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KR20020007880A - 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를찾는 방법 - Google Patents

적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를찾는 방법 Download PDF

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KR20020007880A KR1020000041407A KR20000041407A KR20020007880A KR 20020007880 A KR20020007880 A KR 20020007880A KR 1020000041407 A KR1020000041407 A KR 1020000041407A KR 20000041407 A KR20000041407 A KR 20000041407A KR 20020007880 A KR20020007880 A KR 20020007880A
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Abstract

본 발명은 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법에 관한 것이다. 정지영상 또는 동영상을 표시하는 스크린, 막대형 레이저 광선 주사기, 스크린의 기준위치에 위치하는 기준점 적외선 센서들, 모의 총에 부착된 적외선 센서, 및 적외선 센서 신호들을 처리하여 가상 탄착점의 위치를 판단하는 컴퓨터 시스템을 구비하는 가상 사격장에서, 막대형 적외선 레이저 광선이 스크린에 x 방향과(S1) y 방향으로(S2) 교대로 주사되고, 컴퓨터에 연결된 투영기로부터 정지 화면 또는 동영상으로 스크린에 타겟을 표시한(S3) 다음, 모의 총으로 스크린에 나타나는 목표물을 조준하면 모의 총의 적외선 센서에 감지된 신호와 모의 총의 방아쇠 스위치 신호가 유ㆍ무선으로 연결된 컴퓨터 시스템에 전송되고(S4), 컴퓨터 시스템에서 모의 총의 적외선 센서, 기준점 적외선 센서들, 및 막대형 적외선 레이저 광선 주사기들로부터 수신한 신호를 처리하여 모의 총의 조준 위치와 가상 탄착점을 계산하여(S5) 가상 탄착점의 위치를 화면에 표시, 사격 점수 표시, 또는 이에 반응하는 동영상을 나타내는 단계(S6)로 구성된다. 따라서, 가상 사격장에서 적외선 센서를 구비하는 모의 총을 사용하여 실제 총으로 훈련하는 것처럼 대형 스크린에 정지화면 또는 동영상으로 타켓을 표시하고 모의 총으로 사격하면 가상 탄착점의 위치 표시, 사격점수 표시, 반응하는 동영상을 스크린에 나타낼 수 있다.

Description

적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법{Method for finding the position of virtual impact point at a virtual firing range by using infrared}
본 발명은 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법에 관한 것으로써, 특히 훈련용 가상 사격장에서 적외선 센서를 부착한 모의 총을 사용하여 스크린에 표시되는 가상 탄착점의 x좌표와 y좌표를 측정함으로써 모의 총으로 사격시 가상 탄착점의 위치 표시, 사격점수 표시, 반응하는 동영상을 스크린에 표시되는 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 목표물 위치 감지 장치를 도시하는 사시도이다.
종래의 목표물 감지 장치(특허출원번호:10-1991-21524)는 컴퓨터 제어 사격 게임에서 총(2)으로 조준된 목표물의 위치가 감지된다. 목표물을 조준하는 총의 위치를 대표로 하는 데이터가 X, Y체로부터 유도되고, 그 데이터는 십진법의 값으로 제공되도록 A/D 변환된다. 십진법의 값은 목표물이 나타나는 모니터 스크린(1a) 상에 위치를 나타내도록 좌표 값으로 변환된다. 모니터 스크린(1a)의 구석과 중심 위치에 도시된 두 기준 마크(22a와 22b 또는 22b와 22c)를 조준하는 총을 연속적으로 이동시키면서 유도된다. 십진법의 값으로 총 이동거리에 대한 스크린상의 두 기준 마크 사이의 거리의 비를 곱셈함에 의하여 목표물의 위치가 스크린(1a)의 좌표치로 나타난다. 사격 게임을 시작하기 전에 수행된 상기 절차로 총(2)과 모니터 스크린(1a) 사이의 목표물을 감지할 수 있다.
그러나, 모의 총의 조준 방향은 기준점으로부터 기계적인 회전각도 변위로서 측정되기 때문에 사용중 모의 총의 이동이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 훈련용 가상 사격장에서 스크린상의 임의의 위치에 이동이 가능한 모의 총으로 조준하였을 때 실시간으로 조준 위치를 정확히 알아내고, 모의 총으로 사격을 할 때 가상 탄착점의 위치 표시, 사격점수 표시, 반응하는 동영상을 스크린에 표시할 수 있는 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 목표물 위치 감지 장치를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가상 사격장 시스템 구성도.
도 3a는 가상탄착점의 x좌표측정을 위한 막대형 적외선레이저의 x방향 주사.
도 3b는 가상탄착점의 y좌표측정을 위한 막대형 적외선레이저의 y방향 주사.
도 4는 모의 총에 부착되어 있는 적외선 센서에 감지되는 적외선 신호 크기.
도 5는 막대형 레이저 광선 주사기 입체도.
도 6은 막대형 레이저 광선 주사기 평면도.
도 7a는 모의 총의 적외선 감지 시스템.
도 7b는 본 발명에 의한 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법을 설명한 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
12 : 기준점 적외선 센서 13 : 스크린
20 : 막대형 레이저 광선 주사기(X방향, Y방향)
27 : 비디오 투영기 30 : 모의총
35 : 컴퓨터 시스템
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 정지영상 또는 동영상을 표시하는 스크린(13), 막대형 레이저 광선 주사기(20), 스크린(13)의 기준위치에 위치하는 기준점 적외선 센서들(12), 모의 총(30)에 부착된 적외선 센서(37), 및 적외선 센서 신호들을 처리하여 가상 탄착점의 위치를 판단하는 컴퓨터 시스템(35)을 구비하는 가상 사격장에서: 막대형 적외선 레이저 광선이 스크린에 x 방향과(S1) y 방향으로(S2) 교대로 주사되고, 상기 컴퓨터 시스템에 연결된 투영기로부터 투시된 정지 화면 또는 동영상으로 스크린에 타겟을 표시한(S3) 다음, 상기 모의 총으로 스크린에 나타나는 목표물을 조준하면 모의 총의 적외선 센서에 감지된 신호와 모의 총의 방아쇠 스위치 신호가 유ㆍ무선으로 연결된 상기 컴퓨터 시스템에 전송되어 지고(S4), 상기 컴퓨터 시스템에서 모의총의 적외선 센서, 기준점 적외선 센서들,그리고 막대형 적외선 레이저 광선 주사기들로부터 수신한 신호를 처리하여 모의 총의 조준 위치와 가상 탄착점 계산하여(S5) 가상 탄착점의 위치를 화면에 표시하거나, 사격 점수 표시, 또는 이에 반응하는 동영상을 나타내는 단계(S6)로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법을 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 훈련용 가상 사격장의 가상 탄착점의 위치를 알아내는 시스템으로 대형 스크린에 정지화면 또는 동영상으로 타겟을 표시하고 모의 총으로 사격을 하면 가상 탄착점의 위치를 표시하거나, 사격 점수를 나타내게 하거나, 또는 이에 반응하는 동영상을 스크린에 나타내게 하는 시스템에 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 가상 사격장 시스템은 컴퓨터에 연결된 투영기의 정지영상 또는 동영상을 표시하는 스크린(13), 막대형 적외선 레이저 광선 주사기(20), 스크린(13)의 상하좌우 기준위치에 위치하는 기준점 적외선 센서(12), 모의 총(30)에 부착된 적외선 센서(37), 그리고 적외선 센서 신호들을 처리하여 가상 탄착점의 위치를 판단하는 컴퓨터 시스템(35)으로 구성된다.
도 3a는 가상 탄착점의 x좌표 측정을 위한 막대형 적외선 레이저의 x방향 주사를 나타내고, 도 3b는 가상 탄착점의 y좌표 측정을 위한 막대형 적외선 레이저의 y방향 주사를 나타낸다.
도 3a에 도시된 바와 같이. 평면 스크린(13)에 막대형 적외선 레이저 광선을x축 방향으로 일정한 속도(v1)로 주사할 때 x방향 기준점인 Xref 지점에서의 막대형 적외선 레이저 광선의 통과 시간 t1과 모의 총의 조준위치 P 지점에서의 적외선 레이저 광선의 통과 시간 t2를 알면 P 지점의 x 좌표 값은 다음 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
같은 방법으로 도 3b에 도시된 바와 같이, 평면 스크린(13)에 막대형 적외선 레이저 광선을 y 축 방향으로 일정한 속도(v2)로 주사하고 y방향 기준점인 Yref 지점에서의 막대형 적외선 레이저 광선의 통과 시간 t3과, 모의 총의 조준위치 P 지점에서의 적외선 레이저 광선의 통과 시간 t4를 알면 P 지점의 y 좌표 값은 다음 수학식 2에 의해 계산될 수 있다.
막대형 적외선 레이저 광선을 x 방향과 y 방향으로 교대로 주사한다면, 도 2에 모의 총(30)에 부착되어 있는 적외선 센서(37)에 감지되는 입력 신호 크기는 도 4와 같이 표시된다.
도 4는 모의 총에 부착되어 있는 적외선 센서에 감지되는 적외선 신호 크기를 나타낸다.
막대형 적외선 레이저 광선을 x 방향으로 주사하고 있을 때, 모의 총(30)에 부착된 적외선 센서(37)에 감지되는 신호가 주어진 기준 값보다 커지는 상승 모서리 통과 시간을 t2r 이라 하고, 모의 총(30)에 부착된 적외선 센서(37)에 감지되는 신호가 주어진 기준 값보다 작아지는 하강 모서리 통과 시간을 t2f라고 한다면, 모의 총(30)이 조준하고 있는 조준점을 x 방향으로 막대형 적외선 레이저 광선이 통과하는 시점은이다.
같은 방법으로 모의 총(30)이 조준하고 있는 조준점을 y 방향으로 막대형 적외선 레이저 광선이 통과하는 시점은이다.
도 5는 막대형 적외선 레이저 광선을 주사하는 장치의 입체도면을 나타내고, 도 6은 막대형 레이저 광선 주사기의 평면도를 나타낸다.
상기 막대형 레이저 광선 주사기(20)는 적외선 레이저(21), 원통형 렌즈(22), 회전축(24)을 갖고 있는 다각형 반사거울(23), 그리고 적외선이 주사되고 있는지를 판단하는 적외선 센서(25)로 구성되어 있다.
상기 적외선 레이저(21)에서 레이저 광선이 발생되어 상기 원통형 렌즈(22)를 통과하면 레이저 광선은 1차원적으로 분산된다. 분산된 레이저 광선이 회전하는 상기 다각형 반사 거울(23)에 반사되어 상기 평면 스크린(13)으로 주사된다.
상기 다각형 반사거울(23)의 한 면은 빛을 반사할 수 있도록 거울로 만들고 인접한 다음 면은 막대형 레이저 광선이 반사되지 않도록 한다. 상기 다각형 반사거울(23)이 상기 회전축(24)을 중심으로 회전함으로서 스크린(13)에 막대형 레이저 광선을 주사하게 한다.
상기 막대형 레이저 광선 주사기(20)는 x축과 y축에 대하여 각각 준비되어야하고, 한번은 x축 막대형 레이저 광선이 주사되고 그 다음은 y축 막대형 레이저 광선이 주사되도록 회전축의 회전속도와 위상을 서로 조절한다. 상기 막대형 레이저 광선 주사기(20) 안에 장착되어 있는 적외선 센서(25)는 현재 막대형 레이저 광선이 주사되고 있는지를 알려 준다.
도 7a는 모의 총(30)의 적외선 감지 시스템의 구조를 나타낸다. 적외선 감지 시스템은 사용되는 적외선 레이저의 파장만을 선별적으로 통과시키는 적외선 대역통과 필터(31), 상기 스크린(13)에 나타나는 그림들의 상을 맺히게 하는 마스크 조리개(33), 상기 마스크 조리개(33)에 상을 크게 맺히게 하는 망원 렌즈 시스템(32), 및 적외선 센서(37)로 구성된다.
상기 스크린(13)에 주사되어 반사되는 적외선 레이저 광선이 상기 모의 총(30)의 적외선 감지 시스템의 상기 적외선 대역통과 필터(31)에 수직으로 들어올 때 적외선 망원 광학계의 렌즈(32)를 통과하면서 상기 마스크 조리개(33)에 상이 맺히게 되고, 상기 마스크 조리개(33)의 중앙부분에 맺히는 빛만 상기 마스크 조리개(33)의 중앙 부분의 작은 구멍을 통하여 상기 적외선 센서(37)에 감지된다.
상기 스크린(13)의 Xref 위치와 Yref 위치에 설치되어 있는 기준점 적외선 센서(12)를 막대형 레이저 광선이 통과하는 시간과 모의 총의 조준점을 통과하는 시간차를 각각 tx,ty라고 하면, 모의 총의 가상 탄착점은함수로서 주어진다. 여기서, M1은 막대형 레이저 광선이 스크린에 주사될 때 일정한 속도로 주사되지 않기 때문에 이것을 보상해 주고, 또한 탄환 궤적의 비선형성을 보상해주는 매핑 함수이다.
또 다른 방법으로서, 모의 총(30)이 조준하고 있는 조준점을 x 방향으로 막대형 적외선 레이저 광선이 통과하는 시점 t2 에서 회전축(24)의 정확한 회전각위치 정보를 알 수 있다면, x 방향 막대형 적외선 레이저 광선 주사기 회전축(24)의 회전각위치 정보와 상기스크린(13)상의 x 좌표가 매핑될 수 있으므로 주준점의 x 좌표 값을 얻을 수 있다. 또한 모의 총(30)이 조준하고 있는 조준점을 y 방향으로 막대형 적외선 레이저 광선이 통과하는 시점 t4에서 회전축의 정확한 회전각위치 정보를 알 수 있다면, y 방향 막대형 적외선 레이저 광선 주사기 회전축의 회전각위치 정보와 상기 스크린(13)상의 y 좌표가 매핑될 수 있으므로 조준점의 y 좌표 값을 얻을 수 있다. 따라서와을 각각 x 방향과 y 방향 막대형 적외선 레이저 광선 주사기 회전축의 회전각위치 정보를 나타내는 시간의 함수라고 한다면 모의 총의 가상 탄착점은함수로서 나타낼 수 있다.
상기 컴퓨터 시스템(35)에서는 상기 모의 총(30)의 조준위치를 계속적으로 계산하고 있고, 모의 총(30)이 격발되는 시점을 기준으로 바로 앞 시점에서 계산된 조준점과, 바로 이후 시점에서 계산된 조준점의 위치로부터 내삽법을 이용하여 격발 시점에서의 정확한 조준 위치를 계산할 수 있다.
따라서, 훈련용 가상 사격장에서 적외선 센서를 구비하는 모의 총을 사용하여 실제 총으로 훈련하는 것처럼 대형 스크린에 정지화면 또는 동영상으로 타켓을 표시하고 모의 총으로 사격을 하면 가상 탄착점의 위치를 표시, 사격점수 표시, 또는 이에 반응하는 동영상을 스크린에 나타낼 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법은 훈련용 가상 사격장을 대형화하여 실제 상황과 유사한 환경을 만들 수 있고, 모의 총의 움직임이 자유롭기 때문에 사격시 발생되는 충격반동의 효과를 모의 총에 추가할 수 있음으로 실제 총으로 훈련하는 것과 같은 효과가 있으며, 대형 스크린에 정지화면 또는 동영상으로 타켓을 표시하고 모의 총으로 사격을 하면 가상 탄착점의 위치를 표시하거나 사격점수를 나타내거나 또는 이에 반응하는 동영상을 스크린에 나타내는 시스템으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 정지영상 또는 동영상을 표시하는 스크린(13), 막대형 레이저 광선 주사기(20), 스크린(13)의 기준위치에 위치하는 기준점 적외선 센서들(12), 모의 총(30)에 부착된 적외선 센서(37), 및 적외선 센서 신호들을 처리하여 가상 탄착점의 위치를 판단하는 컴퓨터 시스템(35)을 구비하는 가상 사격장에서:
    막대형 적외선 레이저 광선이 스크린에 x 방향과(S1) y 방향으로(S2) 교대로 주사되고, 상기 컴퓨터 시스템(35)에 연결된 투영기(27)로부터 투시된 정지 화면 또는 동영상으로 스크린에 타겟을 표시한(S3) 다음, 상기 모의 총(30)으로 스크린(13)에 나타나는 목표물을 조준하면 모의 총의 적외선 센서(37)에 감지된 신호와 모의 총의 방아쇠 스위치 신호가 유ㆍ무선으로 연결된 상기 컴퓨터 시스템(35)에 전송되어 지고(S4), 상기 컴퓨터 시스템(35)에서 모의 총의 적외선 센서, 기준점 적외선 센서들, 그리고 막대형 적외선 레이저 광선 주사기들로부터 수신한 신호를 처리하여 모의 총의 조준 위치와 가상 탄착점 계산하여(S5) 가상 탄착점의 위치를 화면에 표시하거나, 사격 점수 표시, 또는 이에 반응하는 동영상을 나타내는 단계(S6)로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모의 총(30)은 적외선 레이저의 파장만을 선별적으로 통과시키는 적외선 대역통과 필터(31), 상기 스크린(13)에 나타나는 그림들의 상을 맺히게 하는 마스크 조리개(33), 상기 마스크 조리개(33)에 상을 크게 맺히게 하는 망원 렌즈 시스템(32), 및 적외선 센서(37)를 구비하는 적외선 감지 시스템을 구비하고,
    상기 막대형 레이저 광선 주사기(20)로부터 주사되는 막대형 적외선 레이저 광선을 한 번은 x방향으로, 그 다음은 y방향으로 교대로 일정 속도로 상기 스크린(13)에 주사하고 상기 모의 총(30)에 부착된 적외선 센서(37)에 들어오는 신호와 상기 스크린(13)의 상하좌우 기준 위치에 설치되어 있는 기준점 적외선 센서(12)에 입력되는 신호의 시간차를 이용하여 모의 총(30)의 조준 위치인 가상 탄착점의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가상 탄착점의 위치는
    평면 스크린(13)에 상기 막대형 레이저 광선 주사기(20)로부터 주사된 막대형 적외선 레이저 광선을 x축 방향으로 주사할 때 x방향 기준점인 Xref 지점에서의 막대형 적외선 레이저 광선의 통과 시점과 모의 총의 조준위치 P 지점에서의 적외선 레이저 광선의 통과 시점의 차이를 tx라고 하고, 상기 평면 스크린(13)에 막대형 적외선 레이저 광선을 y 축 방향으로 주사할 때 y방향 기준점인 Yref 지점에서의 막대형 적외선 레이저 광선의 통과 시점과 모의 총의 조준위치 P 지점에서 적외선 레이저 광선의 통과 시점의 시간차를 ty라고 하면, 가상 탄착점의 직교 좌표는 매핑함수 M1을 사용항여계산되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가상 탄착점의 위치는
    평면 스크린(13)에 상기 모의 총(30)에 조준하고 있는 조준점을 x방향으로 막대형 적외선 레이저 광선이 통과하는 시점 t2라고 하고, y 방향으로 막대형 적외선 레이저 광선이 통과하는 시점 t4라고 하고,와을 각각 x 방향과 y 방향 막대형 적외선 레이저 광선 주사기 회전축(24)의 회전각위치 정보를 나타내는 시간의 함수라고 한다면, 가상 탄착점의 직교 좌표는 매핑함수 M2을 사용하여로 계산되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선을 이용한 가상 사격장에서의 가상 탄착점 위치를 찾는 방법.
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