본 논문은 군에서 운용중인 대공포 사격 훈련용으로 개발한 무인 표적기용 자동비행시스템 개발에 관한 논문이다. 조종사에 의해 수동으로 운용중인 표적기를 자동화함으로써 조종사 측면에서는 비행업무를 경감시키고, 군 측면에서는 사격훈련 예산절감이라는 장점을 가지게 된다. 현재까지 개발된 대부분의 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)는 항공기 자세를 측정하기 위해 AHRS(Attitude & Heading Reference System)와 IMU(Inertial Measurement Unit)등의 고가의 센서를 장착하고 있지만 이를 장착하고 무인기를 사격훈련용으로 사용하기에는 비용절감이라는 목적에 적합하지 않다. 이에 본 논문은 저가의 센서를 장착하고 자동비행이 가능하도록 저가형 자동비행시스템을 개발하였으며, 비행시험을 통하여 자동비행시스템 성능을 입증하였다.
실 기동 훈련을 기반으로 획득한 데이터는 전투 또는 워게임 모델링 및 시뮬레이션에 중요한 역할을 지니게 된다. 특히 이들 데이터는 무기체계 분석을 위한 중요한 입력자료로 활용하게 된다. 현존하는 분석모델들은 사격시간간격의 평균값을 상수로 지정하여 적용하여 왔으나 사격시간간격은 기존 확률분포 또는 경험분포로 적합하여 사용함이 보다 현실적이라고 할 수 있다. 실제 전장의 데이터를 획득하기 어려운 여건이므로 실기동 훈련으로 획득된 경험 데이터를 활용할 수 있는 방법을 제시한다. 본 연구는 확률과정을 따르는 전투상황을 보다 근접하게 모의할 수 있는 새로운 접근방법 및 기법을 연구하고 비교한다. 이 연구는 다양한 혼합 무기체계, 적정 전투의 규모, 그리고 전술적 측면 등을 포함하는 향후 연구과제의 필요성을 제기하면서 이를 위한 첫 번째 단계에 해당하는 기초연구이다.
본 연구는 공기권총 사격자세에 대한 운동학적 요인을 규명하여 지도자 및 선수들에게 훈련의 기초자료를 제공하여 경기력 향상에 기여하는데 있다. 이를 위해 5년 이상 남자사격선수 3명을 우수집단(나이: 18years, 신장: 174.0cm, 경력: 5.3yr, 기록: 573.3)으로, 경력 3년이하의 남자사격선수 3명을 비우수집단(나이: 17.3years, 신장: 173.7cm, 경력: 3.0yr, 기록: 557.7)으로 선정하였다. 공기권총 사격자세의 운동학적 변인을 살펴보기 위해 4대의 디지털비디오카메라(VX 2100, Sony)를 활용하여 사격동작을 촬영하였으며 사격의 실제기록과 조준지역의 이동을 살펴보기 위해 코칭머신을 활용하였다. 공기권총 사격시 국면별 소요시간은 우수선수가 비우수선수에 비해 더 긴 것으로 나타났다. 조준에서 격발까지의 인체중심과 총구의 변위는 우수선수가 비우수선수에 비해 상하 방향을 제외한 전후 좌우방향움직임을 더 작게 하는 것으로 나타나 상하움직임의 영향이 결국 속도변인에 영향을 미치고 있었다. 코칭머신의 궤적 내 이동과 시간은 우수선수가 비우수선수에 비해 작게 나타나 조준에 정확성이 비우수선수에 비해 더 우수한 것으로 나타났고 점수 또한 높게 나타났다.
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.
모의 사격 시스템은 군사 훈련에 드는 많은 비용과 시간을 줄일 수 있음은 물론이고 사고의 위험을 배제할 수 있다. 특히 레이저를 이용한 모의 사격 시스템은 실탄을 사용한 훈련과 거의 유사한 환경을 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 이러한 시스템을 구현하기 위해서는 레이저빔을 인식하기 위한 효과적인 영상처리기법의 개발이 필요하다. 본 연구에서 제안하는 방법은 인접한 두 영상에서 차 영상을 구하고 이 차 영상에서 빔을 배경과 구분하기 위해서 쓰레쉬홀딩 방법을 적용하였다. 이때 쓰레쉬홀드 값은 배경을 이루는 점들의 밝기 분포가 정규분포를 이룬다는 가정 하에 결정한다. 이 결과에 잡음제거와 영역분리 과정을 거쳐서 빔의 영역을 정한다. 이 영상처리 방법의 계산 복잡도는 영상의 크기와 잡음제거를 위해 사용한 마스크의 크기를 곱한 값에 비례한다. 실험에서 제안한 방법은 93.3%의 정확도를 보였다. 또한 부정확한 결과가 나오는 경우에도 항상 빔을 포함하여 영역을 잡는 것을 확인할 수 있었다.
본 논문은 군에서 운용중인 대공포 사격 훈련용으로 개발한 무인 표적기용 자동비행시스템 개발에 관한 논문이다. 조종사에 의해 수동으로 운용중인 표적기를 자동화함으로써 조종사 측면에서는 비행업무를 경감시키고, 군 측면에서는 사격훈련 예산절감이라는 장점을 가지게 된다. 현재까지 개발된 대부분의 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)는 항공기 자세를 측정하기 위해 AHRS(Attitude & Heading Reference System)와 IMU(Inertial Measurement Unit)등의 고가의 센서를 장착하고 있지만 이를 장착하고 무인기를 사격훈련용으로 사용하기에는 예산절감이라는 목적에 적합하지 않다. 이에 본 논문은 저가의 센서를 장착하고 자동비행이 가능하도록 저가형 자동비행시스템을 개발하였으며, 자동비행 컴퓨터를 포함한 센서, 전원모듈, 스위칭 모듈, 모니터링 모듈, RC 수신기를 하나의 모듈로 단일화하여 통합형 자동비행시스템을 개발하였다. 또한 비행시험을 통하여 자동비행시스템 성능을 입증하였다.
실제 전투와 유사한 군사 훈련을 수행하기 위해서는 훈련 공간 확보, 악천후 극복, 실 사격 훈련, 민간인 통제 등 다양한 제약이 있다. 이러한 제약을 극복하기 위해 과학화 훈련이 도입되었으며, 현대전의 양상이 대규모 전투에서 소규모 교전으로 전환되면서 가상 훈련 시스템이 주목을 받고 있다. 가상 현실에서 적을 감지하기 위해 광선투사방식이 사용되지만, 이 방법은 인간의 시각 지각능력을 넘어서기 때문에 현실적인 훈련을 시뮬레이션 하는 데 한계가 있다. 본 논문은 가상 환경 내 가상자율군(Computer Generated Forces)이 현실적인 적 시뮬레이션을 달성하기 위하여 이미지 기반의 적 검출을 적용하여, 광선투사방식에 비해 인간 시각 지각에 더 가까운 결과를 얻었다.
앞으로 장비의 소형화 경향은 계속될 것이다. 병사와 소총에 부착되는 장비가 작을수록 시뮬레이션은 실제상황에 더욱 근접할수 있을 것이다. 대부분의 사용군에서 제병연합훈련은 훨씬 더 장기목표인 듯하며, 초기단계에서는 소규모 보병단위부대에서 TES분야에서만 시장규모가 약 3억불 수준으로 추정된다. 장차 TES사용이 확대되어 TES 분야에서의 활황이 예상되며, 독일, 프랑스 및 영국의 업체들중 최종 승자가 TES시장을 거의 독점할 것으로 전망된다
일반적으로 보통의 카메라는 초당 24 프레임을 갖는다. 이런 카메라를 가지고는 초당 1000m에 가까운 스피드를 가지는 총알을 촬영하기 어렵다. 하지만 볼록거울을 사용하면 스테레오그래픽 투영방법에 의해 긴 길이를 짧은 화면에 담을 수 있다. 대부분 고속 물체를 촬영하기 위해서는 초당 프레임이 보통 카메라의 몇 배에 달하는 카메라를 사용하거나 전자장비를 사용하여 여러 개의 카메라를 매우 작은 시간차를 두고 촬영하는 방법을 사용한다. 본 논문에서는 보통의 카메라와 볼록거울을 사용하여 야간 사격훈련용 예광탄 탄도 모니터링 시스템을 제안하며 250m 사격장에서 표적에 명중한지 아니한지 발견 가능함을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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