KR20150055317A - Method, apparatus and computer readable recording medium for target tracking of line-of-sight inertial stabilization system useing innertial navigation system - Google Patents

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KR20150055317A
KR20150055317A KR1020130137510A KR20130137510A KR20150055317A KR 20150055317 A KR20150055317 A KR 20150055317A KR 1020130137510 A KR1020130137510 A KR 1020130137510A KR 20130137510 A KR20130137510 A KR 20130137510A KR 20150055317 A KR20150055317 A KR 20150055317A
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김성수
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    • F41G7/00Direction control systems for self-propelled missiles
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    • G01C21/16Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation

Abstract

The present invention relates to a target tracking method for a line of sight stabilization system. The target tracking method for a line of sight stabilization system using an inertial navigation system comprises processes of: receiving position information of a camera from the inertial navigation system; receiving tracking error information from a target tracking unit; and generating gimbal angular velocity command information on the basis of the position information and the tracking error information.

Description

관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{METHOD, APPARATUS AND COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM FOR TARGET TRACKING OF LINE-OF-SIGHT INERTIAL STABILIZATION SYSTEM USEING INNERTIAL NAVIGATION SYSTEM}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a target tracking method, an apparatus, and a computer readable recording medium for an eye-gaze stabilization system using an inertial navigation apparatus,

본 발명은 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a target tracking method for a sight stabilization system, and more particularly, to a target tracking method, an apparatus, and a computer readable recording medium of a sight stabilization system using an inertial navigation system.

시선 안정화 시스템은 헬기, 무인기, 전투기 등의 다양한 플랫폼(platform)에 탑재되어 운용자에게 관심표적의 영상 정보를 제공한다. 시선 안정화 시스템은 카메라부로부터 전달받은 영상 정보를 영상 신호 처리 과정을 통해 운용자에게 제공할 수 있다. 시선 안정화 시스템은 항공기의 기동의 유무와 상관없이 관심표적을 지속적으로 지향할 수 있어야 한다. 예컨대, 시선 안정화 시스템은 카메라부에서 획득된 영상 신호를 영상 신호 처리 과정을 통해 관심표적의 위치를 추출한다. 시선 안정화 시스템은 추출된 정보를 바탕으로 카메라부가 장착된 김벌(Gimbal)을 구동하고, 관심표적이 표시부의 화면 중앙에 위치하여 표시되도록 제어할 수 있다.The gaze stabilization system is mounted on various platforms such as a helicopter, UAV, and a fighter aircraft, and provides image information of a target of interest to the operator. The eye stabilization system can provide image information received from the camera unit to the operator through a video signal processing process. The gaze stabilization system should be able to continuously target the target of interest regardless of whether the aircraft is maneuvered or not. For example, the eye stabilization system extracts the position of a target of interest through a video signal processing process on the video signal obtained from the camera unit. The gaze stabilization system can drive a gimbal equipped with a camera unit on the basis of the extracted information and control the target of interest to be positioned at the center of the screen of the display unit and displayed.

종래의 시선 안정화 시스템에서 추적 제어부는 카메라와 같은 카메라부의 시선을 표적의 방향으로 지향하기 위한 김벌 구동 명령에 관한 정보를 생성한다. 추적 제어부는 김벌좌표계를 기준으로 동작하며, 표적 추적부로부터 생성되는 추적 오차 정보만을 바탕으로 김벌을 구동하였다. 그리고 시선 안정화 시스템의 표적 추적 성능을 향상시키기 위한 방법으로 추적 제어부의 이득(gain)을 증가시켜 시선 안정화 시스템의 대역폭을 증가시키는 방법이 사용되었다. 시선 안정화 시스템에서는 영상 신호를 획득하고, 획득한 영상 신호에서 표적 정보를 추출하는 과정에서 발생되는 시간 지연 요소가 발생한다. 발생한 시간 지연 요소는 제어 루프 내부에 위상 지연을 증가시킨다. 따라서 추적 제어부의 이득을 과도하게 증가시키면, 시선 안정화 시스템의 불안정성을 초래한다. 시선 안정화 시스템에서는 상기와 같은 이유로 시선 안정화 시스템의 안전성을 고려하여 추적 제어부의 이득을 설정해야 한다. 그로 인해 시선 안정화 시스템의 대역폭은 증가시킬 수 있는 범위의 한계를 가진다. In the conventional gaze stabilization system, the tracking control unit generates information on the gimbal driving command for directing the line of sight of the camera unit such as a camera in the direction of the target. The tracking control unit operates based on the gimbal coordinate system and drives the gimbal based on the tracking error information generated from the target tracking unit. In order to improve the target tracking performance of the eye stabilization system, the gain of the tracking controller is increased to increase the bandwidth of the eye stabilization system. In the gaze stabilization system, a time delay element occurs in the process of acquiring the image signal and extracting the target information from the acquired image signal. The time delay element that occurs increases the phase delay within the control loop. Therefore, excessively increasing the gain of the tracking control section causes instability of the eye stabilization system. In the eye stabilization system, the gain of the tracking controller should be set in consideration of the safety of the eye stabilization system for the above reasons. Thereby limiting the range that can increase the bandwidth of the eye stabilization system.

종래의 시선 안정화 시스템의 추적 성능은 시선 안정화 시스템이 탑재된 항공기가 급격하게 기동하는 경우에, 추적 성능이 저하되었다.The tracking performance of the conventional eye stabilization system deteriorates when the aircraft equipped with the eye stabilization system suddenly starts.

또한, 종래의 시선 안정화 시스템의 추적 성능은 표적이 급격하게 기동하는 경우에, 추적 성능이 저하되었다.In addition, the tracking performance of the conventional eye stabilization system is degraded when the target is suddenly activated.

KRKR 10-2007-009312610-2007-0093126 A1A1

본 발명의 일 실시예는 시선 안정화 시스템이 탑재된 항공기가 급격하게 기동하는 경우에, 시선 안정화 시스템의 추적 성능의 저하를 보상할 수 있는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.An embodiment of the present invention is directed to a target tracking method, apparatus and method for a gaze stabilization system using an inertial navigation system capable of compensating for degradation of tracking performance of a gaze stabilization system when an aircraft equipped with a gaze stabilization system is suddenly activated A computer readable recording medium is provided.

본 발명의 다른 실시예는 표적이 급격하게 기동하는 경우에, 시선 안정화 시스템의 추적 성능의 저하를 보상할 수 있는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.Another embodiment of the present invention is directed to a target tracking method, apparatus, and computer readable recording medium for a sight stabilization system using an inertial navigation system capable of compensating for a degradation in tracking performance of a sight stabilization system when a target is suddenly activated to provide.

본 발명의 실시 예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치는, 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치에 있어서, 영상 신호를 바탕으로 추적 오차 정보를 생성하는 표적 추적부; 및 상기 관성항법장치로부터 전달받은 카메라의 자세 정보, 상기 추적 오차 정보를 바탕으로 김벌의 구동을 제어할 수 있는 김벌 각속도 명령 정보를 생성하는 추적 제어부; 를 포함할 수 있다.A target tracking apparatus for an eye gaze stabilization system using an inertial navigation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a target tracking unit for generating tracking error information based on a video signal, ; And a tracking control unit for generating gimbal angular velocity command information for controlling driving of the gimbal based on attitude information of the camera transmitted from the inertial navigation apparatus and the tracking error information. . ≪ / RTI >

상기 추적 제어부는, 상기 자세 정보와 상기 추적 오차 정보의 시간을 동기화하고, 상기 자세 정보, 상기 추적 오차 정보를 바탕으로 관성좌표계 기준의 표적의 각도를 연산하며, 연산된 상기 표적의 각도를 바탕으로 김벌좌표계 기준의 상기 김벌 각속도 명령 정보가 생성할 수 있다.Wherein the tracking control unit synchronizes the time of the posture information and the tracking error information, calculates an angle of a target based on the inertial coordinate system based on the posture information and the tracking error information, The gimbal angular velocity command information based on the gimbal coordinate system can be generated.

상기 김벌 각속도 명령 정보는, 안정화 제어기에 피드포워드 방식으로 입력될 수 있다.The gimbal angular velocity command information may be input to the stabilization controller in a feedforward manner.

본 발명의 실시 예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법은, 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법에 있어서, 상기 관성항법장치로부터 카메라의 자세 정보를 수신하는 과정; 표적추적부로부터 추적 오차 정보를 수신하는 과정; 및 상기 자세 정보 및 상기 추적 오차 정보를 바탕으로 김벌 각속도 명령 정보를 생성하는 과정; 을 포함할 수 있다.A target tracking method of a gaze stabilization system using an inertial navigation system according to an embodiment of the present invention is a target tracking method of a gaze stabilization system using an inertial navigation system, comprising: a step of receiving attitude information of a camera from the inertial navigation system; Receiving tracking error information from the target tracking unit; Generating gimbal angular velocity command information based on the attitude information and the tracking error information; . ≪ / RTI >

상기 김벌 각속도 명령 정보를 안정화 제어기에 피드포워드 방식으로 입력하는 과정을 더 포함할 수 있다.And inputting the gimbal angular velocity command information to the stabilization controller in a feedforward manner.

상기 김벌 각속도 명령 정보를 생성하는 과정은, 상기 자세 정보와 상기 추적 오차 정보의 시간을 동기화하는 과정; 상기 자세 정보, 상기 추적 오차 정보를 바탕으로 관성좌표계 기준의 표적의 각도를 연산하는 과정; 연산된 상기 표적의 각도를 바탕으로 관성좌표계 기준의 상기 표적의 각속도를 연산하는 과정; 및 연산된 상기 표적의 각속도를 바탕으로 김벌좌표계 기준의 상기 김벌 각속도 명령 정보를 생성하는 과정; 을 더 포함할 수 있다.Wherein the step of generating the gimbal angular velocity command information comprises the steps of: synchronizing the time of the posture information and the tracking error information; Calculating an angle of a target based on an inertial coordinate system based on the attitude information and the tracking error information; Calculating an angular velocity of the target based on the inertial coordinate system based on the calculated angle of the target; And generating the gimbal angular velocity command information based on the gimbal coordinate system based on the calculated angular velocity of the target; As shown in FIG.

한편, 상기 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법에 대한 정보는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있도록 프로그램 및 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록매체를 포함한다. 그 예로는, 롬(ROM: Read Only Memory), 램(RAM: Random Access Memory), CD(Compact Disk), DVD(Digital Video Disk)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치, 임베디드 멀티미디어 카드(eMMC) 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한, 이러한 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the information about the target tracking method of the eye stabilization system using the inertial navigation apparatus can be stored in a computer-readable recording medium. Such a recording medium includes all kinds of recording media in which programs and data are stored so that they can be read by a computer system. Examples of the storage medium include ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), CD (Compact Disk), DVD (Digital Video Disk) -ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, Card (eMMC), and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Such a recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code in a distributed manner can be stored and executed.

본 발명의 실시예에 따른, 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템은 항공기가 급격하게 기동하는 경우에 발생하는 추적 성능의 저하를 보상할 수 있다.The eye stabilization system using the inertial navigation device according to the embodiment of the present invention can compensate for the deterioration in the tracking performance caused when the aircraft is abruptly started.

또한, 본 발명의 실시예에 따른, 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템은 표적이 급격하게 기동하는 경우에 발생하는 추적 성능의 저하를 보상할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the eye stabilization system using the inertial navigation apparatus can compensate for the deterioration in tracking performance caused when the target is abruptly started.

또한, 본 발명의 실시예에 따른, 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 추적 성능의 저하를 보상을 통해 관심 표적에 대한 추적 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, tracking performance of the target of interest can be improved by compensating for degradation of the tracking performance of the eye stabilization system using the inertial navigation system according to the embodiment of the present invention.

도 1은 일반적인 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 세부 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 세부 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 피드포워드 제어기의 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라부로부터 획득한 영상에서 표적의 위치를 나타내는 개념도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치와 일반적인 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 추적 성능의 실험 결과를 나타내는 도면.
1 is a block diagram showing a detailed configuration of a target tracking device of a general eye stabilization system;
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an eye tracking system, and more particularly,
3 is a flow chart showing a data processing method of a feed forward controller of a target tracking device of a line of sight stabilization system using an inertial navigation device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart illustrating a data processing method of a target tracking device of a line stabilization system using an inertial navigation device according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating a position of a target in an image acquired from a camera unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing an experimental result of a tracking performance of a target tracking device of a line stabilization system and a target tracking device of a general line stabilization system using an inertial navigation device according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. It should also be understood that the position or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the present invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which the claims are entitled, if properly explained.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

한편, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 발명에서 "포함하다." 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention, on the other hand, are used only to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, the word "comprising" Or "having" are intended to designate the presence of stated features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, unless the context clearly dictates otherwise. Elements, parts, or combinations thereof without departing from the spirit and scope of the invention.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in the sense of the present invention Should not.

본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치는 플랫폼의 위치를 기준으로 표적의 각도, 표적의 각속도 및 표적의 각가속도 등의 표적의 상태를 추정할 수 있다. The target tracking apparatus of the eye stabilization system using the inertial navigation apparatus according to the embodiment of the present invention can estimate the target state such as the angle of the target, the angular velocity of the target, and the angular acceleration of the target based on the position of the platform.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치는 표적의 각속도 정보를 바탕으로 하기 도 2에서 설명될 피드포워드 제어부를 통해 김벌 구동 명령 정보인 김벌 각속도 명령 정보를 생성할 수 있다. In addition, the target tracking apparatus of the eye stabilization system using the inertial navigation apparatus according to the embodiment of the present invention, based on the angular velocity information of the target, generates the gimbal angular velocity command information as the gimbal driving command information through the feedforward control unit, Can be generated.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 피드포워드 제어부를 통해 생성된 김벌 각속도 명령 정보는 플랫폼 움직임 특성 또는 표적의 움직임 특성을 반영하여 생성될 수 있다. In addition, the gimbals angular velocity command information generated through the feedforward control unit of the target tracking apparatus of the eye stabilization system using the inertial navigation apparatus according to the embodiment of the present invention may be generated reflecting the platform motion characteristics or the motion characteristics of the target.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 피드포워드 제어부는 생성된 김벌 각속도 명령 정보를 바탕으로 하여 김벌을 구동하고, 하기 도 2를 참조하여 설명될 PI 제어기로 잔여 오차를 보상함으로써 플랫폼 또는 표적의 급격한 기동에 의한 추적 성능의 저하를 보상할 수 있다. 따라서 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 추적 성능을 향상시킬 수 있다.The feedforward control unit of the target tracking apparatus of the eye stabilization system using the inertial navigation apparatus according to the embodiment of the present invention drives the gimbals based on the generated gimbals angular velocity command information, By compensating for the residual error with the controller, it is possible to compensate for the degradation of tracking performance due to the sudden start of the platform or target. Therefore, tracking performance of the target tracking system of the eye stabilization system using the inertial navigation system can be improved.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 이해를 돕기 위하여 하기 도 1을 참고하여 일반적인 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치에 대하여 설명한다.First, a target tracking device of a general gaze stabilization system will be described with reference to FIG. 1 in order to facilitate understanding of a target tracking device of a gaze stabilization system using an inertial navigation device according to an embodiment of the present invention.

도 1은 일반적인 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 세부 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(100)는 카메라부(110), 표적 추적부(120) 및 추적 제어부(130)를 포함할 수 있다. 1 is a block diagram showing a detailed configuration of a target tracking device of a general eye stabilization system. Referring to FIG. 1, a general target stabilization system target tracking apparatus 100 may include a camera unit 110, a target tracking unit 120, and a tracking control unit 130.

카메라부(110)는 IR 센서(Infrared Sensor), CCD(Charge Coupled Device) 카메라 및 레이저 영상센서(Lidar-Vision Sensor)등과 같이 영상 센서를 통해 표적에 대한 영상 정보 생성할 수 있다. 카메라부(110)는 생성된 영상 정보를 표적 추적부(120)로 전달할 수 있다. The camera unit 110 may generate image information on a target through an image sensor such as an IR sensor, a CCD (Charge Coupled Device) camera, and a Lidar-Vision Sensor. The camera unit 110 may transmit the generated image information to the target tracking unit 120.

표적 추적부(120)는 카메라부(110)로부터 전달되는 영상 정보 내에서 관심 표적 영역의 영상 정보와 가장 유사한 영역의 위치를 영상 신호 처리를 통해 연산할 수 있다. 표적 추적부(120)는 연산 결과로 추적 오차(tracking error 또는 track error) 정보를 생성할 수 있다. 표적 추적부(120)는 생성된 추적 오차 정보를 추적 제어부(130)로 전달할 수 있다. The target tracking unit 120 can calculate the position of the region most similar to the image information of the target area of interest within the image information transmitted from the camera unit 110 through the image signal processing. The target tracking unit 120 may generate tracking error or track error information as a result of the calculation. The target tracking unit 120 may transmit the generated tracking error information to the tracking controller 130.

추적 제어부(130)는 표적 추적부(120)로부터 전달되는 추적 오차 정보의 추적 오차 값이 '0'이 되도록 김벌을 구동할 수 있다. 예컨대, 추적 제어부(130)는 관심 표적이 영상 중심에 위치하도록 김벌을 구동할 수 있다. 김벌은 카메라부(110)와 광결합으로 연결되어 폐루프를 형성된다.The tracking control unit 130 may drive the gimbals so that the tracking error value of the tracking error information transmitted from the target tracking unit 120 is '0'. For example, the tracking control unit 130 may drive the gimbals so that the target of interest is positioned at the center of the image. The gimbal is optically coupled to the camera unit 110 to form a closed loop.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 세부 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)는 카메라부(210), 표적 추적부(220), 관성항법장치(230), 및 제어부(240)를 포함할 수 있다.2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a target tracking device for a line stabilization system using an inertial navigation device according to an embodiment of the present invention. 2, the target tracking system 200 of the eye stabilization system using the inertial navigation system according to the embodiment of the present invention includes a camera unit 210, a target tracking unit 220, an inertial navigation unit 230, And a control unit 240.

카메라부(210)는 IR 센서(Infrared Sensor), CCD(Charge Coupled Device) 카메라 및 레이저 영상센서(Lidar-Vision Sensor)등과 같이 영상 센서를 통해 표적에 대한 영상 정보 생성할 수 있다. 카메라부(210)는 생성된 영상 정보를 표적 추적부(220)로 전달할 수 있다.The camera unit 210 can generate image information on a target through an image sensor such as an IR sensor, a CCD (Charge Coupled Device) camera, and a Lidar-Vision Sensor. The camera unit 210 may transmit the generated image information to the target tracking unit 220.

표적 추적부(220)는 카메라부(210)로부터 전달되는 영상 정보 내에서 관심 표적 영역의 영상 정보와 가장 유사한 영역의 위치를 영상 신호 처리를 통해 연산할 수 있다. 표적 추적부(220)는 연산 결과로 추적 오차(tracking error) 정보를 생성할 수 있다. 표적 추적부(220)는 생성된 추적 오차 정보를 피드포워드(feedforward) 제어기(241)와 PI(Proportion Integral, 이하 PI) 제어기(242)로 전달할 수 있다. 예컨대, 추적 오차 정보는 기준 표적의 방향 벡터, 수평방향 추적 오차 및 수직방향 추적 오차를 바탕으로 생성될 수 있다.The target tracking unit 220 can calculate the position of the region most similar to the image information of the target area of interest within the image information transmitted from the camera unit 210 through the image signal processing. The target tracking unit 220 may generate tracking error information as a result of the calculation. The target tracking unit 220 may transmit the generated tracking error information to a feedforward controller 241 and a PI (Proportion Integral) controller 242. For example, tracking error information may be generated based on a direction vector of a reference target, a horizontal tracking error, and a vertical direction tracking error.

관성항법장치(230)는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)의 카메라부(210)에 장착되어 관성좌표계 기준의 카메라부(210)의 카메라 자세 정보를 생성할 수 있다. 관성항법장치(230)는 생성된 카메라 자세 정보를 피드포워드(feedforward) 제어기(241)에 전달할 수 있다.The inertial navigation apparatus 230 may be mounted on the camera unit 210 of the target tracking apparatus 200 of the eye stabilization system using the inertial navigation system to generate camera position information of the camera unit 210 based on the inertial coordinate system. The inertial navigation device 230 may transmit the generated camera attitude information to the feedforward controller 241. [

제어부(240)는 피드포워드 제어기(241), PI 제어기(242) 및 안정화 제어기(243)를 포함할 수 있다. The control unit 240 may include a feed forward controller 241, a PI controller 242, and a stabilization controller 243. [

피드포워드 제어기(241)는 관성항법장치(230)로부터 전달받은 관성좌표계 기준의 카메라 자세 정보, 표적 추적부(220)로부터 전달받은 추적 오차 정보를 이용하여 플랫폼의 위치를 기준으로 표적의 각도, 표적의 각속도 및 표적의 각가속도 등의 표적의 상태를 추정할 수 있다. The feedforward controller 241 uses the position information of the inertial coordinate system based on the inertial coordinate system and the tracking error information transmitted from the target tracking unit 220 to determine the angle of the target, The angular velocity of the target, and the angular acceleration of the target.

또한, 피드포워드 제어기(241)는 표적의 상태를 관성좌표계 기준으로 추정할 수 있다. 표적의 상태 중 표적의 각속도를 바탕으로 표적을 추적하기 위한 김벌좌표계 기준의 김벌 각속도 명령 정보를 생성할 수 있다. 피드포워드 제어기(241)는 생성된 김벌 각속도 명령 정보를 안정화 제어기(243)로 전달할 수 있다.Further, the feedforward controller 241 can estimate the state of the target based on the inertial coordinate system. Based on the angular velocity of the target among the states of the target, gimbal angular velocity command information based on the gimbal coordinate system can be generated to track the target. The feed forward controller 241 may transmit the generated gimbal angular velocity command information to the stabilization controller 243. [

PI 제어기(242)는 표적 추적부(220)로부터 전달받은 추적 오차 정보를 바탕으로 추적 오차 정보의 추적 오차 값을 '0'으로 만들기 위한 김벌 각속도 명령 정보를 생성할 수 있다. PI 제어기(242)는 생성된 김벌 각속도 명령 정보를 안정화 제어기(243)로 전달할 수 있다. 또한, PI 제어기(242)는 김벌좌표계 기준의 김벌 각속도 명령 정보를 생성할 수 있다.The PI controller 242 can generate gimbal angular velocity command information for setting the tracking error value of the tracking error information to '0' based on the tracking error information received from the target tracking unit 220. The PI controller 242 can transmit the generated gimbal angular velocity command information to the stabilization controller 243. [ Further, the PI controller 242 can generate gimbal angular velocity command information based on the gimbal coordinate system.

안정화 제어기(243)는 피드포워드 제어기(241)에서 전달되는 김벌 각속도 명령 정보와 및 PI 제어기(242)에서 전달되는 김벌 각속도 명령 정보가 더해져서 합산된 김벌 각속도 명령 정보를 입력받을 수 있다. 안정화 제어기(243)는 입력받은 김벌 각속도 명령 정보를 바탕으로 김벌의 구동을 제어할 수 있는 정보인 김벌 구동 명령 정보를 생성할 수 있다.The stabilization controller 243 can receive input of the sum angular velocity command information added by adding the gimbals angular velocity command information transmitted from the feed forward controller 241 and the gimbals angular velocity command information transmitted from the PI controller 242. [ The stabilization controller 243 can generate gimbal driving command information, which is information capable of controlling the gimbal driving based on the input gimbal angular velocity command information.

한편, 상기 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)의 각각의 구성요소들은 기능 및 논리적으로 분리될 수 있음을 나타나기 위해 별도로 도면에 표시한 것이며, 물리적으로 반드시 별도의 구성요소이거나 별도의 코드로 구현되는 것을 의미하는 것은 아니다.In the meantime, each component of the target tracking device 200 of the eye stabilization system using the inertial navigation device according to the embodiment of the present invention is shown separately in the drawing for showing that it can be functionally and logically separated, Does not necessarily mean that it is a separate component or a separate code.

그리고 본 명세서에서 각 기능부라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 각 기능부는 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.In this specification, each function means a functional and structural combination of hardware for carrying out the technical idea of the present invention and software for driving the hardware. For example, each functional unit may refer to a logical unit of a predetermined code and a hardware resource for executing the predetermined code, and may be a code physically connected to the functional unit, But can be easily deduced to the average expert in the field of the invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)는 관성항법장치(230)로부터 관성좌표계 기준의 카메라의 자세 정보를 전달받을 수 있다(310).3 is a flowchart illustrating a data processing method of a target tracking device of a line stabilization system using an inertial navigation device according to an embodiment of the present invention. 3, the target tracking device 200 of the eye stabilization system using the inertial navigation device according to the embodiment of the present invention receives the attitude information of the camera based on the inertial coordinate system from the inertial navigation device 230 (310).

관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)는 표적추적부(220)로 부터 추적 오차 정보를 전달받을 수 있다(320).The target tracking apparatus 200 of the eye stabilization system using the inertial navigation apparatus can receive the tracking error information from the target tracking unit 220 (320).

관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)는 전달받은 카메라의 자세 정보 및 추적 오차 정보를 바탕으로 김벌좌표계 기준의 김벌 각속도 명령 정보를 생성할 수 있다(330). 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)는 생성된 김벌 각속도 명령 정보를 바탕으로 추적 오차 정보의 오차 값이 '0' 되도록 김벌의 구동을 제어할 수 있다.The target tracking apparatus 200 of the gaze stabilization system using the inertial navigation apparatus can generate gimbal angular velocity command information based on the gimbal coordinate system based on the attitude information and tracking error information of the transmitted camera (330). The target tracking device 200 of the eye stabilization system using the inertial navigation system can control the driving of the gimbal so that the error value of the tracking error information is '0' based on the generated gimbal angular velocity command information.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 피드포워드 제어기의 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 피드포워드 제어기(241)는 카메라의 자세 정보와 추적 오차 정보를 취합하기 위해 τ시간 이전의 정보들로 시간을 동기화할 수 있다(410). 예컨대, 피드포워드 제어기(241)는 관성항법장치(230)로부터 전달받는 관성좌표계 기준의 카메라의 자세 정보와 표적추적부(220)로부터 전달받는 영상좌표계 기준의 추적 오차 정보를 취합하기 위하여 τ시간 이전의 정보들로 시간을 동기화할 수 있다. 카메라의 자세 정보는 실시간으로 측정되는데 반해 추적 오차 정보는 영상 신호 처리에 따른 소요 시간인 τ시간만큼의 지연 시간을 가지게 된다. 두 정보의 시간 동기화는 관성좌표계 기준의 카메라 자세 정보를 일정한 주기로 정해진 샘플 수만큼 메모리에 저장한 후 과거의 정보를 사용하는 방법으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 카메라 자세 정보의 저장주기를 △T 라 하면 τ/△T 만큼의 데이터가 저장되어야 하고, τ/△T 샘플 이전의 카메라의 자세 정보를 이용함으로써 두 정보간 시간동기화를 구현할 수 있다.4 is a flowchart illustrating a data processing method of a feedforward controller of a target tracking apparatus for a line of sight stabilization system using an inertial navigation apparatus according to an embodiment of the present invention. 4, the feedforward controller 241 according to an embodiment of the present invention may synchronize time to information before time tau (step 410) to collect posture information and tracking error information of the camera, . For example, the feedforward controller 241 may calculate the posture information of the camera based on the inertial coordinate system transmitted from the inertial navigation device 230 and the tracking error information based on the image coordinate system transmitted from the target tracking unit 220, The time can be synchronized with the information of the user. The attitude information of the camera is measured in real time, whereas the tracking error information has a delay time of τ time which is the time required for the video signal processing. The time synchronization of the two pieces of information can be performed by using the past information after storing the camera attitude information based on the inertial coordinate system in the memory for a predetermined number of samples in a predetermined cycle. For example, if the storage period of camera attitude information is DELTA T, data corresponding to < RTI ID = 0.0 > tau / DELTA T < / RTI > must be stored and time synchronization between two pieces of information can be realized by using posture information of the camera before &

피드포워드 제어기(241)는 시간 동기화가 이루어진 카메라 자세 정보와 추적 오차 정보를 바탕으로 관성좌표계 기준의 표적 방향을 연산할 수 있다(420). 관성좌표계 기준의 표적 방향을 연산하기 위하여 다음과 같은 수학식 1을 통해 카메라좌표계 기준의 표적의 방향 벡터 Ptc를 연산할 수 있다.The feedforward controller 241 may calculate the target direction based on the inertial coordinate system based on the camera orientation information and the tracking error information on which the time synchronization is performed (420). In order to calculate the target direction based on the inertial coordinate system, the direction vector Ptc of the target based on the camera coordinate system can be calculated by the following Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기에서 도 5를 참조하면, 도 5에 도시된 εh는 표적 추적부(220)에서 출력하는 수평 추적 오차, εv는 표적 추적부(220)에서 출력하는 수직 추적 오차를 의미한다. 두 추적 오차를 바탕으로 상기 수학식 1과 같은 변환행렬을 통해 카메라좌표계 기준의 표적의 방향 벡터 Ptc를 연산할 수 있다.Referring to FIG. 5,? H shown in FIG. 5 denotes a horizontal tracking error output from the target tracking unit 220, and? V denotes a vertical tracking error output from the target tracking unit 220. Based on the two tracking errors, the direction vector Ptc of the target based on the camera coordinate system can be calculated through the transformation matrix as shown in Equation (1).

그 후, 다음과 같은 수학식 2를 통해 카메라좌표계 기준의 방향 벡터를 관성좌표계 기준의 방향벡터 Ptn로 변환할 수 있다.Then, the direction vector based on the camera coordinate system can be converted into the direction vector Ptn based on the inertia coordinate system through the following equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기에서 Ptn은 관성좌표계 기준의 표적의 방향 벡터, Ccn 카메라좌표계에서 관성좌표계로의 변환행렬이다.Where Ptn is the direction vector of the target relative to the inertial coordinate system, and Ccn is the transformation matrix from the camera coordinate system to the inertial coordinate system.

h, p, r은 관성항법장치(230)에서 출력하는 시선안정화 장치의 내부의 카메라의 자세 정보로서 각각 헤딩, 피치 및 롤을 의미한다.h, p, and r denote heading, pitch, and roll, respectively, as attitude information of the camera in the sight stabilizing device output from the inertial navigation device 230.

관성좌표계 기준의 표적의 방향벡터 Ptn로부터 관성좌표계 기준의 방위각, 고각 표적방향(θazn, θeln)은 다음과 같은 수학식 3을 통해 연산할 수 있다.From the direction vector Ptn of the target based on the inertial coordinate system, the azimuth angle and the high-angle target direction (? Azn,? Eln) based on the inertial coordinate system can be calculated by the following Equation (3).

Figure pat00003
Figure pat00003

연산 결과인 관성좌표계 기준의 표적 방향 Ptn은 다음 표적 상태의 추정 (430) 과정에서 측정 값으로 사용될 수 있다.The computed target direction Ptn based on the inertial coordinate system can be used as a measurement value in the estimation (430) of the next target state.

피드포워드 제어기(241)는 상기 420 과정에서 연산된 관성좌표계 기준의 표적 방향 Ptn을 바탕으로 표적 상태를 추정할 수 있다(430). 표적 상태의 추정은 다양한 상태 및 측정 모델이 사용될 수 있으며, 칼만 필터를 사용한 상태 및 측정 모델인 다음과 같은 수학식 4를 통해 수행될 수 있다.The feedforward controller 241 may estimate the target state based on the target direction Ptn based on the inertia coordinate system calculated in step 420 (430). Estimation of the target state can be performed using various states and measurement models and can be performed using the Kalman filter-based state and measurement model,

Figure pat00004
Figure pat00004

여기에서 χ(k-τ)는 k-τ시간의 상태벡터, F와 G는 시스템 모델로서 각각 상태천이행렬, 잡음이득행렬을 의미한다. z(k-τ)는 k-τ시간의 측정값이고 H는 측정행렬이다. w(k-τ)와 v(k-τ)는 각각 시스템 및 측정값의 외란으로 평균이 '0'인 백색잡음으로 가정한다. Where χ (k-τ) is the state vector of k-τ time, and F and G are the state transition matrix and noise gain matrix, respectively, as the system model. z (k-τ) is a measurement of k-τ time and H is a measurement matrix. w (k-τ) and v (k-τ) are assumed to be white noise with an average of '0' due to system and measured disturbances.

시선 안정화 시스템의 위치를 기준으로 표적은 등각가속도로 기동한다고 가정하고, 상태 변수를 다음과 같은 수학식 5와 같이 관성좌표계 기준의 방위각, 고각 방향의 각도, 각속도, 각가속도로 설정할 수 있다.Assuming that the target is started at the constant acceleration based on the position of the line stabilization system, the state variable can be set to the azimuth angle based on the inertial coordinate system, the angle in the elevation angle, the angular velocity, and the angular acceleration as shown in Equation (5).

Figure pat00005
Figure pat00005

샘플링이 시간 간격 T마다 이루어질 경우 상태천이행렬(F), 잡음이득행렬(G), 측정행렬(H)은 각각 다음과 같은 하기 수학식 6에 의해 연산 될 수 있다.When the sampling is performed every time interval T, the state transition matrix F, the noise gain matrix G, and the measurement matrix H can be calculated by the following Equation 6, respectively.

Figure pat00006
Figure pat00006

피드포워드 제어기(241)에서 추정된 관성좌표계 기준의 표적의 상태는 τ시간 이전의 상태이므로, 현재 시점 기준의 상태로 변환되어야 한다. 시선 안정화 시스템와 표적은 등각가속도로 기동한다고 가정하여 다음과 같은 수학식 7과 같이 현재 시점 기준 표적의 상태로 변환할 수 있다.Since the state of the target based on the inertia coordinate system estimated by the feed forward controller 241 is a state before time tau, it should be converted to the state based on the current time point. The eye stabilization system and the target can be converted to the state of the current time reference target as shown in Equation (7) below, assuming that the target is activated at the equiangular acceleration.

Figure pat00007
Figure pat00007

피드포워드 제어기(241)에서 추정된 관성좌표계 기준의 표적 상태 정보 중 각속도를 바탕으로 김벌 각속도 명령 정보를 생성할 수 있다(440). 시선 안정화 시스템는 헬기, 무인기, 전투기 등의 항공기 플랫폼에 장착되어 운용됨에 따라 플랫폼 기준으로 방위각, 고각 방향으로 다양한 자세를 가질 수 있다. 따라서 관성좌표계 기준의 표적의 각속도는 시선 안정화 시스템의 김벌좌표계 기준의 각속도 정보로 변환되어야 한다. The gimbal angular velocity command information may be generated based on the angular velocity among the target state information based on the inertial coordinate system estimated by the feed forward controller 241 (440). As the gaze stabilization system is mounted on aircraft platforms such as helicopters, UAVs, and fighter planes, it can have various poses in azimuth and elevation directions based on the platform. Therefore, the angular velocity of the target based on the inertial coordinate system should be converted into angular velocity information based on the gimbal coordinate system of the eye stabilization system.

김벌좌표계 기준 시선 안정화 시스템의 방위각, 고각 방향, 김벌 각도를 각각 θazb, θelb라 하고, 추정된 관성좌표계 기준의 현재 시점의 표적의 각속도를 wn라 하면 김벌좌표계 기준의 표적의 각속도 Wb는 다음과 같은 수학식 8을 통해 연산 될 수 있다.If the azimuth angle, elevation angle and gimbal angle of the gaze stabilization system based on the gimbal coordinate system are θazb and θelb, respectively, and the angular speed of the target at the present time point based on the estimated inertial coordinate system is wn, the angular velocity Wb of the target based on the gimbal coordinate system is Lt; / RTI >

Figure pat00008
Figure pat00008

여기에서 Cnc은 관성좌표계에서 카메라좌표계로의 변환행렬이고, Ccb는 카메라좌표계에서 김벌좌표계로의 변환행렬이다. h, p, r은 관성항법장치(230)에서 출력하는 시선 안정화 시스템 내부의 카메라의 자세 정보로서 각각 헤딩, 피치, 롤이다.Where Cnc is the transformation matrix from the inertial coordinate system to the camera coordinate system, and Ccb is the transformation matrix from the camera coordinate system to the gimbal coordinate system. h, p, and r are posture information of cameras in the eye stabilization system output from the inertial navigation device 230, respectively, as heading, pitch, and roll.

시선 안정화 시스템의 구동축은 방위각, 고각만 있으므로 Wazb을 방위각 김벌 각속도 명령, Welb 고각 방향 김벌 각속도 명령으로 적용할 수 있다. Wrb은 구동축이 없으므로 영상의 회전으로 나타나게 된다.Since the driving axis of the gaze stabilization system has azimuth angle and elevation angle, Wazb can be applied as azimuth gimbal angular velocity command and Welb altitude gimbal angular velocity command. Since Wrb has no drive shaft, it appears as a rotation of the image.

한편, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법, 장치는 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Meanwhile, the target tracking method and apparatus of the eye stabilization system according to the embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치와 일반적인 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치의 추적 성능의 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)의 제어부(240)은 피드포워드 제어기(241), PI 제어기(242)등을 포함하여 표적 추적 기능을 수행할 수 있다. 한편, 일반적인 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(100)의 추적 제어부(130)는 일반적인 PI제어를 통해 표적 추적 기능을 수행한다. 도 6에 나타난 낸 PI 그래프는 일반적인 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(100)의 표적 추적 성능 그래프이며, PI+FF 그래프는 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)의 표적 추적 성능 그래프이다. 두 장치의 표적 추적 성능에 대한 두 번의 실험 결과, 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)의 추적 오차(track error)가 일반적인 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(100)의 추적 에러(track error)보다 '0'에 수렴함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치(200)는 표적 또는 플랫폼의 급격한 기동에도 추적 성능의 저하를 보이지 않고, 일반적인 PI 제어를 통한 추적 기능보다 더 우수한 성능으로 표적 추적 기능을 수행할 수 있다.FIG. 6 is a graph showing an experimental result of the tracking performance of the target tracking device of the eye stabilization system and the target tracking device of the general eye stabilization system using the inertial navigation device according to the embodiment of the present invention. 6, the control unit 240 of the target tracking apparatus 200 of the eye stabilization system using the inertial navigation apparatus according to the embodiment of the present invention includes a feed forward controller 241, a PI controller 242, and the like The target tracking function can be performed. Meanwhile, the tracking control unit 130 of the target tracking apparatus 100 of the general eye stabilization system performs the target tracking function through the general PI control. 6 is a graph of target tracking performance of a target tracking device 100 of a general eye stabilization system, and a PI + FF graph is a target tracking performance target of a gaze stabilization system using an inertial navigation device according to an embodiment of the present invention. 0.0 > 200 < / RTI > As a result of two experiments on the target tracking performance of the two devices, the track error of the target tracking device 200 of the eye stabilization system using the inertial navigation device according to the embodiment of the present invention is compared with the target tracking 0 " rather than the tracking error of the device 100. [0064] Therefore, the target tracking apparatus 200 of the eye stabilization system using the inertial navigation apparatus according to the embodiment of the present invention does not deteriorate the tracking performance even when the target or the platform is abruptly started, Performance can be used to perform the target tracking function.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

100: 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치
110: 카메라부
120: 표적 추적부
130: 추적 제어부
200: 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치
210: 카메라부
220: 표적 추적부
230: 관성항법장치
240: 추적 제어부
241: 피드포워드 제어기
242: PI 제어기
243: 안정화 제어기
100: Target tracking system for eye stabilization system
110:
120: target tracking unit
130:
200: Target tracking system for eye stabilization system using inertial navigation system
210:
220: target tracking unit
230: Inertial navigation system
240:
241: Feed forward controller
242: PI controller
243: Stabilization controller

Claims (8)

관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법에 있어서,
상기 관성항법장치로부터 카메라의 자세 정보를 수신하는 과정;
표적추적부로부터 추적 오차 정보를 수신하는 과정; 및
상기 자세 정보 및 상기 추적 오차 정보를 바탕으로 김벌 각속도 명령 정보를 생성하는 과정; 을 포함하는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법.
A target tracking method for a sight stabilization system using an inertial navigation system,
Receiving attitude information of the camera from the inertial navigation device;
Receiving tracking error information from the target tracking unit; And
Generating gimbal angular velocity command information based on the attitude information and the tracking error information; A method for tracking a target of a line of sight stabilization system using an inertial navigation device.
제 1항에 있어서,
상기 김벌 각속도 명령 정보를 안정화 제어기에 피드포워드 방식으로 입력하는 과정을 더 포함하는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of inputting the gimbal angular velocity command information to the stabilization controller in a feedforward manner.
제 1항에 있어서, 상기 김벌 각속도 명령 정보를 생성하는 과정은,
상기 자세 정보와 상기 추적 오차 정보의 시간을 동기화하는 과정;
상기 자세 정보, 상기 추적 오차 정보를 바탕으로 관성좌표계 기준의 표적의 각도를 연산하는 과정;
연산된 상기 표적의 각도를 바탕으로 관성좌표계 기준의 상기 표적의 각속도를 연산하는 과정; 및
연산된 상기 표적의 각속도를 바탕으로 김벌좌표계 기준의 상기 김벌 각속도 명령 정보를 생성하는 과정; 을 더 포함하는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법.
The method of claim 1, wherein the step of generating the gimbal angular velocity command information comprises:
Synchronizing the time of the posture information and the tracking error information;
Calculating an angle of a target based on an inertial coordinate system based on the attitude information and the tracking error information;
Calculating an angular velocity of the target based on the inertial coordinate system based on the calculated angle of the target; And
Generating gimbal angular velocity command information based on a gimbal coordinate system based on the calculated angular velocity of the target; The target tracking method of the eye stabilization system using the inertial navigation device.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 방법의 각 과정을 컴퓨터 상에서 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for performing each step of a target tracking method of a line-of-sight stabilization system using the inertial navigation apparatus according to any one of claims 1 to 3 on a computer.
제 4항의 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 포함하는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치.
A target tracking system for a gaze stabilization system using an inertial navigation system comprising the computer readable recording medium of claim 4.
관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치에 있어서,
영상 신호를 바탕으로 추적 오차 정보를 생성하는 표적 추적부; 및
상기 관성항법장치로부터 전달받은 카메라의 자세 정보, 상기 추적 오차 정보를 바탕으로 김벌의 구동을 제어할 수 있는 김벌 각속도 명령 정보를 생성하는 추적 제어부; 를 포함하는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치.
A target tracking apparatus for a sight stabilization system using an inertial navigation apparatus,
A target tracking unit for generating tracking error information based on a video signal; And
A tracking control unit for generating gimbal angular velocity command information for controlling the driving of the gimbal based on attitude information of the camera transmitted from the inertial navigation apparatus and the tracking error information; A target tracking device for a gaze stabilization system using an inertial navigation device.
제 6항에 있어서, 상기 추적 제어부는,
상기 자세 정보와 상기 추적 오차 정보의 시간을 동기화하고, 상기 자세 정보, 상기 추적 오차 정보를 바탕으로 관성좌표계 기준의 표적의 각도를 연산하며, 연산된 상기 표적의 각도를 바탕으로 김벌좌표계 기준의 상기 김벌 각속도 명령 정보가 생성되도록 하는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치.
7. The apparatus of claim 6,
Wherein the angle of the target based on the inertial coordinate system is calculated based on the attitude information and the tracking error information, and the angle of the target based on the calculated angle of the target Target tracking system for gaze stabilization system using an inertial navigation system that generates gimbal angular velocity command information.
제 6항에 있어서, 상기 김벌 각속도 명령 정보는,
안정화 제어기에 피드포워드 방식으로 입력되는 관성항법장치를 이용한 시선 안정화 시스템의 표적 추적 장치.

7. The method of claim 6, wherein the gimbal angular velocity command information comprises:
Target tracking system for gaze stabilization system using an inertial navigation system input to a stabilization controller in a feedforward manner.

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