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KR101802634B1 - 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법 및 장치 - Google Patents

자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법 및 장치 Download PDF

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KR101802634B1
KR101802634B1 KR1020160018878A KR20160018878A KR101802634B1 KR 101802634 B1 KR101802634 B1 KR 101802634B1 KR 1020160018878 A KR1020160018878 A KR 1020160018878A KR 20160018878 A KR20160018878 A KR 20160018878A KR 101802634 B1 KR101802634 B1 KR 101802634B1
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정명준
이철목
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법은 자함에 장착된 능동소나에서 수중물체로 핑(음파)을 송신하고, 그에 따른 에코(반향음)을 수신하는 단계(S100); 수중물체에 대한 탐지결과(자함으로부터의 거리)를 핑에 따라 누적하는 단계(S200); 상기 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리를 반영하여 에코그램 커서의 기울기를 변경하는 단계(S300); 및 상기 변경하는 단계(S300)에서 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서 및 상기 수중물체에 대한 탐지결과를 포함한 에코그램 탐지자료를 전시하는 단계(S400);를 포함한다. 본 발명에 따르면, 자함이 기동하더라도 고정된 수중물체와 기동하는 수동물체의 식별이 용이하다. 이에 따라, 고정된 수중물체의 탐지자료를 기준으로 기동하는 표적을 정확하게 식별할 수 있다.

Description

자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법 및 장치{A METHOD FOR DISPLAYING ECHO GRAM DETECTION DATA REFLECTING DRIVING CHARACTER OF OWNSHIP AND AN APPARATUS FOR THE SAME}
본 발명은 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자함이 기동하더라도 고정된 수중물체와 기동하는 수동물체의 식별을 용이하게 하는 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법 및 장치에 관한 것이다.
수중에서 원거리까지 전달 가능한 음파는 수중 물체 탐지 및 식별하기 위한 효과적인 수단으로 각종 소나에 활용되고 있다. 그 중 능동 소나의 경우 탐지 센서가 음파(핑)를 송신하여 표적에 부딪혀 맞고 되돌아오는 반향음(에코)을 수신해 원하는 수중 물체의 위치를 탐지하는 방법이다. 이러한 능동 소나의 탐지자료 전시 기법 중 다중 핑에 대한 탐지 결과 누적 자료 전시 기법으로 에코그램 기법이 있다(도 1 참조, 우측으로 갈수록 최신 핑 탐지결과임). 이는 3차원 에너지-거리-방위 능동 소나 탐지 자료를 방위별로 누적하여 전시하는 기법으로 연속적인 탐지 자료 전시를 통해 기동하는 수중 물체 탐지/식별에 유용하다.
도 1은 자함도 정지하고 수중물체도 정지한 상황에서 종래의 에코그램 커서 전시 기법을 설명한 그림이다. 자함이 정지한 상태에서 고정된 수중물체에 대한 탐지 결과는 RF k 거리에서 지속적으로 전시되는 탐지자료로 식별이 가능하다. 또한, vT1 k의 속력으로 자함에 접근하는 기동 수중물체에 대한 탐지자료는 핑이 누적될수록 거리 RT1 k에 대한 탐지자료가 우측으로 기울어지는 모양으로 전시된다. 또한, vT2 k의 속력으로 자함에서 멀어지는 기동 수중물체에 대한 탐지자료는 핑이 누적될수록, 거리 RT2 k에 대한 탐지자료가 좌측으로 기울어지는 모양으로 전시된다. 따라서, 자함도 정지하고 수중물체도 정지한 상황에서는 종래의 에코그램 커서 전시기법에 의해, 고정된 수중물체에 대한 탐지자료를 기준으로 표적의 식별이 가능하다.
그러나 종래의 에코그램 기법은 탐지 센서가 함정에 고정되어 탑재되어 있으므로, 자함이 이동하는 경우에는 정지한 수중물체에 대한 탐지자료가, 마치 기동하는 것처럼 잘못 인식되는 문제점이 있었다. 따라서, 이를 기준으로 표적의 식별(즉, 표적이 고정된 수중물체인지 기동하는 표적인지 여부의 식별)이 어려운 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1203044호 (2012.11.14)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리를 반영하여, 에코그램 커서의 기울기를 변경하는 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법은 자함에 장착된 능동소나에서 수중물체로 핑(음파)을 송신하고, 그에 따른 에코(반향음)을 수신하는 단계(S100); 수중물체에 대한 탐지결과(자함으로부터의 거리)를 핑에 따라 누적하는 단계(S200); 상기 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리를 반영하여 에코그램 커서의 기울기를 변경하는 단계(S300); 및 상기 변경하는 단계(S300)에서 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서 및 상기 수중물체에 대한 탐지결과를 포함한 에코그램 탐지자료를 전시하는 단계(S400);를 포함한다.
본 발명에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법은 자함에 장착된 능동소나에서 수중물체로 핑(음파)을 송신하고, 그에 따른 에코(반향음)을 수신하는 단계(S100); 수중물체에 대한 탐지결과(자함으로부터의 거리)를 핑에 따라 누적하는 단계(S200); 상기 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리를 반영하여 에코그램 커서의 기울기를 변경하는 단계(S300); 상기 변경하는 단계(S300)에서 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서가 수평을 이루도록 상기 에코그램 탐지자료의 좌표를 보정하는 단계(S500); 및 좌표가 보정된 상기 에코그램 탐지자료를 전시하는 단계(S600);를 포함한다.
상기 변경하는 단계(S300)에서 상기 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리는 하기의 수학식에 의해 도출되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112016016016397-pat00001
(여기서,
Figure 112016016016397-pat00002
는 자함에서 고정된 수중물체까지의 핑 누적에 따른 거리의 변화량이고, k는 핑 인덱스이며, i는 방위 인덱스이고, vo k는 k번째 핑 시점의 자함의 속력이고, vt k는 k번째 핑 시점의 수중물체의 속력이며, Tk는 k번째 핑 시점의 핑 송신주기(PRI : Pulse Repetition Interval)이고, θi는 자함의 헤딩을 기준으로 360도를 m개로 나누어 지정한 i번째 방위값임)
본 발명에 따른 저장매체(100)에는 상기 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법이 저장된다.
본 발명에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시장치는 상기 저장매체(100); 및 상기 저장매체(100)에 저장된 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법에 따라 에코그램 커서의 기울기를 변경하거나, 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법에 따라 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서가 수평을 이루도록 상기 에코그램 탐지자료의 좌표를 보정하는 연산부(200);를 포함한다.
상기 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시장치는 상기 연산부(200)에서 기울기가 변경된 에코그램 커서 및 상기 수중물체에 대한 탐지결과를 포함한 에코그램 탐지자료를 전시하는 제 1 전시부(300); 또는 상기 연산부(200)에서 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서가 수평을 이루도록 좌표가 보정된 상기 에코그램 탐지자료를 전시하는 제 2 전시부(400); 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 자함이 기동하더라도 고정된 수중물체와 기동하는 수동물체의 식별이 용이하다.
이에 따라, 고정된 수중물체의 탐지자료를 기준으로 기동하는 표적을 정확하게 식별할 수 있다.
도 1은 종래기술의 문제점을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 의해 도출된 에코그램 커서를 개략적으로 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 의해 좌표가 보정된 에코그램 탐지자료의 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법의 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시장치의 블록도.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의해 도출된 에코그램 커서를 개략적으로 설명하는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법의 순서도이다. 도 2 및 도 4를 참조할 때, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법은 수신하는 단계(S100), 누적하는 단계(S200), 기울기를 변경하는 단계(S300) 및 전시하는 단계(S400)를 포함한다.
수신하는 단계(S100)에서는 자함에 장착된 능동소나에서 수중물체로 핑(음파)을 송신하고 그에 따른 에코(반향음)을 수신하며, 누적하는 단계(S200)에서는 수중물체에 대한 탐지결과(즉, 자함으로부터의 거리)를 핑에 따라 누적한다.
즉, 수중물체에 대한 탐지결과를 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료로서 전시하여 상기 수중물체가 기동하는 표적인지 여부를 판단하기 위해, 핑 송신 및 에코 수신을 통해 취득한 상기 수중물체에 대한 탐지결과를 누적하는 것이다.
변경하는 단계(S300)에서는 상기 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리를 반영하여 에코그램 커서의 기울기를 변경한다. 즉, 상기 에코그램 커서는 각각의 핑에서의 자함으로부터 고정된 수중물체까지의 거리를 연결한 실선이다.
이때, 상기 변경하는 단계(S300)에서 상기 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리를 반영한 에코그램 커서는 하기의 수학식 1을 이용하여 도출할 수 있다.
Figure 112016016016397-pat00003
여기서,
Figure 112016016016397-pat00004
는 자함에서 고정된 수중물체까지의 핑 누적에 따른 거리의 변화량이고, k는 핑 인덱스이며, i는 방위 인덱스이고, vo k는 k번째 핑 시점의 자함의 속력이고, vt k는 k번째 핑 시점의 수중물체의 속력이며, Tk는 k번재 핑 시점의 핑 송신주기(PRI: Pulse Repetition Interval)이고, θi는 자함의 헤딩을 기준으로 360도를 m개로 나누어 지정한 i번째 방위값이다.
즉, 도 2의 하단에 도시된 것과 같이, 핑이 누적됨에 따라 자함으로부터 고정된 수중물체까지의 거리가 일정한 비율로 짧아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 현재의 핑과 직전의 핑 사이의 거리변화량이 상기
Figure 112016016016397-pat00005
가 되는 것이며, 상기
Figure 112016016016397-pat00006
를 구하기 위한 각각의 변수들은 모두 측정가능한 변수들이다. (도 1과 마찬가지로, 도 2에서도 우측으로 갈수록 최신 핑 탐지결과임)
따라서, 각각의 핑 사이의 거리변화량을 구하여, 상기 에코그램 커서의 기울기를 변경할 수 있는 것이다.
전시하는 단계(S400)에서는 상기 변경하는 단계(S300)에서 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서 및 상기 수중물체에 대한 탐지결과를 포함한 에코그램 탐지자료를 전시한다. 즉, 도 2의 하단의 그래프와 같은 에코그램 탐지자료를 전시하는 것이다. 이에 따라, 상기 에코그램 커서와 기울기가 동일한 수중물체는 고정된 수중물체이고, 상기 에코그램 커서보다 기울기가 큰 수중물체는 자함으로 접근 기동하는 표적이며, 상기 에코그램 커서보다 기울기가 작은 수중물체는 자함으로부터 멀어지도록 기동하는 표적임을 용이하게 구분할 수 있다.
도 3은 본 발명에 의해 좌표가 보정된 에코그램 탐지자료의 개략도이며, 도 4는 본 발명에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법의 순서도이다. 도 3 및 도 4를 참조할 때, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법은 수신하는 단계(S100), 누적하는 단계(S200), 기울기를 변경하는 단계(S300), 보정하는 단계(S500) 및 전시하는 단계(S600)를 포함한다.
상기 수신하는 단계(S100), 누적하는 단계(S200), 기울기를 변경하는 단계(S300)는 상기한 제 1 실시 예와 같으므로, 추가적인 설명을 생략한다.
보정하는 단계(S500)에서는 상기 변경하는 단계(S300)에서 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서가 수평을 이루도록 상기 에코그램 탐지자료의 좌표를 보정하고, 전시하는 단계(S600)에서는 좌표가 보정된 상기 에코그램 탐지자료를 전시한다.
보다 상세히 설명하면, 도 3과 같이, 기울기가 변경된 에코그램 커서가 수평을 이루도록 좌표를 보정한 상기 에코그램 탐지자료를 전시하는 것이다. 이에 따라, 도 3의 좌측 상단에는 미탐지영역이 발생하고, 에코그램 커서는 수평을 이루게 된다. (도 1과 마찬가지로, 도 3에서도 우측으로 갈수록 최신 핑 탐지결과임)
또한, 상기 에코그램 커서와 마찬가지로 기울기가 수평인 수중물체는 고정된 수중물체이고, 수평인 에코그램 커서를 기준으로 기울기가 음(-)인 수중물체는 자함으로 접근 기동하는 표적이며, 수평인 에코그램 커서를 기준으로 기울기가 양(+)인 수중물체는 자함으로부터 멀어지도록 기동하는 표적임을 용이하게 구분할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시장치의 블록도이다. 도 5를 참조할 때, 본 발명에 따른 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시장치는 저장매체(100), 연산부(200), 제 1 전시부(300), 제 2 전시부(400)를 포함한다.
상기 저장매체(100)에는 상기 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법이 저장된다.
연산부(200)는 상기 저장매체(100)에 저장된 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법에 따라 에코그램 커서의 기울기를 변경하거나, 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법에 따라 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서가 수평을 이루도록 상기 에코그램 탐지자료의 좌표를 보정하는 역할을 한다.
제 1 전시부(300)는 상기 연산부(200)에서 기울기가 변경된 에코그램 커서 및 상기 수중물체에 대한 탐지결과를 포함한 에코그램 탐지자료를 전시하는 역할을 한다. (도 2 참조)
제 2 전시부(400)는 상기 연산부(200)에서 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서가 수평을 이루도록 좌표가 보정된 상기 에코그램 탐지자료를 전시하는 역할을 한다. (도 3 참조)
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 저장매체
200 연산부
300 제 1 전시부
400 제 2 전시부

Claims (5)

  1. 자함에 장착된 능동소나에서 수중물체로 핑(음파)을 송신하고, 그에 따른 에코(반향음)을 수신하는 단계(S100);
    수중물체에 대한 탐지결과(자함으로부터의 거리)를 핑에 따라 누적하는 단계(S200);
    상기 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리를 반영하여 에코그램 커서의 기울기를 변경하는 단계(S300); 및
    상기 변경하는 단계(S300)에서 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서 및 상기 수중물체에 대한 탐지결과를 포함한 에코그램 탐지자료를 전시하는 단계(S400);
    를 포함하고,
    상기 변경하는 단계(S300)에서 상기 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리는 하기의 수학식에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법.
    Figure 112017069926611-pat00014

    (여기서,
    Figure 112017069926611-pat00015
    는 자함에서 고정된 수중물체까지의 핑 누적에 따른 거리의 변화량이고, k는 핑 인덱스이며, i는 방위 인덱스이고, vo k는 k번째 핑 시점의 자함의 속력이고, vt k는 k번째 핑 시점의 수중물체의 속력이며, Tk는 k번재 핑 시점의 핑 송신주기(PRI : Pulse Repetition Interval)이고, θi는 자함의 헤딩을 기준으로 360도를 m개로 나누어 지정한 i번째 방위값임)
  2. 자함에 장착된 능동소나에서 수중물체로 핑(음파)을 송신하고, 그에 따른 에코(반향음)을 수신하는 단계(S100);
    수중물체에 대한 탐지결과(자함으로부터의 거리)를 핑에 따라 누적하는 단계(S200);
    상기 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리를 반영하여 에코그램 커서의 기울기를 변경하는 단계(S300); 및
    상기 변경하는 단계(S300)에서 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서가 수평을 이루도록 상기 에코그램 커서 및 상기 수중물체에 대한 탐지결과를 포함한 에코그램 탐지자료의 좌표를 보정하는 단계(S500); 및
    좌표가 보정된 상기 에코그램 탐지자료를 전시하는 단계(S600);
    를 포함하고,
    상기 변경하는 단계(S300)에서 상기 자함의 기동에 의해 변화하는 고정된 수중물체까지의 거리는 하기의 수학식에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법.
    Figure 112017069926611-pat00016

    (여기서,
    Figure 112017069926611-pat00017
    는 자함에서 고정된 수중물체까지의 핑 누적에 따른 거리의 변화량이고, k는 핑 인덱스이며, i는 방위 인덱스이고, vo k는 k번째 핑 시점의 자함의 속력이고, vt k는 k번째 핑 시점의 수중물체의 속력이며, Tk는 k번재 핑 시점의 핑 송신주기(PRI : Pulse Repetition Interval)이고, θi는 자함의 헤딩을 기준으로 360도를 m개로 나누어 지정한 i번째 방위값임)
  3. 삭제
  4. 저장매체(100)에 저장된 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항의 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법에 따라, 에코그램 커서의 기울기를 변경하거나, 상기 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시방법에 따라 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서가 수평을 이루도록 상기 에코그램 탐지자료의 좌표를 보정하는 연산부(200);
    를 포함하는 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 연산부(200)에서 기울기가 변경된 에코그램 커서 및 상기 수중물체에 대한 탐지결과를 포함한 에코그램 탐지자료를 전시하는 제 1 전시부(300); 또는
    상기 연산부(200)에서 기울기가 변경된 상기 에코그램 커서가 수평을 이루도록 좌표가 보정된 상기 에코그램 탐지자료를 전시하는 제 2 전시부(400);
    중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자함 기동 특성을 반영한 에코그램 탐지자료의 전시장치.
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