[논문]HLA/RTI 시스템에서 합성전장환경 기반의 항공 교전 시뮬레이션 모델 구축 프레임워크

함원경; 양가람; 최종엽; 박상철

doi:10.9709/jkss.2014.23.2.057

HLA/RTI 시스템에서 합성전장환경 기반의 항공 교전 시뮬레이션 모델 구축 프레임워크
A Framework to Construct the Aviation Engagement Simulation Model based on the Synthetic Battlefield in the HLA/RTI System 원문보기

한국시뮬레이션학회논문지 = Journal of the Korea Society for Simulation, v.23 no.2, 2014년, pp.57 - 64

함원경 (아주대학교 산업공학과) , 양가람 (아주대학교 산업공학과) , 최종엽 (방위사업청 M&S 기술팀) , 박상철 (아주대학교 산업공학과)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 항공 교전 시뮬레이션을 위한 모델을 구축함에 있어서 분산 시스템 상의 합성전장환경 기반으로 구성되는 시스템 구축을 위한 프레임워크를 제안한다. 제안된 프레임워크는 HLA (High Level Architecture)/RTI (Run-Time Infrastructure) 기반의 분산 시스템 상에서 합성전장환경을 구축하여 항공 교전 시뮬레이션 모델에 환경의 영향을 반영하기 위한 시스템을 설계한다. 항공 전투에서 환경은 탐지체계 및 기동체계 등에 영향을 주기 때문에 시뮬레이션에서 그 영향을 반영할 필요가 있다. 그러나 교전급 시뮬레이션에서 요구하는 무기체계의 복합적 운용에 관련된 프레임워크 연구는 기존에 미흡하였고, 이로 인해 환경 데이터를 기반으로 시뮬레이션에 환경 영향을 반영하는 교전급 시뮬레이션 시스템의 구축은 난해함을 갖는다. 본 논문은 이와 같은 난해함을 해결하기 위한 프레임워크를 제안하고, 제안된 프레임워크를 기반으로 예제 시스템을 구축하는데 목적을 둔다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposes a framework to construct the synthetic battlefield based aviation engagement simulation model for the distributed system. The proposed framework has the synthetic battlefield in the HLA (High Level Architecture)/RTI (Run-Time Infrastructure) based distributed system to reflect environmental effects into the aviation engagement simulation model. In an aviation engagement, the environment affects weapon systems such as detection and movement. Therefore, environmental effects are required to be reflected in the simulation. However, former researches are inadequate for complex operations of weapon systems that are requirements of the engagement simulation. Thus, the construction of the engagement simulation system of which reflects environmental effects based on environmental data is still difficult. The main objective of this paper is to propose a framework to solve the difficulty and constructs an example system based on the proposed framework.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 이와 같은 격차를 해결하기 위한 프로세스로 항공 교전 시뮬레이션 시스템의 구축 프레임워크를 제안한다. 제안되는 프레임워크는 HLA(High Level Architecture)/RTI(Run-Time Infrastructure) 기반의 분산 시스템에서 항공 교전을 위한 합성전장환경을 구축하고, 이를 통해 환경의 영향을 시뮬레이션 모델에 반영한다.
일반 적으로, 시뮬레이션 엔지니어는 이와 같은 전문 지식을 갖고 있지 않으므로 해당 분야 전문가의 협조가 요구된다. 본 연구에서 제안되는 프레임워크는 시뮬레이션 분야와 각 전문 분야를 분리시키고, 개별적인 페더레이트의 개발을 통해 시뮬레이션 시스템 구축에 있어서 각 엔지니어의 역할 분담을 명확히 하고자 한다. 이를 통해 대형 시뮬레이션 시스템의 구축에서 발생하는 기능 및 역할 분류의 모호함을 해결하고, 동시 공학적인 페더레이트의 개발로 효율적인 항공 교전 시뮬레이션 시스템 구축이 가능하다.
환경 페더레이트는 항공 전투 시뮬레이션의 환경 데이터 요구를 구독(Subscribe)하고, 환경 데이터 요구 내용에 적합한 환경 데이터를 게시(Publish)하여 합성전장환경을 구축한다. 본 연구에서는 이와 같은 HLA/RTI 시스템에서 합성전장환경의 구축을 통해 앞서 언급된 환경 데이터와 데이터 사용자의 요구의 격차를 해결한다.
제안 된 프레임워크는 HLA/RTI 분산 시스템을 기반으로 구성되며, 페더레이션을 구성하는 페더레이트들이 하나의 전 문 분야를 담당함으로서 서론에서 언급한 격차를 해결할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 프레임워크에 기반한 예 제 항공 교전 시뮬레이션 시스템을 구축하여 시뮬레이션을 수행하였고, 이를 통해서 프레임워크의 목적 달성을 확인할 수 있었다. 향후연구로는 환경의 영향을 반영함에 있어서 탐지 확률의 도출에 한정되지 않고, 항공기의 기동, 유도 무기의 정확성 및 기만 가능성 등을 도출할 수 있는 페더레이션의 구축을 수행한다.
그러나 교전급 시뮬레이션 모델의 합성전장환경 기반 구축을 위한 기존의 연구는 미흡한 수준이며, 특히, 합성전장환경을 구축하여 시뮬레이션에 환경의 영향을 반영하는 방법론에 관련된 연구는 매우 부족하다. 본 연구에서는 항공 교전에 대한 교전급 시뮬레이션 모델의 구축에 합성전장환경의 구축 및 시뮬레이션에 반영을 위한 환경 데이터의 공급, 활용 및 시뮬레이션 적용 방안을 설계한 프레임워크를 제안하였다. 제안 된 프레임워크는 HLA/RTI 분산 시스템을 기반으로 구성되며, 페더레이션을 구성하는 페더레이트들이 하나의 전 문 분야를 담당함으로서 서론에서 언급한 격차를 해결할 수 있다.
본 연구의 목적인 항공 교전에서의 핵심 요소인 레이더는 비교적 환경의 영향으로부터 자유로운 탐지체계로 알려져 있지만, 기존의 걸프전과 코소보전의 결과는 레이더의 운용도 환경의 영향을 감안해야 한다는 것을 말해주고 있다(Ban, 2001). 또한 비행체의 기동 성능과 항공 교전에서 사용되는 다양한 유도방식의 공격체계의 탐지 성능도 대기 상황과 밀접한 영향을 갖는다(Kim, 2008; Lim, 2005; Choi, 2008).

제안 방법

본 연구에서 제안한 프레임워크를 기반으로 항공 교전을 위한 예제 시뮬레이션 시스템을 구축하였다. 예제 시스템은 제안된 프레임워크의 페더레이션 설계에 따라 시뮬레이션 페더레이트, 레이더 탐지체계 페더레이트 및 환경 페더레이트로 구성되어 있다.
본 연구에서는 시뮬레이션 개체 사이에서 탐지확률의 반영을 돕기위해 GP(Glimpse Probability) 테이블의 개념을 도입하였다. GP 테이블은 두 개의 열로 구성되며, 첫 째 열은 거리 범위를 표현하고 둘째 열은 해당 거리 범위에서의 GP를 표현한다(Korea military academy, 2004).
항공 교전 시뮬레이션을 위한 페더레이션에서 각 페더레이트들은 페더레이션에 연동되어 각각의 다른 어플리케이션으로 작업을 수행하지만, 전체 시스템의 관점에서는 하나의 기능을 담당한다. 본 연구에서는 시뮬레이션 페더레이트, 환경 페더레이트 및 환경 데이터와 시뮬레이션 데이터를 기반으로 레이더 탐지확률을 도출하는 레이더 탐지체계 페더레이트를 갖는 페더레이션 구축 방안을 제안하며, Fig. 2는 제안된 프레임워크에 기반한 페더레이션의 구성을 표현한다. 제안된 프레임워크를 통해 시뮬레이션 엔지니어가 요구하는 환경 데이터에 대해서 환경 엔지니어가 데이터를 공급하고, 공급된 환경 데이터를 활용하여 전자기파 감쇄가 레이더 특성에 따라 탐지 성능에 미치는 영향을 반영한 레이더 탐지확률을 레이더 엔지니어가 도출한다.
환경 페더레이트는 강수량을 EPO로 도출하고, 기상청 데이터베이스의 강수량 데이터를 사용하였다. 시뮬레이션 페더레이트에서 레이더 특성 정보로는 레이더출력과 주파수를 가지며, 레이더 탐지 페더레이트는 탐지 성능을 출력에 비례하고 주파수와 강수량에 반비례하도록 하여 데모 레이더 탐지 성능을 도출하도록 하였다. Fig.
연구에서는 HLA/RTI 시스템에서 합성전장환경 기반의 시뮬레이션을 수행하기 위해 항공 교전 모델은 환경 데이터 관리의 역할을 담당하는 환경 페더레이트를 갖는다. 환경 페더레이트는 항공 전투 시뮬레이션의 환경 데이터 요구를 구독(Subscribe)하고, 환경 데이터 요구 내용에 적합한 환경 데이터를 게시(Publish)하여 합성전장환경을 구축한다.
예제 시뮬레이션 시스템은 Pitch사의 pRTI1516을 사용하여 HLA/RTI 시스템을 구축하였고, C++ 기반의 Ogre3D 가시화 엔진을 사용하여 시뮬레이션 페더레이트를 구축 하였다. 환경 페더레이트는 강수량을 EPO로 도출하고, 기상청 데이터베이스의 강수량 데이터를 사용하였다.
본 연구에서 제안한 프레임워크를 기반으로 항공 교전을 위한 예제 시뮬레이션 시스템을 구축하였다. 예제 시스템은 제안된 프레임워크의 페더레이션 설계에 따라 시뮬레이션 페더레이트, 레이더 탐지체계 페더레이트 및 환경 페더레이트로 구성되어 있다. 환경 페더레이트는 대기 환경 데이터를 가지며, 시뮬레이션 페더레이트가 게시한 시간, 위도 및 경도에 따른 전장공간의 범위의 환경 데이터를 추출한다.
완성된 GP 테이블을 기반하여 수상함이 항공기를 탐지할 확률을 도출하고 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션 수행 및 결과는 Fig.
본 논문에서는 이와 같은 격차를 해결하기 위한 프로세스로 항공 교전 시뮬레이션 시스템의 구축 프레임워크를 제안한다. 제안되는 프레임워크는 HLA(High Level Architecture)/RTI(Run-Time Infrastructure) 기반의 분산 시스템에서 항공 교전을 위한 합성전장환경을 구축하고, 이를 통해 환경의 영향을 시뮬레이션 모델에 반영한다. 기존에 연구들은 단위 무기체계에 환경의 영향을 반영하는 것이 중심이 되며(Lee et al.
2는 제안된 프레임워크에 기반한 페더레이션의 구성을 표현한다. 제안된 프레임워크를 통해 시뮬레이션 엔지니어가 요구하는 환경 데이터에 대해서 환경 엔지니어가 데이터를 공급하고, 공급된 환경 데이터를 활용하여 전자기파 감쇄가 레이더 특성에 따라 탐지 성능에 미치는 영향을 반영한 레이더 탐지확률을 레이더 엔지니어가 도출한다. 시뮬레이션 엔지니어는 항공 교전 모델의 시뮬레이션 개체들 사이의 탐지 상태에 대해 레이더 엔지니어에 의해 도출된 탐지확률을 활용한다.
제안된 프레임워크에서 환경 엔지니어는 환경 페더레이트, 레이더 엔지니어는 레이터 탐지 페더레이트, 마지막으로 시뮬레이션 엔지니어는 시뮬레이션 페더레이트의 구축 및 운용을 통해 합성전장환경 기반의 항공 교전 시뮬레이션을 수행한다.

대상 데이터

1은 이와 같은 시뮬레이션 시스템의 개념도를 표현하고 있다. Fig. 1은 항공 전장환경을 분석하고, 분석을 통해 도출된 EPO를 원시 환경 데이터 제공자로부터 획득한다. 시뮬레이션 시스템은 환경 페더레이트에 시뮬레이션에 필요한 환경 데이터를 요구하고, 환경 페더레이트는 적합한 데이터를 추출하여 제공한다.
예제 시뮬레이션 시스템은 Pitch사의 pRTI1516을 사용하여 HLA/RTI 시스템을 구축하였고, C++ 기반의 Ogre3D 가시화 엔진을 사용하여 시뮬레이션 페더레이트를 구축 하였다. 환경 페더레이트는 강수량을 EPO로 도출하고, 기상청 데이터베이스의 강수량 데이터를 사용하였다. 시뮬레이션 페더레이트에서 레이더 특성 정보로는 레이더출력과 주파수를 가지며, 레이더 탐지 페더레이트는 탐지 성능을 출력에 비례하고 주파수와 강수량에 반비례하도록 하여 데모 레이더 탐지 성능을 도출하도록 하였다.

성능/효과

3) 탐지체계 페더레이트는 수신한 레이더의 위치 정보를 환경 페더레이트에 전송한다.
본 연구에서 제안되는 프레임워크는 시뮬레이션 분야와 각 전문 분야를 분리시키고, 개별적인 페더레이트의 개발을 통해 시뮬레이션 시스템 구축에 있어서 각 엔지니어의 역할 분담을 명확히 하고자 한다. 이를 통해 대형 시뮬레이션 시스템의 구축에서 발생하는 기능 및 역할 분류의 모호함을 해결하고, 동시 공학적인 페더레이트의 개발로 효율적인 항공 교전 시뮬레이션 시스템 구축이 가능하다.
본 연구에서는 항공 교전에 대한 교전급 시뮬레이션 모델의 구축에 합성전장환경의 구축 및 시뮬레이션에 반영을 위한 환경 데이터의 공급, 활용 및 시뮬레이션 적용 방안을 설계한 프레임워크를 제안하였다. 제안 된 프레임워크는 HLA/RTI 분산 시스템을 기반으로 구성되며, 페더레이션을 구성하는 페더레이트들이 하나의 전 문 분야를 담당함으로서 서론에서 언급한 격차를 해결할 수 있다. 본 연구에서는 제안된 프레임워크에 기반한 예 제 항공 교전 시뮬레이션 시스템을 구축하여 시뮬레이션을 수행하였고, 이를 통해서 프레임워크의 목적 달성을 확인할 수 있었다.

후속연구

본 연구에서는 제안된 프레임워크에 기반한 예 제 항공 교전 시뮬레이션 시스템을 구축하여 시뮬레이션을 수행하였고, 이를 통해서 프레임워크의 목적 달성을 확인할 수 있었다. 향후연구로는 환경의 영향을 반영함에 있어서 탐지 확률의 도출에 한정되지 않고, 항공기의 기동, 유도 무기의 정확성 및 기만 가능성 등을 도출할 수 있는 페더레이션의 구축을 수행한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	교전급 M&S 모델에는 실제 전장 환경의 모의가 필요한 이유는?	국방 분야의 M&S는 표현 정도에 따라 전구, 임무/전 투, 교전, 공학급으로 구분할 수 있는데, 그 중 본 논문의 목적인 교전급 M&S는 몇 분에서 몇 시간 정도의 단일 작전을 대상으로(Hill, McIntyre, 2001) 전투 개체의 행위 와 각 무기체계의 기능을 자세히 묘사하며 적의 위협이나 작전 형태는 부분적으로 모델링한다(Cha, 2007; Hawley, Blauwkamp, 2010). 이와 같은 교전급 M&S 모델의 특성 상 실제 전장환경의 모의가 요구되는데, 그 이유는 실제 교전의 결과가 환경의 영향에 의해서 달라질 수 있기 때 문이다. 따라서 교전급 M&S 모델은 합성전장환경을 포 함하여 실제 전장의 환경 영향을 모의할 수 있어야 한다 (ROKSA, 2007; Park et al.
	국방 분야의 M&S는 표현 정도에 따라 어떻게 구분되는가?	국방 분야의 M&S는 표현 정도에 따라 전구, 임무/전 투, 교전, 공학급으로 구분할 수 있는데, 그 중 본 논문의 목적인 교전급 M&S는 몇 분에서 몇 시간 정도의 단일 작전을 대상으로(Hill, McIntyre, 2001) 전투 개체의 행위 와 각 무기체계의 기능을 자세히 묘사하며 적의 위협이나 작전 형태는 부분적으로 모델링한다(Cha, 2007; Hawley, Blauwkamp, 2010). 이와 같은 교전급 M&S 모델의 특성 상 실제 전장환경의 모의가 요구되는데, 그 이유는 실제 교전의 결과가 환경의 영향에 의해서 달라질 수 있기 때 문이다.
	실제 시뮬레이션 시스템 구축에 환경의 영향을 반영하는 것이 어려운 이유는?	그러나 실제 시뮬레이션 시스템 구축에 환경의 영향을 반영하는 것은 어려움이 있다. 그 이유는 실제 데이터 제공자가 제공하는 데이터가 원시 데이터인 환경 수치 데이터인 반면, 시뮬레이션 시스템에서 필요로 하는 환경 데이터는 재사용 가능하고 상호 운용성이 있는 데이터라는 상황에서 발생한 격차에 기인한다(Choi, 2008). 즉, 환경 데이터가 존재할 때, 그 데이터를 시뮬레이션에 반입 (Import)하여 시뮬레이션 결과에 반영하기 위해서는 환경 데이터를 사용할 시뮬레이션 엔지니어가 환경에 대해 이해할 필요가 있다.

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상세보기
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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