[논문]이기종 다중센서 위협데이터 통합 및 대응책 선정 알고리즘

고은경; 우상민; 정운섭

doi:10.9766/kimst.2011.14.3.474

Abstract ▼ AI-Helper

The Electronic Warfare Computer for the Aircraft Survivability Equipment will improve the ability for countermeasures by analysis about threat information. This paper suggests method that threat data integration of multiple sensors(Radar Warning Receiver, Laser Warning Receiver, Missile Warning Rece...

The Electronic Warfare Computer for the Aircraft Survivability Equipment will improve the ability for countermeasures by analysis about threat information. This paper suggests method that threat data integration of multiple sensors(Radar Warning Receiver, Laser Warning Receiver, Missile Warning Receiver). The algorithm of threat data integration is based on detected threat sequence and azimuth information. The threat sequence information is analyzed in advance and the azimuth data is received from sensors. The suggested method is evaluated through simulation under the environment like real helicopter.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 EWC가 3개의 다른 특성을 가진 센서(RWR, LWR, MWR) 및 채프/플레어 발사기와 연동 하여 센서에서 탐지, 식별한 위협정보뿐 아니라 위협 무기체계 운용특성, 위협의 방위각 그리고 위협의 발생시간을 고려하여 수신된 위협들이 동일한 플랫폼으로부터 탐지된 위협인지를 판단하고, 가장 효율적인 대응책을 선정하는 기술을 제안한다.
EWC의 위협 통합과정은 UDF에 설정된 데이터를 이용하여, 서로 다른 센서로부터 수신한 데이터의 통합 가능 여부를 판단한 후, 각 센서로부터 수신한 위협간의 방위각 차이가 일정범위 이내에 포함되어 있는지 판단한다. 위협간의 방위각 차이를 통합에 이용하기 위해서는 각 센서의 방탐(방향탐지) 정확도는 중요한 요소이며, 이는 센서의 성능에 따라 달라질 수 있으며, 본 논문에서는 통합 가능한 방위각 계산 시 센서의 방탐 정확도를 고려한다.
UDF에 분석된 위협정보를 설정하기 위해서는 헬기의 대상위협 특성을 분석하여 데이터베이스를 구축이 필요하며, 미리 분석된 데이터베이스를 기반으로 EWC가 위협데이터 통합에 이용하기 위해서 UDF 관련 데이터를 설정하여, 현재 수신된 센서데이터의 통합 가능 여부를 결정한다. 본 논문에서는 RWR 이 위협 ID에 대한 식별이 가능하므로, RWR위협을 기준으로 다른 센서로부터 수신된 위협정보가 통합가능한지를 판단한다.
본 논문에서는 전자전 장비의 운용을 총괄하는 EWC가 다양한 센서(RWR, LWR, MWR)로부터 수신된 위협 시퀀스 및 방위각등의 탐지 정보를 이용하여, 위협들이 동일 플랫폼으로부터 탐지된 위협인지를 판단하여 위협정보를 통합하고, 이를 이용한 효율적인 대응책 선정 방법을 제안하였다. 또한 다중센서로부터 수신된 위협에 대하여 통합처리를 함으로써 위협에 대한 대응까지의 처리시간이 단축됨을 확인하였다.

가설 설정

제안된 위협 통합 알고리즘에 따른 대응책 선정의 효과를 비교하기 위하여 설정된 시나리오에 대하여 위협통합과 미통합한 위협처리 결과에 따른 대응책 선정의 결과를 Table 5와 같이 확인하였다. 이때 채프와 플레어는 각 30발을 장착하였다고 가정하였으며, IR 미사일에 대하여 플레어 대응 시 발사 개수는 2로 가정하였다.

제안 방법

헬기용 생존장비체계는 EWC에 의해 통합/관리되며, 생존장비체계 간 상호 연동이 이루어질 뿐 아니라, 항공전자시스템과 연동되어 전상 상황 및 위협 상황을 실시간으로 조종사나 승무원에게 전달한다. 또한 운용 모드에 따라 조종사의 제어를 받거나, 조종사의 개입 없이 자동적으로 임무를 수행할 수 있도록 하여 조종사의 업무 부담을 줄여줌으로써, 헬기의 생존 능력을 극대화하고, 생존장비의 소형화 및 신뢰성, 정비성, 확장성, 조작편이성과 미래 성능 확장이 가능하도록 설계되었다.
그리고 EWC는 운용 시 위협통합을 위하여 센서로부터 수신된 정보 뿐 아니라, UDF에 설정된 통합 관련 정보들을 이용한다. UDF에 무기체계 특성 관련 정보를 입력하는 방법은, RWR의 경우 수신된 위협데이터의 ID가 식별이 가능하므로 RWR 위협 ID를 기준으로 UDF에 다른 센서로부터 수신한 정보와의 통합 가능 여부와 운용특성을 고려한 데이터를 미리 설정하고, 이를 기준으로 EWC는 3개 센서로부터 수신된 위협대상에 대한 통합 가능 대상을 선별하여 입력한다. EWC가 위협 통합을 고려하는 경우 및 통합 가능한 무기체계의 예는 Table 1과 같다.
또한 위협 통합의 정확성을 높이기 위하여 센서로 부터 식별된 위협데이터가 모호성을 갖거나 unknown 으로 판별하여 그 특성을 정확히 알 수 없는 경우 통합의 대상에서 제외하도록 하였다.
EWC에서 수행하는 통합의 순서는 먼저 통합의 기준이 될 기준 에미터(Reference Emitter)를 선정하여 UDF에 설정된 데이터를 기반으로 센서로부터 수신된 데이터의 통합 가능 여부를 확인하고, 방위각, 발생시간차 및 발생 순서를 파악하여 무기 특성상 통합 가능한지 판단한다. 그리고 최종적으로 통합 가능한 대상이 여러 개가 추출될 경우 가중치(Weight)를 비교하여 최종 통합 가능 대상을 선정한다.
모의시험 방법은 EWC에서 처리 가능한 최대의 위협 개수를 RWR, MWR, LWR 시뮬레이터에서 임의로 발생시켜 Real EWC에서 위협을 수신하여 Chaff/Flare Simulator로의 대응명령을 전달하는데 까지 걸리는 시간을 측정하였다. 모의시험 환경은 Fig.
EWC가 수신한 위협을 처리하는 시간은 최초 위협을 수신하여 대응하는 단계(Phase I)와 최종 위협을 수신하여 대응하는 단계(Phase II)로 구분하여 처리 시간을 측정하였다.
측정 시나리오는 Table 3과 같이 구성하였으며, 처리 시간은 위협을 통합하여 대응하는데 까지 걸리는 시간과 통합하지 않고 대응을 처리하는데 까지 걸리는 시간을 측정하였다.
11과 같이 설정하고 헬기가 기동할 때 조우하는 위협을 동적으로 모의하였다. EWC가 통합 처리 후 대응 수단의 선정은 동적 시나리오를 이용하여 수행하였다. Fig.

대상 데이터

EWC에서 수행하는 통합의 순서는 먼저 통합의 기준이 될 기준 에미터(Reference Emitter)를 선정하여 UDF에 설정된 데이터를 기반으로 센서로부터 수신된 데이터의 통합 가능 여부를 확인하고, 방위각, 발생시간차 및 발생 순서를 파악하여 무기 특성상 통합 가능한지 판단한다. 그리고 최종적으로 통합 가능한 대상이 여러 개가 추출될 경우 가중치(Weight)를 비교하여 최종 통합 가능 대상을 선정한다.
모의시험 방법은 EWC에서 처리 가능한 최대의 위협 개수를 RWR, MWR, LWR 시뮬레이터에서 임의로 발생시켜 Real EWC에서 위협을 수신하여 Chaff/Flare Simulator로의 대응명령을 전달하는데 까지 걸리는 시간을 측정하였다. 모의시험 환경은 Fig. 8과 같이 구성하였으며, EWC Simulator와 각 하부장비 Simulator 간에 실제 헬기에서 많이 사용되는 1553B MUX Bus (MIL-STD-1553B)로 연결하여 시험을 하였다.

성능/효과

다중 위협의 처리시간 비교를 통하여 EWC가 처리할 수 있는 최대의 위협개수를 수신하여 처리되는 평균처리시간의 측정치와 같이 위협에 대하여 통합을 통한 위협처리 평균 시간이 통합하지 않은 처리시간에 비해 대응을 위한 명령 전달시간이 짧음을 확인할 수 있다. 특히 EWC가 수신한 위협을 처리하는 시간인 최종 위협을 수신하여 대응하는 단계(Phase II)에 대해 시나리오 3과 5의 경우처럼 통합 여부에 따라 100ms이상의 처리시간 차이가 있음을 확인 할 수 있었다.
다중 위협의 처리시간 비교를 통하여 EWC가 처리할 수 있는 최대의 위협개수를 수신하여 처리되는 평균처리시간의 측정치와 같이 위협에 대하여 통합을 통한 위협처리 평균 시간이 통합하지 않은 처리시간에 비해 대응을 위한 명령 전달시간이 짧음을 확인할 수 있다. 특히 EWC가 수신한 위협을 처리하는 시간인 최종 위협을 수신하여 대응하는 단계(Phase II)에 대해 시나리오 3과 5의 경우처럼 통합 여부에 따라 100ms이상의 처리시간 차이가 있음을 확인 할 수 있었다.
11 운용시나리오에서 위협 통합을 수행할 경우, 플레어 잔여량은 28, 하지만 위협통합을 수행하지 않는 경우 8이다. 즉 오대응률을 45.5% 절감하였으며, 대응자원의 낭비를 66.7% 이상 개선 효과가 있다.
본 논문에서는 전자전 장비의 운용을 총괄하는 EWC가 다양한 센서(RWR, LWR, MWR)로부터 수신된 위협 시퀀스 및 방위각등의 탐지 정보를 이용하여, 위협들이 동일 플랫폼으로부터 탐지된 위협인지를 판단하여 위협정보를 통합하고, 이를 이용한 효율적인 대응책 선정 방법을 제안하였다. 또한 다중센서로부터 수신된 위협에 대하여 통합처리를 함으로써 위협에 대한 대응까지의 처리시간이 단축됨을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	헬기용 생존장비란?	최근의 포클랜드전, 걸프전, 이라크전 등의 현대전에서 증명되었듯이 전자전의 중요성 및 필요성이 점점 증가되고 있다. 헬기용 생존장비는 전장 및 그 주변의 공간에 존재하는 미사일 및 고지능, 고기동의 위협들을 적시에 정밀 감시하기 위해 탁월한 정보 수집 및 식별 능력을 가지며, 이들 위협을 적극적으로 대응함으로써 생존능력을 향상시키기 위한 장비이다. 또한, 생존장비(ASE : Aircraft Survivability Equipment)의 성능에 따라 헬기의 생존성이 결정되므로, 그 중요성은 더욱 크다고 할 수 있다.
	EWC가 3개 센서로부터 수신한 위협을 통합하기 위해서는 기준이 되는 위협을 선정하여야 하며, 이를 기준 에미터라 칭하는데 기준 에미터 선택기준은 어떻게 설정하는가?	EWC가 3개 센서로부터 수신한 위협을 통합하기 위해서는 기준이 되는 위협을 선정하여야 하며, 이를 기준 에미터라 칭한다. 기준 에미터의 선택기준은 방탐 정확도와 일반적인 위협 우선순위에 따라 MWR > LWR > RWR 순서로 설정한다.
	헬기의 생존성은 무엇에 따라 결정되는가?	헬기용 생존장비는 전장 및 그 주변의 공간에 존재하는 미사일 및 고지능, 고기동의 위협들을 적시에 정밀 감시하기 위해 탁월한 정보 수집 및 식별 능력을 가지며, 이들 위협을 적극적으로 대응함으로써 생존능력을 향상시키기 위한 장비이다. 또한, 생존장비(ASE : Aircraft Survivability Equipment)의 성능에 따라 헬기의 생존성이 결정되므로, 그 중요성은 더욱 크다고 할 수 있다. 70∼80년대 생존장비는 레이더경보수신기(RWR : Radar Warning Receiver)만을 장착한 항공기들이 주력으로 운용되었다.

참고문헌 (6)

고은경, 우상민, 김숙경, 정운섭, "무기체계 운용특성 및 방위각을 이용한 위협정보 통합 연구",12차 통신/전자 학술대회 2008. 10.
Software Requirements Specification for the advanced Integrated Aircraft Survivability Equipment Integration Software. 31 May 1992.
Aircraft Survivability Equipment(ASE) : Ensuring Lethality and Dominance of Army Aviation over Tomorrow's Battlefield, Association of the United States Army, July 2002.
전자전 시스템 : 김용윤 외 4명, 청문각.
J. Heikell, Electronic Warfare Self-protection of Battlefield Helicopters : A Holistic View, Helsinki University of Technology, Doctoral Dissertation, 2005.
고은경, 우상민, 김숙경, 정운섭, "위협 운용 시퀀스 및 방위각 기반 이기종 다중센서 위협통합 기술", 2009년 한국군사과학기술학회 종합학술대회 2009. 8.

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