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문제 정의
- Battle Lab 구축에 필요한 LVC 시뮬레이션 개념 및 상호운용성에 대해 알아보고 이를 위한 LV 연동 및 VC 연동방안에 대해 살펴본다.
- 본 연구는 교전 레벨의 단일 무기체계, 단일유형 작전에 대한 Battle Lab 이다. 이 Battle Lab을 통하여 VC (Virtual-Constructive) 연동을 위한 M&S의 HLA/ RTI 활용 및 LV(Live-Virtual) 연동을 위한 전술데이터링크 활용으로 상호운용성이 보장됨을 보인다.
제안 방법
- M&S 연동의 40% 이상을 차지하는 HLA/RTI 활용으로 M&S의 상호운용성을 보장하여 Virtual 시뮬레이션과 Constructive 시뮬레이션 간의 연동이 가능하도록 한다.
- 그리고 실 장비 인터페이스 기반으로 레이더와 사격통제소, 사격통제소와 발사대 인터페이스를 테일러 링하고 보완함으로써 추후 Live 연동이 요구될 때에 큰 변화 없이 처리될 수 있도록 한다. 그것을 위해서 중앙방공통제소와 대대, 대대와 사격통제소, 사격통제소와 레이더, 사격통제소와 발사대간에는 실 장비 인터페이스를 유지하며 개발한다. 중앙방공통제소와 대대는 Link-11B, 대대와 사격통제소는 ATDL-1, 사격통제소와 레이더, 사격통제소와 발사대 간에는 전술망인 부체계 인터페이스 규격에서 메시지 테일러 링과 주기를 변환하여 개발한다.
- 그래서 자체적인 M&S 프레임워크 기반으로 설계된 모의기를 보완하여 재사용하고, HLA/RTI 연동될 수 있는 구조를 활용한다.
- M&S 장비로서 모의 운용을 컨트롤하는 운용통제기와 모의 환경에 대한 영상을 전시해주는 3D 영상생성기가 존재한다. 그리고 전술데이터링크 연동이 가능한 중앙방공통제소, 대대, 사격통제소 모의기를 Virtual로 구성하여 Live 연동이 가능하도록 한다. 그리고 고정익/회전익/유도탄/레이더/발사대 모의기는 자체 모델을 사용하여 Constructive 시뮬레이션을 구성한다.
- 방공 Battle Lab에서는 Live와의 연동기능 보장 및 목적에 맞는 VC 연동을 위해 Constructive 모의기와 Virtual 모의기의 일부분에 모델을 적용하여 운용한다. 레이더 모의기에 탐지/추적/유도탄 관리 모델을 개발하여 적용한다. 레이더 모델은 고정익/회전익/유도탄이 Constructive 모델로부터 수신되었을 때 처리 시퀀스를 그림 2에서 표현한다.
- 시뮬레이션의 재사용성과 M&S 상호운용성, 적합성, 신뢰성을 증진시키기 위해 제안된 HLA는 미국 국방성 산하 DMSO(Defense Modeling & Simulation Office, 현재는 MSCO(Modeling & Simulation Coordination Office)로 명칭 변경)의 주도로 1996년에 탄생한 상위수준의 모델링 및 시뮬레이션 구조이다.
- 그래서 Virtual이 Constructive로부터는 Live 송수신 주기보다 빠르게 운용하여 관리하며 전술데이터링크 규칙에 따라 실시간으로 처리한다. 실 장비와 동일한 전술데이터링크인 Link-11B, ATDL-1을 사용하여 연동함으로써 향후 실 장비와의 Live 연동도 가능하도록 한다. 그리고 실 장비 인터페이스 기반으로 레이더와 사격통제소, 사격통제소와 발사대 인터페이스를 테일러 링하고 보완함으로써 추후 Live 연동이 요구될 때에 큰 변화 없이 처리될 수 있도록 한다.
- 규칙은 트랙의 환경에 따라 구분하여 Air 트랙에 대해 수행한다. 절차는 로컬 데이터와 리모트 데이터를 비교하여 수행하고 소스가 다른 리모트 데이터를 비교하여 수행하며 위치, 속도, 고도를 고려하여 코릴레이션 한다. 코릴레이션된 데이터의 한 쪽 정보 삭제 시에 디코릴레이션을 수행한다.
- 그것을 위해서 중앙방공통제소와 대대, 대대와 사격통제소, 사격통제소와 레이더, 사격통제소와 발사대간에는 실 장비 인터페이스를 유지하며 개발한다. 중앙방공통제소와 대대는 Link-11B, 대대와 사격통제소는 ATDL-1, 사격통제소와 레이더, 사격통제소와 발사대 간에는 전술망인 부체계 인터페이스 규격에서 메시지 테일러 링과 주기를 변환하여 개발한다. 그래서 향후 Live 준비와 연동될 수 있도록 Virtual 모의기를 개발하여 상호운용성을 보장한다.
- 향후 Live 연동을 대비하여 전술데이터링크를 가진 체계 모의기(중앙방공통제소 모의기, 대대 모의기, 사격통제소 모의기)는 모의기간 연동 규격에 Link-11B와 ATDL-1 전술데이터링크 인터페이스를 유지하여 연동이 가능하도록 하며 레이더, 발사대 인터페이스는 실장비-부체계 전술망 인터페이스 규격을 유지하여 HILS(Hardware In the Loop System) 연동이 가능하도록 한다. 즉, 이 시뮬레이션은 VC 연동 기반으로 LVC 연동이 가능하도록 구축한다. 그래서 방공 무기체계에서 방공 Battle Lab은 LVC 연동이 가능하여 상호운용성을 보장한다.
- Virtual과 Live에서는 실 링크 정보를 활용하여 모든 전술데이터링크의 필수 정보인 트랙, 포인트 정보, 교전정보 등을 교환 가능하도록 한다. 향후 Live 연동을 대비하여 전술데이터링크를 가진 체계 모의기(중앙방공통제소 모의기, 대대 모의기, 사격통제소 모의기)는 모의기간 연동 규격에 Link-11B와 ATDL-1 전술데이터링크 인터페이스를 유지하여 연동이 가능하도록 하며 레이더, 발사대 인터페이스는 실장비-부체계 전술망 인터페이스 규격을 유지하여 HILS(Hardware In the Loop System) 연동이 가능하도록 한다. 즉, 이 시뮬레이션은 VC 연동 기반으로 LVC 연동이 가능하도록 구축한다.
대상 데이터
- RPR-FOM의 각각의 의미에 해당하는 Object를 활용하여 상호운용성을 보장한다. 고정익/회전익 트랙은 Aircraft 객체를 사용하고 유도탄은 Munition, 체계는 GroundVehicle 객체를 사용한다. Interaction 중 시나리오 정보는 SetData, 시작/중지 메시지는 Start Resume/StopFreeze, 그에 대한 응답은 Acknow ledge, 폭파는 MunitionDetonation을 활용하여 상호운용성을 유지할 수 있다.
이론/모형
- RTI (Run-Time Infrastructure)는 HLA(High Level Architecture)의 인터페이스 규격을 구현하여 분산 환경에서 이기종의 모의기 간 상호 연동을 가능하게 하는 소프트웨어로 시뮬레이션 간의 상호운용성과 시뮬레이션 컴포넌트의 재사용성을 높일 수 있다. 시뮬레이션 데이터의 공통 통신을 통해 서로 상호작용하는 시뮬레이션의 표준 프로토콜 집합으로 정의한 RPR-FOM(Realtime Platform Reference - Federation Object Model)을 활용하여 모의기에 적용한다(SISO, 1999). M&S 연동의 40% 이상을 차지하는 HLA/RTI 활용으로 M&S의 상호운용성을 보장하여 Virtual 시뮬레이션과 Constructive 시뮬레이션 간의 연동이 가능하도록 한다.
- 그리고 비정밀/정밀 추적으로 추적 수준을 조절하며 탐지에 따라 트랙을 삭제 관리하며 좌표변환을 통해 출력 인터페이스를 유지한다. 이 때 레이더의 추적모델은 알파-베타 필터를 활용한다(Penoyer, 1993).
후속연구
- 점점 더 M&S가 강화됨에 따라 한 무기체계에서 확대시켜 해군, 공군, 육군 Battle Lab이 완성될 것이다. 그 이후 전 프로세스에 걸친 활용을 위해서는 전장 상황에 대한 종합적인 대처와 LVC 연동 시뮬레이션이 가능할 수 있도록 발전시킬 것이다.
- 방공 Battle Lab은 RTI를 활용한 VC 연동 상호운용성과 전술데이터링크를 활용한 LV 연동 상호운용성을 보장한다. 그리고 Constructive Model을 적용하여 Constructive, Virtual 모의기의 활용 가능성을 높인다.
- 실 장비와 동일한 전술데이터링크인 Link-11B, ATDL-1을 사용하여 연동함으로써 향후 실 장비와의 Live 연동도 가능하도록 한다. 그리고 실 장비 인터페이스 기반으로 레이더와 사격통제소, 사격통제소와 발사대 인터페이스를 테일러 링하고 보완함으로써 추후 Live 연동이 요구될 때에 큰 변화 없이 처리될 수 있도록 한다. 그것을 위해서 중앙방공통제소와 대대, 대대와 사격통제소, 사격통제소와 레이더, 사격통제소와 발사대간에는 실 장비 인터페이스를 유지하며 개발한다.
- Live 시뮬레이션은 실 상황과 같은 지형과 환경에서 실 병력이 연동하여 현실감을 높일 수 있으나 시간 및 비용이 많이 들어 여러 번 운용을 반복하는 것이 제한적이라는 단점이 있다. 이 세 가지 시뮬레이션을 통합하여 합성 전장 환경에서 분산 모의운용을 하게 된다면 서로의 장단점이 보완되어 네트워크 중심 동시/통합 전투 수행능력이 확충되고 실 전장 환경 하에서 저비용/고효율의 시뮬레이션이 가능할 것이다. 또한 사이버 공간을 활용한 운용 여건을 보장하여 공간의 제약을 벗어날 수 있다.
- 현재 해외 각국에서 진행 중인 Battle Lab 개발 및 활용은 국내에서도 추진될 것으로 보인다. 합동작전 및 육해공군 작전을 모의하는 Battle Lab 개발이 필요한데 이를 위해서 단계적으로 단위작전인 방공작전 Battle Lab을 구축으로부터 출발하여 향후 추가 보완과 발전이 가능할 것이다. 국내에서는 육군, 공군의 Battle Lab보다 해군의 Battle Lab 연구기관을 중심으로 먼저 개발되고 있다.
- 향후 M&S 의 다른 표준 연동 수단인 RTI의 RPR-FOM 2.0에서 출발하여, DIS, TENA 연동으로 발전할 수 있을 것이다.
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