을 가질 수 있다).

상기 처리 과정은 상기 픽셀 신호의 시간 의존성에 대한 아날로그 처리(analog processing)를 포함할 수 있다. 상기 아날로그 처리는 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분을 포함할 수 있다. 상기 아날로그 처리는 상기 픽셀 신호들의 이차 차분을 포함할 수 있다. 상기 아날로그 처리는, 총구 화염의 상기 시간 시그너쳐에 대응하는 상기 픽셀 신호를 대응 필터에 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 아날로그 처리는 출력에, 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 나타내는 전압 전위를 제공할 수 있다.

상기 처리 과정은 상기 픽셀 신호의 시간 의존성에 대한 병렬 처리(parallel processing)를 포함할 수 있다.

상기 아날로그 처리는 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성할 수 있다.

상기 병렬 처리는 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성할 수 있다.

상기 처리 과정은 상기 픽셀 신호의 시간 의존성에 대한 디지털 처리(digital processing)를 포함할 수 있다.

상기 디지털 처리는 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성할 수 있다.

상기 처리 과정은, 다수개의 픽셀에 대하여, 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 실질적인 추정치와 다수개의 픽셀에 공통하는 가능성 역치(likelihood threshold)를 비교함으로써 후보 픽셀을 선정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 역치는, 이웃하는 픽셀들로 이루어진 두 개 이상의 그룹 각각 내에서 동일하고 상기 그룹들 간에는 서로 다를 수 있다.

상기 처리 과정은, 적어도 하나의 픽셀에 대하여, 상기 픽셀이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치와, 상기 픽셀 신호들의 사본을 사용하여 얻은 가능성 역치를 비교함으로써 후보 픽셀을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 뒤따르는 (순차적인) PDA 프레임(subsequent PDA frames)으로부터 실질적으로 동일한 수의 후보 픽셀을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 적어도 두 개의 처리 단계를 이용하는 단계를 포함하고, 상기 처리 단계 중 이후(later)의 단계가 상기 처리 단계 중 이전(earlier) 단계보다 적은 수의 PDA 픽셀에 대해 후보 픽셀을 선정하는 처리과정을 적용할 수 있다.

상기 방법은, 적어도 두 개의 처리 단계를 이용하는 단계를 포함하고, 상기 처리 단계 중 이후의 단계가 상기 처리 단계 중 이전 단계보다 후보 픽셀 당 더 많은 처리 시간을 사용함으로써 후보 픽셀을 선정할 수 있다.

상기 방법은, 인근 픽셀의 신호와 함께 총구 화염의 공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 픽셀 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 처리 과정은, 픽셀 신호가 이들의 인근 픽셀의 신호와 함께 실질적으로 이동하는 광원(moving light source)의 시공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 픽셀 중에서 후보 픽셀을 선정하지 않도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 처리 과정은 적어도 두 개의 처리 단계를 이용하는 단계를 포함하고, 이후의 단계에서 상기 처리 과정이, 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치가 상기 처리 단계 중 이후의 단계에서 증가하는 후보 픽셀 중에서 후보 픽셀을 선정하는 것을 확인하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 처리 과정의 이후의 단계는 상기 후보 픽셀의 신호 및 상기 후보 픽셀의 인근 픽셀의 신호를 이용할 수 있다.

상기 처리 과정은, 총구 화염 발생의 음향 시그너쳐(acoustic signature)와 실질적으로 유사한 음향 시그너쳐를 갖는 음향 신호의 탐지에 동반되지 않는 픽셀 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀을 선정하지 않도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 광 탐지기 어레이(PDA)를 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 감지하는 단계가 -30℃와 광 탐지기 어레이(PDA)의 주변 온도 사이에서 수행될 수 있다. 상기 감지하는 단계가 광 탐지기 어레이(PDA)의 주변 온도보다 높은 온도에서 수행될 수 있다.

상기 감지하는 단계는 상기 광 탐지기 어레이(PDA)를 냉각시키는 단계 없이 수행될 수 있다.

상기 방법은, 상기 탐지를 위해 1시간 이상의 탐지시간을 허용하는 전원 공급장치(power supply)를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 탐지를 위해 1 내지 24시간의 탐지 시간을 허용하는 전원 공급장치를 사용하는 단계를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

상기 전원 공급장치는 6시간 이상의 탐지 시간을 허용할 수 있다.

상기 전원 공급장치는 12시간 미만의 탐지 시간을 허용할 수 있다.

상기 방법은, 상기 탐지를 위해, 출력전력이 10와트 미만인 전원 공급장치를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 탐지를 위해, 상기 탐지 동안 사람이 운반할 수 있는 장비만을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 장비의 무게가 3kg 미만일 수 있다.

상기 감지하는 단계는 적어도 부분적으로 NIR 스펙트럼 내에서 수행될 수 있다. 상기 감지하는 단계는 적어도 부분적으로 SWIR 스펙트럼 내에서 수행될 수 있다. 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 3㎛(microns)보다 긴 파장에서 최대 감도(sensitivity maximum)를 갖고 5㎛보다 짧은 파장에서 차단 감도(sensitivity cut-off)를 가질 수 있다. 상기 광 탐지기 어레이(PDA)는 3㎛보다 짧은 파장에서 최대 감도를 가질 수 있다. 상기 광 탐지기 어레이(PDA)는 5㎛보다 짧은 파장에서 차단 감도를 가질 수 있다. 상기 광 탐지기 어레이(PDA)는 1.4㎛ 내지 1.65㎛ 사이의 파장에서 차단 감도를 가질 수 있다. 상기 광 탐지기 어레이(PDA)는 1.65㎛ 내지 1.8㎛ 사이의 파장에서 차단 감도를 가질 수 있다. 상기 광 탐지기 어레이(PDA)는 1.8㎛ 내지 2.5㎛ 사이의 파장에서 차단 감도를 가질 수 있다. 상기 광 탐지기 어레이(PDA)는 0.75㎛보다 긴 파장에서 최대 감도를 가질 수 있다.

상기 광 탐지기 어레이(PDA)는 NIR/SWIR 범위 내에서 충분히 우수한 감도 영역을 갖고, 상기 영역은 상기 감도가 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 20% 이상인 영역일 수 있다. 상기 우수한 감도는 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 35% 이상일 수 있다. 상기 우수한 감도는 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 50% 이상일 수 있다. 상기 우수한 감도는 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 70% 이상일 수 있다.

상기 감지하는 단계는 실질적으로, 1.15㎛ 주변에 위치한 골(trough)을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과(low atmospheric light transmission) 영역 내일 수 있다. 상기 감지하는 단계는 실질적으로, 1.34㎛ 내지 1.50㎛에 달하는 골을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과 영역 내일 수 있다. 상기 감지하는 단계는 실질적으로, 1.80㎛ 내지 2.00㎛에 달하는 골을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과 영역 내일 수 있다. 상기 감지하는 단계는 실질적으로, 2.50㎛ 내지 2.90㎛로 확장된 골을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과 영역 내일 수 있다.

상기 방법은, 상기 기록하는 단계 전에 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 신호의 사본을 압축하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 총구 화염 발생의 지속시간보다 짧은 통합시간을 갖는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 감지 단계의 통합시간이 10^-2초 이하인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 광 탐지기 어레이(PDA), 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터, 및 적어도 상기 스펙트럼 범위에서 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 초점이 맞추어 지도록 하는 광학 소자(optics)를 포함하고, 초점 거리에서 상기 PDA의 픽셀 당 시계가 총구 화염보다 더 큰, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 광 탐지기 어레이(PDA), 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터, 및 적어도 상기 스펙트럼 범위에서 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 초점이 맞추어 지도록 하는 광학 소자(optics)를 포함하고, 상기 PDA의 픽셀 당 시계가 0.1°이상인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

상기 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)를 포함하고, 총구 화염의 지속시간보다 더 짧은 데드 타임을 가지면서 작동할 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)를 포함하고, 1 msec 보다 더 짧은 데드 타임을 가지면서 작동하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

상기 장치는, 전자식 셔터일 수 있는 셔터를 포함할 수 있다.

상기 장치는, 셔터가 상기 선택된 데드 타임을 갖도록 작동시키는 셔터 컨트롤러를 포함할 수 있다.

상기 셔터 컨트롤러는 상기 셔터를 작동하기 위해 롤링 셔터 방식(rolling shutter scheme)을 사용할 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 광 탐지기 어레이(PDA)로부터 발생하는 픽셀 신호를 적어도 두 개의 사본으로 분할하는 멀티플랙서(multiplexer)를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 광 탐지기 어레이(PDA), 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터, 및 상기 광 탐지기 어레이(PDA)로부터 발생하는 픽셀 신호를 적어도 두 개의 사본으로 분할하는 멀티플랙서를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

상기 장치는 상기 픽셀 신호의 사본을 기록하기 위한 메모리를 포함할 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하고, 상기 PDA의 필 팩터(fill factor)가 60% 이상인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리를 함으로써 상기 PDA의 출력에서 총구 화염을 탐지하는 처리 유닛(processing unit)을 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 광 탐지기 어레이(PDA), 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터, 및 상기 PDA의 출력에서 총구 화염을 탐지하는 처리 유닛을 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리단계를 적용함으로써 후보 픽셀을 선정하는 적어도 하나의 처리 단계를 포함하는 처리 유닛을 포함하고, 상기 신호처리단계가, 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도와 100 경보/s의 경보율 기준 사이의 데이터 전송속도 감소 인자보다 작은 단계 데이터 전송속도 감소 인자를 제공하도록 구성되는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 광 탐지기 어레이(PDA), 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터, 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리단계를 적용함으로써 후보 픽셀을 선정하는 적어도 하나의 처리 단계를 포함하는 처리 유닛을 포함하고, 상기 신호처리단계가, 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도와 100 경보/s의 경보율 기준 사이의 데이터 전송속도 감소 인자 보다 작은 단계 데이터 전송속도 감소 인자를 제공하도록 구성되는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

상기 처리 유닛은 상기 PDA의 픽셀 신호와 상기 총구 화염의 시공간 시그너쳐를 비교할 수 있다.

상기 처리 유닛은 상기 픽셀 신호로부터 공간 배경 부분을 제거할 수 있다.

상기 처리 유닛은 장면 모션 벡터를 생성할 수 있다.

상기 처리 유닛은 상기 픽셀 신호로부터 실질적으로 느리게 변화하는 부분을 제거할 수 있다. 상기 처리 유닛은 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분을 사용하여 상기 제거를 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 처리 유닛은 상기 픽셀 신호들의 이차 차분을 사용하여 상기 제거를 수행하도록 구성될 수 있다.

상기 처리 유닛은 상기 총구 화염의 시간 시그너쳐와 실질적으로 유사한 픽셀 신호 부분을 선정할 수 있다.

상기 처리 유닛은 부분적으로 인-픽셀(in-pixel)을 가질 수 있다.

상기 처리 유닛은 상기 픽셀 신호의 시간 의존도를 처리하는 아날로그 처리 유닛(analog processing unit)을 포함할 수 있다. 상기 아날로그 처리 유닛은 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분을 수행하는 회로를 포함할 수 있다. 상기 아날로그 처리 유닛은 상기 픽셀 신호들의 이차 차분을 수행하는 회로를 포함할 수 있다.

상기 아날로그 처리 유닛은, 총구 화염의 상기 시간 시그너쳐에 대응시키는 대응 필터를 포함할 수 있다.

상기 아날로그 처리 유닛은, 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 나타내는 출력에 전압 전위를 제공할 수 있다.

상기 처리 유닛은 상기 픽셀 신호의 시간 의존도를 처리하는 병렬 처리 유닛을 포함할 수 있다.

상기 아날로그 처리 유닛은 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성할 수 있다.

상기 병렬 처리 유닛은 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성할 수 있다.

상기 처리 유닛은 상기 픽셀 신호의 시간 의존도를 처리하는 디지털 처리 유닛을 포함할 수 있다.

상기 디지털 처리 유닛은 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성할 수 있다.

상기 처리 유닛은, 다수개의 픽셀에 대하여, 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 실질적인 추정치와 상기 다수개의 픽셀에 공통하는 가능성 역치를 비교함으로써 후보 픽셀을 선정할 수 있다.

상기 역치는, 이웃하는 픽셀들로 이루어진 두 개 이상의 그룹 각각 내에서 동일하고 상기 그룹들 간에는 서로 다를 수 있다.

상기 처리 유닛은, 적어도 하나의 픽셀에 대하여, 상기 픽셀이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치와, 상기 픽셀 신호들의 사본을 사용하여 얻은 가능성 역치를 비교함으로써 후보 픽셀을 선정할 수 있다.

상기 처리 유닛은, 뒤따르는 (순차적인) PDA 프레임으로부터 실질적으로 동일한 수의 후보 픽셀을 선정할 수 있다.

상기 장치는 적어도 두 개의 처리 단계를 포함하고, 상기 처리 단계 중 이후의 단계가 상기 처리 단계 중 이전 단계보다 적은 수의 PDA 픽셀에 대해 후보 픽셀을 선정하는 단계를 처리하도록 구성될 수 있다.

상기 장치는 적어도 두 개의 처리 단계를 포함하고, 상기 처리 단계 중 이후의 단계가 상기 처리 단계 중 이전 단계보다 후보 픽셀 당 더 많은 처리 시간을 사용함으로써 후보 픽셀을 선정할 수 있다.

상기 처리 유닛은, 인근 픽셀의 신호와 함께 총구 화염의 공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀로 선정할 수 있다.

상기 처리 유닛은, 인근 픽셀의 신호와 함께 부적절하게 이동하는 광원의 시공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀로 선정하지 않게 할 수 있다.

상기 처리 유닛은 적어도 두 개의 처리 단계를 포함하고, 상기 처리 단계 중 이후의 단계가, 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치가 상기 이후의 단계에서 증가하는 후보 픽셀 중에서 후보 픽셀을 선정하는 것을 확인할 수 있다.

상기 처리 과정의 상기 이후의 단계는 상기 후보 픽셀의 신호 및 후보 픽셀의 인근 픽셀의 신호를 이용할 수 있다.

상기 처리 유닛은, 총구 화염을 유발하는 사건의 음향 시그너쳐와 실질적으로 유사한 음향 시그너쳐를 갖는 음향 신호의 탐지에 동반되지 않는 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀로 선정하지 않도록 할 수 있다.

상기 장치는 상기 광 탐지기 어레이(PDA)용 냉각기를 포함할 수 있다. 상기 냉각기는 광 탐지기 어레이(PDA)의 주변 온도보다 낮은 온도에서 감지하는 것을 가능하게 할 수 있다.

상기 장치는 광 탐지기 어레이(PDA)용 냉각기 없이 구성될 수 있다.

상기 장치는 1 시간 이상의 탐지 시간을 허용하는 전원 공급장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, NIR 및 SWIR 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)와 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하고, 1 내지 24시간의 탐지 시간을 허용하는 전원 공급장치를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

상기 장치는 출력전력이 10와트 미만인 전원 공급장치를 포함할 수 있다.

상기 장치는 상기 탐지 동안 사람이 운반할 수 있다.

상기 PDA는 CMOS PDA일 수 있다. 상기 PDA는 내부공동 PDA일 수 있다.

상기 장치는, 메모리에 기록하기 전에 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 신호의 사본을 압축하는 압축 유닛을 포함할 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 3㎛보다 짧은 차단 파장을 갖는 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 광 탐지기 어레이의 출력에서 총구 화염 발생을 탐지하는 처리 유닛을 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

상기 장치는, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 감도 대역(band)에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함할 수 있다.

상기 필터는, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역 밖이고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 감지되는 파장의 에너지의 50% 미만을 통과시킬 수 있다.

상기 필터는, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역 밖이고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 감지되는 파장의 에너지의 25% 미만을 통과시킬 수 있다.

상기 필터는, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역 밖이고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 감지되는 파장의 에너지의 10% 미만을 통과시킬 수 있다.

상기 필터는, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역 밖이고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 감지되는 파장의 에너지의 2% 미만을 통과시킬 수 있다.

상기 장치는, 상기 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 파장에서 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 감도의 50% 내지 75%인 감도를 가질 수 있다.

상기 장치는, 상기 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 파장에서 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 감도의 75% 보다 큰 감도를 가질 수 있다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, PDA로부터 나오는 픽셀 신호를 처리하고 실질적으로 상기 PDA의 픽셀에 대해 총구 화염을 탐지하였을 가능성을 생성하며, 적어도 두 개의 분기(branches) 사이에서 상기 픽셀 신호를 분할하는 멀티플랙서를 포함하는, 총구 화염 발생 탐지용 처리 유닛을 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 본 발명의 명세서에서 설명된 바와 실질적으로 동일한 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 본 발명의 명세서에서 설명된 바와 실질적으로 동일한 총구 화염 발생 탐지용 처리 유닛을 제공한다.

본 발명의 광의의 측면에 따르면, 본 발명은, 본 발명의 명세서에서 설명된 바와 실질적으로 동일한 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명의 특징, 다른 유리한 점 및 전술한 설명을 보다 명확하게 하기 위해, 그리고 실제로 어떻게 수행되는지를 추가로 보여주기 위해, 본 발명 및 본 발명의 특징에 대한 추가적 설명을 아래 발명의 상세한 설명에 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 제시할 것이다. 본 발명의 특정한 실시태양만 설명하는 경우, 본 명세서에 첨부된 도면들은 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것으로 평가되지 않아야 한다. 따라서, 본 발명은 첨부된 도면을 이용하여 보다 상세하고 구체적으로 계속 설명될 것이다:
도 1A는 본 발명에 따른 탐지 방법의 흐름도(flow chart)의 예이고;
도 1B는 본 발명에 따른 탐지 시스템의 실현 가능한 구조(organization)의 예이며;
도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따른 탐지 시스템의 두 개의 예를 도식적으로 설명하고 있고;
도 2C는 광 탐지기에서 사용된 다양한 예시적인 물질의 감도 곡선을 나타내며;
도 3A 내지 3D는 본 발명에 따른 탐지 시스템에서 사용가능한, 본 발명에 따른 처리 시스템의 몇 가지 가능한 구성을 예시하고;
도 4A 및 4B는 본 발명에 따른 아날로그 처리 유닛의 작동을 예시하며;
도 5A 내지 5C는 본 발명에 따른, 광학 필터의 사용의 기본적인 원리를 설명하며; 그리고
도 6은 본 발명에 따라 조직된 무기 발사 탐지 시스템의 예를 도식적으로 설명하고 있다.

본 발명은 단시간의 사건(short event), 예를 들어 총구 화염 발생을 포함하는 사격 사건의 탐지에 사용하기 위한 신규한 기술을 제공한다.

도 1A는 본 발명의 탐지 방법의 예시에 대한 주요 단계의 흐름도를 나타낸다. 보는 바와 같이, 발생된 총구 화염에 의해 방출된 방사선을 포함할 가능성이 있는, 근적외선(NIR) 및/또는 단파적외선(SWIR) 전자기 방사선이 시계(FOV)로부터 수집된다. 상기 방사선은 비교적 낮은 대기 광 투과에 실질적으로 상응하는 스펙트럼 범위의 탐지를 위해 스펙트럼적으로(spectrally) 필터링된다. 본 발명자들에 의해 발견된 바와 같이, 이러한 스펙트럼 범위에 있는 상기 총구 화염 방사선 성분은, 이들이 전체 총구 화염 세기의 일부분만 가지고 있고 비교적 수명이 짧더라도, 비교적 매우 유용한 신호 및 신호대 잡음비를 제공할 수 있다. 또한, 상기 수집된 광의 일부분만이 총구 화염 발생이 원인일 수 있다는, 즉 유용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 선택된 스펙트럼 범위의 방사선은 적절한 광 탐지기 어레이(PDA)로 탐지된다. 상기 PDA 통합시간은 10^-2 초 내지 5.0·10^-3 초 사이, 또는 5.0·10^-3 초 내지 2.0·10^-3 초 사이, 또는 2.0·10^-3 초 내지 5.0·10^-4 초 사이, 또는 5.0·10^-4 초 내지 10^-4 초 사이, 또는 10^-4초 이하 일 수 있다. 결과적으로, 상기 PDA의 출력은 전기적 신호를 제공하는데, 총구 화염이 발생했다면 상기 전기적 신호 중 일부가 상기 총구 화염을 나타낸다.

또한, 상기 탐지 방법의 예는 선택적으로 다른 단계들을 포함할 수 있는데, 이들 중 일부는 도 1A에 나타나 있다. 상세하게는, 상기 총구 화염으로 인한 이러한 신호 부분의 탐지는 일정한 탐지 가능성 및 오경보율로 수행될 수 있다. 본 예시에서, 상기 탐지는, 시간에 따라 (상기 선택된 파장 영역에서) 화염 형태의 세기가 변하는 신호 부분을 필터링하는 병렬 처리 단계를 포함한다. 상기 병렬 처리 단계는 본 발명자들의 기술에서 처리 과정의 제1 층을 구성할 수 있다.

본 발명자들의 기술은 임의의 픽셀(예, 픽셀 각각)이 총구 화염 발생을 감지하였을 가능성에 대한 추정치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 실제로 상기 추정치는 상기 병렬 처리 단계의 출력일 수 있다.

본 발명자들의 기술은 총구 화염 탐지의 추정된 가능성이 다른 것에 비해 높은 "의심스러운" 픽셀(또는 픽셀들)을 결정할 수 있다(이것은 CFAR과 같은 픽셀 선정 유닛에 의해 수행될 수 있다). 상기 방법은 또한 가능성이 특정 역치보다 높은 픽셀(또는 픽셀들)을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 그 후, 관리자(또는 관리 장치) 또는 사용자에게 가능성 있는 총구 화염 발생에 대해 통지하려는 경보 신호가 생성될 수 있다. 상기 경보 신호는 단순 신호, 예를 들어 사운드 톤(sound tone) 또는 섬광(light flash)일 수 있고, 또는 예를 들어 픽셀 위치(pixel position), PDA 방향(orientation), 결정된 가능성, 상기 화염에 대한 방향과 같은 데이터를 수반하는 복합 신호일 수 있다. 상기 데이터는 또 다른 장치 또는 사람에 의해 인지되는 형태로 표현될 수 있다. 상기 경보 신호는 메모리 케리어(memory carrier)에 기록될 수 있다.

본 발명자들의 기술은 픽셀의 일부분에 대한 가능성의 재추정을 목적으로 하는 처리 과정을 포함할 수 있다. 상기 가능성은, 상기 의심스러운 신호에 이웃한 픽셀로부터 획득된 신호 및/또는 재추정이 수행되는 순간에 비교적 가까운 시각에 획득된 신호를 사용하는, 제2 층 처리 단계에 의해 재추정될 수 있다.

상세하게는, 상기 처리 과정의 제2 층은 다음을 수행할 수 있다. 상기 의심스러운 픽셀 각각에 대해 상기 처리 과정의 제2 층이 상기 픽셀이 총구 화염을 탐지하였을 가능성을 재추정할 수 있다. 이러한 목적을 위해 상기 처리 과정의 제2 층은 예를 들어 상기 의심스러운 픽셀이, 상기 시계를 가로지르고 강한 광 신호를 발생시키는 목표물 궤적의 이차원(2D) 투사(projection)에 속하는지 여부를 확인할 수 있다. 이러한 경우, 상기 신호가, 강한 태양광 반사기(sunlight reflector) 또는 인공광원(artificial light source)에 의해, 예를 들어 시계를 가로지르는 새 또는 자동차 라이트 또는 태양광에 의해 생성될 수 있기 때문에,이러한 픽셀에 상응하는 가능성이 감소될 수 있다. 궤적 내에서 그룹화하는 픽셀을 구별하기 위한 트랙킹 테스트(tracking test)는 예를 들어 허프 변환(Hough Transform)에 기초할 수 있다. 제2 레벨 처리 과정의 작동에 대한 또 다른 예로는, 이러한 픽셀이, 신호 또는 가능성이 총구 화염의 특징적 형태(characteristic shape)를 갖는 픽셀 그룹의 존재를 나타내는 이웃하는 픽셀을 포함한다면, 의심스러운 픽셀에 상응하는 상기 가능성은 증가할 수 있다. 예를 들어, 이러한 특징적 형태는 무한대 신호(infinity sign)와 유사할 수 있다. 상기 제2 레벨 처리 단계에 의해 수행될 수 있는 작동의 또 다른 예로는, 의심스러운 픽셀에 상응하는 상기 가능성이 상기 픽셀 신호의 공간적 시간적 특성에 따라 조정될 수 있다. 이러한 조정은 사격 폭발의 가능성을 설명할 수 있다. 처리 과정의 제2 층이 일정한 특징적 시간 주기 및 간혹 소량의 픽셀에 의해 구분된 두 개 이상의 의심스러운 화염을 수용한다면, 이들은 예를 들어 기관총(machine gun)에 의해 생성될 수 있기 때문에, 상기 제2 층은 총구 화염과 같은 사건의 가능성을 증가시킬 수 있다. 반대로, 짧은 시간 주기로 구분된 비주기적인 의심스러운 사건의 탐지는 상기 총구 화염이 없다는 것을 나타낼 수 있는데, 이는 무기를 재장전하기 위한 충분한 시간이 없기 때문이다. 상기 PDA 및/또는 처리 과정의 제1 층에 의해 생성된 신호가 처리 과정의 제2 층 및 다른 층에 대해 사용할 수 있는 시간 주기 동안 메모리에 저장되는 경우, 상기 설명된 처리 과정이 용이하게 된다. 상기 PDA 및/또는 제1 층으로부터 나온 데이터는 이들이 추가적 사용을 위해 준비될 때, 샘플링되거나 변환될 수 있는데, 예를 들어 부분적으로 평균된(partially averaged), 보다 작은 광대역 데이터가 될 수 있다. 또한, 상기 데이터는 (정보 손실 없이)압축될 수 있고 상기 압축된 형태로 상기 메모리에 저장될 수 있다.

따라서 처리 과정의 제1 층은 일정 오경보율 상황(CFAR 상황)에서 처리 과정의 제2 층과 함께 작동할 수 있는데: 제1 층으로부터 나오는 일정한 흐름의 의심스러운(후보) 사건은 제2 층에 의해 선택되고 처리될 수 있다. 제2 층은 미리 정해진 일정한 흐름의 의심스러운 사건(예, 프레임 당 10 내지 20)을 취급하도록 설계된다. 제1 층에 의해 수행된 현저한 데이터의 감소때문에(예, 프레임 당 100,000 개의 픽셀 내지 프레임 당 10 개의 의심스러운 픽셀), 제2 층은 상기 의심스러운 사건을 분석하는데 픽셀 당 현저히 더 많은 시간을 가진다. 상기 상응하는 의심스러운 픽셀이 총구 화염 발생을 탐지하였을 재추정된 가능성이 일정한 역치 이상이라면, 의심스러운 사건이 확인되고 실제 경보가 생성된다.

도 1B는 본 발명자들의 기술에 따라 구성된 시스템(50)의 예를 도식적으로 설명한다. 시스템(50)은: 수집 광학 소자(collecting optics)(5); 광학 필터(10); 광 탐지기 픽셀 어레이(20); 셔터(21); 처리 시스템(22) 중 하나 이상을 포함한다. 수집 광학 소자(5)는 일정한 선택된 파장 (부)영역((sub)region))(예, 더 넓은 NIR/SWIR 영역)에서 일정한 선택된 FOV를 정하도록 구성될 수 있다. 상기 광학 필터(10)는, 낮은 대기 광 투과 대역 특히 상기 선택된 NIR/SWIR 파장 영역에 상응하는 광을 통과시키도록 구성될 수 있다. PDA(20)는 상기 상응하는 NIR/SWIR 대역에서 감도가 좋다. 셔터(21)는, 앞에서 설명된 바와 같이, 상기 짧은 PDA 통합시간을 정하는 전자식 셔터일 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 셔터(21)는 짧은 데드 타임을 정하도록 구성될 수 있다. 셔터(21)는 롤링 셔터일 수 있다. 서브시스템(22)은 셔터(21)에 의해 가동되는 PDA(20)에 의해 생성된 전기 신호(즉. 비디오 스트림)의 처리 과정을 수행할 수 있다.

본 예시에서, 서브시스템(22)은 레벨-0 처리 유닛(25), 교정 장치(calibration utility)(24), 병렬 처리 단계를 수행하는 레벨-1 처리 유닛(35), 픽셀 선정 유닛(40), 레벨-2 처리 유닛(45), 압축 장치(44) 및 메모리 장치(46)를 포함한다.

레벨-0 처리 유닛(25)은 상기 픽셀로부터 오는 미가공(raw) 신호에 불균일 보정(non-uniformity correction)(즉 PDA 응답의 비선형성(non-linearity)을 보정)을 적용할 수 있다. 교정 장치(24)는 광 탐지기(20)에 대한 불량 픽셀 맵(map)을 저장할 수 있다(상기 불량 픽셀은 상기 광 탐지기를 교정하는 동안 발견될 수 있다). 본 발명자들의 사격 탐지 시스템이 가동하는 동안, 교정 장치(24)는 레벨-1 처리 유닛(35)에 입력된 데이터로부터 상기 불량 픽셀을 제거할 수 있다. 레벨-0는 모션 벡터를 찾도록 구성될 수 있다.

레벨-1 처리 유닛(35)은, 위에서 설명된 바와, 도 2A 내지 2B 및 도 3A 내지 3D의 예시를 참조하면서, 보다 상세하게는, 아래에서 설명된 바와 같이, 특히 상기 수신한 신호에서 총구 화염 시간 의존성의 선정을 통해, 총구 화염의 탐지를 목적으로 하는 상기 데이터 감소 처리 과정(data reducing processing)을 수행할 수 있다. 상기 레벨-1은 총구 화염 시간 신호와 유사한 신호를 확인하는데 (이차 차분과 같은) 비교적 단순한 알고리즘을 사용할 수 있다. 상기 병렬 수행에서, 연산 전력을 줄이기 위해, 상기 층-1(layer-1)은 각 픽셀로부터 오는 시간 의존적 신호를 다른 픽셀과 독립적으로 분석한다. 상기 레벨-1 처리 단계는 전형적으로 레벨-2 처리 단계 또는 경보율에 대해 3 내지 6 차수의 크기(orders of magnitude)로 효과적인 데이터 감소를 달성하게 한다(레벨-1에 대한 데이터 감소는 픽셀 수를 프레임에서 의심스러운 픽셀의 수로 나눈 것으로서 정의될 수 있다). 상기 레벨-1 및 레벨-2는, 상기 CFAR 장치와 같은 픽셀 선정 장치(40)와 연결하여 사용할 수 있어서, 의심스러운 사건의 수가 레벨-2 처리 용량을 넘지 않게 한다. 상기 의심스러운 픽셀 각각에 대해, 상기 레벨-2 처리 단계는, 상기 의심스러운 사건 발생으로부터 몇 프레임 전후에 이웃하는 픽셀 값을 얻을 필요가 있을 수 있다. 이러한 목적으로, 상기 PDA 또는 임의의 레벨(레벨-0, 레벨-1 및/또는 레벨-2)의 처리 유닛의 출력이 메모리 장치(46)에 저장될 수 있다.

상기 픽셀 선정 장치(40)는 상기 층-2에 대한 후보 픽셀 리스트를 준비할 수 있다. 이러한 목적으로, 상기 장치는 레벨-1에 의해 계산된 상기 가능성을 비교할 수 있거나 상기 층-1의 출력에 기초한 가능성을 생성할 수 있다. 또한, 사건이 공간적 통계상의 중요성을 평가하기 위하여 픽셀의 시간적 및 공간적 통계자료, 예를 들어 상기 후보 사건의 픽셀 근처 및/또는 상기 후보 사건의 발생 전 및/또는 후에서의 휘도(luminance level)에 대한 통계자료를 계산하기 위한 과거 또는 공간적 데이터를 사용할 수 있기 때문에, 상기 장치는 레벨-0 및/또는 메모리와 연결되어 구성될 수 있다(이러한 연결이 도 1B에 나타나 있지는 않음). 실제로, 상기 장치가 상기 역사적 데이터에 추가로 또는 그 대신에, 후보 사건 후에 획득된 재추정 데이터용으로 사용되도록 구성된다면, 상기 장치는 상기 후보 사건이 발생한 후 수집된 정보를 참작하는 것으로부터 도움을 받을 수 있다. 이러한 목적으로, 제2 단계 및 제1 단계에서 처리된 데이터 사이에서 수십 내지 수백 개의 프레임의 지연(delay)이 사용될 수 있다.

레벨-2 처리 유닛(45)은, 의심스러운 픽셀(들)을 결정하고 상기 시스템이 총구 화염을 탐지하였을 가능성을 재추정하는 것을 목적으로 하는 상기 언급된 처리 과정의 제2 층을 수행한다. 이러한 목적으로, 처리 과정의 제2 층은 인근 픽셀로부터 얻은 신호 및/또는 비슷한 시각에서 얻은 신호를 사용할 수 있다. 따라서, 레벨-2 처리 유닛은 픽셀 선정 유닛(40)을 통해 레벨-1 처리 유닛(35)으로부터 수신한 신호를 결합하고/하거나 레벨-1 메모리 장치(46)에 저장된 신호를 사용한다. 또한, 레벨-2 처리 유닛은, 생성한 데이터(예, 가능성 추정치)를 메모리 장치(46)에 저장할 수 있고 이전에 저장된 데이터를 상기 메모리에 입출력할 수 있다. 레벨-1 및 레벨-2 처리 유닛에 의해 수행된 상기 처리 과정은 상기 불량 픽셀 맵에 따를 수 있다.

상세하게는, 레벨-2 유닛은, 총구 화염 투사를 몇 개의 인접한 픽셀들(예를 들어 2개 또는 4개의 픽셀)로 분할한 확률의 측면에서, 상기 총구 화염 가능성을 재추정할 수 있고, 상기 몇 개의 픽셀들은 함께 동일한 사건을 나타낸다. 이와 관련하여, 총구 화염 투사는 하트 형태, 풍선 형태, 작은 물방울 형태 및 둥근 형태와 같은 특수한 형태를 잃지 않을 수 있다. 짧은 거리에서, 상기 형태가 상세하게 영상화될 수 있고, 상기 레벨-2 유닛에 의해 분석될 수 있으며, 총구 화염 발생의 확인 또는 배제(rejection) 및 상기 각 총구 화염의 위치측정(localization)에 사용될 수 있다.

또한, 레벨-2 유닛은, 샘플링된 총구 화염 파형의 가변성(variability)을 고려하기 위해, 상기 샘플링(samplings)에 대한 상기 총구 화염의 다양한 타이밍(timing)의 확률이라는 관점에서 상기 총구 화염 가능성을 재추정하도록 구성될 수 있다. 실제로, 총구 화염은 단일 통합 간격 내에서 발생할 필요가 없고, 하나의 프레임에서 시작하여 다른 프레임에서 끝날 수 있다.

상기 레벨-0 처리 단계로 돌아가서, 상기 레벨-0 처리 단계는 상기 영상에서의 동작을 분석하고, m×n 개 픽셀의 블럭(blocks)에 대한 프레임 대 프레임 모션 벡터(frame to frame motion vectors)를 생성하도록 구성될 수 있어서, 클러터 및 배경이 상기 추가 층(들)에서 정확하게 제거될 수 있다. 상기 프레임 대 프레임 모션 벡터는 모션 보상을 위해 유용하다고 입증된 블럭 매칭 알고리즘(block matching algorithm)을 사용함으로써 생성될 수 있다. MPEG 어플리케이션에서와 같이, 모션 벡터의 생성은 소프트웨어 또는 하드웨어, FPGA 또는 ASIC에서 수행될 수 있다. 상기 일부 바람직한 적용(실시태양)에서, 상기 모션 벡터의 생성은 프로그램된 FPGA에 의해 수행된다. 또 다른 선택으로는, 상기 모션 벡터의 생성은 층 2에서 의심스러운(즉.후보) 사건에 대해서만 수행된다.

도 2A 및 2B를 참조하면, 본 발명의 사격 및 총구 화염 탐지 시스템의 두 개의 예가 도식적으로 각각 예시되어 있다. 상기 탐지 시스템은 일정한 시계로부터 방사선을 수신하도록 구성되고 상기 수신한 방사선이 총구 화염에 의해 방출된 부분을 포함하는지 여부를 탐지하도록 구성된다.

도 2A의 예에서, 탐지 시스템(100)은, 광 탐지기 픽셀 어레이 유닛(20A), 병렬 처리 유닛(30) 및 제어 유닛(38)의 앞에 광 수집 및 초점 조절 광학 소자(5)(예, 하나 이상의 렌즈에 의해 형성된 렌즈 어셈블리(assembly))를 포함한다.

렌즈 어셈블리(5)는 관심 지역으로부터 광 L_in을 수집하고 각 측면 방향으로 10°의 넓은 시계를 가질 수 있다. 상기 어셈블리는 광 L_in을 광 탐지기 어레이(2A) 상에 초점을 맞춘다. 상기 관심 지역은 수백 미터에 달하는 거리 범위, 예를 들어 상기 렌즈 어셈블리로부터 500m 범위를 포함할 수 있다. 상기 광 초점맞추기는 미리 정해진 파장 범위에 적용된다. 상기 렌즈 어셈블리는 상기 제어 유닛에 의해 또는 사용자에 의해 수동으로 다른 시계로부터 온 광의 초점을 맞추고/거나 다른 파장 범위의 광의 초점을 맞추도록 작동할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 예에서 상기 렌즈 어셈블리가 상기 탐지 시스템의 구성 부분이지만, 일반적으로 필수적인 것은 아니다.

광 탐지기 어레이(20A)는 자외선/가시광선/적외선 스펙트럼의 부범위(subrange)에 감도가 좋은 어떠한 공지 형태일 수 있다. 광 탐지기 어레이(20A)는, 비교적 빠르고 저렴한 NIR, SWIR 또는 MWIR 탐지를 위해, 예를 들어 PbS, InAs, GaAs, InGaAs, MCT, PbSe, 또는 InSb에 기반 할 수 있다. 일부 바람직한 실시태양에서, 상기 PDA 는 가볍고, 빠르며, 감도가 좋고, 저렴하며, 작동을 위해 냉각 및 많은 전력을 요구하지 않는다. 또한, 일부 바람직한 실시태양에서, 상기 광 탐지기 어레이는 큰 픽셀 카운트 탐지 어레이를 포함하고 총구 화염 발생 위치의 정확한 결정을 가능하게 한다. 광 탐지기에 사용된 다양한 물질의 감도가 파장에 대한 의존성으로서 도 2C에 나타나 있다. 본 발명자의 기술은, 예를 들어 MWIR 영상화에 대해 77K에서 InSb(안티몬화 인듐) 및 MCT(HgCdTe)를, 그리고 SWIR 영상화에 대해 InGaAs(300K) 및 Ex InGaAs(253K)를 사용할 수 있다.

본 발면자들은 총구 화염의 NIR/SWIR 탐지가 인필드(in-field) 총구 화염 탐지 어플리케이션에 사용될 수 있다는 것을 발견하였다. 이것은 상기 MWIR/LWIR에서의 에너지 외에도, 상기 총구 화염의 고온 가스가 NIR/SWIR 범위에서 흑체 복사 에너지를 방출하기 때문이다.

그럼에도 불구하고, 본 발명자들은, 이들 기술의 일부 실시태양에서, 총구 화염 탐지를 목적으로 NIR 및/또는 SWIR 광에 감도가 좋은 광 탐지기를 사용하였다. 이것은, 본 발명자들이, 원하는 특징을 갖는 광 탐지기가 MWIR/LWIR에서보다 NIR/SWIR에서 더 쉽게 적용될 수 있고 광학 신호에서 일어날 수 있는 손실이, NIR/SWIR 탐지기의 더 높은 샘플링 속도(더 짧은 통합시간 및 데드 타임) 및 프레임 속도로부터; 클러터를 줄이고 신호대 클러터비를 향상시키는 태양 차양 필터(solar blind filters)의 사용으로부터; 이러한 범위에서 PDA 물질의 더 높은 성숙도(maturity) 및 더 낮은 비용으로 인하여 상기 NIR/SWIR 탐지기에서의 더 높은 해상도(resolution)를 얻을 수 있는 가능성의 증가로부터; 그리고 고성능을 얻기 위해 상기 PDA를 냉각시킬 필요가 적거나 없다는 것으로부터 얻는 이득에 의해 과잉보상될 수 있다고 고려했기 때문이다. (상기 PDA의 크기 및 열방출(heat dissipation)의 감소와 함께 극저온 냉각기가 더 작고, 더 가벼우며, 더 작은 소비전력을 요구하고, 경제적이기 때문에, 상기 적은 필요성은 이미 달성된 것이다). 예를 들어, 회절효과가 NIR/SWIR에서 더 작고, 보다 다양한 광학 물질 및 제조기술이 이용될 수 있으며, NIR/SWIR 탐지기가 더 빠르고, 신속하며 감도가 좋은 탐지기를 제공하는데 극저온을 이용한 냉각을 요구하지 않기 때문에, NIR/SWIR 광학 소자 및 광 탐지기의 결합은 전형적으로 MWIR/LWIR의 유사한 결합보다 그 크기가 더 작다. 본 발명자들의 기술은 전형적으로 탐지에 사용되는 NIR/SWIR 범위에서 20% 이상의 양자 효율(quantum efficiency)을 갖는 광 탐지기를 포함한다.

상기 설명과 관련하여, 본 발명의 많은 특징들이 NIR/SWIR 범위에 제한되지 않는다는 것을 유의해야 한다. 상세하게는, 본 발명자들은 다른 파장 범위를 이용하는 탐지 시스템도 층으로 이루어진 구조, 낮은 대기 광 투과의 필터링, 부적절한 픽셀 그룹에 의해 생성되는 후보 사건의 억제(suppression), 작은 데드 타임을 제공하는 셔팅 방식(shutting scheme), 픽셀 당 비교적 큰 시계를 제공하는 광 수집 방식을 이용할 수 있다는 것을 고려하였다.

도 1B의 레벨-1 처리 유닛(35)을 수행하는 예가 될 수 있는 병렬 처리 유닛(30)은, 총구 화염 형태 신호 부분을 탐지하거나 선정하기 위한 상기 픽셀 어레이의 전기적 출력을 필터링하기 위해(예를 들어, 존재 가능성 있는 화염 형태 신호를 제외한 모든 신호 부분을 억제하기 위해) 본 발명에 따라 구성되고 가동될 수 있다. 상기 처리 유닛은 아날로그 프로세서(processors) 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 프로세서는 동시에 가동하도록 구성될 수 있다. 일부 다른 실시태양에서, 처리 유닛(30)은 아날로그-디지털 변환을 수행하고 상기 디지털 데이터를 처리하도록 구성된다. 상기 디지털 구성(digital configuration)에서의 가동은 부분적으로 순차적(sequential)일 수 있다. 상기 아날로그-디지털 변환은, 상기 레벨-1 처리 유닛 전에, 예를 들어 상기 PDA 출력에서 이미 완료될 수 있다.

탐지 장치(100)는, 상기 시스템의 구성 부분일 수도 아닐 수도 있는 제어 유닛(38)과 결합한다. 상기 제어 유닛은 제1 레벨 처리 (서브)유닛((sub)unit), 예를 들어 병렬 처리 (서브)유닛의 출력과 (유선 또는 무선으로) 연결되어 있고, 상기 처리 과정의 제2 층의 기능을 수행할 수 있다. 도 1B의 레벨-2 처리 유닛(45) 및 메모리 장치(46)는 제어 유닛(38)에서 수행될 수 있다.

제어 유닛(38)은 전형적으로 컴퓨터 시스템인데, 그 중에서도 디지털 신호 프로세서(42), 메모리(46), 및 입력/출력 장치(48)을 포함하는 컴퓨터 시스템이다. 상기 제어 유닛은 아날로그 또는 디지털 병렬 처리 유닛(30)으로부터 나온 데이터를 수신하고 추가로 처리하도록 구성되고; 그리고 또한, 상기 탐지 장치의 구성요소 중 적어도 일부를 제어할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 상기 제어 유닛은 처리 과정 및/또는 상기 렌즈 어셈블리를 제어하는 제2 층, 필터(들), PDA 세팅(즉, 상기 레벨-0 처리의 세팅, 예를 들어, 레벨-0 처리 장치로부터 레벨-0 처리 유닛으로의 입력), 병렬 처리 유닛 세팅(픽셀 선정에 대한 역치)을 수행할 수 있다. 또한, 상기 제어 유닛은 작동자에게 신호를 수신하고/하거나 제공할 수 있도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(38)의 입력 장치(48)는 제한된 수의 후보 픽셀을 처리 과정의 제2 층으로 통과시키도록 구성될 수 있는데, 예를 들어 상기 CFAR 체제에서 작동하도록 구성될 수 있다.

본 발명자들의 총구 화염 탐지 시스템의 또 다른 바람직한 실시태양을 보여주는 도 2B의 예시에서, 탐지 시스템(100)은, 광을 수집하고 초점을 맞추는 광학 소자(5)와 결합한 광 탐지기 유닛(20B), 상기 픽셀 어레이(20)를 향한 광 전파의 광학 경로(optical path) 내에 수용되는 광학 필터(10), 그리고 상기 픽셀 어레이의 출력에 있는 아날로그 처리 유닛(30)(여기서는 아날로그 병렬 처리 유닛임)을 포함한다. 필터(10)는 비교적 짧은 수명을 갖는 총구 화염 구성 성분의 탐지를 가능하게 하도록 구성되고 작동될 수 있는데, 아래에서 도 5A 내지 5C를 참고하여 추가로 보다 상세하게 설명될 것이다. 필터(10)는 독립형 유닛(stand alone unit)이거나 내부공동 탐지기 내에 통합될 수 있다. 필터(10)을 포함하는 광 탐지기 유닛(20B)은 비교적 낮은 대기 광 투과에 실질적으로 상응하는 스펙트럼 범위에서 감도가 좋다. 이러한 목적을 위해, 상기 사용된 낮은 대기 투과 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 파장에 대한 상기 장치의 감도는 10% 내지 30% 사이, 또는 30% 내지 50% 사이, 또는 50% 내지 75% 사이, 또는 75% 이상일 수 있다. 이러한 영역 밖이고 일광(sunlight)에 존재하며 상기 광 탐지기(즉, 영상장치)에 대해 기본적으로 감도가 좋은 파장에 대한 상기 장치의 평균 감도는 10%(또는 5%, 또는 1%)보다 작다.

또한 장치(100)는 위상마스크(phase mask)(8)를 포함할 수 있다. 상기 위상마스크는 상기 광학 영역에서 신호처리, 예를 들어, 두 개의 다른 파장의 신호를 삭제하는 것을 수행할 수 있다.

추가로, 도 3A 내지 3D에는, 상기 층-1 인-픽셀 처리 과정, 및 도 3D의 경우, 상기 층-2 처리 과정도 수행하는 처리 (서브)시스템에 대한 가능한 구성이 예시되어 있다. 상기 층-1 처리 유닛은, 각각이 상기 탐지기 픽셀과 관련 있는, 병렬로 작동한는 개별 프로세서 어레이에 의해 구성될 수 있고, 상기 병렬 처리 유닛의 설계는 수신된 신호에서 총구 화염의 시간 도메인 특성들을 여과하는 것, 예를 들면 다른 신호들을 제거하면서 총구 화염에 의해 생성가능한 형태의 시간의존성을 가질 수 있는 신호 부분을 증폭하기 위한 것이라는 점을 알아야 한다. 상기 광 탐지기 신호로부터 억제되거나 제거되어야 할 상기 특성들은 노이즈(잡음)나 클러터에 의해 발생한 것들이다. 그러므로, 상기 레벨-1 처리 장치에 의해 필터링되어야 할 펄스는 명확한 피크, 총구 화염 형태의 지속 기간(대부분의 화기에 대해 상기 지속 시간은 대략 몇 밀리초까지 임) 및 상기 총구 화염에 전형적인 비대칭 형태를 갖는 것이다. 상기 광 탐지기 픽셀 출력에서 다른 신호 부분은 클러터 또는 잡음과 관련있는 것으로 간주된다.

상기 처리 유닛(예를 들어, 도 1B의 35 또는 도 2A 내지 2B의 30), 상세하게는 상기 병렬 처리 유닛은 매치 필터(matched filter)의 어레이일 수 있다. 이와 관련하여, 도 2A는, 총구 화염에 반응하여 상기 광 탐지기 출력에서 생성된 펄스 P 및 상기 매치 필터 처리 유닛의 시간 반응 특성(time response characteristics) TR을 보여준다. 펄스 P는 광 탐지기 출력의 일부분만 나타내지만(도 2A 내지 2B에서 S_PD); 그러나 상기 광 탐지기 출력의 다른 부분은 상기 매치 필터에 의해 필터링된다. 상기 펄스 P의 고유성(uniqueness) 중 하나는 시간에 따른 비대칭 변화에 있다. 펄스 P는 제1 예정된 시간 간격에서 0부터 최대값까지 증가하고, 그리고 전형적으로 더 긴 제2 예정된 시간 간격에서 0까지 감소한다. 제2 예정된 시간 간격은 제1 예정된 시간 간격보다 약 2배 더 길 수 있다. 상기 매치 필터는 상기 총구 화염 신호의 고유성을 탐지한다. 아날로그 또는 디지털 중 어느 한 방식으로 구현된 다양한 매치 필터들이 그 자체로 알려져 있으므로 상세하게 설명할 필요가 없다. 그러나, 일부 바람직한 실시태양에서, 상기 총구 화염 특성들은, 병렬 인-픽셀 아날로그 처리 과정과 같은 인-픽셀 아날로그 처리 과정에 의해, 또는 아날로그-디지털 변환기(ADC)에 뒤따르는 개별 디지털 처리 과정에 의해 필터링된다. 상기 인-픽셀 처리 과정은, (픽셀 선정 유닛의 사용 후) 상기 출력 신호의 대역폭을 낮게 유지하면서, 매우 높은 속도를 얻을 수 있다. 이로 인하여 다음 레벨의 처리 과정이 감소된 의심스러운 사건 입력 속도로 작동한다. 또한 이것은 실제 사건과 짧지만 다른 사건을 더 잘 구별하기 위해 상기 특정 신호 의존성 또는 신호 형태를 사용할 수 있게 한다. 일부 실시태양에서, 처리 과정의 제1 레벨의 처리 속도는 상기 PDA 샘플링 속도와 대등하도록 선정되고, 상기 샘플링 속도는 상기 총구 화염의 시간 이내에 적어도 몇몇 샘플을 생성하도록 선정된다.

도 3B 및 3C는, 광 탐지기 픽셀의 출력에서 총구 화염 형태 신호 부분을 여과할 수 있는 아날로그 인-픽셀 처리 유닛(30P)에 대한 구체적이지만 비제한적인 예를 나타낸다. 이러한 부분은 총구 화염 지속 시간의 비대칭적 펄스로서 작용하는 광 세기를 포함하는데, 즉, 특징적인 총구 화염 시간 변화(muzzle flash time variation)를 포함한다.

도 3B의 예에서, 아날로그 처리 유닛(30P)은 상기 광 탐지기 어레이의 픽셀(22)로부터 나온 신호 S_PD를 처리한다. 유닛(30P)은 통합회로(32), 지연장치(34), 삭제회로(subtraction circuit)(36), 및 스위치(33)을 포함한다. 신호 S_PD는 회로(32)에 의해 통합된다(integrated). 스위치(33)는 예정된 시간 T로 클록된다(clocked)(즉, 시간 T의 증분에 따라 ON 상태로 짧은 시간 동안 이동(shift)함). 시간 T는 실질적으로 지연 장치(34)의 지연시간과 동일하고 상기 광 탐지기 출력에서의 총구 화염 펄스(예, 도 3A에 나타난 펄스 P)에 대해 미리 추정된 시간 대역(지속시간)보다 짧다. 상기 통합된 신호는 삭제회로의 하나의 입력에 대한 출력이고, 또한 지연장치(34)를 통한 삭제회로(36)의 다른 입력에 대한 출력이므로, 상기 픽셀 출력의 시간 변화가 결정된다. 삭제의 결과 아날로그 신호 S_A를 생성하고, 이어서 상기 아날로그 신호는 상기 메모리 장치 및/또는 상기 픽셀 선정장치 (그리고 그 후 상기 레벨-2 처리 유닛) 및/또는 상기 제어 유닛으로 보내질 수 있다.

도 3C의 예에서, 아날로그 처리 유닛(30P)은 통과대역필터(band pass filter)(31), 피크 탐지기(35), 및 두 개의 스위치(33A 및 33B)를 포함한다. 상기 광 탐지기 어레이의 픽셀(22)로부터 나온 신호 S_PD는 대역 필터(31)를 통과하여 피크 탐지기(35)까지 이른다. 상기 필터(31)의 대역은 상기 광 탐지기 출력에서 미리 추정된 총구 화염 펄스(예, 도 2A에 나타난 펄스 P)의 푸리에 변환에 상응하는 주파수의 통과가 가능하도록 선정된다. 피크 탐지기(35)는 이의 출력 노드(output node)(35_out)에서 상기 펄스의 피크 값을 출력한다. 스위치(33A)는 특정 시간 간격 T₁동안 피크 탐지기 출력(35_out)을 0까지 리셋(reset)하기 위한 리셋 스위치이다. 스위치(33B)는 제어 유닛(38)(도면에는 나타나 있지 않음)에 상기 피크를 출력하기 위한 출력 스위치이다. 이러한 출력은 상기 피크 탐지기의 리셋 직전에 수행된다. 상기 피크 값의 시퀀스(sequence)는 아날로그 신호 S_A를 생성한다. 이렇게 설계된 아날로그 처리 유닛(30P)은 신호 S_PD에서 시간에 따른 화염 형태 세기 변화의 펄스에 상응하는 신호 부분을 선정할 수 있다. 피크 탐지기(35)는, 총구 화염 펄스의 시간폭보다 더 짧거나 더 긴 리셋 시간 T₁의 경우에서 상기 총구 화염 피크의 탐지를 가능하게 한다. 그러나, 일부 바람직한 구성에서, 이러한 선정은 상기 총구 화염의 미리 추정된 시간폭을 갖는 수신된 펄스의 시간폭과 비교할 수 있게 하고 또한 이러한 선정은 연속적인 총구 화염으로부터 신호를 분해할 수 있게 하기 때문에, 상기 리셋 시간 T₁은 총구 화염 펄스의 미리 추정된 시간폭보다 더 짧게 선정된다.

더욱이, 시간 T₁이 총구 화염 펄스의 시간폭보다 몇배 더 짧게 선정될 때, 상기 아날로그 처리 유닛은 시간에 따른 상기 화염 형태 세기 변화에 상응하는 신호 부분의 비대칭을 탐지할 수 있다.

본 발명자들의 기술은 상기 아날로그 처리 유닛에 대한 상기 예에 국한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 아날로그 처리 유닛(30P)의 다른 구성은, 그 자체로 알려진, 차분 계산회로(differencing circuit), 샘플-홀드회로(sample-and-hold circuit), 비교기(comparator), 저역통과필터(low pass filter), 고역통과필터(high pass filter), 포락선 탐지기(envelope detector)와 같은 회로를 포함하는 다양한 회로를 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시태양에서, 상기 아날로그 샘플링은 상기 선정된 신호의 지속시간의 1/10 미만의 샘플링 속도로 수행된다.

따라서, 상기 아날로그 처리 유닛은 상기 설명된 비대칭 펄스 P의 감별을 가능하게 하는 시간 응답(response)을 갖도록 구성될 수 있다. 상기 아날로그 처리 과정은, 만일 디지털 처리 과정이 뒤따른다면, 추가적인 디지털 처리 과정(샘플링, 층-2 디지털 처리 과정)을 용이하게 하는데 유용할 수 있다.

본 발명의 처리 시스템의 또 다른 예가 도 3D에 나타나 있다. 이러한 인픽셀 신호 처리 서브시스템은, 다른 픽셀로부터 얻은 신호가 결합되지 않는 제1 단계, 그리고 이러한 신호들이 결합하는 제2 단계를 포함한다. 상기 제1 단계에서, 감지 소자(sensing element) SE(즉, 픽셀)는 탐지된 신호를 상기 신호를 통합하는 CTIA(charge integrating transimpedance amplifier) 회로로 보낸다. 그리고난 후 신호는 가변 신호탐지기로 전파하고, 상기 전류 신호로부터 저역통과필터(LPF) 평균화된 신호를 삭제한다. 상기 결과는 빠른 시프트 레지스터(fast shift register)로 입력되고, 여기에서 상기 신호는 프로그래머블 로직(programmable logic), 예를 들어 상기 매치 필터를 수행하는 프로그래머블 로직에 의해 처리된다. 상기 레지스터의 출력은 사건이 주어진 시간 프레임 내에서 발생하였을 가능성을 결정한다. 처리 과정의 제1 병렬 단계는 여기서 끝이 난다. 그 후 상기 신호는 느린 시프트 레지스터(slow shift register)로 입력된다. 상기 느린 시프트 레지스터에서의 값은 이웃하는 픽셀의 느린 시프트 레지스터에서의 값과 동시 처리된다. 이러한 동시 처리(co-processing)는 마스크 비트 래치(mask bit latch) 또는 다른 로직을 사용하여 수행되어, 전형적으로 상기 마스크의 중앙에서 발생하는 사건에 대하여 탐지될 사건의 공간 시그너쳐를 갖는 부분에 대한 신호를 필터링한다. 상기 마스크는 상기 픽셀 각각에서의 사건을 확인하기 위해 전체 영상 구역을 스캔한다. 이러한 아키텍쳐는 비디오 모션 탐지, 비디오 트래킹, 자동 목표 인식과 같은 다른 알고리즘에 대해 사용될 수 있다.

또 다른 예로는, 본 발명의 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 상기 시스템은 전형적인 PDA 및 디지털 처리 과정을 사용한다. 상기 PDA는 처리 보드(processing board)로 신호를 보내고, 여기에서 상기 신호들은 샘플링되고, 상기 픽셀 각각에서 탐지된 신호 레벨을 포함하는 디지털 신호로 변환된다. 이러한 디지털 신호는 병렬적일 수 있다. 상기 디지털 신호는 상기 층-1 처리 유닛으로 입력된다. 예를 들어, 상기 처리 보드를 포함하는 상기 PDA 사이의 인터페이스는 "카메라 링크(Camera Link)" 표준과 같은 디지털 통신 링크일 수 있다. 상기 디지털 신호의 실현가능한 비트-스트림(bit-stream)이 추정될 수 있는데: 500 프레임/초 속도로 작동하고 상기 아날로그 신호의 12 비트 인코딩(bit encoding)을 사용하는 200,000개의 픽셀 탐지기에 대해, 상기 비트 스트림은 1Gbps 만큼 높을 필요가 있다. 그러므로 상기 시스템은 층상 처리 구조를 사용하고, 선정된 프레임 속도(예, 500 프레임/초)로 샘플링하게 할 수 있다. 낮은 속도에서 상기 처리 과정은 매치 필터 없이 구성될 수 있고; 1개 내지 2개 프레임에서 나타난 후 사라지는 짧은 사건을 상기 제2 층에서 발견하도록 구성될 수도 있는데, 제2 층에 도달한 의심스러운 사건은, 상기 제2 층의 픽셀 선정 장치(예, CFAR 장치)에 의해 수립되고 디지털 제1 층에 적용되는 역치보다 큰 것들이다. 이러한 디지털 층상 처리 과정은 ASIC 또는 FPGA(field programmable gate array), 예를 들어 Xilinx Vertex 제품군에서 수행될 수 있다. 층-1은 상기 FPGA에 하드 코딩될(hard coded) 수 있는 반면에, 상기 층-2의 알고리즘(전체 또는 부분)은, 상기 FPGA에 제공된 프로세서 코어(processor core), 또는 제어 유닛의 프로세서와 같은 분리된 프로세서 중 어느 한 쪽에 기반을 둔 소프트웨어에서 수행될 수 있다. 상기 알고리즘은 부분적으로 동시적이거나 부분적으로 순차적일 수 있다-즉, 전체가 아니라 일부 픽셀들이 동시에 처리된다.

도 4A 및 4B를 참조하면, 상기 아날로그 또는 디지털 병렬 처리 유닛에 의해 수행되는 작동이 보다 상세하게 설명되어 있다. 도 4A는, 상기 아날로그 처리 유닛에 의해 처리될 광 탐지기 신호 S_PD를 예시한다. 신호 S_PD는 클러터 및 다양한 노이즈 부분으로 구성되고, 총구 화염 피크 P₁을 포함한다.

도 4B는 도 4A의 신호 S_PD의 미분인, 신호 S_PD'를 예시한다. 상기 미분은 차분 계산회로 또는 삭제회로(도 3B의 36)를 사용하여 수행될 수 있다. 게다가, 상기 미분 전에, 저역통과필터를 사용하여 신호 S_PD로부터 매우 짧은 사건, 즉 상기 광 탐지기 출력에서 펄스의 시간폭보다 매우 짧은 사건에 상응하는 특성을 제거할 수 있다. 따라서, 수신된 신호 S_PD'는 상기 총구 화염에 상응하는 P₁' 부분을 포함하고 감소된 노이즈 및 클러터를 수반한다.

신호 P₁'은, 일부 바람직한 실시태양에서 신호 P₁'의 양의 극치 및 음의 극치 사이의 시간보다 더 짧은 시간으로 클록되는, 상기 병렬 처리 유닛으로부터 또는 절대 피크 값 탐지기(absolute peak value detector)(나타나 있지 않음)를 통한 직접적인 출력일 수 있다. 상기 절대 피크 값 탐지기가 사용된다면, 신호 P₁'의 극치는 제어 유닛(40)의 디지털 프로세서(42)에 의해 사용되는 출력 신호의 샘플로부터 손실되지 않는다.

상기 언급된 총구 화염 펄스(도 3A에서 P)의 고유성을 고려하면, 이것은 펄스 P₁'의 고유성이라는 결과가 되고: 펄스 P₁'의 양의 피크의 크기는 상기 음의 피크의 크기의 대략 2배 크지만, 펄스의 상기 양수 부분의 지속 시간은 상기 음수 부분의 지속시간보다 2 배 짧다. 따라서, 펄스 P₁'이 상기 피크 탐지기에서 3회 샘플링된다면, 0, +x, -x/2, -x/y, 0(이러한 순서가 비제한적인 예시로 나타난다)의 순서로 값들이 생성될 것이다. 여기서, x는 펄스 P₁'의 양의 피크의 크기이고, 이것은 사격수-탐지기 사이의 거리에 의존하며; y는 2보다 큰 어떤 수이다.

일부 노이즈와 클러터를 줄이는 상기 처리 유닛에 추가하여, 본 발명의 시스템은, 높은 확률 및 낮은 오경보율로 총구 화염 탐지를 수행할 다른 수단을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 픽셀 어레이에 의한 감지 전에 수신한 광을 처리하는 필터(예, 도 2B의 필터(10))가 상기 SNR/신호대 클러터비를 증가시키기 위해 사용될 수 있다.

도 5A 내지 5C를 참조하면, 상기 필터 선정의 기본 원리에 대한 좋은 예시가 나타나 있다. 도 5A 및 5B는 100m, 200m 및 300m의 짧은 범위에서 상기 NIR 및 SWIR 내의 상기 대기 투과도의 파장 의존성을 나타낸다. 상기 투과도는, 예를 들어, 약 1.4㎛의 파장 범위에서 매우 낮다는 것을 보여주고 있다. 본 발명에 따르면, 상기 낮은 대기 투과도의 범위는 상기 총구 화염 탐지를 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 범위 중 일부는 1.34 내지 1.50㎛, 1.80 내지 2.00㎛, 2.50 내지 2.90㎛, 4.1 내지 4.4㎛, 5.5 내지 7.3㎛이다. 일부 바람직한 실시태양에서는, 상기 범위 중 첫 번째 및/또는 두 번째 범위가 사용되었다. 일부 바람직한 실시태양에서, 상기 필터는, 상기 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역 밖에 있고 상기 픽셀 어레이에 의해 감지된 파장에 대한 입사 에너지의 50% 이하를 통과시킨다. 일부 다른 바람직한 실시태양에서, 상기 필터는, 이러한 에너지의 25%, 10% 및 2% 이하를 통과시킨다.

도 5C는 낮은 대기 투과도의 범위에서 증가된 신호대 클러터비의 효과를 설명한다. 그래프 G₁은 태양 방사조도(sun irradiance), 즉 해수면에서 맑은 날의 태양 방사선의 세기를 나타낸다. 그래프 G₂, G₃, G₄는, 그래프 G₁의 상기 태양 방사조도에 대한, 상기 탐지기로부터 각각 100m, 200m 및 300m 거리에서의 전형적인 총구 화염에 의해 생성된 광의 세기의 비율을 나타낸다. 그래프 G₂, G₃, G₄는 낮은 대기 투과도의 범위에 상응하는 분명한 피크를 포함한다. 이러한 피크들은 상기 증가된 신호대 클러터비에 해당한다.

그래프 G₂, G₃, G₄에 있는 피크들은 대기 습도의 증가에 따라 감소될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 이러한 경우, 상기 스펙트럼 범위는 더 작은 대기 흡수(atmospheric absorption)의 파장을 포함하기 위해 넓어질 수 있다.

상기 클러터의 효과는 보다 구체적으로 고려될 수 있다. 상기 클러터는 몇가지 구성성분으로 구성된다. 제1 구성성분은 태양 방사선 및 다양한 물체(예, 풀 및 나뭇잎과 같은 식물)로부터의 태양 방사선의 반사이고; 이러한 방사선의 최대치는 가시광선 영역 내에 있다. 이러한 태양 클러터는 불균일하고 총구 화염 탐지를 방해한다. 이는, 태양 클러터의 조명 능력(illumination power) 및 능력의 변화가 상기 총구 화염과 유사할 수 있기 때문인데; 예를 들어 태양 클러터의 불균일성은, 상기 탐지기가 이동할 때 총구 화염으로 잘못 이해될 수 있는 신호 결함(glitch)을 일으킬 수 있다.

제2 클러터 구성성분(소위 "흑체 클러터"라고 함)은 상기 탐지기 주변 환경(예, 공기, 빌딩 벽 등)의 흑체 또는 회색체 복사이다. 상기 탐지기 주변 환경은 (상기 태양의 온도와 비교할 때) 비교적 낮은 온도를 갖고; 파장의 분포가 LWIR(예, 10미크론)에서 최대 세기를 갖는 광을 방출한다. 상기 탐지기 주변 환경 온도는 불균일하게 분포되어 있고; 몇몇 경우에는 이러한 불균일성이 유용한 신호를 나타낸다는 것을 유의해야 한다.

본 발명자들의 기술은 상기 클러터 구성성분을 다르게 취급할 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 광 탐지기 어레이는 MWIR 및 LWIR 영역을 감지하지 않는 형태일 수 있다. 따라서, 제2 클러터 구성성분(상기 흑체 클러터)은 상기 탐지기 출력에서 현저한 신호를 생성하지 않는다. 월광(moonlight)이 존재한다면, 상기 태양 클러터는 낮 또는 밤 동안 해로울 수 있지만; 그러나 낮은 대기 투과도의 파장에서 지구 표면에 도달하는 태양광 또는 월광은 본질적으로 0의 세기까지 감쇠하기 때문에, 낮은 대기 투과도의 영역에서의 파장에 대해 영상화된 스펙트럼을 좁힘(narrowing)으로써 거의 대부분 예방될 수 있다.

또한, 양쪽 클러터 구성성분 모두가 상기 광 탐지기 어레이 신호로부터 모두 제거되는 경우가 바람직할 수 있는데, 이는 이러한 경우에 상기 신호와 관련된 산탄 노이즈(shot noise)를 현저히 감소시키기 때문이다. 상기 산탄 노이즈는 전체 신호의 제곱에 비례하고: 따라서, 클러터가 제거되지 않는다면, 상기 신호의 총구 화염 부분과 비교할만한 산탄 노이즈를 발생시킨다. 더욱이, 이러한 노이즈는 종종 총구 화염의 시간적 및 공간적 특성과 유사한 시간적 및 공간적 특성을 갖는 결함을 생성할 수 있는데, 이는 산탄 노이즈를 유발하는 클러터가 균일(uniform)할지라도 상기 산탄 노이즈는 불균일(non-uniform)하기 때문이다.

상기 흑체 클러터 파장 분포로부터 일어나는 바와 같이, 상기 클러터 및 상기 산탄 노이즈는 상기 SWIR 범위보다는 상기 NIR 범위에서 더 큰 부분에 대해 제거될 수 있다는 것을 유의해야 한다.

또한, 신호대 잡음비를 최대화하는 본 발명의 기술은 보통의 기술과는 다르다는 것을 유의해야 한다. 후자는 상기 신호의 피크(들)의 주변 주파수 범위에서 신호를 필터링하는 것을 제안하는데 반해, 본 발명자들의 기술은 상기 총구 화염 신호 피크로부터 멀리 떨어진 파장 영역에서 영상화하는 것을 이용할 수 있다.

낮은 대기 투과도의 대역에 대해 상기 영상화된 스펙트럼을 좁히는 것은 (알려진 어떠한 종류일 수 있는) 광학 필터에 의해 수행되는데, 상기 광학 필터는 외부 필터이거나, 예를 들어 상기 광 탐지기 어레이 내부로 협대역 공동(narrow band cavity)을 도입함으로써 상기 광 탐지기 어레이와 통합될 수 있다.

상기 태양 클러터가 제한 인자(limiting factor)일 때 상기 대역 필터의 사용이 유리하다는 것을 이해해야 한다. 밤에는, 상기 태양 클러터가 더 낮은 차수가 되고 상기 탐지기 노이즈가 제한 인자가 된다. 따라서, 밤에는, 상기 필터가 제거되거나 작동하지 않을 수 있다. 이는 오경보 계수비(false alarm count ratio)에 대한 사격 탐지 확률을 향상시킬 뿐만 아니라, SWIR을 사용하는 경우, 야간 관찰(night vision)을 가능하게 한다. 그러므로, 상기 필터가 상기 장치에 존재한다면, 상기 필터는, 상기 장치의 바람직한 실시태양의 일부에서 작동 상태와 비작동 상태 사이에서 변경가능하도록 구성된다.

상기 낮은 대기 투과도 영역에 대해 상기 영상화된 스펙트럼을 좁히는 것이 일광 또는 월광에서 SNR을 증가시킬 수 있을지라도, 상기 광 탐지기에 대해 충분히 넓은 파장 범위의 전파(propagation)가 가능하도록 수행되어야 한다. 상기 광 탐지기에 도달한 신호가 너무 작다면, 상기 탐지는 상기 탐지기의 내부 (예, 암흑(dark)) 노이즈 및 상기 신호의 산탄 노이즈에 의해 손상될 것이다. 또한 상기 광 탐지기에 도달하기 전에 상기 신호가 대기 흡수 및 필터의 흡수에 의해 약화된다는 것을 유념해야 한다. 따라서, 상기 필터링된 파장 영역의 정확한 경계(edges)는 총 SNR 비율을 최대화하도록 변할 수 있고, 이 경우 클러터 및 노이즈 모두가 고려된다.

상기 제어 유닛(또는 상기 층-2 처리 유닛)은 몇 가지 처리 과정을 수행하도록 구성될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 첫째로, 상기 설명에 따라, 상기 제어 유닛은, 상기 디지털 또는 아날로그 층-1 출력 신호 중 하나 또는 그룹이 총구 화염 신호에 상응하는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 이것은 상기 디지털 또는 아날로그 신호의 시간적 특성 및 공간적 특성을 처리함으로써, 예를 들어, 특정 역치와 아날로그 신호의 세기를 비교함으로써, 또는 상기 메모리 장치 내의 데이터베이스에 저장된 다양한 총구 화염 시그너쳐와 상기 수신한 아날로그 신호를 비교함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 아날로그 처리 유닛이 상기 광 탐지기 출력을 미분하거나 상기 광 탐지기 출력의 순차적인 판독을 삭제한다면, 총구 화염 발생에 상응하는 상기 아날로그 신호는 "양의 피크에 뒤이은 음의 피크" 시그너쳐, 예를 들어, 도 4B에 나타난 시그너쳐를 보일 것이다. 또한, (예를 들어, 상기 총구 화염의 중심이 픽셀들을 분리하는 선 상에 초점이 맞춰진다면) 상기 총구 화염 방사선은 상기 광 탐지기 어레이의 하나 이상의 픽셀에 초점이 맞춰질 수 있다. 상기 제어 유닛은 몇몇 이웃하는 픽셀들 사이에서 상기 광학 신호의 분할(division)을 고려할 수 있다.

둘째로, 상기 제어 유닛은 탐지를 위해 최적인 (즉, 상기 SNR 비를 최대화하는) 파장 영역을 결정하도록 구성될 수 있다. 이것은 상기 광학 필터(예, 필터(10)) 및/또는 이러한 높은 SNR을 얻고/얻거나 상기 작동자의 검토를 위한 데이터를 출력하기 위한 상기 수집 광학 소자(collecting optics)의 작동을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 제어 유닛은, 예를 들어 상기 광학 신호의 감지된 세기로부터 상기 탐지기와 상기 총구 화염 사이의 거리를 추정할 수 있을 뿐만 아니라 사격한 무기 형태 등을 결정할 수 있다.

상기 제어 유닛은 상기 광학 필터의 통과 대역을 주기적으로 변경하여 하나 이상의 파장 영역에서 총구 화염 검출을 시간 다중화 구조(time multiplexing scheme)를 정하도록 상기 광학 필터를 변조하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 탐지기는 NIR/SWIR 범위에서 두 개의 다른 서브대역, 또는 자외선/가시광선 범위의 영역 및 NIR/SWIR 범위의 영역 등에 대해 감도가 좋을 수 있다. 따라서 다양한 시간-다중화 구조가 구현될 수 있다. 다양한 파장 대역의 신호의 상대적인 세기는, 예를 들어 구체적으로 상기 다양한 파장에 적절한 대기 흡수 계수(coefficient) 사이의 차이에 기인한 상기 총구 화염까지의 거리에 관한 추가적 정보를 수반한다는 것을 이해해야 한다.

다른 대역에 상응하는 총구 화염 펄스의 시간폭(time-width)(지속 시간)은 일반적으로 다르다는 것을 유의해야 한다. 예를 들어, 산소의 화학적 반응 및 화약이 연소하는 동안 다른 분자 레벨(molecular levels)사이에서의 전자 전이(electron transition)의 결과로서 자외선 방사선(ultraviolet radiation)이 방출되고, 따라서 상기 자외선 펄스의 시간폭은 짧고; 상기 NIR/SWIR 방사선 펄스는 고온 가스의 열복사의 결과이며; 그리고 상기 MWIR/LWIR은 저온 가스의 열복사의 결과이고, 따라서 상기 MWIR/LWIR 신호의 시간폭은 더 길다. 상기 시간 다중화 구조 체제 내에서, 상기 제어 유닛은 가장 짧은 시간폭의 신호를 탐지할 수 있도록 선택된 변화 속도로 상기 광학 필터의 통과 대역을 변경시킨다.

상기 제어 유닛은 디지털 또는 아날로그, 전형적으로 병렬, 층-1 처리 유닛을 작동하도록 구성될 수 있다. 상기 아날로그 층-1 처리 유닛에 대해, 예를 들어 이러한 유닛 내의 스위치들에 전압을 가함으로써 상기 아날로그 층-1 처리 유닛이 수행되어, 상기 시간 다중화 구조에서 다른 파장 범위의 입력 광에 상응하는 신호를 처리하기 위해 설계된 회로로 상기 광 탐지기 출력을 선택적으로 보낼 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 무기 발사 탐지 시스템(200)의 예를 도식적으로 나타내고 있다. 시스템(200)은 (도 2A 또는 도 2B 중 하나와 유사한) 총구 화염 탐지기(100), 음향 탐지기(70), 및 제어 유닛(210)을 포함한다. 제어 유닛(210)은 위에서 설명된 제어 유닛과 유사하게 구성될 수 있고 또한, 상기 음향 팀지기의 출력을 수신하고 처리하여 양쪽 탐지기의 탐지 결과를 비교할 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 음향 탐지기 및 총구 화염 탐지기 각각의 오경보 대부분을 피할 수 있고: 제어 유닛(210)은, 상기 광학 탐지기 및 음향 탐지기 각각이 사격을 확인하고 이러한 확인들(identifications) 사이의 지연이 어느 정도 의미있는 한계 내에 있는 경우에만 경보를 생성할 것이다. 광학 탐지기 및 음향 탐지기에서 발생한 상기 확인들 사이의 지연은 사격수까지의 거리 및 상기 음향 탐지기에 의해 감지된 주파수의 음속에 의존한다. 그러므로, 이러한 지연은 상기 사격수까지의 거리를 결정하는데 사용될 수 있다.

당업자들은, 첨부된 청구항에서 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 본 명세서에 설명된 본 발명의 실시태양에 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.

Claims

근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(photo detector array(PDA))에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼(low atmospheric transmission) 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선(electromagnetic radiation)을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 감지 단계가 총구 화염 발생(muzzle flash event)의 지속시간보다 짧은 통합시간(integration time)을 갖는 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 감지 단계의 통합시간이 10^- ²초 이하인 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과하고 상기 PDA에 초점이 맞추어진 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 PDA의 픽셀 당 시계(per pixel field of view(FOV))가 초점 거리에서 총구 화염보다 더 큰 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제3항에 있어서, 상기 초점 거리가 50 m 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과하고 상기 PDA에 초점이 맞추어진 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 PDA의 픽셀 당 시계(FOV)가 0.1° 이상인 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제3항, 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이가 근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 감지 단계가 총구 화염의 지속시간보다 더 짧은 데드 타임(dead time)을 가지면서 반복되는 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제7항에 있어서, 상기 데드 타임이 상기 총구 화염 지속시간의 1/10 이하인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 감지 단계가 1 msec 보다 더 짧은 데드 타임(dead time)을 가지면서 반복되는 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 전자기 방사선을 감지하는 단계 및 상기 PDA의 픽셀 신호를 적어도 두 개의 사본(replica)으로 다중화(multiplexing)하는 단계를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계, 및 상기 PDA의 픽셀 신호를 적어도 두 개의 사본으로 다중화하는 단계를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 픽셀 신호의 사본을 메모리에 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 PDA의 필 팩터(fill factor)가 60% 이상인 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제13항에 있어서, 상기 필 팩터가 60% 내지 75%인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제13항에 있어서, 상기 필 팩터가 75% 내지 90%인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제13항에 있어서, 상기 필 팩터가 90% 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 전자기 방사선을 감지하는 단계, 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리를 함으로써 상기 PDA의 출력에서 총구 화염을 탐지하는 단계를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계, 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리를 함으로써 상기 PDA의 출력에서 총구 화염을 탐지하는 단계를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 전자기 방사선을 감지하는 단계, 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리를 함으로써 후보 픽셀(candidate pixel)을 선정하는 단계를 포함하고, 상기 신호처리가 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도(data rate)와 100 경보/s의 경보율 기준(alarm rate benchmark) 사이의 데이터 전송속도 감소 인자(data rate decrease factor)보다 작은 단계 데이터 전송속도 감소 인자(stage data rate decrease factor)를 제공하도록 구성되는 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계, 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리를 함으로써 후보 픽셀을 선정하는 단계를 포함하고, 상기 신호처리가 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도와 100 경보/s의 경보율 기준 사이의 데이터 전송속도 감소 인자보다 작은 단계 데이터 전송속도 감소 인자를 제공하도록 구성되는 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 단계 데이터 전송속도 감소 인자가, 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도와 상기 경보율 기준 사이의 상기 데이터 전송속도 감소 인자의 제곱근에 20을 곱한 값보다 작은 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호처리가 상기 PDA의 픽셀 신호와 상기 총구 화염의 시공간 시그너쳐(temporal-spatial signature)와 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호처리가 상기 픽셀 신호로부터 공간 배경 부분(spatial background portion)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호처리가 상기 픽셀 신호로부터 실질적으로 느리게 변화하는 부분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제24항에 있어서, 상기 제거하는 단계가 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분(differencing)을 포함하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제24항에 있어서, 상기 제거 단계가 상기 픽셀 신호들의 이차 차분(second order differencing)을 포함하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호처리가 상기 총구 화염의 시간 시그너쳐(temporal signature)와 실질적으로 유사한 픽셀 신호 부분을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제27항에 있어서, 상기 선정 단계가 피크(peak) 형태의 펄스를 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제28항에 있어서, 상기 피크가 미리 정해진 기간 동안 유지되는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호처리가 상기 픽셀 신호의 시간 의존성에 대한 아날로그 처리(analog processing)를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제30항에 있어서, 상기 아날로그 처리가 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분을 포함하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제30항에 있어서, 상기 아날로그 처리가 상기 픽셀 신호들의 이차 차분을 포함하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제30항에 있어서, 상기 아날로그 처리가, 총구 화염의 상기 시간 시그너쳐에 대응하는 상기 픽셀 신호를 대응 필터(matched filter)에 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아날로그 처리가 출력에 전압 전위(voltage potential)를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 전압 전위는 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치(estimate)를 나타내는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호처리가 상기 픽셀 신호의 시간 의존성에 대한 병렬 처리(parallel processing)를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제30항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아날로그 처리가 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제35항에 있어서, 상기 병렬 처리가 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호처리가 상기 픽셀 신호의 시간 의존성에 대한 디지털 처리(digital processing)를 포함하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제38항에 있어서, 상기 디지털 처리가 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호처리가, 다수개의 픽셀에 대하여, 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 실질적인 추정치와 다수개의 픽셀에 공통하는 가능성 역치(likelihood threshold)를 비교함으로써 후보 픽셀을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제40항에 있어서, 상기 역치가, 이웃하는 픽셀들로 이루어진 두 개 이상의 그룹 각각 내에서 동일하고 상기 그룹들 간에는 서로 다른 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호처리가, 적어도 하나의 픽셀에 대하여, 상기 픽셀이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치와, 상기 픽셀 신호들의 사본을 사용하여 얻은 가능성 역치를 비교함으로써 후보 픽셀을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 뒤따르는 PDA 프레임(subsequent PDA frames)으로부터 실질적으로 동일한 수의 후보 픽셀을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 두 개의 처리 단계를 이용하는 단계를 포함하고, 상기 처리 단계 중 이후(later)의 단계가 상기 처리 단계 중 이전(earlier) 단계보다 적은 수의 PDA 픽셀에 대해 후보 픽셀을 선정하는 처리과정을 적용하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 두 개의 처리 단계를 이용하는 단계를 포함하고, 상기 처리 단계 중 이후의 단계가 상기 처리 단계 중 이전 단계보다 후보 픽셀 당 더 많은 처리 시간을 사용함으로써 후보 픽셀을 선정하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 인근 픽셀의 신호와 함께 총구 화염의 공간 시그너쳐(spatial signature)를 실질적으로 나타내는 픽셀 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 과정이, 픽셀 신호가 이들의 인근 픽셀의 신호와 함께 실질적으로 이동하는 광원(moving light source)의 시공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 픽셀 중에서 후보 픽셀을 선정하지 않도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 과정이 적어도 두 개의 처리 단계를 이용하는 단계를 포함하고, 이후의 단계에서 상기 처리 과정이, 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치가 상기 처리 단계 중 이후의 단계에서 증가하는 후보 픽셀 중에서 후보 픽셀을 선정하는 것을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제48항에 있어서, 상기 처리 과정의 이후의 단계가 상기 후보 픽셀의 신호 및 상기 후보 픽셀의 인근 픽셀의 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제17항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 과정이, 총구 화염 발생의 음향 시그너쳐(acoustic signature)와 실질적으로 유사한 음향 시그너쳐를 갖는 음향 신호의 탐지에 의해 동반되지 않는 픽셀 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀을 선정하지 않도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)를 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제51항에 있어서, 상기 감지하는 단계가 -30℃와 광 탐지기 어레이(PDA)의 주변 온도 사이에서 수행되는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제50항에 있어서, 상기 감지하는 단계가 광 탐지기 어레이(PDA)의 주변 온도보다 높은 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지하는 단계가 상기 광 탐지기 어레이(PDA)를 냉각시키는 단계 없이 수행되는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탐지를 위해 1시간 이상의 탐지시간을 허용하는 전원 공급장치(power supply)를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해, 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 통과한 전자기 방사선을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 탐지를 위해 1 내지 24시간의 탐지 시간을 허용하는 전원 공급장치를 사용하는 단계를 포함하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제56항에 있어서, 상기 전원 공급장치가 6시간 이상의 탐지 시간을 허용하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제55항 또는 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원 공급장치가 12시간 미만의 탐지 시간을 허용하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탐지를 위해, 출력전원이 10와트 미만인 전원 공급장치를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탐지를 위해, 상기 탐지 동안 사람이 운반할 수 있는 장비만을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제60항에 있어서, 상기 장비의 무게가 3kg 미만인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제58항에 있어서, 상기 전원 공급장치가 6시간 이상의 탐지 시간을 허용하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용된 감지하는 단계가 적어도 부분적으로 근적외선 스펙트럼(NIR spectrum) 내에서 수행되는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용된 감지하는 단계가 적어도 부분적으로 단파적외선 스펙트럼(SWIR spectrum) 내에서 수행되는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 3㎛(microns) 보다 긴 파장에서 최대 감도(sensitivity maximum)를 갖고 5㎛보다 짧은 파장에서 차단 감도(sensitivity cut-off)를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 3㎛보다 짧은 파장에서 최대 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제66항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 5㎛보다 짧은 파장에서 차단 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제66항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 1.4㎛ 내지 1.65㎛ 사이의 파장에서 차단 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제66항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 1.65㎛ 내지 1.8㎛ 사이의 파장에서 차단 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제66항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 1.8㎛ 내지 2.5㎛ 사이의 파장에서 차단 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 0.75㎛보다 긴 파장에서 최대 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 근적외선(NIR)/단파적외선(SWIR) 범위 내에서 충분히 우수한 감도 영역을 갖고, 상기 영역이 상기 감도가 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 20% 이상인 영역인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제72항에 있어서, 상기 우수한 감도가 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 35% 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제72항에 있어서, 상기 우수한 감도가 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 50% 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제72항에 있어서, 상기 우수한 감도가 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 70% 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 당 시계(FOV)가 0.1°내지 0.2°인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 당 시계(FOV)가 0.2°내지 0.5°인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 당 시계(FOV)가 0.5°보다 큰 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 수가 10,000 개 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 수가 10,000 내지 100,000 개인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 수가 100,000 내지 1,000,000 개인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 수가 1,000,000 개 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 시계가 적어도 하나의 차원(dimension)에서 30°내지 50°인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제82항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 시계가 적어도 하나의 차원에서 50°내지 90°인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제82항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 시계가 적어도 하나의 차원에서 90°보다 큰 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지하는 단계가 실질적으로, 1.15㎛ 주변에 위치한 골(trough)을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과(low atmospheric light transmission) 영역 내인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지하는 단계가 실질적으로, 1.34㎛ 내지 1.50㎛에 달하는 골을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과 영역 내인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지하는 단계가 실질적으로, 1.80㎛ 내지 2.00㎛에 달하는 골을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과 영역 내인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지하는 단계가 실질적으로, 2.50㎛ 내지 2.90㎛로 확장된 골을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과 영역 내인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 CMOS 광 탐지기 어레이(PDA)인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 내부공동(intracavity) 광 탐지기 어레이(PDA)인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지하는 단계의 통합시간(integration time)이 10^-2초 내지 5.0·10^-3초인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지하는 단계의 통합시간이 5.0·10^-3초 내지 2.0·10^-3초인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지하는 단계의 통합시간이 2.0·10^-3초 내지 5.0·10^-4초인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지하는 단계의 통합시간이 5.0·10^-4초 내지 10^-4초인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기록하는 단계 전에 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 신호의 사본을 압축하는 단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.
근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 총구 화염 발생의 지속시간보다 짧은 통합시간을 갖는 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 감지 단계의 통합시간이 10^-2초 이하인 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
광 탐지기 어레이(PDA), 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터, 및 적어도 상기 스펙트럼 범위에서 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 초점이 맞추어 지도록 하는 광학 소자(optics)를 포함하고, 초점 거리에서 상기 PDA의 픽셀 당 시계가 총구 화염보다 더 큰 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제99항에 있어서, 상기 초첨거리가 50m 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
광 탐지기 어레이(PDA), 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터, 및 적어도 상기 스펙트럼 범위에서 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 초점이 맞추어 지도록 하는 광학 소자(optics)를 포함하고, 상기 PDA의 픽셀 당 시계가 0.1°이상인 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제99항, 제100항 또는 제101항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)를 포함하고, 총구 화염의 지속시간보다 더 짧은 데드 타임을 가지면서 작동하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제103항에 있어서, 상기 데드 타임이 상기 총구 화염 지속시간의 1/10 이하인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)를 포함하고, 1 msec 보다 더 짧은 데드 타임을 가지면서 작동하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제103항 내지 제105항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데드 타임을 가지면서 작동하도록 하는 셔터(shutter)를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제106항에 있어서, 상기 셔터가 전자식(electronic) 셔터인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제103항 내지 제107항 중 어느 한 항에 있어서, 셔터가 상기 데드 타임을 갖도록 작동시키는 셔터 컨트롤러(shutter controller)를 포함하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제108항에 있어서, 상기 셔터 컨트롤러가 상기 셔터를 작동하기 위해 롤링 셔터 방식(rolling shutter scheme)을 사용하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 광 탐지기 어레이(PDA)로부터 발생하는 픽셀 신호를 적어도 두 개의 사본으로 분할하는 멀티플랙서(multiplexer)를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
광 탐지기 어레이(PDA), 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터, 및 상기 광 탐지기 어레이(PDA)로부터 발생하는 픽셀 신호를 적어도 두 개의 사본으로 분할하는 멀티플랙서를 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제110항 또는 제111항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 픽셀 신호의 사본을 기록하기 위한 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하고, 상기 PDA의 필 팩터(fill factor)가 60% 이상인 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제113항에 있어서, 상기 필 팩터가 60% 내지 75%인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제113항에 있어서, 상기 필 팩터가 75% 내지 90%인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제113항에 있어서, 상기 필 팩터가 90% 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리를 함으로써 상기 PDA의 출력에서 총구 화염을 탐지하는 처리 유닛(processing unit)을 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
광 탐지기 어레이(PDA), 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터, 및 상기 PDA의 출력에서 총구 화염을 탐지하는 처리 유닛을 포함하는, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
근적외선 및 단파적외선 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리단계를 적용함으로써 후보 픽셀을 선정하는 적어도 하나의 처리 단계를 포함하는 처리 유닛을 포함하고, 상기 신호처리단계가 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도와 100 경보/s의 경보율 기준 사이의 데이터 전송속도 감소 인자 보다 작은 단계 데이터 전송속도 감소 인자를 제공하도록 구성되는 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
광 탐지기 어레이(PDA), 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터, 및 상기 PDA의 픽셀 신호에 대해 신호처리단계를 적용함으로써 후보 픽셀을 선정하는 적어도 하나의 처리 단계를 포함하는 처리 유닛을 포함하고, 상기 신호처리단계가 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도와 100 경보/s의 경보율 기준 사이의 데이터 전송속도 감소 인자 보다 작은 단계 데이터 전송속도 감소 인자를 제공하도록 구성되는 것인, 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제119항 또는 제120항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 데이터 전송속도 감소 인자가, 상기 PDA의 초기 데이터 전송속도와 상기 경보율 기준 사이의 상기 데이터 전송속도 감소 인자의 제곱근에 20을 곱한 값보다 작은 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제121항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이 상기 PDA의 픽셀 신호와 상기 총구 화염의 시공간 시그너쳐와 비교하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제121항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이 상기 픽셀 신호로부터 공간 배경 부분을 제거하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제123항에 있어서, 상기 처리 유닛이 장면 모션 벡터(scene motion vectors)를 생성하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제124항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이 상기 픽셀 신호로부터 실질적으로 느리게 변화하는 부분을 제거하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제125항에 있어서, 상기 처리 유닛이 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분을 사용하여 상기 제거를 수행하도록 구성되는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제125항에 있어서, 상기 처리 유닛이 상기 픽셀 신호들의 이차 차분을 사용하여 상기 제거를 수행하도록 구성되는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제127항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이 상기 총구 화염의 시간 시그너쳐와 실질적으로 유사한 픽셀 신호 부분을 선정하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제128항에 있어서, 상기 시간 시그너쳐가 피크 형태인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제129항에 있어서, 상기 피크가 미리 정해진 기간 동안 유지되는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이 적어도 부분적으로 인-픽셀(in-pixel)인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제131항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이 상기 픽셀 신호의 시간 의존도를 처리하는 아날로그 처리 유닛(analog processing unit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제132항에 있어서, 상기 아날로그 처리 유닛이 상기 픽셀 신호들의 적어도 하나의 차분을 수행하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제133항에 있어서, 상기 아날로그 처리 유닛이 상기 픽셀 신호들의 이차 차분을 수행하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제132항에 있어서, 상기 아날로그 처리 유닛이 총구 화염의 상기 시간 시그너쳐에 대응시키는 대응 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제132항 내지 제135항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아날로그 처리 유닛이 출력에 전압 전위(voltage potential)를 제공하고, 상기 전압 전위는 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치(estimate)를 나타내는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제136항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이 상기 픽셀 신호의 시간 의존도를 처리하는 병렬 처리 유닛(parrellel processing unit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제132항 내지 제136항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아날로그 처리 유닛이 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제137항에 있어서, 상기 병렬 처리 유닛이 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제139항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이 상기 픽셀 신호의 시간 의존도를 처리하는 디지털 처리 유닛(digital processing unit)을 포함하는 것임을 특징으로 하는 화염 발생 탐지 장치.
제140항에 있어서, 상기 디지털 처리 유닛이 실질적으로 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 화염 발생 탐지 장치.
제117항 내지 제141중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이, 다수개의 픽셀에 대하여, 상기 추정된 픽셀 각각이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 실질적인 추정치와 상기 다수개의 픽셀에 공통하는 가능성 역치(likelihood threshold)를 비교함으로써 후보 픽셀을 선정하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제142항에 있어서, 상기 역치가, 이웃하는 픽셀들로 이루어진 두 개 이상의 그룹 각각 내에서 동일하고 상기 그룹들 간에는 서로 다른 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제143항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 픽셀에 대하여, 상기 픽셀이 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치와, 상기 픽셀 신호들의 사본을 사용하여 얻은 가능성 역치를 비교함으로써 후보 픽셀을 선정하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제144항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이, 뒤따르는 PDA 프레임(subsequent PDA frames)으로부터 실질적으로 동일한 수의 후보 픽셀을 선정하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제145항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치가 적어도 두 개의 처리 단계를 포함하고, 상기 처리 단계 중 이후의 단계가 상기 처리 단계 중 이전 단계보다 적은 수의 PDA 픽셀에 대해 후보 픽셀을 선정하는 단계를 처리하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제146항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치가 적어도 두 개의 처리 단계를 포함하고, 상기 처리 단계 중 이후의 단계가 상기 처리 단계 중 이전 단계보다 후보 픽셀 당 더 많은 처리 시간을 사용함으로써 후보 픽셀을 선정하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제147항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이, 인근 픽셀의 신호와 함께 총구 화염의 공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀로 선정하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제148항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이, 인근 픽셀의 신호와 함께 부적절하게 이동하는 광원의 시공간 시그너쳐를 실질적으로 나타내는 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀로 선정하지 않게 하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제149항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이 적어도 두 개의 처리 단계를 포함하고, 상기 처리 단계 중 이후의 단계가, 상기 총구 화염을 탐지하였을 가능성에 대한 추정치가 상기 이후의 단계에서 증가하는 후보 픽셀 중에서 후보 픽셀을 선정하는 것을 확인하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제150항에 있어서, 상기 처리 과정의 상기 이후의 단계가 상기 후보 픽셀의 신호 및 후보 픽셀의 인근 픽셀의 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제117항 내지 제151항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 유닛이, 총구 화염을 유발하는 사건의 음향 시그너쳐와 실질적으로 유사한 음향 시그너쳐를 갖는 음향 신호의 탐지에 동반되지 않는 신호를 갖는 픽셀 중에서 후보 픽셀로 선정하지 않도록 하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 장치가 상기 광 탐지기 어레이(PDA)용 냉각기(cooler)를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제153항에 있어서, 상기 냉각기가 광 탐지기 어레이(PDA)의 주변 온도보다 낮은 온도에서 감지하는 것을 가능하게 하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제152항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치가 광 탐지기 어레이(PDA)용 냉각기(cooler) 없이 구성되는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 장치가 1 시간 이상의 탐지 시간을 허용하는 전원 공급장치를 포함하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
근적외선(NIR) 및 단파적외선(SWIR) 스펙트럼의 적어도 일부분에서 감도가 좋은 광 탐지기 어레이(PDA)와 상기 일부분에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하고, 1 내지 24시간의 탐지 시간을 허용하는 전원 공급장치를 포함하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제157항에 있어서, 상기 전원 공급장치가 6시간 이상의 탐지 시간을 허용하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제156항 내지 제157항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원 공급장치가 12시간 미만의 탐지 시간을 허용하는 것을 특징으로 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 장치가 출력전력이 10와트 미만인 전원 공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 장치가 상기 탐지 동안 사람이 운반할 수 있는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제161항에 있어서, 상기 장치가 3kg 미만인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제162항에 있어서, 상기 전원 공급장치가 6시간 이상의 탐지 시간을 허용하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 적어도 부분적으로 근적외선 스펙트럼에서 감도가 좋은 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 적어도 부분적으로 단파적외선 스펙트럼에서 감도가 좋은 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 3㎛보다 긴 파장에서 최대 감도를 갖고 5㎛보다 짧은 파장에서 차단 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제166항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 3㎛보다 짧은 파장에서 최대 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제167항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 5㎛보다 짧은 파장에서 차단 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제168항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 1.4㎛ 내지 1.65㎛ 사이의 파장에서 차단 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제168항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 1.65㎛ 내지 1.8㎛ 사이의 파장에서 차단 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제168항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 1.8㎛ 내지 2.5㎛ 사이의 파장에서 차단 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 0.75㎛보다 긴 파장에서 최대 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 근적외선(NIR)/단파적외선(SWIR) 범위 내에서 완전히 우수한 감도 영역을 갖고, 상기 영역은 상기 우수한 감도가 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 20% 이상인 영역인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제173항에 있어서, 상기 우수한 감도가 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 35% 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제173항에 있어서, 상기 우수한 감도가 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 50% 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제173항에 있어서, 상기 우수한 감도가 광 탐지기 어레이(PDA)의 최대 감도의 70% 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 당 시계(FOV)가 0.1°내지 0.2°인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제176항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 당 시계(FOV)가 0.2°내지 0.5°인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제176항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 당 시계(FOV)가 0.5°보다 큰 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 수가 10,000 개 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 수가 10,000 내지 100,000 개인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제180항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 수가 100,000 내지 1,000,000 개인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제180항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 수가 1,000,000 개 이상인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 시계가 적어도 하나의 차원에서 30°내지 50°인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제183항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 시계가 적어도 하나의 차원에서 50°내지 90°인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제183항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 시계가 적어도 하나의 차원에서 90°보다 큰 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 장치가, 실질적으로 1.15㎛ 주변에 위치한 골을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과 영역 내에서 전자기 방사선을 감지하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 장치가, 실질적으로 1.34㎛ 내지 1.50㎛에 달하는 골을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과 영역 내에서 전자기 방사선을 감지하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 장치가 실질적으로, 1.80㎛ 내지 2.00㎛에 달하는 골을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과 영역 내에서 전자기 방사선을 감지하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 장치가 실질적으로, 2.50㎛ 내지 2.90㎛에 달하는 골을 적어도 부분적으로 포함하는 낮은 대기 광 투과 영역 내에서 전자기 방사선을 감지하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 CMOS 광 탐지기 어레이(PDA)인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)가 내부공동 광 탐지기 어레이(PDA)인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA) 감지의 통합시간이 10^-2초 내지 5.0·10^-3초인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제193항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA) 감지의 통합시간이 5.0·10^-3초 내지 2.0·10^-3초인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제193항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA) 감지의 통합시간이 2.0·10^-3초 내지 5.0·10^-4초인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제97항 내지 제193항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA) 감지의 통합시간이 5.0·10^-4초 내지 10^-4초인 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
이전 청구항 중 어느 한 항의 장치에 있어서, 상기 장치가, 메모리에 기록하기 전에 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀 신호의 사본을 압축하는 압축 유닛을 포함하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
3㎛보다 짧은 차단 파장(cutoff wavelength)을 갖는 광 탐지기 어레이(PDA), 및 상기 광 탐지기 어레이의 출력에서 총구 화염 발생을 탐지하는 처리 유닛을 포함하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제198항에 있어서, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 감도 대역(band)에서 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역을 선택적으로 통과시키는 전자기 방사선 필터를 포함하는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제199항에 있어서, 상기 필터가, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역 밖이고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 감지되는 파장에너지의 50% 미만을 통과시키는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제199항에 있어서, 상기 필터가, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역 밖이고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 감지되는 파장에너지의 25% 미만을 통과시키는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제199항에 있어서, 상기 필터가, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역 밖이고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 감지되는 파장에너지의 10% 미만을 통과시키는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 필터가, 낮은 대기 투과 스펙트럼 영역 밖이고, 상기 광 탐지기 어레이(PDA)에 의해 감지되는 파장에너지의 2% 미만을 통과시키는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제199항 내지 제203항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 파장에서 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 감도의 50% 내지 75%인 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
제199항 내지 제203항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 파장에서 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 감도의 75% 보다 큰 감도를 갖는 것임을 특징으로 하는 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
광 탐지기 어레이(PDA)로부터 나오는 픽셀 신호를 처리하고 실질적으로 상기 광 탐지기 어레이(PDA)의 픽셀에 대해 총구 화염을 탐지하였을 가능성을 생성하며, 적어도 두 개의 분기(branches) 사이에서 상기 픽셀 신호를 분할하는 멀티플랙서를 포함하는 총구 화염 발생 탐지용 처리 유닛.
본 발명의 명세서에 설명된 바와 같이 실질적으로 동일한 총구 화염 발생 탐지용 처리 유닛.
본 발명의 명세서에 설명된 바와 같이 실질적으로 동일한 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 장치.
본 발명의 명세서에 설명된 바와 같이 실질적으로 동일한 총구 화염 발생을 탐지하기 위한 방법.