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.
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.
함포 사격통제시스템은 수상함 전투체계에서 가장 사용빈도가 높은 무장 시스템으로 탄도 계산의 연산과정이 복잡할 뿐만 아니라 각종 레이더 및 센서등 자함에 탑재된 대부분의 장비로부터 정보를 수신하여 탄도계산을 수행하기 때문에 시뮬레이션을 통해 사전에 검증을 하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 함포 사격통제시스템을 검증하기 위한 시뮬레이션 환경 구축 기법을 제안하였으며, 구축된 시뮬레이션 환경을 통해 무기체계의 개발진행단계별로 주어진 데이터를 최대한 활용하는 효율적이며 실용적인 시뮬레이션 방법을 제시하였다. 시뮬레이션을 통해 검증된 사격통제시스템은 실제 수상함 전투체계에 탑재되어 함포사격에서 우수한 결과를 얻었으며, 이를 통해 제안된 시뮬레이션 방법의 정확성 또한 입증되었다.
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.
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.
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.
본 논문에서는 기존의 사격통제장비를 대신하여, 명중탄과 피탄의 충격파형과 충격량을 검출하여 제어기 내부에 저장된 명중탄의 데이터와 상호 비교하여 표적기의 충격에 대한 명중 여부를 자체적으로 구분하는 알고리즘과 무선통신을 이용한 신형 사격통제장비의 개발내용을 기술하였다. 본 논문에서 적용한 명중탄 및 피탄의 구분은 타겟을 통과하는 명중된 관통탄과 그렇지 않은 경우의 타겟이 가해지는 충격량의 차이 및 변화로부터 명중탄의 범위를 산정하고, 이를 통하여 사격후의 결과를 판단하는 방식이다. 또한, 기존의 사격장비에서 적용하고 있는 유선통신으로 인한 배선 및 시설 노후화에 대한 문제를 Zigbee 무선 통신을 활용하여 시스템에 적용함으로써, 보다 간단한 사격통제장비의 개발이 가능하였다. 제안된 시스템은 실제 사격시험을 통하여 그 성능을 검증하였다.
본 논문은 실내 사격 전용 총기의 개발, 고속의 레이저 인식 알고리즘 개발을 통하여 다양한 그래픽 컨텐츠와 연동할 수 있는 실내용 스크린 사격 시스템을 제안한다. 내구성이 강하며 공압 솔래노이드 밸브 제어와 비가시 레이저를 전용 총기에 적용하였으며, 비가시 레이저를 고속으로 인식하여 그래픽 엔진와 상호작용하는 방법을 개발하여 실내용 스크린 사격 시스템을 상용화 하고자 한다.
본 논문에서는 자동화 사격장 Pop-Up시스템의 안정성 및 성능 향상을 위해 예측제어기를 설계하여 시간지연에 따른 문제를 보상하였다. 확률 모델에 기반한 예측제어기는 지연된 이전의 값들로부터 선형예측 기법과 확률함수를 이용하여 실제의 값을 추정하며, 이를 제어기에 적용하여 시간지연에 따른 문제점을 최소화하였다. 제안된 알고리즘의 타당성을 검정하기 위해 사격용 Pop-Up시스템에 본 알고리즘을 실현하였으며, 상이한 시간지연과 이득 변화에 따른 제어기의 성능을 관측하였다. 실험결과 제안된 예측제어기는 시간지연에 대해 PID 제어기보다 빠른 수렴 특성을 보이며, 제어기의 안정범위 내에서 허용할 수 있는 최대 시간지연 값도 증가시킬 수 있었다. 따라서 사격용 타겟의 Pop & Up동작이 제어시간 이내에 원활하게 작동되어 연속 사격의 실시간 제어를 효율적으로 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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