본 논문은 군과 경찰 등에서 수행하는 시뮬레이션 사격 훈련 중 스크린 사격과 VR 사격이 혼합된 복합 훈련 환경에서 사용할 수 있는 일체형 시뮬레이션 사격 서비스에 대해 연구하였다. 이 서비스는 스크린과 HMD에 투사되는 목표물에 대해 사격 훈련이 가능하도록 설계한 서비스로 하나의 가상공간에서 사용할 경우 스크린을 이용한 개인 사격 훈련과 VR을 이용한 팀 사격 훈련이 동시에 가능하다. 일체형 시뮬레이션 총기의 총구에 비가시 적외선 레이저 모듈을 장착하여 스크린 사격이 가능하도록 하고, 총열 상단에 HTC Vive Tracker를 장착하여 VR 사격에서 훈련자의 자세 및 위치를 인식하게 한다. 총열 하단에는 사용자의 행동을 제어하는 손잡이 형태의 인터페이스 모듈을 장착한다. 비가시 적외선 레이저 모듈과 인터페이스 모듈에서 발생한 신호는 일체형 시뮬레이션 총기의 총열에 장착한 무선 통신 모듈에 의해 블루투스 방식으로 통합 제어 장치로 전달되어 처리함으로써 혼합 환경에서 사용이 가능하다. 스크린 사격과 VR 사격이 동시에 가능한 혼합 환경에서 시험한 결과 운용이 가능한 것을 확인하였다. 일체형 시뮬레이션 사격 서비스는 기존 사람 중심의 훈련 서비스에서 자동차 또는 함정 등과 같은 조종 훈련 플랫폼과 연동하여 운용할 수 있는 기술 발전이 필요하다.
현대전에 있어서 대량의 화력, 신속한 기동력은 전승의 핵심요소이기 때문에 전쟁에서 승리하기 위해서는 이에 대한 과학적인 운용이 요구된다. 따라서 첨단기술을 이용한 치밀한 화력계획과 신속 정확한 타격으로 적에게 치명적인 피해를 줄 수 있어야 한다. 특히 사격이 작전개시 전에 미리 계획하여 수행하게 되는 경우는 표적별 사격 필요량에 의해 사격부대의 사격량을 할당함과 동시에 사격순서를 결정한 후 전체사격시간을 최소화함으로써 사격의 효과를 높일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 사격완료시간을 최소화하기 위하여 동시에 표적을 타격하는 경우와 현재 야전부대에서 운용하고 있는 개별적으로 사격하는 문제 그리고 사격부대를 혼합하여 사격하는 경우의 최적의 사격완료시간을 비교하고, 사격시간 최소화를 위해 각 표적을 어떻게 할당할 것인지 수리모형을 이용하여 방안을 제시함으로써 작전계획에 맞는 사격계획표를 작성하는 것이다.
함정 함포 사격 채점은 사격함에서 발사한 탄을 타겟을 예인하고 있는 함정에서 관찰하여 이루어 진다. 채점은 함정을 운용하는 승조원의 기량 평가와 관련 있기 때문에 공정성이 중요하다. 명중 여부는 타겟 주위에 발생하는 물보라를 관측하여 결정하는데, 물보라의 경우 사격 이후 수 초 내에 없어져서 예인함의 인원이 육안으로만 관찰해서는 공정한 채점을 할 수 없다. 캠코더등의 영상기록장치를 이용하여 사격을 기록하고 컴퓨터비전을 활용하여 채점의 공정성을 높일 수 있다. 본 논문에서는 컴퓨터 시스템을 활용하여 함정 사격 채점 시스템을 구현할 때 시스템이 갖추어야 할 기능과 컴퓨터비젼의 활용방법 및 함정에 설치되어 있는 전투체계 시스템을 활용하는 방법에 대하여 알아보고 실제로 시스템을 구현해 본다.
장차전은 첨단화된 무기체계와 최근의 전쟁양상을 고려해 볼 때 화력전의 성공여부가 전쟁의 결정적인 영향을 초래하게 될 것이다. 하지만 현재 한국군 포병전력은 수적으로 북한군에 비해 열세이며, 이를 극복하기 위한 방법으로 신속/정확한 사격으로 적에게 치명적인 피해를 줄 것이 요구된다. 따라서, 본 논문에서는 다수 표적을 수리적 모델을 이용하여 사격순서를 정하여 사격종료시간을 최소화함으로써 작전 운영의 융통성을 부여해 줄 수 있는 방법을 제시하였다. 또한 야전포병부대에서 화력계획 작성시 고려할 수 있는 지휘관의 의도, 일부 포병부대의 예상되는 사격제한(진지변환, 사거리 한계),우선순위 표적(핵심, 고가치), 화력계획의 차후 변경 등 각종 실질적 상황을 고려하여 최대한 빠른 시간에 사격을 마칠 수 있도록 하였다. 이와 같은 사격순서 결정문제를 혼합정수 계획모형(MIP: Mixed Integer Programming)으로 구성하였고 분석 수단으로 ILOG OPL을 이용하여 최적해를 구하였다. 본 연구에서 제시한 모형을 야전포병부대에서 활용한다면, 작전운용간 좀더 효과적이고 신속한 사격이 되어 전투력 향상에 기여할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 함포 사격 정확도를 향상시키기 위해 표적 위치 예측과 사격 오차 도출에서의 딥러닝 알고리즘 적용 가능성을 연구하였다. 표적 위치 예측 시 딥러닝 알고리즘의 하나인 LSTM 모델과 RN 구조를 적용했을 때 좀 더 정밀한 표적 위치를 예측할 수 있다는 가능성을 확인하고 모델을 설계하였다. 사격 오차 도출 시 사격제원 계산에 영향을 끼치는 요소들을 데이터 셋으로 관리하며, GAN을 사용하여 데이터 셋을 생성 후 강화 학습을 진행하여 사격 오차를 줄일 수 있는 모델을 설계하였다. 2가지 모델을 결합하여 사격 정확도를 향상시키기 위한 딥러닝 기반의 사격제원 계산 모델을 설계하였다.
최근 산업현장의 모든 부분에서 자동화의 요구가 급격하게 증가되고 있다. 지금까지의 사격장 시스템은 정적인 환경을 중심으로 설계되어져 왔다. 그러나, 실제의 사격상황은 목표물이 동적이므로 다른 사격 환경 변화가 요구된다. 본 연구에서는 동적인 사격환경을 구현하기 위해 1개 사로에 4대의 타겟을 설치하여 사격순서를 순차 및 비순차로 구분하고 사격시간을 가변적으로 조정할 수 있게 하였다. 그리고. 자동차 및 빌딩 자동화에 많이 응용되고 있는 CAN(Controller Area Network)을 이용함으로써 효율적인 통신을 가능하게 하였다. CAN은 높은 데이터 전송률과 안정성을 제공할 수 있어 다수의 ECU(Electric Control Unit)를 상호 연결하여 분산된 실시간 제어를 효율적으로 지원할 수 있다.
거총부터 격발까지 총구 움직임의 궤적을 추적하여, 사격의 정확성을 향상시킬 목적으로 광전자 기반 사격 훈련 시스템이 사격 훈련 현장에서 활용되어 왔다. 광전자 기반 시스템은 설치가 복잡하고, 표적의 파손 위험이 존재하며, 고가의 장비로 선수들의 접근성이 떨어진다는 단점이 있다. 이에 본 연구는 저비용의 가속도 센서 모듈을 이용하여 체위 떨림을 측정하고 피드백할 수 있는 사격 훈련 시스템을 개발하고, 이의 활용성을 검증하였다. 가속도 센서 모듈은 총기의 에어 실린더에 부착할 수 있도록 제작되었다. 체위 떨림은 가속도 센서 데이터를 이용하여 진폭, 주파수, 공간적 패턴 지표로서 분석되었다. 가속도 센서와 기존의 광전자 기반 시스템에서 측정된 사격시 체위 떨림 진폭 지표 간에는 높은 상관관계(좌우 방향: r=0.76; 상하 방향: r=0.70)가 나타났다. 또한, 사격 선수를 대상으로 진행한 시스템의 유효성 평가에서는 선수의 사격 점수(최상, 최하 격발)에 따라 계산된 체위 떨림 지표가 유의한 차이(p<0.05)가 있음을 독립 표본 t-검증을 이용하여 검증하였다.
현재 사격 및 전술훈련에 반드시 필요한 실전적인 소대급 이하에 적용 가능한 범용의 특화된 레이저 발사기를 활용한 사격 및 전술훈련 시스템의 개발이 필요하다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 사격 및 전술훈련에 필요한 개발 규격 및 사양은 군부대 표준규격을 적용하고, 개발 제품에 대한 성능평가는 군부대 및 경찰사격장 및 전술훈련장에 설치하여 사용자 요구사항을 기준으로 테스트 및 평가하여, 소대급 이하 전문 사격 및 전술훈련용 장비를 개발한다. 실질적인 소대급 이하 사격 및 전술훈련용으로 레이저 발사기, 격발장치, 감적장치, 각종 제어모듈 개발을 통하여 유 무선 송수신을 체계화하여 통합 제어 시스템을 구축함으로써, 실제 총기에 레이저 발사기를 부착하여 사격 및 전술훈련용으로 다양한 기술 확보를 통하여 관련 시장 선점 및 관련 산업활성화에 기대할 것으로 전망된다.
소모적이고 안전사고에 노출된 실탄 사격을 대체할 수 있는 사격 시뮬레이션 시스템과 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 기존의 센서 기반 기술을 이용한 인식 방법을 사용하지 않고 영상처리기반 기술을 이용하여 탄착점을 추출하는 과정을 제시하였다. 이를 위해 모의총기의 총구에 부착된 카메라로부터 획득한 영상 분석을 통해 탄착점 위치를 찾아내고, 그 탄착점의 좌표 값과 과녁과의 매핑을 통한 최종 사격결과를 계산하여 제공할 수 있도록 한다. 이 시스템은 전송된 영상에서 영사영역을 구분하는 단계, 영사영역 내에서 탄착점 위치를 추출하는 단계, 탄착점 위치에 따른 사격결과를 계산하여 사용자에게 제공하는 단계로 나누어진다. 전송된 영상을 이진 영상으로 변환 후 영사영역의 꼭짓점의 위치를 찾고 그 안에 존재하는 탄착점을 추출한다. 구현된 탄착점 추출과정을 단계별로 제시하였으며 모의 사격 시스템을 위한 인터페이스에서 결과를 확인 할 수 있도록 하였다. 실험을 통해 영사영역의 꼭짓점 위치의 정확성을 확인하였으며 탄착점 추출 및 그에 따른 점수 환산결과를 확인할 수 있도록 하였다.
박격포는 성능과 전술적 관점에서 20세기말에 괄목할만한 발전을 하고 있다. 대구경화 및 사거리 신장, 신소재에 의한 경량화, 스마트탄 개발, 신관 및 유탄의 개발, 차량 탑재화로 신속한 기동, 사격통제시스템의 발전 등으로 시험사격 없이 초탄에 바로 정확한 효력사를 발사할 수 있으며, 미리 선정된 사격진지로 포탑화 장갑 박격포 시스템으로 신속한 기동이 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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