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시험장 환경에 적합한 소형 광학추적기 설계
Design of Small Optical Tracker for Use in the Proving Ground 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.24 no.3, 2020년, pp.224 - 231  

박상현 (국방과학연구소 제5기술연구본부)

초록
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광학계측분야는 레이더 계측이 어려운 저고도 구간의 계측을 담당하여 비행체 추적에 있어서 중요한 역할을 차지하고 있다. 기존의 광학추적시스템은 외국의 장비를 도입해 사용하고 있기 때문에 시험장 상황에 적합하게 수정하기 어렵고, 대부분 차량 탑재형으로 제작되어 있어 계측 장소에 제한이 있다. 자체 개발 소형 광학추적기는 이러한 단점을 보완하기 위해서 단순한 구성으로 설계하여 시험장 내 어떠한 장소에서도 설치하여 운용할 수 있는 것을 주목적으로 하였다. 뿐만 아니라 인공지능 기술을 적용한 광학추적기술 연구를 위해서 자체 개발 광학추적기를 보유할 필요성이 제기되고 있다. 본 논문에서는 소형 광학추적기의 설계 개념, 기본적인 추적기능 구현을 위한 장비의 구성, 그리고 비행체 특성에 맞는 환경설정을 위한 시뮬레이션을 진행하였다. 이를 위해 팬/틸트의 입출력 데이터를 사용하여 모델링을 구하였으며, 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과와 실제 비행시험 결과를 비교하여 전반적인 시뮬레이션의 구성에 대한 타당성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

An optical tracking plays an important role for measurement operation, as it is responsible for low altitude measurements that are difficult to obtain with radar systems. Since the existing optical tracking systems have not been developed in the proving ground itself so far, it is difficult to modif...

주제어

#Optical tracking system   #Image processing   #Pan/tilt   #PID controller   #System identification  

표/그림 (17)

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 소형 광학 추적기가 비행체를 추적하기 위한 기본적이고 핵심적 장비 구성 및 설계에 관한 내용을 기술한다. 좀 더 자세하게는 추적용 카메라와 영상추적컴퓨터를 통해 표적을 검출하고, 이를 통해 비행체의 궤적에 따라 추적용 카메라가 장착된 팬/틸트를 회전시켜 추적을 수행하는 과정에 대한 내용을 기술한다.
  • 본 논문에서는 자체개발 소형 광학 추적기의 종합적인 설계에 대해 기술하였다. 소형 광학 추적기는 기존의 광학 추적시스템이 투입될 수 없는 험지에서도 운용할 수 있도록 단순한 구성으로 설계되었다.
  • 3-3에서 얻어진 팬/틸트 모델을 기반으로 제어 시뮬레이션을 수행한다. 비행시험 예상 궤적 정보를 활용하여 시뮬레이션을 진행하고 추적용 카메라의 렌즈를 적합하게 선택하였는지 판단하도록 한다.

가설 설정

  • PI 계수는 원하는 수준의 제어가 되지 않으면 계수 값을 조절할 수 있으나, 기 선택한 계수 설정에서 조절해도 크게 효과가 없기 때문에 본 시뮬레이션에서는 적합하게 선택되었다고 가정하고 고정하여 진행한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
광학계측분야의 역할은? 광학계측분야는 레이더 계측이 어려운 저고도 구간의 계측을 담당하여 비행체 추적에 있어서 중요한 역할을 차지하고 있다. 기존의 광학추적시스템은 외국의 장비를 도입해 사용하고 있기 때문에 시험장 상황에 적합하게 수정하기 어렵고, 대부분 차량 탑재형으로 제작되어 있어 계측 장소에 제한이 있다.
기존의 광학추적시스템이 갖는 한계점에는 무엇이 있는가? 광학계측분야는 레이더 계측이 어려운 저고도 구간의 계측을 담당하여 비행체 추적에 있어서 중요한 역할을 차지하고 있다. 기존의 광학추적시스템은 외국의 장비를 도입해 사용하고 있기 때문에 시험장 상황에 적합하게 수정하기 어렵고, 대부분 차량 탑재형으로 제작되어 있어 계측 장소에 제한이 있다. 자체 개발 소형 광학추적기는 이러한 단점을 보완하기 위해서 단순한 구성으로 설계하여 시험장 내 어떠한 장소에서도 설치하여 운용할 수 있는 것을 주목적으로 하였다.
자체 개발 소형광학 추적기의 향후 발전 과제는? 자체 개발 소형광학 추적기의 추적 영상 내의 표적 검출은 대비 방식과 상관관계 방식을 사용한다. 표적 검출에 관해서는 추후 인공지능을 접목하여 구름, 새등의클러터환경에서도 강인하게 유도무기 탐지 및 추적을 할 수 있도록 기능을 강화하도록 할 예정이다.
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참고문헌 (4)

  1. A. Ohata, K. Furuta, and H. Nita, "Identification of nonlinear ARX model with input and output dependent coefficients," in International Conference on Control Application, Munich: Germany, pp. 2577-2581, Oct 4-6, 2006. 

  2. Caltech department of computing and mathematical sciences. Chapter 8 PID control. [Internet]. Available: http://www.cds.caltech.edu/-murray/course/cds101/fa04/caltech/am04_ch8-nov4.pdf 

  3. E. Cajueiro, R. Kalid and L. Schnitman, "Using NARX model with wavelet network to inferring the polished rod position," International Journal of Mathematics and Computers in Simulation, Vol. 6, Issue 1, pp. 66-72, 2012. 

  4. S. F. Sulaiman, M. F. Rahmat, A. A. M. Faudzi, and K. Osman "Linear and nonlinear ARX model for intelligent pneumatic actuator system", Journal Teknologi, Vol. 82, No. 6, pp. 21-28, May, 2016. 

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