KR20180093587A - 기동 표적에 대한 모델링 장치 및 방법 - Google Patents

기동 표적에 대한 모델링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

센서 모델링을 위한 센서노이즈 획득 시스템 및 방법을 공개한다. 본 발명은 복수개의 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보를 저장하는 모델링 시나리오 저장부, 표적에 대한 정보에 대응하여 각 표적의 종류별 표적 형상 모델을 저장하는 표적 형상 모델 저장부 및 사용자 명령에 응답하여, 모델링 시나리오 저장부에 저장된 표적에 대한 정보 및 주변 환경 정보 중 모델링 하고자 하는 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보를 선택하여 인가받고, 표적 형상 모델 저장부로부터 선택된 표적에 대한 표적 형상 모델을 인가받으며, 인가된 종류별 형상 모델과 표적에 대한 정보에 포함된 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보로부터 표적의 기동으로 인해 발생하는 기류에 의한 온도 변화를 표적 모델링에 적용하는 기동 표적 모델링부를 포함한다.

Description

기동 표적에 대한 모델링 장치 및 방법{METHOD FOR MODELING MOBILE TARGET}
본 발명은 표적 모델링 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 기동 표적에 대한 모델링 장치 및 방법에 관한 것이다.
적외선 영상 센서는 적외선 영상(열 영상)을 획득하는 센서로서 다양한 분야에 이용되고 있다. 그러나 대부분의 경우 적외선 영상 센서가 획득하는 열 영상은 그 자체로 활용되기 보다는 적외선 영상에서 필요한 정보를 추출할 수 있도록 열 해석을 통해 사용되는 것이 일반적이다. 열 해석은 건축, 위성, 선박 등의 분야에서 설계 및 분석 시 사용되고 있으며, 특히 무기 체계에서도 표적을 정확하게 판별하기 위한 표적 모델링을 수행하는 매우 중요한 요소이다.
적외선 영상에서 표적의 크기가 큰 경우에는 영상 내에서 표적을 탐지하는 것이 어렵지 않으나, 표적의 크기가 작은 경우에는 표적인지 클러터(Clutter)인지 구분하기 어렵다. 따라서 적외선 영상에 대한 열 해석을 통해 표적을 효과적으로 탐지하기 위한 표적 모델링이 제시되고 있다. 표적 모델링은 표적의 형상, 재질, 주변 환경 등의 영향을 고려하여, 표적에 대한 열 영상 정보를 정확하게 추출하여 모델링함으로써, 적외선 탐색기 등과 같은 감시정찰 장비의 사전 성능 예측 및 특성 분석에 이용한다.
한편, 각종 비행체나 유도 무기, 전차, 위성과 같은 이동체가 표적인 경우, 표적의 기동 방향의 반대 방향으로 기류가 발생하게 된다. 그러나 기존의 상용 적외선 영상 모델링 소프트웨어 프로그램(예를 들면 MuSES, TAIThermIR, RadThermIR, OKTAL-SE, ShipIR/NTCS)은 표적의 기동에 의해 발생하는 기류를 고려하지 않기 때문에 모델링 결과에 큰 오차가 발생할 수 있다는 문제가 있다. 즉 기존의 적외선 영상 모델링 소프트웨어 프로그램은 정지 표적에 대해서만 모델링 가능하였으며, 표적이 기동하는 경우에는 정확한 모델링이 불가능하였다. 특히 기동 표적의 기동 속도가 빠른 경우 모델링 오차가 더욱 크게 발생하는 한계가 있었다.
한국 등록 특허 제10-0643700호 (2006.11.01 등록)
본 발명의 목적은 기동 표적의 이동에 의해 발생하는 기류 변화를 반영할 수 있는 기동 표적에 대한 모델링 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 기동 표적에 대한 모델링 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 기동 표적에 대한 모델링 장치는 복수개의 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보를 저장하는 모델링 시나리오 저장부; 상기 표적에 대한 정보에 대응하여 각 표적의 종류별 표적 형상 모델을 저장하는 표적 형상 모델 저장부; 및 사용자 명령에 응답하여, 상기 모델링 시나리오 저장부에 저장된 상기 표적에 대한 정보 및 상기 주변 환경 정보 중 모델링 하고자 하는 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보를 선택하여 인가받고, 상기 표적 형상 모델 저장부로부터 선택된 표적에 대한 상기 표적 형상 모델을 인가받으며, 인가된 상기 종류별 형상 모델과 상기 표적에 대한 정보에 포함된 상기 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보로부터 상기 표적의 기동으로 인해 발생하는 기류에 의한 온도 변화를 표적 모델링에 적용하는 기동 표적 모델링부; 를 포함한다.
상기 기동 표적 모델링부는 상기 표적 형상 모델 정보를 이용하여 상기 표적의 표면 벡터를 획득하고, 상기 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보 및 상기 표면 벡터를 이용하여 기설정된 방식으로 대류 열전달 계수를 획득하며, 획득된 상기 열 전달 계수와 주변 환경 정보를 이용하여 대류에 의한 열 에너지를 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 기동 표적 모델링부는 상기 대류에 의한 열 에너지(Qv)는 수학식
Figure pat00001
(여기서, h는 대류 열전달 계수이고, Ts 는 표면온도이며, T∞ 는 주변온도를 의미한다.)에 따라 계산되는 것을 특징으로 한다.
상기 기동 표적 모델링부는 상기 대류에 의한 열 에너지를 기동하는 상기 표적의 각 위치별로 구분하여 적용하여, 기동하는 상기 표적을 모델링하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 기동 표적에 대한 모델링 방법은 모델링 시나리오 저장부, 표적 형상 모델 저장부 및 기동 표적 모델링부; 를 포함하는 기동 표적에 대한 모델링 장치의 모델링 방법에 있어서, 상기 기동 표적 모델링부가 사용자 명령에 응답하여, 상기 모델링 시나리오 저장부에 저장된 복수개의 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보 중 모델링 하고자 하는 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보를 선택하여 인가받는 단계; 상기 기동 표적 모델링부가 상기 표적 형상 모델 저장부에 저장된 각 표적의 종류별 표적 형상 모델 중 선택된 표적에 대한 표적 형상 모델을 인가받는 단계; 상기 기동 표적 모델링부가 인가된 상기 종류별 형상 모델과 상기 표적에 대한 정보에 포함된 상기 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보로부터 상기 표적의 기동으로 인해 발생하는 기류에 의한 온도 변화인 대류에 의한 열 에너지를 계산하는 단계; 및 상기 기동 표적 모델링부가 상기 대류에 의한 열 에너지를 상기 표적 모델링에 적용하여 기동하는 상기 표적을 모델링하는 단계; 를 포함한다.
따라서, 본 발명의 기동 표적에 대한 모델링 방법은 기동 표적의 형상과 기동방향 및 속도를 이용하여 표적 기동에 의한 기류를 예측하고, 예측된 기류를 모델링에 적용함으로써, 정확한 적외선 영상 모델링이 가능하도록 한다.
도1 은 본 발명의 일 실예에 따른 기동 표적에 대한 모델링 장치를 나타낸다.
도2 는 본 발명에 따른 기동 표적에 대한 모델링 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도3 은 본 발명의 일 실예에 따른 기동 표적에 대한 모델링 방법을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도1 은 본 발명의 일 실예에 따른 기동 표적에 대한 모델링 장치를 나타내고, 도2 는 본 발명에 따른 기동 표적에 대한 모델링 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도1 및 도2 를 참조하면, 본 발명의 기동 표적에 대한 모델링 장치는 모델링 시나리오 저장부(100), 표적 형상 모델 저장부(200), 표적 기동 정보 추출부(300) 및 기동 표적 모델링부(400)를 포함한다.
모델링 시나리오 저장부(100)는 모델링을 수행할 각 표적의 모델링 시나리오를 저장한다. 여기서 모델링 시나리오에는 모델링될 표적에 대한 정보와 더불어 주변 환경에 대한 정보가 포함될 수 있다. 예를 들면, 모델링 시나리오에는 표적에 대한 정보로서, 표적의 종류와 표적을 구분할 수 있는 식별자, 이동 정보 등이 포함될 수 있으며, 주변 환경 정보에는 온도 정보, 풍향 정보, 지형 정보 등이 포함될 수 있다. 모델링 시나리오 저장부(100)는 모델링을 위해 저장된 다양한 모델링 시나리오 중 기동 표적 모델링부(400)에 의해 선택되는 모델링 시나리오를 전송하여, 기동 표적 모델링부(400)가 기동 표적에 대한 모델링을 수행할 수 있도록 한다.
이때 기동 표적 모델링부(400)는 모델링 시나리오 저장부(100)에 저자오딘 표적의 세부 정보 각각과 주변 환경 정보의 세부 정보 각각에 대해 개별적으로 선택하여 인가받을 수 있다.
표적 형상 모델 저장부(200)는 각 표적의 종류별 형상 모델을 저장한다. 여기서 표적의 종류별 형상 모델은 표적의 외형에 대한 정보를 의미하며, 표적의 외형 정보로부터 표적의 표면 형상을 모델링할 수 있도록 한다. 표적 형상 모델 저장부(100)는 기동 표적 모델링부(400)에서 요청된 표적의 종류에 대응하는 형상 모델을 검색하여 기동 표적 모델링부(400)로 전달한다.
한편, 표적 기동 정보 추출부(300)는 모델링 시나리오 저장부(100)에 저장된 표적의 기동 정보로부터 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 획득한다. 표적 기동 정보 추출부(300)는 모델링 시나리오 저장부(100)에 저장된 표적정보 중 기동 표적 모델링부(400)가 선택한 표적의 기동 정보를 인가받아 분석하여, 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 획득한다.
기동 표적 모델링부(400)는 표적 모델링을 수행하는 사용자의 사용자 명령에 응답하여 모델링 시나리오 저장부(100)에 저장된 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보 중 모델링 하고자 하는 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보를 인가받는다. 그리고 표적 형상 모델 저장부(200)로부터 선택된 표적의 종류에 대응하는 표적 형상 모델 정보를 인가받으며, 표적 기동 정보 추출부(300)로부터 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 인가받는다.
그리고 기동 표적 모델링부(400)는 획득된 표적 형상 모델 정보, 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보로부터 표적의 기동으로 인해 발생하는 기류에 의한 온도 변화를 모델링한다.
도2 의 (a)에 도시된 바와 같이, 기존 적외선 영상 모델링 소프트웨어 프로그램이 제공할 수 없었으나, (b)에 도시된 바와 같이 본 발명은 기동하는 표적에 대한 더욱 정확한 표적 모델을 제공할 수 있도록 한다.
기동 표적 모델링부(400)는 우선 표적 형상 모델 정보를 이용하여 표면 벡터를 획득한다. 표적의 형상 모델 정보가 표적의 외형에 대한 정보이므로 표면 벡터는 용이하게 획득할 수 있다. 그리고 표면 벡터에 대해, 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 반영하면 (b)에 도시된 바와 같이 기류 방향에 따른 대류 열전달 계수(h)를 기설정된 방식으로 획득할 수 있다.
대류 열전달 계수(h)가 획득되면, 기동 표적 모델링부(400)는 획득된 주변 환경 정보를 더 이용하여, 대류에 의한 열 에너지(Qv)를 수학식 1에 따라 획득한다.
Figure pat00002
여기서, Ts 는 표면온도이며, T∞ 는 주변온도를 의미한다.
즉 표적의 표면 주변에 표적의 기동에 의해 발생된 기류에 의해 표적의 표면에 작용하는 대류에 의한 열 에너지를 계산한다. 이때 계산된 대류에 의한 열 에너지(Qv)는 표적의 표면 형상 각 위치 별로 구분되어 계산될 수 있다. 그리고 계산된 대류에 의한 열 에너지가 시나리오에 따른 표적에 대한 적외선 영상 모델링 시에 표적 모델에 반영되도록 한다.
특히 기동하는 표적에 대한 적외선 영상을 이용하지 않고, 정지 상태의 표적에 대한 적외선 영상으로부터 획득된 표적 모델을 이용하여 기동하는 표적 모델에 대한 표적 모델을 획득할 수 있으므로, 여러 방향과 속도로 기동하는 다양한 종류의 표적에 대한 모델링을 매우 용이하게 수행할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 표적 기동 정보 추출부(300)를 별도로 도시하였으나, 모델링 시나리오 저장부(100)가 표적 기동 정보 추출부(300)의 기능을 수행하도록 구성될 수 있으며, 이 경우, 표적 기동 정보 추출부(300)는 생략될 수 있다. 그리고 표적 형상 모델 저장부(200) 또한 경우에 따라서 모델링 시나리오 저장부(100)에 포함되어 구성될 수 있다.
도3 은 본 발명의 일 실예에 따른 기동 표적에 대한 모델링 방법을 나타낸다.
도1 및 도2 를 참조하여, 도3 의 기동 표적에 대한 모델링 방법을 설명하면, 우선 기동 표적 모델링부(400)는 표적 모델링을 수행하는 사용자의 사용자 명령에 응답하여 모델링 시나리오 저장부(100)에 저장된 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보 중 모델링 하고자 하는 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보를 선택하여 인가받는다(S10).
그리고 기동 표적 모델링부(400)는 표적 형상 모델 저장부(200)로부터 선택된 표적의 종류에 대응하는 표적 형상 모델 정보를 인가받는다(S20). 기동 표적 모델링부(400)는 인가된 표적 형상 모델 정보를 이용하여 표적의 표면 벡터를 획득한다(S30).
한편, 기동 표적 모델링부(400)는 표적 기동 정보 추출부(300)가 모델링 시나리오 저장부(100)에 저장된 표적의 기동 정보로부터 획득한 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 인가받는다(S40).
기동 표적 모델링부(400)는 획득된 표적의 표면 벡터와 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보를 이용하여, 대류 열전달 계수(h)를 기설정된 방식으로 획득한다(S50). 그리고 획득된 대류 열전달 계수(h)와 주변 환경 정보를 이용하여, 수학식 1에 따라 대류에 의한 열 에너지를 계산한다(S60). 그리고 계산된 대류에 의한 열 에너지를 시나리오에 따라 기동하는 표적의 표면 각 영역에 반영하여 기동 표적에 대한 모델링을 수행한다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행 시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 복수개의 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보를 저장하는 모델링 시나리오 저장부;
    상기 표적에 대한 정보에 대응하여 각 표적의 종류별 표적 형상 모델을 저장하는 표적 형상 모델 저장부; 및
    사용자 명령에 응답하여, 상기 모델링 시나리오 저장부에 저장된 상기 표적에 대한 정보 및 상기 주변 환경 정보 중 모델링 하고자 하는 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보를 선택하여 인가받고, 상기 표적 형상 모델 저장부로부터 선택된 표적에 대한 상기 표적 형상 모델을 인가받으며, 인가된 상기 종류별 형상 모델과 상기 표적에 대한 정보에 포함된 상기 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보로부터 상기 표적의 기동으로 인해 발생하는 기류에 의한 온도 변화를 표적 모델링에 적용하는 기동 표적 모델링부; 를 포함하는 기동 표적에 대한 모델링 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 기동 표적 모델링부는
    상기 표적 형상 모델 정보를 이용하여 상기 표적의 표면 벡터를 획득하고, 상기 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보 및 상기 표면 벡터를 이용하여 기설정된 방식으로 대류 열전달 계수를 획득하며, 획득된 상기 열 전달 계수와 주변 환경 정보를 이용하여 대류에 의한 열 에너지를 계산하는 것을 특징으로 하는 기동 표적에 대한 모델링 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 기동 표적 모델링부는
    상기 대류에 의한 열 에너지(Qv)는 수학식
    Figure pat00003

    (여기서, h는 대류 열전달 계수이고, Ts 는 표면온도이며, T∞ 는 주변온도를 의미한다.)
    에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 기동 표적에 대한 모델링 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 기동 표적 모델링부는
    상기 대류에 의한 열 에너지를 기동하는 상기 표적의 각 위치별로 구분하여 적용하여, 기동하는 상기 표적을 모델링하는 것을 특징으로 하는 기동 표적에 대한 모델링 장치.
  5. 모델링 시나리오 저장부, 표적 형상 모델 저장부 및 기동 표적 모델링부; 를 포함하는 기동 표적에 대한 모델링 장치의 모델링 방법에 있어서,
    상기 기동 표적 모델링부가 사용자 명령에 응답하여, 상기 모델링 시나리오 저장부에 저장된 복수개의 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보 중 모델링 하고자 하는 표적에 대한 정보와 주변 환경 정보를 선택하여 인가받는 단계;
    상기 기동 표적 모델링부가 상기 표적 형상 모델 저장부에 저장된 각 표적의 종류별 표적 형상 모델 중 선택된 표적에 대한 표적 형상 모델을 인가받는 단계;
    상기 기동 표적 모델링부가 인가된 상기 종류별 형상 모델과 상기 표적에 대한 정보에 포함된 상기 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보로부터 상기 표적의 기동으로 인해 발생하는 기류에 의한 온도 변화인 대류에 의한 열 에너지를 계산하는 단계; 및
    상기 기동 표적 모델링부가 상기 대류에 의한 열 에너지를 상기 표적 모델링에 적용하여 기동하는 상기 표적을 모델링하는 단계; 를 포함하는 기동 표적에 대한 모델링 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 대류에 의한 열 에너지를 계산하는 단계는
    상기 표적 형상 모델 정보를 이용하여 상기 표적의 표면 벡터를 획득하는 단계;
    상기 표적의 이동 방향 정보와 이동 속도 정보 및 상기 표면 벡터를 이용하여 기설정된 방식으로 대류 열전달 계수를 계산하는 단계; 및
    획득된 상기 열 전달 계수와 주변 환경 정보를 이용하여 상기 대류에 의한 열 에너지를 계산하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기동 표적에 대한 모델링 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 대류에 의한 열 에너지(Qv)는 수학식
    Figure pat00004

    (여기서, h는 대류 열전달 계수이고, Ts 는 표면온도이며, T∞ 는 주변온도를 의미한다.)
    에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 기동 표적에 대한 모델링 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 표적을 모델링하는 단계는
    상기 대류에 의한 열 에너지를 기동하는 상기 표적의 각 위치별로 구분하여 적용하여, 기동하는 상기 표적을 모델링하는 것을 특징으로 하는 기동 표적에 대한 모델링 방법.
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KR100643700B1 (ko) 2005-05-02 2006-11-10 주식회사 에스원 적외선 측정장치 및 적외선 측정 방법

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