KR20200017755A - 항공기용 3d 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법 - Google Patents

항공기용 3d 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 항공기 훈련 시나리오 데이터를 로딩하는 단계, 항공기의 비행자료를 로딩하는 단계, 시나리오 데이터로부터 지형 데이터, 항공기의 비행자료 및 항공기의 조종사의 시야각을 근거로 3D 표적데이터를 연산하는 단계, 조종사에게 실세계와 함께 3D 표적이 인식될 수 있도록 3D 표적데이터를 근거로 표적을 표시하는 영상처리단계를 포함하는 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법은 실제 비행 중에 지형, 지물 및 표적을 증강현실을 이용하여 조종사에게 정보를 제공하며, 무장의 사용 시뮬레이션에 대한 결과를 시각적으로 제공할 수 있어 실제와 유사한 훈련환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법{TACTICAL MISSION TRAINING METHOD USING 3D TARGET MODEL FOR AIRCRAFT}
본 발명은 항공기용 3D 표적모델 식별 및 전술 임무수행 훈련방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 항공기의 실제 기동 중 증강현실을 이용하여 전술 임무슬 수행할 수 있는 훈련방법에 관한 것이다.
항공기의 전술 임무수행을 위하여 조종사는 수많은 반복훈련을 수행하여 숙련도를 갖추게 된다. 한정된 예산과 훈련에 제한적인 공역 안에서 임무를 효과적으로 수행하기 위한 훈련 방법으로 항공기의 모의 훈련 시스템이 제공되고 있다. 모의 훈련 시스템은 가상현실상에서 시나리오에 따라 기동, 무장에 대한 투하훈련 등을 수행할 수 있도록 구성된다.
이러한 모의 훈련 시스템에 대하여 본 출원이에 의해 출원되어 등록된 대한민국 등록특허 제1092717호가 개시되어 있다. 그러나 이러한 종래기술은 모의 훈련이며, 가상의 컴퓨터 그래픽으로 구현된 3D공간 내에서 훈련이 이루어지므로 실제 이형, 지물 및 표적과는 외형의 형태나 이미지의 해상도에 차이가 발생하며, 조종시에 실제 조종사가 느끼는 감각을 동일하게 재현할 수 없어 명백한 한계점이 존재하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제1092717호
본 발명은 종래의 항공기 모의 훈련 시스템이 실제 현실과의 괴리감을 해소하기 위한 것에 그 목적이 있다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 항공기 훈련 시나리오 데이터를 로딩하는 단계, 항공기의 비행자료를 로딩하는 단계, 시나리오 데이터로부터 지형 데이터, 항공기의 비행자료 및 항공기의 조종사의 시야각을 근거로 3D 표적데이터를 연산하는 단계, 조종사에게 실세계와 함께 3D 표적이 인식될 수 있도록 3D 표적데이터를 근거로 표적을 표시하는 영상처리단계를 포함하는 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법이 제공될 수 있다.
여기서, 항공기의 비행자료는 항공기의 GPS 좌표 및 기동특성을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 시나리오 데이터는 기 설정된 표적의 위치, 종류, 형상, 기동성향, 무장발사 및 손상 효과 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 항공기의 비행자료를 로딩하는 단계는 조종사의 무장운용에 따른 무장시스템 데이터를 포함하며, 3D표적데이터는 무장운용에 따른 격추특수효과를 포함할 수 있다.
그리고, 영상처리단계는 조종사의 스마트 글래스에 표시할 수 있다.
여기서, 3D 표적 데이터는 항공기, 헬리콥터, 탱크, 트럭, 함정, 잠수함 및 무장 중 적어도 하나의 표적을 포함하며, 표적의 속도, 수량, 위치, 방향, 무장상태 및 기동성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법은 실제 비행 중에 지형, 지물 및 표적을 증강현실을 이용하여 조종사에게 정보를 제공하며, 무장의 사용 시뮬레이션에 대한 결과를 시각적으로 제공할 수 있어 실제와 유사한 훈련환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법을 구현하기 위한 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예인 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예의 순서도이다
도 4는 본 발명에 따른 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법을 적용했을 때 조종사의 시야를 나타낸 예시이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법을 구현하기 위한 시스템의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련시스템은 항공기에 탑재되어 기 설정된 조건 및 조종사의 조종입력을 반영하여 조종사의 시야 상에 디스플레이할 수 있도록 구성된다. 본 발명에 따른 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법은 비행자료 데이터 베이스(100), 입력부(300), 시나리오 데이터 베이스(200), 연산부(400), 센서부(600) 및 디스플레이부(700)를 포함하여 구성될 수 있다.
비행자료 데이터 베이스(100)는 현재 실제로 기동 중인 항공기의 기동에 따라 획득되는 데이터를 포함하여 구성된다. 비행자료 데이터 베이스(100)에는 항공기의 속도, 고도, 좌표, 수직가속도, 수평가속도, roll, pitch, yaw 등의 데이터를 포함할 수 있다. 비행자료 데이터 베이스(100)는 항공기에 기본적으로 탑재되어 있는 비행자료 데이터 베이스(100)가 이용될 수 있으며, 또한 훈련 시스템을 위해 새롭게 추가될 수 있다.
입력부(300)는 조종석에서 조종입력 및 무장운용 등 조종사로부터 입력되는 입력을 받도록 구성된다.
시나리오 데이터 베이스(200)는 항공기의 훈련에 따른 시나리오와 관련된 데이터를 포함한다. 시나리오 데이터 베이스(200)는 실제 항공기의 기동 전 지상의 훈련센터에서 시뮬레이션된 시나리오 파일을 업로드하여 사용하게 된다. 시나리오 데이터 베이스(200)는 전술시나리오 데이터와 시뮬레이터 데이터를 포함하여 구성될 수 있다. 전술 시나리오 데이터는 표적 데이터와 특수효과 데이터를 포함하여 구성될 수 있다. 표적데이터는 3D 표적 모델의 외형(폴리곤)과 재질이미지를 포함하여 구성될 수 있다. 3D 표적 모델은 일 예로서 항공기, 헬리콥터, 탱크, 트럭, 함정, 잠수함, 무장 등이 될 수 있으며, 표적 모델의 상태와 관련하여 속도, 수량, 위치, 방향, 무장상태, AI(기동성향, 난이도) 정보를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 시뮬레이터 데이터는 3D 지형, 표적모델, 건물, 파괴 또는 손상 모델 데이터를 포함하며, 특수효과 데이터를 포함할 수 있다. 특수효과 데이터는 일 예로서 폭발, 화염, 연기, 미사일궤적, 기총 효과 등을 포함할 수 있다.
연산부(400)는 비행자료 데이터 베이스(100), 입력부(300)의 신호 및 시나리오 데이터 베이스(200)의 데이터를 근거로 시물레이션을 수행하고 3D 공간에서 3D 모델을 구현하도록 구성된다. 일 예로, 시나리오 데이터 베이스(200)로부터 어느 하나의 시나리오가 선택된 경우 이를 로딩하며, 항공기가 작전구역에 도달하는 경우 조종사의 시야상에서 시뮬레이션을 수행한 결과가 표시될 수 있도록 연산한다. 여기서, 연산부(400)는 현재 항공기의 좌표 및 비행자료로부터 3D 공간상에서 항공기의 위치를 지속적으로 갱신하며, 표시되어야 할 3D 모델을 선택하게 된다. 연산부(400)는 3D 공간상에서 시뮬레이션을 수행하며, 항공기로부터 획득된 비행자료를 이용하여 현재 위치에 따라 합성되는 3D 표적의 오차가 최소화 될 수 있도록 GPS 위치, 기울기 정보값 등의 비행자료를 로딩하여 실 좌표체계에 일치하게 표적의 위치를 3D 공간상에 표시하도록 구성된다.
연산부(400)는 조종사의 시야에 따라 달라지는 실제 배경에 따라 3D 모델이 표시될 수 있도록 센서부(600)로부터 신호를 수신하여 연산에 반영할 수 있도록 구성된다.
또한, 연산부(400)는 조종사의 시야각에 따라 디스플레이부(700) 상에서 3D 모델이 표시되어야 할 위치, 크기 및 방향을 결정할 수 있다. 또한 항공기의 고도, 이동방향에 따라 가상 공간에서 지형 및 지물에 의해 3D 모델이 가려지는 경우 이를 반영하여 표시할 수 있도록 연산한다.
추가로, 연산부(400)는 입력부(300)로부터 무장운용에 대한 신호를 수신하여 무장 운용에 따른 효과가 나타날 수 있도록 연산한다. 구체적으로 무장의 운용으로 3D 표적이 파괴되는 경우 및 무장 발사 효과가 시각적으로 인식될 수 있도록 연산한다.
센서부(600)는 조종사의 시야각을 측정할 수 있도록 구성되며, 헬멧(500)에 구비되어 머리의 회전각 및 눈동자의 위치를 센싱할 수 있도록 구성된다. 한편 이러한 시야확보를 위한 기술은 다수가 개시되어 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
디스플레이부(700)는 조종사의 헬멧(500)에 구비되는 HMD 타입으로 구성되며, 연산부로부터 신호를 수신하여 조종사의 시야상에 3D 모델이 표시될 수 있도록 구성된다. 또한 디스플레이부(700)는 스마트 글래스로 구성되어 적용될 수 있다. 한편, 스마트 글래스로 구성되는 경우에는 조종사의 시선 인식과정이 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예인 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법의 순서도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법은 시나리오 데이터를 로딩하는 단계(S1000), 비행자료를 로딩하는 단계(S2000), 3D 표적 데이터를 연산하는 단계(S3000), 영상처리 단계(S4000)를 포함하여 구성될 수 있다.
시나리오 데이터를 로딩하는 단계(S1000)는 항공기의 기동 전 지상의 훈련센터에서 시뮬레이션한 시나리오 파일을 지상에 항공기가 대기할 때 항공기로 전송하는 단계에 해당한다. 시나리오 파일에는 통제석의 전술 시나리오와 시뮬레이터 데이터가 포함될 수 있다. 전술 시나리오 데이터에는 3D 표적 및 3D 표적 상태에 관한 데이터가 포함될 수 있으며, 시뮬레이터 데이터에는 3D 지형, 표적 모델, 건물 파괴 및 손상 모델과 무장과 관련된 특수효과 데이터를 포함하여 구성될 수 있다.
비행자료를 로딩하는 단계(S2000)는 항공기가 기동하여 작전구역에 진입하는 경우에 비행자료를 이용하여 시뮬레이션을 수행하기 위해 수행된다. 항공기가 실제 비행하여 훈련구역으로 진입하면 시나리오에 따라 훈련을 수행하기 위한 3D 표적 및 효과를 표시하게 되며, 항공기의 비행상태에 따라 표시되어야 하는 3D 표적이 달라지게 되므로, 비행자료를 로딩하게 된다.
3D 표적 데이터를 연산하는 단계(S3000)는 비행자료를 이용하여 3D 공간상에서 배치되거나 이동하는 3D 표적을 실제 시야 상에서 표시될 수 있도록 연산하게 된다.
영상처리 단계(S4000)는 연산된 3D 표적 데이터를 이용하여 조종사의 시야상에서 표시될 수 있도록 영상을 처리하는 단계에 해당한다. 영상처리 단계(S4000)에서는 조종사의 시야각에 따라 표시되는 3D 표적의 위치치나 특수효과에 대한 표시 위치가 달라질 수 있도록 영상을 처리한다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예의 순서도이다. 본 실시예에서는 전술한 실시예와 동일한 구성요소를 포함하여 구성될 수 있으며, 동일한 구성요소에 대하여는 중복설명을 피하기 위해 설명을 생략하고 차이가 이는 구성에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
본 실시예에서는 항공기의 기동이후 작전영역에 항공기가 진입하는 경우 비행자료를 로딩하여 시나리오에 따라 3D 표적을 표시하도록 구성될 수 있다.
본 실시예에서 비행자료 로딩 단계(S2000)는 기동 데이터 수신 단계(S2100), 시야각 센싱 단계(S2200), GPS 신호 수신 단계(S2300) 및 좌표계 로딩 단계(S2400)를 포함하여 구성될 수 있다.
기동 데이터 수신 단계(S2100)는 비행자료로부터 현재 항공기의 고도, 속도 및 기동특성과 관련된 정보를 로딩하는 단계에 해당한다.
시야각 센싱 단계(S2200)는 조종사가 확보할 수 있는 현재의 시야각을 센싱하는 단계에 해당한다. 현재의 위치에 따라 표시되어야 할 3D 표적이 선택되고 크기, 방향, 위치가 결정되더라도 시야각에 따라 디스플레이 상에서 표시되어야 할 위치가 달라져야 하며, 디스플레이 상에서 표시되는 위치는 센싱된 시야각을 근거로 결정된다.
GPS 신호 수신 단계(S2300)는 상공기의 정확한 위치정보를 수신하는 단계에 해당한다.
좌표계 로딩 단계(S2400)는 GPS 수신단계(S2300)에서 수신된 정보가 현재 항공기의 위도 및 경도에 대한 정보가 수신되어 3D 가상공간 상에서의 항공기의 위치로 설정할 수 있도록 좌표계를 로딩하는 단계에 해당한다.
다만, 도시되지는 않았으나, 기동 데이터 수신 단계(S2100) 내지 좌표계 로딩 단계(S2400)는 도 3에 도시된 순서에 국한되지 않으며, 동시에 수행되거나 다른 순서로 수행될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 영상처리 단계(S4000)는 3D 표적 표시 단계(S4100), 무장운용 신호 수신단계(S3500), 및 무장사용 효과 표시단계(S4200), 3D 표적 후처리 표시 단계(S4300)를 포함하여 구성될 수 있다.
3D 표적 표시 단계(S4100)는 3D 표적 데이터 연산단계(S3000)에서 연산된 3D 표적을 조종사의 시야각에 따라 디스플레이부에 표시하는 단계에 해당한다.
무장운용 신호 수신단계(S3500)는 조종사로부터 무장운용 신호가 발생되는 경우 이를 반영할 수 있도록 수신하는 단계에 해당한다.
무장사용 효과 표시단계(S4200)는 무장의 선택 및 사용에 따른 효과를 시각화하여 조종사가 인식할 수 있도록 디스플레이부에서 표시하는 단계에 해당한다.
3D 표적 후처리 표시 단계(S4300)는 무장의 사용에 따라 3D 표적의 상태를 표시하는 단계이며, 무장의 사용으로 3D 표적이 파괴되는 경우 파괴효과 및 손상된 상태를 확인할 수 있도록 실세계과 함께 인식될 수 있도록 시각적으로 표시하는 단계에 해당한다. 다만, 가상의 무장운용에 따라 3D 공간내에서 3D 표적이 피격되지 않는 경우에는 별도의 후처리를 표시하지 않도록 구성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 기동 데이터 수신 내지 3D 표적 후처리 표시는 시나리오 종료시까지 반복수행될 수 있으며, 조종사의 시나리오 시작 또는 재시작 입력에 따라 재 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법을 적용했을 때 조종사의 시야를 나타낸 예시이다.
도시된 바와 같이, 조종사가 별도의 화면표시 없이 확보할 수 있는 시야상에서 현재의 좌표 및 조종사의 시야각에 따라 3D 공간상에서 배치되어 있는 3D 표적을 영상으로 표시하여 조종사가 확인할 수 있도록 구성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법은 조종사가 실제 기동 중에 시나리오에 따른 3D 표적을 인식하고 훈련을 수행할 수 있으며, 실세계의 좌표계를 연동하여 3D 표적을 표시할 수 있어 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
100: 비행자료 데이터 베이스
200: 시나리오 데이터 베이스
300: 입력부
400: 연산부
500: 헬멧
600: 센서부
700: 디스플레이부
S1000: 시나리오 데이터를 로딩하는 단계
S2000: 비행자료를 로딩하는 단계
S2100: 기동데이터 수신단계
S2200: 시야각 센싱단계
S2300: GPS 신호 수신 단계
S2400: 좌표계 로딩 단계
S3000: 3D 표적데이터를 연산하는 단계
S3500: 무장운용 신호 수신 단계
S4000: 영상처리단계
S4100: 3D 표적 표시 단계
S4200: 무장사용 효과 표시
S4300: 3D 후처리 효과 표시

Claims (6)

  1. 항공기 훈련 시나리오 데이터를 로딩하는 단계;
    상기 항공기의 비행자료를 로딩하는 단계;
    상기 시나리오 데이터로부터 지형 데이터, 상기 항공기의 비행자료 및 상기 항공기의 조종사의 시야각을 근거로 3D 표적데이터를 연산하는 단계;
    상기 조종사에게 실세계와 함께 3D 표적이 인식될 수 있도록 상기 3D 표적데이터를 근거로 표적을 표시하는 영상처리단계를 포함하는 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 항공기의 비행자료는,
    상기 항공기의 GPS 좌표 및 기동특성을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 시나리오 데이터는,
    기 설정된 표적의 위치, 종류, 형상, 기동성향, 무장발사 및 손상 효과 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 항공기의 비행자료를 로딩하는 단계는,
    상기 조종사의 무장운용에 따른 무장시스템 데이터를 포함하며,
    상기 3D표적데이터는 상기 무장운용에 따른 격추특수효과를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 영상처리단계는 상기 조종사의 스마트 글래스에 표시하는 것을 특징으로 하는 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 3D 표적 데이터는,
    항공기, 헬리콥터, 탱크, 트럭, 함정, 잠수함 및 무장 중 적어도 하나의 표적을 포함하며, 상기 표적의 속도, 수량, 위치, 방향, 무장상태 및 기동성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기용 3D 표적모델을 이용한 전술 임무수행 훈련방법
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