KR20150062607A - 정찰 영상 공유 시스템 - Google Patents

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KR20150062607A
KR20150062607A KR1020130147431A KR20130147431A KR20150062607A KR 20150062607 A KR20150062607 A KR 20150062607A KR 1020130147431 A KR1020130147431 A KR 1020130147431A KR 20130147431 A KR20130147431 A KR 20130147431A KR 20150062607 A KR20150062607 A KR 20150062607A
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양희선
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Abstract

본 발명은 정찰 영상 공유 시스템으로서, 정찰 무인기에서 정찰되는 영상 이미지를 공유하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태는 3세대이동통신(3G), 4세대이동통신(4G), 와이브로망 중 어느 하나로 구현된 이동통신망; 무장을 구비하며, 탑승된 조종사에 의해 비행하는 무장 비행체; 상기 무장 비행체와 인접한 설정 거리 범위 내에서, 조종사의 탑승없이 전투 지역을 정찰하는 정찰 무인기; 상기 정찰 무인기에 마련되어 상기 이동통신망과 데이터를 송수신하며, 촬영되는 정찰 영상을 상기 이동통신망을 통하여 송신하는 제1태블릿 PC; 상기 무장 비행체에 마련되어 상기 이동통신망과 데이터를 송수신하며, 상기 정찰 영상을 상기 이동통신망을 통하여 수신하여 디스플레이하는 제2태블릿 PC;를 포함한다.

Description

정찰 영상 공유 시스템{System for sharing reconnaissance images}
본 발명은 정찰 영상 공유 시스템으로서, 정찰 무인기에서 정찰되는 영상 이미지를 공유하는 장치에 관한 것이다.
전투 수행 시에는 무장 헬기와 같은 무장 비행체가 적군의 표적을 공격한다. 그런데, 무장 비행체의 정찰 영역 및 공격 영역은 제한되어 있어 정찰 및 공격 효율성이 떨어지는 문제가 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 무장 비행체(200)에서 표적을 감지할 수 있는 감지 영역은 일정 범위로 제한되어 있기 때문에, 감지 영역을 벗어난 지역의 표적(10)을 탐지할 수 없는 문제가 있다.
만약, 감지 영역을 벗어난 지역(이하, '정찰 영역')에 정찰 무인기를 보내어 정찰 무인기에서 탐지되는 정찰 영역의 영상을 무장 비행체(200)의 조종사가 실시간으로 수신하여 공격에 활용할 수 있다면, 조종사는 안전이 보장된 상태에서 작전 지역에서 임무를 수행할 수 있을 것이다.
그러나, 정찰 무인기는 정찰 영상을 단순하게 지상 센터에 보낼 뿐이지, 정찰 무인기와 무장 비행체(200) 간의 통신 링크 개발이 이루어져 있지 않다. 만약, 정찰 무인기의 정찰 영상을 무장 비행체(200)가 수신할 수 있다는 전제 조건이 충족되면, 정찰 무인기의 정찰 영상을 활용한 다음 단계의 다양한 방안의 연구가 이루어질 수 있을 것이다. 나아가 조종사의 임무 훈련 시에 다양한 활용을 할 수 있을 것이다.
그러나 정찰 무인기와 무장 비행체(200) 간의 통신 링크 개발 및 실제품의 적용에 많은 비용이 소요되는 문제로 인해, 조종사의 임무 훈련에 활용할 수 없는 문제가 있다.
따라서 조종사의 임무 훈련을 하는데 있어서 적은 비용을 들이면서 정찰 무인기와 무장 비행체(200)간의 정찰 영상의 수신할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
한국공개특허 2001-0086469
본 발명의 기술적 과제는 정찰 무인기의 정찰 영상을 별도의 군용 통신망 구축없이 송수신하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 정찰 무인기의 정찰 영상을 무장 비행체에서 디스플레이하는 수단을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 3세대이동통신(3G), 4세대이동통신(4G), 와이브로망 중 어느 하나로 구현된 이동통신망; 무장을 구비하며, 탑승된 조종사에 의해 비행하는 무장 비행체; 상기 무장 비행체와 인접한 설정 거리 범위 내에서, 조종사의 탑승없이 전투 지역을 정찰하는 정찰 무인기; 상기 정찰 무인기에 마련되어 상기 이동통신망과 데이터를 송수신하며, 촬영되는 정찰 영상을 상기 이동통신망을 통하여 송신하는 제1태블릿 PC; 상기 무장 비행체에 마련되어 상기 이동통신망과 데이터를 송수신하며, 상기 정찰 영상을 상기 이동통신망을 통하여 수신하여 디스플레이하는 제2태블릿 PC;를 포함한다.
상기 제1태블릿 PC는, 설정된 범위 내의 정찰 영역을 촬영하는 카메라; 촬영된 영상을 이미지 처리하여 정찰 영상을 생성하는 이미지 처리부; 상기 정찰 영상을 상기 이동통신망으로 송신하는 제1RF 송신 모듈;을 포함한다.
상기 제1태블릿 PC는, 상기 제2태블릿 PC로부터 카메라 촬영 방향 제어값을 수신하는 제1RF 수신 모듈;을 포함한다.
상기 정찰 무인기는, 상기 촬영 방향 제어값에 따라서 상기 제1태블릿 PC의 촬영 방향을 상하좌우로 제어하는 카메라 구동부; 상기 카메라 구동부와 제1RF 수신 모듈이 연결되어, 상기 촬영 방향 제어값을 상기 카메라 구동부에 전송하는 직렬 유선 통신망;을 포함한다.
상기 제1태블릿 PC는, 상기 정찰 영상에서 표적을 검출하는 표적 검출부; GPS 위성 정보를 활용하여 표적의 위치 좌표를 산출하는 표적 위치 산출부;를 포함하며, 상기 표적 위치 좌표를 상기 이동통신망을 통하여 상기 제2태블릿 PC에 송신함을 특징으로 한다.
상기 제2태블릿 PC는, 좌표 정보가 포함된 전자 지도를 포함하는 전자 지도 데이터베이스; 상기 정찰 영상을 디스플레이하는 제1표시부; 상기 표적 위치 좌표를 상기 전자 지도에 표시하는 제2표시부;를 포함한다.
상기 무장 비행체는, 조종사로부터 상기 촬영 방향 제어값을 입력받는 촬영 방향 입력부;를 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 정찰 무인기의 정찰 영상을 민간 상용 통신망을 이용하여 무장 비행체에 송수신함으로써, 별도의 군용 통신망을 구축할 필요가 없다. 따라서 정찰 영상 송수신을 위한 별도의 통신망 구축 비용을 절감할 수 있다. 또한 무장 비행체에서 정찰 영상을 디스플레이함으로써, 정찰 영상을 활용한 다양한 임무 및 훈련을 수행할 수 있다.
도 1은 무장 비행체에서 감지되지 못하는 표적을 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정찰 무인기에서 촬영되는 정찰 영상을 공유하는 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정찰 무인기에 장착된 제1태블릿 PC의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무장 비행체에 장착된 제2태블릿 PC의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정찰 무인기에서 촬영되는 정찰 영상을 공유하는 시스템을 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정찰 무인기에 장착된 제1태블릿 PC의 블록도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무장 비행체에 장착된 제2태블릿 PC의 블록도이다.
정찰 무인기를 통한 정찰 영상 공유 시스템은 이동통신망(300), 정찰 무인기(100), 무장 비행체(200), 정찰 무인기(100)에 마련된 제1태블릿 PC(101), 무장 비행체(200)에 마련된 제2태블릿 PC(201)를 구비한 무장 비행체(200)를 포함한다.
이동통신망(300)은 3세대이동통신(3G), 4세대이동통신(4G), 와이브로망 등과 같은 민간 상용 이동통신망(300)으로 구현된다. 이동통신망(300)은 기지국 제어기(BSC;Base Station Controller)와 기지국(BTS;Base Base Transceiver Station)으로 이루어져, 태블릿 PC는 기지국 제어기(BSC)의 제어를 받는 기지국으로 이루어진 무선통신망을 통하여 데이터를 주고받는다. 이동통신망(300)은 CDMA에서 발전된 3세대이동통신(3Generation), LTE라 불리는 4세대이동통신(4Generation), 와이브로망(WiBro/Wireless Broadband Internet)의 인터넷망 등의 민간 상용 통신이 해당된다. 따라서 이동통신망(300)을 구축하기 위해서 별도의 군용 통신망을 구축할 필요없이 민간 이동통신망(300)이 활용될 수 있다.
무장 비행체(200)는 조종사가 탑승하여 탱크, 적군 건물, 전국 등을 무장을 발사시켜 공격할 수 있다. 그런데 무장 비행체(200)는 조종사에 의해 육안으로 관측되는 영상 정보만을 활용할 수 있어, 한계 지역 이외의 영역에 대해서는 정찰 및 공격이 불가능하다. 이를 위하여 본 발명의 실시예는 태블릿 PC(이하, '제1태블릿 PC(101)'라 함)를 구비한 정찰 무인기(100)를 이용하여 무장 비행체(200)에서 정찰이 불가능한 지역에 대해서도 공격이 가능하도록 한다. 본 발명은 정찰 무인기(100)의 제1태블릿 PC(101)에서 촬영되는 정찰 영상을 민간 통신망인 3G, 4G, 와이브로망과 같은 민간 상용 통신망을 이용하여 송수신하는 것이다. 따라서 별도의 군용 통신망 구축 비용없이 정찰 영상을 송수신하여 활용할 수 있다.
정찰 무인기(100)는 무장 비행체(200)와 인접한 설정 거리 범위 내에서, 조종사의 탑승없이 전투 지역을 정찰한다. 정찰 무인기(100)는 소형 미니 헬기, RC 헬기(Remote Controller) 헬기, 대형 헬기 등과 같이 그 종류에 제한이 없으며, 원격 조정 또는 자체 인공 지능에 의하여 비행할 수 있는 비행체가 모두 해당될 수 있다.
제1태블릿 PC(101)는 정찰 무인기(100)에 마련되어 이동통신망(300)과 데이터를 송수신하며, 촬영되는 정찰 영상을 이동통신망(300)을 통하여 송신한다. 제1태블릿 PC(101)는 안드로이드, 윈도우 등의 OS 운영체계에 의해 동작하는 이동통신 단말기로서, 카메라(130)를 구비하여 이동통신망(300)을 통하여 정찰 영상을 송신한다.
제1태블릿 PC(101)는, 카메라(130), 이미지 처리부(140), 제1RF 송신 모듈(120)을 구비한다.
카메라(130)는 영상을 촬상하며 촬상된 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 CCD 이미지 센서를 구비하여, 카메라(130) 센서를 통해 촬상된 영상은 이미지 처리부(140)(ISP;Image Signal Processor)로 전송된다.
이미지 처리부(140)는 카메라(130)에서 출력되는 영상신호를 표시하기 위한 화면 데이터를 발생하는 기능을 수행한다. 영상처리부는 카메라(130)에서 출력되는 영상신호를 프레임 단위로 처리하며, 프레임 영상데이터를 디스플레이의 특성 및 크기에 맞춰 출력한다. 또한 이미지 처리부(140)는 영상코덱을 구비하며, 표시부에 표시되는 프레임 영상데이터를 설정된 방식으로 압축하거나, 압축된 프레임 영상데이터를 원래의 프레임 영상데이터로 복원하는 기능을 수행한다. 여기서 영상코덱은 JPEG 코덱, MPEG4 코덱, Wavelet 코덱 등이 될 수 있다.
제1RF 송신 모듈(120)은 정찰 영상을 이동통신망(300)으로 송신하는 무선 송신 처리 모듈이다. 제1RF 송신 모듈(120)은 송신되는 정찰 영상의 신호를 부호화 및 변조하는 송신데이터 처리기(미도시)와 변조된 신호에 대한 주파수를 상승 변환 및 증폭하여 송신하는 송신 안테나(미도시)를 포함한다. 따라서 제1태블릿 PC(101)는 카메라(130)에서 촬영되는 영상을 신호 처리하여 제1RF 수신 모듈(120)을 통하여 송신하여 이동통신망(300)을 거쳐 제2태블릿 PC(201)로 전송할 수 있다.
이밖에 제1태블릿 PC(101)는 제2태블릿 PC(201)로부터 카메라 촬영 방향 제어값을 수신하는 제1RF 수신 모듈(110)과, 촬영 방향 제어값에 따라서 제1태블릿 PC(101)의 촬영 방향을 상하좌우로 제어하는 카메라 구동부(170)와, 카메라 구동부(170)와 제1RF 수신 모듈(110)이 연결되어 촬영 방향 제어값을 카메라 구동부(170)에 전송하는 직렬 유선 통신망을 구비한다.
제1RF 수신 모듈(110)은, 변조된 신호에 대한 주파수를 하강 변환 및 증폭하여 수신하는 수신 안테나(미도시)와, 수신되는 주파수 신호를 복호화하여 촬영 방향 제어값을 수신하는 수신데이터 처리기(미도시)를 포함한다. 따라서 무장 비행체(200)에 마련된 제2태블릿 PC(201)에 입력되는 카메라 촬영 방향 제어값이, 이동통신망(300)을 통하여 정찰 무인기(100)에 마련된 제1태블릿 PC(101)로 전송될 수 있다.
카메라 구동부(170)는 제1태블릿 PC(101)의 카메라(130)의 촬영 방향을 제어하는 구동 드라이버다. 카메라(130)가 제1태블릿 PC(101)에 고정 매립된 형태라면, 제1태블릿 PC(101)의 거치 방향을 조정함으로써 카메라(130)의 촬영 방향을 다르게 설정할 수 있다. 따라서 무장 비행체(200)의 제2태블릿 PC(201)에서 송신되는 카메라 촬영 방향 제어값에 따라서 정찰 무인기(100)의 제1태블릿 PC(101)의 촬영 방향이 제어될 수 있다.
카메라 구동부(170)와 제1태블릿 PC(101)는 정찰 무인기(100)에 마련되는 직렬 유선 통신망을 통하여 연결될 수 있다. 참고로 직렬 유선 통신망은 이더넷(Ethernet), 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus), IEEE 1394, 직렬통신(serial communication) 및 병렬 통신(parallel communication)과 같은 유선 통신 방식이 사용될 수 있다.
또한 제1태블릿 PC(101)는 정찰 영상 이외에 정찰 영상 내의 표적 위치를 파악하여 이동통신망(300)을 통하여 무장 비행체(200)에 장착된 제2태블릿 PC(201)로 전송할 수 있다. 이를 위하여 제1태블릿 PC(101)는 정찰 영상에서 표적을 검출하는 표적 검출부(150)와, GPS 위성 정보를 활용하여 검출된 표적의 위치 좌표를 산출하는 부표적 위치 산출부(160)를 포함한다.
표적 검출부(150)는 정찰 영상에서 표적을 검출하는데, 정찰 영상 내의 각 유닛 이미지의 형상을 추출하여 미리 등록한 적군 표적과 임계치 이내의 유사성을 가지는 유닛 이미지 형상을 표적으로 검출할 수 있다.
표적 위치 산출부(160)는 검출된 표적의 위치 좌표를 산출한다. 표적 위치를 산출하는 방식은 다양한 방식이 있을 수 있다. 예를 들어, GPS 위성 정보를 활용할 수 있는데, 3개 이상의 GPS 위성으로부터 수신한 위성 정보를 활용하여 정찰 무인기(100)(제1태블릿 PC(101))의 현재 위치를 산출하는 GPS 위치 산출부를 더 구비하여 활용할 수 있다. 따라서 표적 위치 산출은, 정찰 무인기(100)의 현재 위치에서 카메라(130)가 향하는 촬영 방향각을 고려하여 정찰 영상의 좌표 지도를 생성한 후, 검출된 표적의 위치를 정찰 영상의 좌표 지도에 맵핑함으로써, 표적의 위치 좌표를 산출할 수 있다.
산출된 표적의 위치 좌표는 이동통신망(300)을 통하여 무장 비행체(200)에 탑재된 제2태블릿 PC(201)에 송신됨으로써 정찰 영상을 무장 비행체(200)의 조종사가 열람할 수 있다.
한편, 무장 비행체(200)는, 무장을 구비하며, 탑승된 조종사에 의해 비행하는 비행체를 말하는 것으로서, 코브라, 아팟치와 같은 무장 헬기 등이 해당될 수 있다. 무장은 미사일, 유도 미사일, 발칸포와 같은 폭발체, 탄환체로서 표적 파괴 및 인명 살상이 가능한 무기를 말한다. 무장 비행체(200)에 조종사가 탑승하여 탱크, 적군 건물, 전국 등을 무장을 발사시켜 공격할 수 있다. 그런데, 무장 비행체(200)는 조종사에 의해 육안으로 관측되는 영상 정보만을 활용할 수 있어, 육안 관측 지역 이외의 영역에 대해서는 정찰 및 공격이 불가능하다.
육안 관측 지역 이외의 지역에 있는 표적을 검출하고 공격하는데 있어서, 본 발명의 실시예는 제2태블릿 PC(201)를 무장 비행체(200)에 구비한다. 정찰 무인기(100)에 탑재된 제1태블릿 PC(101)로부터 송신되는 정찰 영상 및 표적을 무장 비행체(200)에 마련된 제2태블릿 PC(201)에 디스플레이함으로써, 조종사가 안전한 위치에서 표적을 공격할 수 있다.
이를 위하여 제2태블릿 PC(201)는 제2RF 수신 모듈(210), 제2RF 송신 모듈(220), 전자 지도 데이터베이스(250), 제1표시부(230), 제2표시부(240)를 구비한다.
제2RF 수신 모듈(210)은, 변조된 신호에 대한 주파수를 하강 변환 및 증폭하여 수신하는 수신 안테나(미도시)와, 수신되는 주파수 신호를 복호화하여 정찰 영상을 수신하는 수신데이터 처리기(미도시)를 포함한다.
제2RF 송신 모듈(220)은 카메라 촬영 방향 제어값을 이동통신망(300)으로 송신하는 무선 송신 처리 모듈이다. 제2RF 송신 모듈(220)은 송신되는 촬영 방향 제어값의 신호를 부호화 및 변조하는 송신데이터 처리기(미도시)와 변조된 신호에 대한 주파수를 상승 변환 및 증폭하여 송신하는 송신 안테나(미도시)를 포함한다.
전자 지도 데이터베이스(250)는, 좌표 정보가 표시된 전자 지도가 마련된 데이터베이스로서 각 지역마다의 좌표 정보가 포함된 전자 지도를 구비하고 있다.
제1표시부(230)는 제1태블릿 PC(101)로부터 수신되는 정찰 영상을 실시간으로 업데이트하여 디스플레이한다. 이러한 정찰 영상은 정지영상, 동영상 등과 같이 그 종류에 제한이 없다.
제2표시부(240)는 제1태블릿 PC(101)로부터 수신되는 표적의 위치 좌표를 전자 지도에 표시한다. 표적의 위치 좌표에 따라서 각 표적들을 전자 지도에 표시함으로써, 조종사가 표적의 위치를 실시간으로 확인할 수 있다. 전자 지도에 표시되는 표적 위치를 확인하여 무장 비행체(200)의 조종사는 표적을 공격할 수 있게 된다.
또한 무장 비행체(200)는 조종사로부터 촬영 방향 제어값을 입력받는 촬영 방향 입력부(260)를 더 추가적으로 구비할 수 있다. 무장 비행체(200)의 조종사는 정찰 무인기(100)의 제1태블릿 PC(101)의 촬영 방향을 제어할 수 있게 됨으로써, 조종사는 원하는 방향의 정찰 영상을 제1표시부(230)에 통하여 열람할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100:정찰 무인기 101:제1태블릿 PC
200:무장 비행체 201:제2태블릿 PC
300:이동통신망

Claims (7)

  1. 3세대이동통신(3G), 4세대이동통신(4G), 와이브로망 중 어느 하나로 구현된 이동통신망;
    무장을 구비하며, 탑승된 조종사에 의해 비행하는 무장 비행체;
    상기 무장 비행체와 인접한 설정 거리 범위 내에서, 조종사의 탑승없이 전투 지역을 정찰하는 정찰 무인기;
    상기 정찰 무인기에 마련되어 상기 이동통신망과 데이터를 송수신하며, 촬영되는 정찰 영상을 상기 이동통신망을 통하여 송신하는 제1태블릿 PC;
    상기 무장 비행체에 마련되어 상기 이동통신망과 데이터를 송수신하며, 상기 정찰 영상을 상기 이동통신망을 통하여 수신하여 디스플레이하는 제2태블릿 PC;
    를 포함하는 정찰 영상 공유 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1태블릿 PC는,
    설정된 범위 내의 정찰 영역을 촬영하는 카메라;
    촬영된 영상을 이미지 처리하여 정찰 영상을 생성하는 이미지 처리부;
    상기 정찰 영상을 상기 이동통신망으로 송신하는 제1RF 송신 모듈;
    을 포함하는 정찰 영상 공유 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1태블릿 PC는,
    상기 제2태블릿 PC로부터 카메라 촬영 방향 제어값을 수신하는 제1RF 수신 모듈;
    을 포함하는 정찰 영상 공유 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 정찰 무인기는,
    상기 촬영 방향 제어값에 따라서 상기 제1태블릿 PC의 촬영 방향을 상하좌우로 제어하는 카메라 구동부;
    상기 카메라 구동부와 제1RF 수신 모듈이 연결되어, 상기 촬영 방향 제어값을 상기 카메라 구동부에 전송하는 직렬 유선 통신망;
    를 포함하는 정찰 무인기 정찰 영상 공유 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1태블릿 PC는,
    상기 정찰 영상에서 표적을 검출하는 표적 검출부;
    GPS 위성 정보를 활용하여 표적의 위치 좌표를 산출하는 표적 위치 산출부;
    를 포함하며, 상기 표적 위치 좌표를 상기 이동통신망을 통하여 상기 제2태블릿 PC에 송신함을 특징으로 하는 정찰 영상 공유 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제2태블릿 PC는,
    좌표 정보가 포함된 전자 지도를 포함하는 전자 지도 데이터베이스;
    상기 정찰 영상을 디스플레이하는 제1표시부;
    상기 표적 위치 좌표를 상기 전자 지도에 표시하는 제2표시부;
    를 포함하는 정찰 영상 공유 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 무장 비행체는,
    조종사로부터 상기 촬영 방향 제어값을 입력받는 촬영 방향 입력부;
    를 포함하는 정찰 영상 공유 시스템.
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