KR20230001558A

KR20230001558A - 무선 다중 퓨즈 세터 인터페이스

Info

Publication number: KR20230001558A
Application number: KR1020227042939A
Authority: KR
Inventors: 프란시스 엠. 페다
Original assignee: 배 시스템즈 인포메이션 앤드 일렉트로닉 시스템즈 인티크레이션, 인크.
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2023-01-04
Also published as: EP4150289A4; IL298163A; WO2021242524A2; US20230184527A1; WO2021242524A9; CN115812136A; KR102524268B1; EP4150289A2; WO2021242524A3

Abstract

무선 퓨즈 세터 인터페이스를 위한 기술 및 구조가 개시되며, 이것은 복수의 포트, 및 전자 서브시스템 상의 복수의 포트와 공통 인터페이스를 갖는 복수의 출력 인터페이스를 포함하는 전자 서브시스템을 포함한다. 복수의 출력 인터페이스는 퓨즈에 전기 에너지를 제공하도록 구성되는 전기 에너지 전송 영역, 및 퓨즈에 퓨즈 세팅 데이터를 전송하도록 구성되는 고속 데이터 통신 영역을 포함한다. 무선 퓨즈 세터 인터페이스는 퓨즈와 퓨즈 세터 사이의 회전 또는 기타 물리적 정렬을 필요로 함이 없이 퓨즈 세팅 기능을 제공한다.

Description

무선 다중 퓨즈 세터 인터페이스

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2020년 5월 12일에 출원된 미국 가특허출원 제 63/023,520 호의 이익을 주장하며, 이것은 그 전체가 원용에 의해 본원에 포함된다.

이하의 개시는 일반적으로 퓨즈 세터 인터페이스(fuze setter interface), 보다 구체적으로는 차세대 프로그램가능 정밀 유도 병기(PGM), 또는 프로그램가능 정밀 유도 키트(PGK)를 합체한 종래의 병기를 위한 무선 퓨즈 세터 인터페이스에 관한 것이다.

일반적으로, PGK를 사용하는 발사체를 발사하는 플랫폼은 높은 발사 속도를 달성하기 위해 오토로더 메커니즘(autoloader mechanism)을 사용할 수 있다. 그러나, 이들 PGK는 발사 전에 필요한 미션(mission) 데이터로 프로그래밍되어야 한다. 이러한 미션 데이터에는 이미지 기반의 네비게이션용 웨이포인트(waypoint) 참조 이미지가 포함되고, 이로 인해 이전의 제 1 세대 PGK에 필요한 데이터의 양과 비교하여 데이터의 양이 상당히 증가한다. 차세대 PGK가 보다 복잡해지고, 퓨즈에 다량의 데이터를 로딩할 필요가 있으므로, 더 많은 양의 데이터를 프로그래밍하는 것에 더 많은 시간을 필요로 한다. 그러나, 현재의 오토로더 메커니즘에서 이러한 데이터를 프로그래밍하는 데 이용할 수 있는 시간은 단일의 발사 사이클로 제한되는 경우가 많다. 퓨즈 세팅 프로세스 중에 그리고 또한 퓨즈 세터가 단절된 때로부터 퓨즈 내부 전원 시스템이 유효화될 때까지의 시간 간격 중에 퓨즈의 작동을 유지하기 위해 퓨즈 세터로부터 퓨즈로 전기 에너지를 전송할 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 오토로더의 고속의 발사 능력을 지원하기 위해 고속 데이터 통신 및 전기 에너지 전송이 필요하다.

본 개시의 예시적인 실시형태는 무선 퓨즈 세터 인터페이스를 제공하며, 이것은 복수의 포트, 및 전자 서브시스템 상의 복수의 포트와 공통 인터페이스를 갖는 복수의 출력 인터페이스를 갖는 전자 서브시스템을 포함한다. 복수의 출력 인터페이스에는 퓨즈에 전기 에너지를 제공하도록 구성되는 전기 에너지 전송 영역, 및 퓨즈에 퓨즈 세팅 데이터를 전송하도록 구성되는 고속 데이터 통신 영역이 포함되며, 무선 퓨즈 세터 인터페이스는 퓨즈와 퓨즈 세터 사이에 회전 정렬을 필요로 함이 없이 퓨즈 세팅 기능을 제공한다.

특정의 구현형태는 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 전기 에너지 전송 영역에는 전기 에너지 전송 코일이 포함될 수 있다. 통신 영역에는 양방향 통신이 가능한 통신 트랜시버가 포함될 수 있다. 통신 트랜시버는 안테나일 수 있다. 통신 트랜시버는 유도 코일일 수 있다.

다른 예시적인 실시형태는 복수의 퓨즈를 세팅하기 위한 무선 퓨즈 세터 인터페이스를 제공하며, 이것은 복수의 포트, 및 전자 서브시스템 상의 복수의 포트와 공통 인터페이스를 갖는 복수의 출력 인터페이스를 포함하는 전자 서브시스템을 포함한다. 복수의 퓨즈 세터 출력 인터페이스에는 하나 이상의 퓨즈에 전기 에너지를 제공하도록 구성되는 전기 에너지 전송 영역 - 이 전기 에너지 전송 영역은 복수의 퓨즈에 걸쳐 있음 -, 및 일 실시례에서 동시에 실행되는 하나 이상의 퓨즈에 퓨즈 세팅 데이터를 전송하도록 구성되는 고속 데이터 통신 영역이 포함된다. 통신 영역은 복수의 퓨즈에 걸치며, 퓨즈 세터 인터페이스는 퓨즈와 퓨즈 세터 인터페이스 포트 사이의 물리적 정렬을 필요로 함이 없이 퓨즈 세팅 기능을 제공한다.

특정의 구현형태는 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 전기 에너지 전송 영역은 단일 퓨즈 통신 영역과 결합되는 단일 퓨즈 전기 에너지 전송 영역일 수 있다. 전기 에너지 전송 영역은 단일 퓨즈 또는 다중 퓨즈 통신 영역에 결합되는 다중 퓨즈 전기 에너지 전송 영역일 수 있다. 통신 영역에는 양방향 통신이 가능한 통신 트랜시버가 포함될 수 있다. 통신 트랜시버는 안테나일 수 있다. 통신 트랜시버는 유도 코일일 수 있다. 고속 데이터 통신 영역은 퓨즈 세팅 데이터를 무선으로 전송하도록 구성될 수 있다.

다른 예시적인 실시형태는 퓨즈를 세팅하는 방법을 제공한다. 이 방법은 퓨즈를 퓨즈 세팅 스테이션 내에 접근시키는 것 및 퓨즈를 퓨즈 세팅 영역을 통해 이동시키는 것을 포함한다. 퓨즈 세팅 영역은 통신 영역 및 전기 에너지 전송 영역을 포함한다. 전기 에너지 전송 영역은 퓨즈에 전력을 공급하고, 통신 영역은 발사 구성에 필요한 데이터를 전송함으로써 퓨즈를 구성한다. 이 방법은 완전히 구성된 퓨즈 장착된 발사체를 발사 대기를 위해 피드 트레이(feed tray)로 전송하는 것을 포함한다.

특정의 구현형태는 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 통신 영역은 단일 퓨즈 통신 영역일 수 있다. 통신 영역은 다중 퓨즈 통신 영역일 수 있다. 전기 에너지 전송 영역은 단일 퓨즈 전기 에너지 전송 영역일 수 있다. 전기 에너지 전송 영역은 다중 퓨즈 전기 에너지 전송 영역일 수 있다.

전술한 기술의 구현형태에는 방법 또는 프로세스, 시스템 또는 장치, 키트, 또는 컴퓨터 액세스가능한 매체 상에 저장된 컴퓨터 소프트웨어가 포함될 수 있다. 하나 이상의 구현형태의 세부사항은 첨부된 도면 및 이하의 상세한 설명에서 설명된다. 다른 특징은 상세한 설명, 도면 및 청구항으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서에 기재된 특징 및 이점은 모든 것을 포괄하지는 않으며, 특히 많은 추가적 특징 및 이점이 도면, 명세서 및 청구범위의 관점에서 당업자에게 명백해질 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 주로 가독성 및 설명의 목적을 위해 선택되었고, 본 발명의 주제의 범위를 제한하고자 하지 않음에 주의해야 한다.

도 1은 종래의 퓨즈 세팅 시스템의 도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 개시의 일부의 실시형태에서 무선 퓨즈 세터 인터페이스의 다양한 구성의 예시도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 공통의 무기 플랫폼과 상이한 퓨즈 유형 사이에서 인터페이싱할 수 있는 모듈식 퓨즈 세터 인터페이스의 도이다.
도 4a는 일 실시형태에 따른 다중 퓨즈 세팅 영역의 예시도이다.
도 4b는 일 실시형태에 따른 회전식으로 분리된 퓨즈의 예시도이다.
도 4c는 종래의 퓨즈 세터에서 보이는 타이밍 문제의 그래프 묘사이다.
도 5a는 일 실시형태에 따른 다중 퓨즈 세팅 영역의 확대도이다.
도 5b는 일 실시형태에 따른 퓨즈 세팅 사이클을 예시하는 그래프이다.
도 6a는 일 실시형태에 따른 다중 퓨즈 세팅 영역의 예시도이다.
도 6b는 일 실시형태에 따른 퓨즈 세팅 프로세스 중에 가해지는 전력 및 복수의 오토로더 스테이션에 걸쳐 연속적으로 발생하는 통신을 예시하는 그래프이다.
도 7a는 일 실시형태에 따른 확장된 전기 에너지 전송 영역을 구비한 다중 퓨즈 세팅 영역의 예시도이다.
도 7b는 일 실시형태에 따른 통신 영역을 넘어 확장되는 전기 에너지 전송 영역을 예시하는 그래프이다.
도 8은 일 실시형태에 따른 유도 퓨즈 세터 인터페이스의 토폴로지(topology)의 고수준의 개관도이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 전력 전송의 자기 공명 방법의 기본 원리의 예시도이다.
도 10a는 일 실시형태에 따른 자기 공명 에너지 전송 방법의 예시도이다.
도 10b는 일 실시형태에 따른 도 10a에 도시된 퓨즈의 확대도이다.
도 11은 일 실시형태에 따른 퓨즈가 프로그래밍 영역 내에 존재하는 것을 검출하기 위한, 그리고 퓨즈 세터와 퓨즈 사이에 통신을 확립하기 위한 프로세스를 묘사하는 다이어그램이다.
도 12a는 일 실시형태에 따른 기본 네트워크 토폴로지를 예시하는 다이어그램이다.
도 12b는 일 실시형태에 따른 퓨즈 식별 프로토콜 및 상태 천이를 예시하는 다이어그램이다.
도 13은 일 실시형태에 따른 소프트웨어 통신 구조를 위한 퓨즈 세터 OSI(Open Systems Interconnection) 모델을 예시하는 다이어그램이다.
도 14는 사이버보안용 공개/개인 키 암호의 사용을 도시하는 다이어그램이다.
도 15는 사이버보안용 공개/개인 키 암호의 사용을 도시하는 다른 다이어그램이다.
도 16은 일 실시형태에 따른 본 개시에 따른 퓨즈 세팅 방법을 묘사하는 흐름도이다.
본 실시형태의 이들 특징 및 기타 특징은 이하의 상세한 설명을 기술된 도면과 함께 읽음으로써 더 잘 이해할 수 있을 것이다. 첨부된 도면은 축척에 따라 작도되지 않았다. 명확히 하기 위해, 모든 도면의 모든 구성요소에 라벨을 붙이지는 않았다.

이 개시는 무선 퓨즈 세터 인터페이스 시스템 및 프로세스에 관한 것이며, 이것은 복수의 포트, 및 전자 서브시스템 상의 복수의 포트와 공통 인터페이스를 갖는 복수의 출력 인터페이스를 포함하는 전자 서브시스템을 포함한다. 복수의 출력 인터페이스는 퓨즈에 전기 에너지를 제공하도록 구성되는 전기 에너지 전송 영역, 및 퓨즈에 퓨즈 세팅 데이터를 전송하도록 구성되는 고속 데이터 통신 영역을 포함한다. 무선 퓨즈 세터 인터페이스는 대응하는 퓨즈와 퓨즈 세터 인터페이스 사이의 회전 또는 기타 물리적 정렬을 필요로 함이 없이 퓨즈 세팅 기능을 제공한다.

정밀 유도 병기(PGM)용 정밀 유도 키트(PGK) 퓨즈는 퓨즈 세팅으로 알려진 프로세스에서 발사 전에 프로그래밍된다. 본 명세서의 개시를 통해 사용되는 바와 같이, PGK는 PGM의 임의의 프로그램가능한 측면을 지칭한다. 퓨즈 세팅은 퓨즈와 PRM이 원하는 임무를 수행하는 데 필요한 데이터를 퓨즈에 전달하는 프로세스이고, 퓨즈 기능 검사가 실행되고, 퓨즈 상태 정보가 퓨즈 세터로 되돌아간다. 이 퓨즈 세팅 프로세스는 발사 전에 각각의 개별 퓨즈 상에서 실행된다. 각각의 퓨즈 세팅에 필요한 시간의 길이는 많은 요인에 의해 결정된다. 요인에는 퓨즈의 부팅 및 초기화 시간; 퓨즈 세팅 데이터의 크기; 퓨즈 데이터의 처리, 배포, 무결성 검사; 및 기능 상태 검사가 포함될 수 있다. 퓨즈 세팅 프로세스에 관련된 요인에 기초하여, 퓨즈 세팅에 필요한 소요 시간은 포병 플랫폼의 원하는 발사 속도에 기초하여 이용가능한 실제 시간을 초과할 수 있다. 그 결과, 퓨즈의 프로그래밍 및 세팅은 포병 플랫폼에 의해 달성가능한 최대 발사 속도의 면에서 제한 요인이 될 수 있다.

따라서, 본 개시의 실시형태에 따르면, 무선 퓨즈 세터 인터페이스를 위한 기술 및 구조가 개시되며, 이것은 복수의 포트, 및 전자 서브시스템 상의 복수의 포트와 공통 인터페이스를 갖는 복수의 출력 인터페이스를 포함하는 전자 서브시스템을 포함한다. 퓨즈 세터 인터페이스는 복수의 퓨즈에서 동시에 사용하도록 구성될 수도 있다.

도 1은 종래의 기술에서 보여지는 종래의 퓨즈 세팅의 예시도이다. 발사체를 총 또는 발사장치에 신속하게 공급하기 위한 오토로더 메커니즘(102)을 구비한 포병 건 플랫폼(gun platform) 등의 플랫폼(100) 상에서, 도 1의 것과 같은 오토로더(102) 내의 종래의 퓨즈 세팅 시스템은 단일 퓨즈 세팅 영역(104)만을 포함한다. 이는 발사 속도에 기초한 퓨즈 세팅에 사용가능한 시간의 길이를 제한하며, 따라서 발사 전에 퓨즈에 로딩될 수 있는 데이터의 양을 제한한다. 이는 차세대 퓨즈가 보다 복잡해지고 더 다량의 데이터를 로딩할 필요가 있으므로 문제가 된다. 송신될 수 있는 데이터의 양을 제한하는 것에 더하여, 단일 퓨즈 세팅 영역(104)은 데이터의 전송 및 임의의 다른 퓨즈 세팅 작업의 수행에 사용가능한 시간의 길이도 제한한다. 퓨즈 세터의 통신 속도가 이미 그 최대 능력으로 작동하고 있는 경우, 보다 많은 양의 데이터를 송신하기 위해서는 더 긴 시간이 필요하다. 종래의 퓨즈 세팅 시스템은 단일 퓨즈 세팅 영역(104)만을 가지고 있으므로 실행할 수 있는 퓨즈 세팅의 복잡성은 단일의 총포 발사 사이클에 걸리는 시간에 의해 더욱 제한된다.

도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 본 개시의 실시형태에 따른 무선 퓨즈 세터 인터페이스의 다양 구성을 예시한다. 도 2a에 도시된 바와 같은 일 실시형태에서, 무선 퓨즈 세터 인터페이스(200)는 양면형(dual-side)이고, 여기서 전기 에너지 전송 코일(202)를 포함하는 전기 에너지 전송 영역은 퓨즈의 일측에 있고, 통신 안테나(204)를 포함하는 통신 영역은 타측에 있다. 이 구성은 복수의 발사체가 피드 트레이(206) 내에서 엔드 투 엔드(end-to-end) 배향으로 하나의 발사체가 피드 트레이(206) 내에서 선행하는 발사체 후에 배치되는 오토로더 구성에서의 사용에 적절할 수 있다. 퓨즈 세팅 프로세스 후, 퓨즈 장착된 발사체는 발사를 위해 발사관(208) 내로 들어간다. 도 2b에 도시된 바와 같은 다른 실시형태에서, 무선 퓨즈 세터 인터페이스(214)는 일면형(single-sided)이고, 여기서 전기 에너지 전송 코일(210)을 포함하는 전기 에너지 전송 영역 및 통신 안테나(212)를 포함하는 통신 영역은 중첩되어 퓨즈의 일측 상에서 퓨즈 세팅 영역을 생성한다. 이 실시형태는 공간 제약이 있을 수 있거나, 도 2a의 양면형 인터페이스와의 호환성이 없을 수 있는 오토로더 구성에 적절할 수 있다. 이들 실시형태의 둘 모두는 한번에 1 개의 퓨즈의 프로그래밍을 허용하지만, 적절한 공간이 있는 경우에는 피드 트레이를 따라 복수의 퓨즈 세터가 사용될 수 있다.

도 2c에 도시된 바와 같은 다른 실시형태에서, 무선 퓨즈 세터 인터페이스(216)는 복수의 퓨즈에 걸쳐 있으므로 다중 퓨즈 세팅 영역을 생성하고, 이를 통해 복수의 퓨즈의 세팅을 가능하게 한다. 이 구성에서 피드 트레이는 PGM을 서로 인접하여 배치한다. 전기 에너지 전송 코일(218)을 포함하는 전기 에너지 전송 영역 및 통신 안테나(220)를 포함하는 통신 영역은 발사를 위해 일렬로 배열된 여러 퓨즈에 걸쳐 중첩될 수 있다. 이러한 구성으로 인해 퓨즈를, 새로운 퓨즈가 세팅 영역으로 들어오는 것을 검출한 때에 시작되어 세팅이 완료될 때까지 계속되는, 파이프라인 방식으로 세팅하는 것이 가능해진다. 그 결과, 복수의 퓨즈가 동시에 프로그래밍될 수 있다.

도 3은 복수의 퓨즈 유형, 복수의 플랫폼, 그리고, 현재, 과거 뿐만 아니라 미래의 퓨즈 유형에 호환성이 있는 무선 퓨즈 세터 인터페이스 구성을 예시한다. 본 개시의 실시형태에 따르면, 퓨즈 세터 전자 서브시스템(300)은 포트를 통해 하나 이상의 출력 인터페이스(304)를 구비하는 공통 인터페이스(302)를 갖는다. 출력 인터페이스(304)에는 무선 인터페이스, 직접 접속 인터페이스, 및 EPIAFS(Enhanced Portable Inductive Artillery Fuze Setter) 인터페이스가 포함될 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 이들 출력 인터페이스(304)는 다양한 퓨즈 유형에 대한 퓨즈 고유의 인터페이스를 가지며, 따라서 퓨즈 세터가 상이한 퓨즈 요건에 대해 보편적으로 호환성을 갖는 것이 가능해진다. 전술한 상이한 출력 인터페이스 유형의 각각을 사용하여 통신하는 버전과 유형의 면에서 복수의 상이한 퓨즈 변형례가 있을 수 있다. 퓨즈 세터와 공통의 인터페이스를 공유하는 복수의 상이한 퓨즈 변형례가 있을 수 있다. 일 실시형태에서, 모두가 본 개시의 퓨즈 세터에서 무선 인터페이스를 사용하는 복수의 퓨즈 유형이 있을 수 있다. 또한, 이들 출력 인터페이스(304)는 어떤 유형이 사용되는 있든 공수, 해양 및 육상 플랫폼에서 전기 에너지, 데이터 통신, 및 이산 신호를 퓨즈 세터로부터 퓨즈로 호환가능한 형태로 변환할 수 있다. 일 실시형태에서, 데이터 통신은 퓨즈 세터와 퓨즈 사이에서 양방향으로 실행된다. 다른 실시형태에서, 이산 신호 통신 및 전기 에너지 전송은 퓨즈 세터로부터 퓨즈로의 일방향이다.

전체적인 퓨즈 세팅 시간을 단축하기 위해, 전기 에너지 전송 영역은 복수의 퓨즈에 걸쳐 연장될 수 있고, 그 결과 각각의 퓨즈는 더 긴 시간 동안 급전될 수 있다. 복수의 퓨즈에 걸쳐 전기 에너지 전송 영역을 확장하는 것으로, 각각의 퓨즈는 오토로더의 일 사이클 시간 내에 이 모든 것을 완수하지 않고도 부팅 및 초기화, 퓨즈 세팅, 및 상태 보고에 더 많은 시간을 사용할 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시형태에 따르면, 도 4a는 전기 전송 및 데이터 전송을 가능하게 하기 위해 근접하는 2 개 이상의 PGM에 걸쳐 연장되는 대형 패널 내에 전기 에너지 전송 영역(402) 및 통신 영역(404)을 포함하는 다중 퓨즈 세팅 영역(400)을 도시한다. 전기 에너지 전송 영역(402)은 발사 전에 모든 필요한 일을 하는 데 충분한 시간 동안 퓨즈에 전력을 공급하기 위해 필요한 수의 퓨즈 세팅 스테이션에 걸쳐 확장될 수 있다. 이 전기 에너지 전송 영역(402)에는 퓨즈에 전기 에너지를 제공하는 전기 에너지 전송 코일이 포함된다. 일 실시형태에서, 전기 에너지 전송 코일은 유도형 코일이다. 일 실시형태에서, 무선 전기 에너지 전송은 자기 공명을 통해 실행된다. 자기 공명은 에너지 전송원과 수신 코일 사이의 거리에 기인하는 효율 저하를 극복하면서 높은 전기 에너지를 효율적으로 전송할 수 있다. 자기 공명은 큰 에어 갭을 가로질러 1 W 미만 내지 1 kW 초과의 전력을 전송할 수 있다. 또한, 자기 공명 기술은 특정의 시스템의 요구에 부합하도록 조절가능하다. 다른 실시형태에서, 무선 전기 에너지 전송은 전자기 인덕턴스를 통해 실행된다.

따라서 본 개시의 실시형태에 따르면, 도 4a의 다중 퓨즈 세팅 영역에는 통신 영역(404)도 포함된다. 이 통신 영역(404)은 필요한 퓨즈 세팅 데이터를 퓨즈에 전송하도록 구성되는 통신 트랜시버를 포함한다. 통신 트랜시버 양방향 통신이 가능하다. 일 실시형태에서, 통신 트랜시버는 안테나를 사용한다. 다른 실시형태에서, 통신 트랜시버는 유도 코일을 사용한다. 일 실시형태에서, 통신 트랜시버는 퓨즈 내의 GPS 클록을 동기시키기 위해 GPS 기반의 네비게이션을 이용하는 퓨즈에 GPS TMP(Global Positioning System Time Mark Pulse)를 전송하도록 구성된다. GPS TMP는 TMP를 사용하여 퓨즈 세터 내의 유도 에너지 전송 신호를 변조함으로써 에어 갭을 가로질러 전송될 수 있다. 그 후에 퓨즈는 결과적인 펄스를 추출 및 디코딩할 수 있다. 일 실시형태에서, 통신 영역은 블루투스® 또는 와이파이® 등의 무선 RF 통신 링크를 사용한다. 다른 실시형태에서, 통신 영역은 근접장 자기유도(NFMI) 등의 유도 통신 링크를 사용한다. NFMI는 근거리에서의 작동으로 인해 거리에 비해 방사 신호 강도가 급격히 저하하는 비교적 짧은 에어 갭을 가로질러 고속 통신을 제공한다. 따라서, NFMI는 신호가 주위 환경 내로 누출할 가능성 및 원하지 않는 검출에 노출될 가능성이 낮아지므로 특유한 수준의 데이터 보안을 제공한다.

도 4b는 발사체(408)로부터 회전식으로 분리되는 퓨즈 부분(406)을 예시한다. 이것이 회전식으로 분리되어 있으므로, 이로 인해 퓨즈(406)는 발사체(408)의 종축선(410)을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있다. 그 결과, 퓨즈 회전 위치는 퓨즈 세팅 스테이션(412)에 대하여 불확정이다. 무선 퓨즈 세터 인터페이스의 이점 중 하나는 퓨즈가, 무선 신호는 퓨즈의 회전 배향에 비의존성이므로, 인터페이스의 퓨즈 측 상의 커넥터를 인터페이스의 퓨즈 세터 측 상의 대향 커넥터에 정렬시키기 위해 특정의 고정된 배향으로 회전될 필요가 없다는 것이다.

도 4c는 종래의 퓨즈 세터 인터페이스에서 보이는 타이밍 문제를 예시한다. 본 개시의 실시형태에 따르면, 퓨즈 프로그래밍 영역은 복수의 오토로더 매거진 스테이션을 가로질러 확장되는 무선 기술을 사용하여 생성될 수 있다. 이는 퓨즈 프로그래밍 영역이 각각의 퓨즈를 프로그램하기 위해 이용가능한 시간을 효과적으로 연장하므로 도 4c에 예시된 제한된 퓨즈 세팅 시간의 문제를 경감하도록 돕는다. 그 결과, 프로그래밍 영역에 있는 복수의 퓨즈는 파이프라인 방식으로 동시에 프로그래밍될 수 있다. 도 4c는 사이클 시간(421)이 7 초인 오토로더(422)의 실시형태를 도시하며, 이 사이클 시간 내에는 단일의 매거진 스테이션(418) 내에서 퓨즈 세팅에 이용될 수 있는 약 6.5 초와 현재의 사이클(420)의 말기에 다음의 매거진 스테이션에 퓨즈 장착된 발사체를 전송하기 위한 약 0.5 초가 있다. 이 실시례에서 퓨즈 세팅을 위해 이용가능한 전체적인 시간은 건 플랫폼 오토로더 메커니즘의 사이클 시간에 의해 제한된다. 복수의 매거진 스테이션에 걸쳐 프로그래밍 영역을 확장함으로써, 이용가능한 전체적인 프로그래밍 시간(423)을 연장할 수 있고, 이로 인해 발사 전 프로그래밍 작업을 달성하는 것에 관련된 시간적 제약을 완화시킬 수 있다. 도 4c의 실시형태에서, 프로그래밍 영역은 2 개의 매거진 스테이션에 걸치도록 확장되었으며, 프로그래밍 시간(423)을 효과적으로 2 배로 하고 있다. 이로 인해 이용가능한 퓨즈 프로그래밍 시간을 13.5 초(424)로 증가되어, 2 개의 완전한 사이클 시간으로부터 퓨즈 장착된 발사체를 다음 스테이션(420)으로 전송하는 데 필요한 시간을 뺀 시간으로 연장된다. 전술한 시간 값은 대표적인 것에 불과한 것으로서 비제한적 예로서 제공된 것이다. 특정한 오토로더는 상이한 사이클 시간을 가질 수 있다. 본 개시에서 퓨즈 세터 인터페이스는 복수의 퓨즈 장착된 발사체에 걸칠 수 있다는 것을 이해해야 한다.

본 개시의 실시형태에 따르면, 도 5a 및 도 6a은 전기 에너지 전송 영역 및 통신 영역이 중첩되는 확장된 퓨즈 세팅 영역을 예시한다. 이 확장된 퓨즈 세팅 영역은 복수의 퓨즈 세팅 스테이션에 걸쳐 연속적인 방식으로 퓨즈 세팅을 실행할 수 있게 한다. 예를 들면, 도 5b 및 도 6b는 3 개의 퓨즈 세팅 스테이션(A, B, C)에 미치는 퓨즈 세팅 영역(500, 600)을 보여주는 타이밍 예시도이다. 예시의 목적을 위해, 다음은 발사체(1)에 대한 일례이다. 퓨즈를 갖는(퓨즈 장착된) 발사체(1)는 퓨즈 세팅 프로세스를 시작하기 위해 스테이션(C)에서 퓨즈 세팅 영역으로 들어간다. 일 실시형태에서, 퓨즈 장착된 발사체(1)는 하나의 완전한 총포 발사 사이클에 걸리는 시간 내에 다음 스테이션(B)으로 이동한다. 도 5b에 도시된 실시례에서, 확장된 퓨즈 세팅 영역으로 인해, 퓨즈 장착된 발사체가 발사 위치로 이동되기 전에, 최후의 사이클의 동일한 25%에 더하여 스테이션 C 및 B에서는 단일의 총포 발사 사이클의 약 25%로부터 2 개의 완전한 총포 발사 사이클까지 이용가능한 퓨즈 세팅 시간이 증가하였다. 25% 값은 추정치이며, 높은 오토로더 사이클 속도를 달성하는 데 걸리는 최소 시간을 나타낸다. 이 값은 단일의 총포 발사 사이클의 60-80%만큼 증가할 수 있으나, 사이클 내의 시간의 일부가 퓨즈 장착된 발사체를 다음의 오토로더 퓨즈 세팅 스테이션으로 이동시키는 데 전용될 것이므로 100%를 달성하지는 못할 것이다(도 4c 참조). 도 5a 및 도 6a는 복수의 퓨즈 세팅 스테이션에 걸쳐 연장되는 통신 영역(502, 602) 및 에너지 전송 영역(504, 604)을 도시하며, 이로써 퓨즈에 급전하고, 퓨즈가 퓨즈 세팅 영역으로 들어가는 순간으로부터 발사 직전에 최종 세팅 스테이션을 벗어날 때까지 연속적으로 퓨즈와 통신한다. 그 결과, 각각의 퓨즈 장착된 발사체가 하나의 스테이션으로부터 다음 스테이션으로 이동할 때 급전 또는 통신을 중단할 필요가 없고, 퓨즈 세팅에 사이클 시간 전체를 그리고 복수의 사이클 시간을 사용할 수 있다. 전력 및 통신이 퓨즈 장착된 발사체에 이용가능하게 되는 한편으로 퓨즈 장착된 발사체는 필요한 전력 및 데이터만을 사용한다는 것을 알아야 한다.

본 개시의 실시형태에 따르면, 도 7a 및 도 7b는, 퓨즈가 통신 영역(700)으로 들어가기 전에 전기 에너지 전송 영역(702)으로 들어가도록, 통신 영역(700)이 더 큰 전기 에너지 전송 영역(702) 내에서 단일의 세팅 스테이션으로 제한되는 경우의 퓨즈 세팅 영역을 예시한다. 전기 에너지 전송 영역(702)이 통신 영역(700)을 넘어 확장되므로, 이 구성으로 인해 퓨즈 세팅 통신을 시작할 필요가 있기 전에 임의의 필요한 기능 검사를 부팅, 초기화 및 실행하기 위해 보다 많은 시간을 퓨즈에 부여할 수 있다. 그렇게 함으로써 이로 인해 발사 전에 퓨즈 세터 통신을 확립할 필요가 발생하기 전에 퓨즈는 특정의 기동 작업을 실행하기 위한 시간을 확보할 수 있다. 도 7b는 도 7a의 다중 퓨즈 세팅 영역에서 보이는 퓨즈 세팅의 그래프를 예시한다. 퓨즈 장착된 발사체가 도 7a에 도시된 바와 같이 다중 퓨즈 세팅 영역(704)의 스테이션 C로 들어가는 경우, 이것은 먼저 도 7a의 전기 에너지 전송 영역(702)으로 들어간다. 전기 에너지 전송 영역(702)은 퓨즈가 스테이션 C 및 B(706)에 있는 동안에 퓨즈에 전력을 부여한다. 다음에 퓨즈 장착된 발사체가 스테이션 B로 이동함에 따라 이것은 통신 영역(700)으로 들어간다. 여기서, 통신 영역(700)은 발사를 위해 퓨즈를 적절히 구성하는 데 필요한 데이터를 전송한다. 다음에 퓨즈 장착된 발사체가 스테이션 A를 향해 전진함에 따라, 발사체가 발사장치의 피드 트레이로 들어갈 준비를 함에 따라 퓨즈에 적용되는 전력 및 데이터의 수준은 저하한다.

도 8은 본 개시의 실시형태에 따른 유도 무선 퓨즈 세터 인터페이스의 토폴로지의 고수준의 개관도이다. 일 실시형태에서, 유도 통신 링크가 구현된다. GPS 타임 마크 펄스(TMP)가 도 8에서 보이는 에어 갭(800)을 가로질러 전송된다. 이는 TMP를 사용하여 퓨즈 세팅 내의 유도 에너지 전송 신호를 변조함으로써 달성된다. 그 후에 퓨즈는 이들 펄스를 추출 및 디코딩할 수 있다. 다른 실시형태에서는, 유도 통신 링크 대신에 블루투스® 또는 와이파이® 등의 무선 RF 통신 링크가 구현된다. 이러한 통신은 퓨즈의 능력에 따라 암호화되거나 아니면 안전화될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 4 개의 퓨즈(802, 804, 806, 808)가 열지어 있다. 이 실시례에서, 퓨즈 4(802)는 아직 퓨즈 세팅 영역(810) 내로 들어가 있지 않다. 퓨즈 4(802)는 급전되지 않고 세팅되지 않은 상태이다. 퓨즈 3(804) 및 퓨즈 2(806)는 퓨즈 세팅 영역(810) 내에 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 퓨즈 3(804)은 퓨즈 세터(812)로부터 에너지를 받고 급전된다. 다음에 퓨즈 세터(812)는 퓨즈 3(804)와의 접속을 발견, 식별 및 확립한다. 퓨즈 2(806)를 위한 퓨즈 세팅 프로세스가 이미 진행되는 동안에 퓨즈 3(804)를 위한 퓨즈 세팅이 시작된다. 퓨즈 세터가 퓨즈 2(806)의 세팅을 완료함에 따라 퓨즈 2(806)는 발사 전의 최종 스테이션을 점유한다. 퓨즈 2(806)의 퓨즈 세팅은 완료까지 이어지고, 퓨즈 세터의 상태가 퓨즈 세터에 보고된다. 퓨즈 1(808)은, 도 8에서 보이는 바와 같이, 완전히 세팅이 완료되었고, 발사 준비를 위해 퓨즈 세팅 영역을 초과하여 진행되어 있다. 이제 퓨즈 1(808)은 내부에 급전되고 발사 대기 중에 있다. 퓨즈 세팅 프로세스 중에 획득된 에너지는 발사 대기 중에 퓨즈 1(808)의 내부에 전력을 공급한다. 다른 실시형태에서, 퓨즈 세팅으로부터 획득된 에너지 이외의 다른 내부 전원을 사용하여 퓨즈의 내부에 급전할 수 있다. 일 실시형태에서, 대안적인 내부 전원은 리튬 배터리이다.

일반적으로, 퓨즈 세터는 퓨즈 세팅 프로세스 중에 퓨즈에 급전할 수 있어야 한다. 또한, 퓨즈는 퓨즈 세터가 분리된 후에 발사를 통해 퓨즈에 전력을 공급하는 데 도움을 주도록 추가의 전기 에너지를 저장할 수 있다. 전체적인 퓨즈 세팅 시간을 단축하는 데 도움이 되도록 필요한 에너지를 가능한 한 단시간 내에 전송하기 위해 고전력이 필요하다. 종래 기술의 통상적인 접근법은 에너지 전송을 위해 전자기유도를 사용하는 것이었다. 그러나, 이 접근법에는 어떤 결점이 있다. 전자기유도는 본 개시에서 볼 수 있는 바와 같이 자기 공명에 비해 저효율의 전력 전송을 생성한다. 또한, 전자기유도는 작은 에어 갭(약 3 cm)을 통해서만 효율적 및 효과적으로 전력을 전송할 수 있다. 이 전송 거리의 제한은 퓨즈 및 퓨즈 세터에서 송전 코일과 수전 코일 사이의 에어 갭이 증가하면 전송 효율이 저하함을 의미한다.

대조적으로, 자기 공명 무선 에너지 전송은 전자기유도 에너지 전송에서 보이는 결점을 극복할 수 있다. 전자기유도와 달리 자기 공명은 퓨즈 세팅 중에 다량의 에너지를 보다 효율적으로 전송할 수 있다. 그 결과, 이는 최소의 에너지 손실로 인터페이스 전체에 에너지를 전송할 수 있음을 의미한다. 또한, 자기 공명은 전기 에너지의 전송을 위해 퓨즈 및 퓨즈 세터의 송전 코일과 수전 코일 사이의 근접을 필요로 하지 않는다. 오히려, 자기 공명은 효율을 손실함이 없이 보다 큰 에어 갭을 가로질러 전기 에너지를 전송할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 송전측 상의 커패시터(900) 및 수전측 상의 커패시터(902)를 삽입하여 대응하는 인덕터(904, 906)와 LC(인덕터 및 커패시터) 공명 회로를 형성함으로써 달성된다. 그러면 양측 상의 공명 주파수를 일시킴으로써 전력이 전송된다. 이 자기 공명 접근법은, 도 9에 예시된 바와 같이, 에어 코어 변압기를 형성함으로써 작동한다. 이 변압기는 퓨즈 세터(1차 측) 상의 구동 코일 L1(904) 및 퓨즈(2차 측) 상의 피동 코일 L2(906)로 구성된다. 1차 측의 LC 탱크 회로(C1, L1)(900, 904)는 탱크 공명 주파수에서 AC 입력 파형에 의해 구동된다. 퓨즈 L2(902) 및 퓨즈 C2(906) 내의 2차 측 탱크 회로는 1차 측과 동일한 주파수로 동작한다. 이 2 개의 측은 공통의 공명 주파수로 동작하므로, 비교적 큰 에어 갭을 가로질러 1차 코일과 2차 코일 사이에서 높은 전력 전송 효율이 얻어진다. 이 에어 갭은 수 인치를 초과할 수 있다.

따라서 본 개시의 실시형태에 따르면, 도 10a은 본 개시의 실시형태에 따른 자기 공명 에너지 전송을 사용하는 퓨즈 세터 구현형태의 예시도이다. 일 실시형태에서, 퓨즈 세터(1000)는 퓨즈 세팅 영역(1010) 내에서 자기 공명 에너지 전송을 통해 발사체 상의 퓨즈(1004, 1006, 1008)에 에너지를 전송하도록 구성된 퓨즈 세터 에너지 전송 코일(1002)을 갖는다. 자기 공명을 달성하기 위해, 송전측 및 수전측 내에 커패시터를 삽입하여 LC 공명 회로를 형성한다. 그러면 그 각각의 공명 주파수와의 일치에 기초하여 퓨즈 세터 측(1002)과 퓨즈 측(1004, 1006, 1008) 사이에서 전력이 전송될 수 있다. 자기 공명은 종래의 전자기유도에 비해 여러 가지 이점이 있다. 자기 공명 무선 전력 전송은 코일들 사이의 거리로 인해 전송 효율의 저하를 최소화한다. 그 결과, 자기 공명 에너지 전송은 비교적 큰 에어 갭을 가로질러 고전력 전송(1 W 미만 내지 1 kW 초과)을 달성할 수 있다. 또한, 자기 공명 에너지 전송은 GPS TMP 전송 등의 이산 신호 데이터의 전송을 지원할 수도 있는 확장가능한 기술이다. 도 10b에서 보이는 바와 같이, 도 A는 퓨즈 세터로부터 에너지를 받아들이는 퓨즈 에너지 수신 코일(1012)을 수용하는 퓨즈의 선단의 분해도를 도시한다. 다양한 퓨즈들이 퓨즈 세팅 영역을 통해 발사 스테이션으로 진행함에 따라 에너지가 계속적으로 그곳에 전송된다.

발사 전에 퓨즈를 적절히 프로그래밍하기 위해, 퓨즈 세터는 PGM의 퓨즈에 다량의 데이터를 전송해야 한다. 전술한 바와 같이, 이 다량의 데이터는 이용가능한 발사 사이클 시간을 초과할 수 있다. 그 결과, 퓨즈 세터와 퓨즈 사이에 고속 무선 데이터 전송이 필요하다. 이러한 접근법 중 하나는 근접장 자기유도(NFMI)를 사용하는 것을 포함한다. NFMI 통신은 공명 유도 결합(RIC)의 원리에 기초한다. RIC는 2 개의 정합된 코일을 포함하며, 각각의 코일은 동일한 공명 주파수를 갖는 자체의 LC 회로를 형성한다. NFMI 통신은 자기장을 변조하고, NFMI 디바이스들 사이의 근거리 무선 통신(NFC)의 기반을 형성한다. 그 결과, 전기장은 통신에서 전혀 역할을 하지 않으므로 신호는 거의 순수하게 자기적이고, 따라서 전자기 파와 관련된 일반적인 페이딩(fading) 및 회절의 곤란을 겪지 않는다.

또한, NFMI는 방사 신호 강도가 급격히 저하하는 비교적 짧은 에어 갭을 가로질러 고속 통신 기능을 제공한다. 이는 궁극적으로 전송된 데이터가 주변 환경으로 누출하는 신호 누출의 가능성을 최소화한다. 데이터 보안의 관점에서, 데이터 누출은 현장에서 적대적인 활동자에 의한 검출 가능성의 기회(즉, 도청)를 발생시키기 때문에 문제가 된다. NFMI 통신은 원거리장에서 신호 강도의 급격한 저하를 사용하여 이 잠재적인 데이터 보안 문제에 대처한다. 보다 구체적으로, 근거리장(캐리어 신호 파장에 의해 정의됨) 내에서, 수신 전력은 아래에서 더 설명하는 RF 무선 통신에 기초한 원거리 통신의 거리 r의 1/r²가 아니고 1/r⁶로서 저하한다. 이 급격한 저하로 인해, NFMI 통신은 RF 무선 통신보다 도청의 영향을 덜 받는다. 다른 무선 데이터 전송 접근법은 블루투스® 및 와이파이® 등의 RF 무선 기술을 사용한다. RF 무선 기술은 고속 통신을 제공할 뿐만 아니라 NFMI보다 더 먼 거리에 걸친 원거리 환경에서 동작하는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 장거리 능력은 데이터 보안이 중요한 고려사항인 오토로더의 적용에서는 이상적이지 않을 수 있다.

도 11은 퓨즈가 프로그래밍 영역 내에 존재하는 것을 검출하기 위한, 그리고 퓨즈 세터와 퓨즈 사이에 통신을 확립하기 위한 프로세스를 묘사하는 다이어그램이다. 도 11은 또한 퓨즈의 유형을 식별하는 것 및 퓨즈 유형 상에 기초하여 퓨즈와의 통신하기 위해 사용되는 적절한 메시지 세트를 선택하는 것을 도시하고 있다. 메시지 세트 내의 메시지는 퓨즈 세팅 프로세스 중에 퓨즈에 전달되는 퓨즈 유형에 고유한 데이터 요소를 포함할 수 있다는 것에 주목해야 한다. 이 구조로 인해 메시지 세트를 다양한 퓨즈 유형에 맞추어 커스터마이제이션(customization) 및 조정할 수 있다. 다양한 퓨즈 유형을 수용하는 이러한 능력은 위의 도 3에서도 볼 수 있다. 아래의 도 12는 도 11에서 보이는 식별 프로세스 중에 다양한 상태 천이를 예시한다.

도 11에 따르면, 퓨즈 세터는 퓨즈 식별(1100)을 위해 메시지 프로토콜을 사용함으로써 퓨즈와의 접촉을 시도한다. 이 메시지 프로토콜(1100)은 시스템이 인식하는 퓨즈 유형에 공통이다. 먼저, 퓨즈 세터는 퓨즈를 호출한다(1102). 그러면 퓨즈는 확인 및 응답(1104)하고, 퓨즈 세터에 의한 요구에 응하여 퓨즈 식별 메시지를 세터에 제공한다(1108). 퓨즈 세터가 퓨즈의 유형을 결정 및 식별한 후, 퓨즈 세터는 그 특정 퓨즈에 관련된 세팅 메시지를 선택하고, 이것을 사용하여 퓨즈를 세팅한다(1110). 퓨즈 고유의 프로토콜인 퓨즈 세팅(1112) 중, 퓨즈 세터는 이 메시지를 퓨즈에 송신하고(1114), 그러면 퓨즈는 수신 확인을 반송한다(1116).

도 12a는 본 개시의 실시형태에 따른 통신 네트워크 토폴로지를 예시하는 다이어그램이다. 일반적으로, 통신 네트워크 토폴로지는 마스터 디바이스(1200)로서 기능하는 퓨즈 세터 및 슬레이브 디바이스(1202, 1204, 1206)로서 작용하는 하나 이상의 퓨즈로 표시될 수 있다. 마스터 디바이스(1200)는 공통적으로 이해되는 프로토콜을 사용하여 하나 이상의 슬레이브 디바이스(1202, 1204, 1206)에 접속을 확립한다. 예시의 목적을 위한 일 실시형태에서, 이 프로토콜은 블루투스® 처리와 유사하다. 각각의 마스터 디바이스/슬레이브 디바이스 쌍은 고유의 N 비트 어드레스를 갖는다. 이것은 통상적으로 M자릿수의 16진수 값의 형태로 표시된다. 어드레스의 가장 중요한 절반(N/2 비트)은 조직 고유의 식별자(OUI)일 수 있다. OUI를 사용하여 디바이스 패밀리 또는 기타 디바이스 그룹 정보를 식별할 수 있다. 하위 N/2 비트는 어드레스의 고유의 부분을 나타낸다. 실제의 통신 메커니즘은 자기 유도 또는 아니면 무선 기반일 수 있다.

도 12b는 통신 네트워크 토폴로지에 대한 접속 프로세스에 관련된 다양한 상태 천이의 다이어그램이다. 본 개시의 실시형태에 따르면, 조회 상태에서, 마스터 디바이스는 다른 슬레이브 디바이스를 발견하기 위해 조회를 실행한다. 일 실시형태에서, 마스터 디바이스는 조회 요구를 송신하고, 이에 따라 이러한 요구를 리스닝(listening)하는 임의의 슬레이브 디바이스는 그 어드레스로 응답한다. 이것은 또한 그 명칭 및 기타 정보로 응답할 수도 있다. 페이징(paging)/접속 상태에서, 페이징은 2 개의 디바이스들 사이의 접속을 형성하는 프로세스이다. 그러나, 이 접속이 시작되기 전에 각각의 디바이스는 다른 디바이스의 어드레스를 아는 것이 필요하다. 이 정보는 이전에 설명한 조회 상태 중에 얻어진다. 디바이스가 페이징/접속 프로세스를 완료한 후, 디바이스는 접속 상태로 들어간다. 여기서, 이 디바이스가 접속된 동안에 이것은 적극적으로 참여하거나 저전력 슬립 모드(sleep mode)로 들어갈 수 있다. 일 실시형태에서, 디바이스는 정상적 접속된 모드인 액티브 모드(Active Mode)로 들어갈 수 있다. 여기서, 디바이스는 적극적으로 데이터를 송신 또는 수신한다. 일 실시형태에서, 디바이스는 전력 절약 모드인 스닙 모드(Sniff Mode)로 들어갈 수 있다. 여기서, 디바이스는 낮은 활성이고, 100 ms마다 등의 세트 인터널(set internal)에서의 전송만을 리스닝한다. 다른 실시형태에서, 디바이스는 일시적인 전력 절약 모드인 홀드 모드(Hold Mode)로 들어갈 수 있다. 여기서, 디바이스는 정해진 시간 동안 휴면한 다음에 그 정해진 시간이 경과하면 액티브 모드로 돌아간다. 마스터 디바이스는 슬레이브 디바이스에 홀드하도록 명령할 수 있다. 다른 실시형태에서, 디바이스는 다양한 슬립 모드 중에서 가장 깊은 파크 모드(Park Mode)로 들어갈 수 있다. 여기서, 마스터 디바이스는 슬레이브 디바이스에 "파크"를 명령할 수 있고, 해당 슬레이브 디바이스는 마스터 디바이스가 슬레이브 디바이스에 웨이크백업(wake back up)을 지시할 때까지 비활성이 된다.

도 13은 본 개시의 실시형태에 따른 소프트웨어 구조에의 오픈 시스템 상호접속(OSI) 접근법의 도식도이다. 도 13에 도시된 비제한적 실시형태는 하나의 퓨즈만을 특징으로 하지만 아래에서 더 설명되는 이 접근법의 중요한 이점은 복수의 퓨즈가 네트워크를 이루고, 이로써 복수의 퓨즈가 네크워크를 이룰 수 있도록 단일 퓨즈 세터에 의한 동시 프로그래밍이 가능해지는 것이다. OSI 접근법은 각각의 통신 디바이스의 소프트웨어를 복수의 층으로 분할한다. 이들 층은 통신 디바이스가 수평방향으로 서로 통신할 수 있도록 하는 것이다. 수직 방향에서 각각의 층은 자신의 패어런트 층(parent layer)에게 서비스를 제공하고, 하위의 차일드 층(child layer)으로부터 요구되는 서비스를 수신한다. 도 13에서 보이는 바와 같이, 퓨즈 세터와 퓨즈 사이의 유일한 실제의 접속은 각각의 물리적 층(1300, 1302)이 상호작용하는 하부 레벨이다. 물리적 층(1300, 1302)은 데이터가 단지 비트스트림(bitstream)인 임의의 에러(error)를 검출 및 정정하면서 데이터 스트림 레벨에서 통신을 처리한다. 일 실시형태에서, 데이터 스트림 접속은 무선 접속 인터페이스로서 구현된다. 다른 실시형태에서, 데이터 스트림 접속은 직접 접속 인터페이스로서 구현된다.

본 개시의 실시형태에 따르면, 도 13은 네트워크를 통한 데이터 통신을 위한 OSI 모델을 구현한다. 이 네트워크는 다양한 실시형태에서 그로그래밍되는 퓨즈 세터 및 하나 이상의 퓨즈에 의해 표시되는 복수의 상호접속된 노드(node)에 의해 형성된다. 퓨즈 세터로부터 하나 이상의 퓨즈로 또는 그 역으로 통신되는 데이터는 먼저 도 13에서 보는 바와 같이 어플리케이션 층(1304, 1306)에서 패키징된다. 다음에 이 데이터 패키지는 세션 층(Session layer; 1312, 1314)으로 진행하기 전에 필요에 따라 포매팅 및 암호화를 위해, 보안 통신 헤더(header)가 부착되는 그리고 퓨즈와 퓨즈 세터 사이의 세션 또는 접속이 확립 및 관리되는 프레젠테이션 층(Presentation layer; 1308, 1310)으로 진행한다. 세션 층 서비스에는 승인, 인증 및 재접속이 포함될 수도 있다. 전송 층(1316, 1318)은 데이터 패킷의 전달을 관리하고, 에러 체킹을 실행하고, 일반적으로 데이터 흐름을 관리한다. 네트워크 층(1320, 1322)은 데이터 패킷 내에 포함된 논리 어드레스에 기초하여 데이터가 취하는 물리적 경로를 결정하고 각각의 데이터 패킷이 정정 목적지로 송신되는 것을 보장하는 것을 담당하는 네트워크 제어기로서 작용한다. 데이터 링크 층(1324, 1326)은 직접 접속된 노드들 사이에서 데이터 패킷을 전송하고, 수신된 데이터에 에러가 없다는 것을 보장한다. 데이터 패키지가 물리적 층(1300, 1302)까지 수직 하향으로 이동할 때, 데이터 패키지는 각각의 층에서 추가의 정보를 수신하고, 그 후에 수신 측 상의 대응하는 층은 해석 및 처리될 수 있다. 데이터 패키지가 (예를 들면, 퓨즈 세터로부터 퓨즈로, 그리고 이것의 역으로) 궁극적으로 인터페이스의 타측으로 송신되면, 수신된 데이터 패키지는 물리적 층(1300, 1302)에서 시작하고 추가의 처리를 위해 각각의 층을 통해 수직 상향으로 이동한다. 이 OSI 접근법은 여러 가지 장점을 제공한다. 각각의 층은 소프트웨어 모듈로서 구현될 수 있다. 이로써 각각의 층은 상하의 층과의 인터페이스를 형성한다. OSI 접근법은 다양한 모듈들 사이의 느슨한 결합을 유지함으로써 모듈식 및 재사용의 둘 모두를 가능하게 한다. 이 접근법에서는 어느 정도의 보안을 생성하고, 에러를 정정하는 등을 위해 퓨즈 세터와 퓨즈의 둘 모두로부터 대응하는 층을 추가 또는 제거함으로써 구성가능성을 허용한다. 또한, OSI 접근법은 퓨즈 측에서 퓨즈 유형에 따라 어플리케이션 층만을 더욱 커스터마이제이션할 필요가 있을 가능성이 생긴다.

사이버보안의 관점에서, 본 개시의 퓨즈 세터 인터페이스는 실제의 위협 및 예상되는 위협의 성질에 따라 다양한 사이버보안 기능을 구현할 수 있다. 도 14 및 도 15는 보안을 제공하기 위해 공개/개인 키 암호를 어떻게 사용할 수 있는지를 도시한다. 공개/개인 키 암호에 의해 퓨즈는 퓨즈 세터로부터 수신하는 데이터의 진위를 검증할 수 있다. 도 14에서 보이는 바와 같이, 퓨즈 세터 데이터를 암호화하기 위한 공개/개인 키 암호화 프로세스(1400)의 일 실시형태에서, 퓨즈 세터 데이터 페이로드(1402)는 퓨즈에 통신 또는 전송되도록 의도되는 퓨즈 세터 데이터를 위한 해쉬 알고리즘(hash algorithm; 1404)으로 처리된다. 이 해쉬 알고리즘(1404)은 데이터 페이로드를 독자적으로 식별하고, 이 데이터 페이로드에서 어떤 변화가 존재하는 것을 나타내는 해쉬 값을 생성한다. 다음에 퓨즈 세터 처리는 퓨즈 세터 개인키(1408)를 사용하여 이 해쉬 값(1406)을 암호화하고, 다음에 이 암호화된 해쉬(1410)을 퓨즈로 전송하기 위해 준비한다. 일 실시례에서 이 퓨즈 세트 데이터 페이로드(1412)는 또한 암호화되지 않고 퓨즈로 전송된다.

복호화 프로세스(1500)를 위한 도 15에서 보이는 바와 같이, 일 실시례에서, 퓨즈는 암호화된 해쉬(1502) 및 퓨즈 세트 데이터 페이로드(1412)를 수신한다. 암호화된 해쉬(1502)는 퓨즈 공개 키(1508)를 사용하여 복호화(1506)를 받아서 해쉬 값을 생성한다. 퓨즈는 퓨즈 세터와 동일한 해쉬 알고리즘(1510)을 사용하는 퓨즈 세트 데이터 페이로드(1412)를 사용하여 로컬 카피(local copy) 해쉬 값을 생성한다. 이 시스템은 다음에 2 개의 해쉬 값을 비교(1512)하여 이들이 일치되는지 여부를 확인한다. 해쉬 값이 일치하는 경우, 이것은 퓨즈 세터로부터의 데이터가 변경 또는 변화되지 않고 유효하다는 것을 표시해 준다. 해쉬 값이 일치하지 않는 경우, 이 데이터는 해킹되었거나 아니면 손상되었을 수 있고, 퓨즈는 표시 경고를 제공한다. 이러한 시나리오에서, 퓨즈는 기존 데이터를 지연시키거나, 검증된 퓨즈 세터 데이터를 기다리거나, 또는 발사를 진행하여 비행 데이터를 획득할 수 있다.

도 16은 본 개시의 일 실시형태에 따른 퓨즈 세팅 방법을 도시한다. 퓨즈가 퓨즈 세팅 스테이션(1600) 내로 또는 그 근처로 이동된다(1600). 다음에 퓨즈는 퓨즈 세팅 영역(1602)을 통해 이동하고, 이것은, 일 실시례에서, 퓨즈 세팅 스테이션을 퓨즈에 근접시킴으로써 퓨즈를 퓨즈 세팅 영역에 근접시키거나 퓨즈 세팅 영역을 퓨즈에 근접시킨다. 퓨즈 세팅 영역은 통신 영역 및 전기 에너지 전송 영역을 포함한다. 전기 에너지 전송 영역은 퓨즈에 급전(1604)하도록 구성되고, 이것은, 일 실시례에서, 적절한 전자장치에 급전하거나 퓨즈를 충전하도록 적절한 전력을 전송한다. 통신 영역은 발사를 위한 구성을 완료하는 데 필요한 데이터를 전송(1606)함으로써 퓨즈를 구성한다. 이것은 발사 관련 정보를 제공하는 일방향 통신일 수 있고, 또한 식별, 유지보수, 및 기존의 구성 정보 등 퓨즈로부터 데이터를 추출하는 양방향 통신을 포함할 수도 있다. 퓨즈 세팅 프로세스가 완료(1608)되면, 완전히 구성된 퓨즈 장착된 발사체는 피드 트레이로 전송되어 발사를 대기하거나 직접 발사를 진행할 수 있다.

본 개시의 실시형태의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적을 위해 제공되었다. 이것은 본 개시를 포괄하거나 개시된 정확한 형태로 제한하려고 의도하지 않는다. 이 개시에 비추어 많은 수정 및 변형이 가능하다. 본 개시의 범위는 상세한 설명에 의해 제한되지 않고 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의해 제한되는 것이 의도된다.

많은 구현형태가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않는 한 다양한 변경이 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도면에서 작업이 특정의 순서로 묘사되어 있으나, 이는 원하는 결과를 얻기 위해 이러한 작업이 도시된 특정의 순서 또는 순차적 순서로 실행될 필요가 있다는 것으로 또는 도시된 모든 작업이 실행되어야 한다는 것으로 이해되어서는 안된다.

Claims

무선 퓨즈 세터(fuze setter) 인터페이스로서,
하나 이상의 포트를 포함하는 전자 서브시스템; 및
상기 전자 서브시스템 상의 하나 이상의 포트와 공통 인터페이스를 갖는 하나 이상의 출력 인터페이스를 포함하고;
상기 하나 이상의 출력 인터페이스는,
퓨즈에 전기 에너지를 제공하도록 구성되는 전기 에너지 전송 영역; 및
상기 퓨즈에 퓨즈 세팅 데이터를 전송하도록 구성되는 고속 데이터 통신 영역을 포함하고;
상기 무선 퓨즈 세터 인터페이스는 상기 퓨즈와 상기 퓨즈 세터 사이의 회전 또는 기타 물리적 정렬을 필요로 함이 없이 퓨즈 세팅 기능을 제공하는, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 에너지 전송 영역은 전기 에너지 전송 코일을 포함하는, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 1 항에 있어서,
상기 통신 영역은 양방향 통신이 가능한 통신 트랜시버를 포함하는, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 3 항에 있어서,
상기 통신 트랜시버는 안테나 또는 유도 코일을 포함하는, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 에너지 전송 영역 및 상기 통신 영역 중 적어도 하나는 2 개 이상의 퓨즈와 동시에 맞물리는, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
발사체 상의 복수의 퓨즈를 세팅하기 위한 무선 퓨즈 세터 인터페이스로서,
하나 이상의 포트를 포함하는 퓨즈 세터 전자 서브시스템; 및
상기 전자 서브시스템 상의 하나 이상의 포트와 공통 인터페이스를 갖는 하나 이상의 출력 인터페이스를 포함하고;
상기 하나 이상의 출력 인터페이스는,
상기 퓨즈에 전기 에너지를 제공하도록 구성되는 전기 에너지 전송 영역 - 상기 전기 에너지 전송 영역은 복수의 퓨즈에 걸쳐 있음 -; 및
상기 퓨즈에 퓨즈 세팅 데이터를 전송하도록 구성되는 고속 데이터 통신 영역을 포함하고, 상기 통신 영역은 복수의 퓨즈에 걸쳐 있는, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 6 항에 있어서,
상기 전기 에너지 전송 영역은 단일 퓨즈 통신 영역과 결합되는 단일 퓨즈 전기 에너지 전송 영역인, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 6 항에 있어서,
상기 전기 에너지 전송 영역은 단일 퓨즈 통신 영역에 결합되는 다중 퓨즈 전기 에너지 전송 영역인, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 6 항에 있어서,
상기 전기 에너지 전송 영역은 다중 퓨즈 통신 영역에 결합되는 다중 퓨즈 전기 에너지 전송 영역인, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 6 항에 있어서,
상기 통신 영역은 양방향 통신이 가능한 그리고 근접장 자기유도를 사용하여 상기 퓨즈 세팅 데이터를 무선으로 전송하도록 구성되는 통신 트랜시버를 포함하는, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 6 항에 있어서,
상기 하나 이상의 출력 인터페이스에는 상이한 퓨즈 유형과 맞물리도록 구성되는 상이한 퓨즈 인터페이스가 포함되는, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 6 항에 있어서,
상기 출력 인터페이스에는 상기 전기 에너지 및 퓨즈 세팅 데이터 전송을 가능하게 하도록 서로 근접해 있는 상기 복수의 퓨즈에 걸쳐 연장되는 패널이 포함되는, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
제 6 항에 있어서,
상기 전기 에너지 전송 영역은 자기 공명에 의해 상기 퓨즈에 상기 전기 에너지를 제공하도록 구성되는, 무선 퓨즈 세터 인터페이스.
퓨즈를 무선으로 세팅하는 방법으로서,
상기 퓨즈를 퓨즈 세팅 스테이션에 근접시키는 것 - 상기 퓨즈 세팅 스테이션은 전기 에너지 전송 영역 및 통신 영역을 포함함 -;
상기 전기 에너지 전송 영역에 근접해 있는 동안에 상기 퓨즈에 전력을 공급하는 것; 및
상기 통신 영역에 근접해 있는 동안에 상기 퓨즈를 퓨즈 세팅 데이터로 구성하는 것을 포함하고;
상기 전기 에너지 전송 영역 및 상기 통신 영역은 상기 퓨즈에 대하여 중첩되는, 퓨즈를 무선으로 세팅하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 퓨즈를 퓨즈 세팅 데이터로 구성하는 것은 근접장 자기유도에 의한 것인, 퓨즈를 무선으로 세팅하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 전기 에너지 전송 영역에서 동시에 복수의 퓨즈에 전력을 공급하는 것을 더 포함하는, 퓨즈를 무선으로 세팅하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 통신 영역에서 동시에 복수의 퓨즈를 구성하는 것을 더 포함하는, 퓨즈를 무선으로 세팅하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 퓨즈 세팅 데이터 상의 공개/개인 키 암호를 더 포함하는, 퓨즈를 무선으로 세팅하는 방법.