KR102252826B1 - Device for estimating line of sight rate using acceleration of sight angle and air vehicle including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 비행체의 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체, 특히 시선각속도 및 시선각가속도를 이용하여 시선각의 시간 지연을 보상하여 시간 지연 없이 시선각속도를 추정하는 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체에 관한 것이다.An embodiment of the present invention includes an apparatus for estimating the line-of-sight angular velocity of an aircraft and a vehicle including the same, in particular, an apparatus for estimating the line-of-sight velocity without time delay by compensating for the time delay of the line-of-sight angle using the same, and the same It relates to a flying vehicle.
일반적으로 표적을 타격하기 위한 유도 비행체(예컨대, 유도탄)는 탐색기를 구비하여 표적을 추격한다. 탐색기로는 김발형 탐색기(Gimbaled seeker) 및 동체 부착형 탐색기(Strapdown seeker)가 있다. 김발형 탐색기는 2축의 김발을 이용하여 시선각이 동체의 움직임과 독립적으로 구동하여 표적을 지향할 수 있다. 반면 동체 부착형 탐색기는 탐색기가 동체에 부착되어 있기 때문에, 탐색기의 탐색 방향과 동체의 진행 방향이 동일하다. 따라서, 동체 부착형 탐색기는 표적과 비행체 사이의 각도인 지향각만을 측정할 수 있다. In general, a guided vehicle (eg, a guided missile) for hitting a target has a searcher to pursue the target. There are two types of seekers: Gimbaled seeker and Strapdown seeker. The gimbal-type searcher can aim at the target by driving the gaze angle independently from the movement of the body by using the gimbal of the two axes. On the other hand, in the fuselage-attached searcher, since the searcher is attached to the body, the search direction of the searcher and the moving direction of the body are the same. Therefore, the fuselage-attached searcher can only measure the directivity angle, which is the angle between the target and the vehicle.
비행체가 이동하는 표적을 요격하기 위해 주로 비례항법 유도기법(PNG; Proportional Navigation Guidance)을 사용하며, 비례항법 유도기법을 구현하기 위해서는 시선각속도 정보가 필요하다. 따라서, 비행체의 시선각속도를 추정하기 위해, 지향각 및 자세각을 융합하여 시선각 측정치를 생성하고, 미분 필터를 이용하여 시선각속도 추정치를 산출하는 방법이 널리 사용되어 왔다. In order to intercept a target on which an aircraft is moving, a proportional navigation guidance method (PNG) is mainly used. In order to implement the proportional navigation guidance method, information on the angle of sight is required. Therefore, in order to estimate the angular velocity of an aircraft, a method of fusion of the heading angle and the attitude angle to generate a gaze angle measurement value, and a method of calculating the gaze angle velocity estimate value using a differential filter has been widely used.
하지만 탐색기에 의해 측정된 지향각 측정치는 탐색기의 특성으로 인해 탐색기 지연시간(Latency Time)만큼 지연된 측정 결과를 나타낸다. 따라서, 탐색기 지향각 정보와 관성항법장치의 자세각 정보를 융합하는데 있어서 정보 획득 시점의 불일치라는 문제점이 발생하였다. However, the directivity measurement measured by the searcher indicates the measurement result delayed by the searcher latency time due to the characteristics of the searcher. Therefore, in the fusion of the searcher orientation information and the attitude angle information of the inertial navigation system, a problem of inconsistency in the time of information acquisition occurred.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 탐색기의 지연시간 정보를 탐색기로부터 획득하고 이를 이용하여 탐색기 지향각 정보가 획득된 시점과 가장 근접한 시간의 관성항법장치의 자세각 정보를 선정하여 데이터 세트로 구성함으로써 시선각 측정치를 산출하는 방법이 고안된 바 있다. 그러나 이 방법은 현재시점에서 사용해야 할 시선각속도 정보가 탐색기 지연시간만큼의 과거 시점에서 구성된 시선각 측정치를 미분하여 산출한 값이어서, 시간 지연이 정확하게 보상되지 못하는 문제점이 있다. To solve this problem, the searcher's delay time information is obtained from the searcher, and by using it, the attitude angle information of the inertial navigation device at the time closest to the time when the searcher heading angle information is acquired is selected and composed into a data set. Methods for calculating measurements have been devised. However, this method has a problem in that the time delay is not accurately compensated because the gaze angular velocity information to be used at the present point of view is a value calculated by differentiating the gaze angle measurement value configured at the past point of time as much as the searcher delay time.
본 발명의 목적은 시선각가속도를 이용하여 시선각속도의 시간 지연을 보상함으로써, 시간 지연 없이 시선각속도를 추정하는 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a gaze angular velocity estimation apparatus for estimating gaze angular velocity without time delay by compensating for a time delay of gaze angular velocity using gaze angular acceleration, and a vehicle including the same.
본 발명의 다른 목적은 시선각속도에 대한 추정 정확도를 향상시킬 수 있는 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for estimating angular angular speed, which can improve the accuracy of estimation for angular angular speed, and a vehicle including the same.
본 발명의 또 다른 목적은, 급박한 환경 변화 속에서 정확한 센서정보를 필요로 하는 유도시스템의 표적에 대한 요격 확률을 향상시킬 수 있는 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a line-of-sight angular velocity estimation apparatus capable of improving the probability of intercepting a target of a guidance system requiring accurate sensor information in an urgent environment change, and a vehicle including the same.
본 발명의 실시예에 따른 시선각속도 추정 장치는, 지향각 측정부로부터 비행체의 지향각 측정치를 수신하고, 자세각 측정부로부터 상기 비행체의 자세각 측정치를 수신하고, 상기 지향각 측정치 및 상기 자세각 측정치를 결합하여, 시선각 산출치를 생성하기 위한 시선각 산출부; 상기 시선각 산출치를 이용하여, 시선각속도 산출치를 생성하기 위한 시선각속도 산출부; 상기 시선각속도 산출치를 이용하여, 시선각가속도 산출치를 생성하기 위한 시선각가속도 산출부; 상기 시선각 산출치, 상기 시선각속도 산출치 및 상기 시선각가속도 산출치를 기초로, 시선각속도 추정치 및 시선각가속도 추정치를 생성하기 위한 추정부; 및 상기 시선각속도 추정치 및 상기 시선각가속도 추정치를 이용하여, 상기 시선각속도 추정치에 포함된 지연 시간을 보상하여 시선각속도 보상치를 생성하기 위한 지연 보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for estimating the angle of sight according to an embodiment of the present invention receives a measurement value of the directivity angle of the aircraft from the directivity angle measurement unit, receives the measurement value of the attitude angle of the aircraft from the attitude angle measurement unit, and receives the measurement value of the directivity angle and the attitude angle. A viewing angle calculation unit for combining the measured values and generating a viewing angle calculation value; A gaze angular velocity calculation unit for generating a gaze angular velocity calculation value using the gaze angle calculation value; A gaze angle acceleration calculation unit for generating a gaze angle acceleration calculation value using the gaze angle velocity calculation value; An estimating unit for generating a gaze angle velocity estimate and a gaze angle acceleration estimate based on the gaze angle calculation value, the gaze angle velocity calculation value, and the gaze angle acceleration calculation value; And a delay compensating unit configured to compensate for a delay time included in the gaze angular velocity estimate value using the gaze angular velocity estimate value and the gaze angular acceleration estimate value to generate a gaze angular velocity compensation value.
본 발명에서, 시선각속도 추정 장치는, 상기 지향각 측정치가 생성된 시점과 가장 근접한 시간에 대응하는 상기 자세각 측정치를 선정하고, 선정된 상기 자세각 측정치를 상기 시선각 산출부로 전달하기 위한 동기화부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the viewing angle velocity estimation apparatus includes a synchronization unit for selecting the attitude angle measurement value corresponding to a time closest to the time point at which the direction angle measurement value is generated, and transmitting the selected attitude angle measurement value to the viewing angle calculation unit. It characterized in that it further includes.
본 발명에서, 상기 시선각 산출부는, 수학식 1을 이용하여, 상기 시선각 산출치를 생성하고, [수학식 1] CS=ML+MP, 여기서, CS는 시선각 산출치이고, ML은 지향각 측정치이고, MP는 자세각 측정치인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the viewing angle calculation unit generates the viewing angle calculation value using Equation 1, [Equation 1] CS=ML+MP, where CS is the viewing angle calculation value, and ML is the viewing angle measurement value And, MP is characterized in that the posture angle measurement value.
본 발명에서, 상기 시선각속도 산출부는 상기 시선각 산출치의 변화량을 산출하여 상기 시선각속도 산출치를 생성하고, 상기 시선각가속도 산출부는 상기 시선각가속도 산출치의 변화량을 산출하여 상기 시선각가속도 산출치를 생성하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the gaze angular velocity calculation unit calculates a change amount of the gaze angle calculation value to generate the gaze angular velocity calculation value, and the gaze angle acceleration calculation unit generates the gaze angle acceleration calculation value by calculating a change amount of the gaze angle acceleration calculation value. do.
본 발명에서, 상기 추정부는, 등속도 모델을 사용하는 칼만 필터인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the estimation unit is characterized in that the Kalman filter using a constant velocity model.
본 발명에서, 상기 추정부의 상태변수는 수학식 2로 설정되고, [수학식 2] XX=[S; SV, SA], 여기서, XX는 상태변수이고, S는 시선각이고, SV는 시선각속도이고, SA는 시선각가속도인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the state variable of the estimation unit is set by Equation 2, [Equation 2] XX = [S; SV, SA], where XX is a state variable, S is a viewing angle, SV is a viewing angle velocity, and SA is a viewing angle acceleration.
본 발명에서, 상기 추정부의 등속도 모델은 연속계에서 수학식 3과 같고, [수학식 3] d/dt(XX)=[0, 1, 0;, 0, 0, 1;, 0, 0, 0]*XX+NN*[0; 0; 1], 여기서, XX는 상태변수이고, NN은 공정 잡음인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the constant velocity model of the estimation unit is the same as
본 발명에서, 상기 지연 보상부는 [수학식 4]를 이용하여 시간 지연을 보상하고, [수학식 4] PSV=ESV+ESA*td, 여기서 PSV은 시선각속도 보상치이고, ESV은 시선각속도 추정치이고, ESA는 시선각가속도 추정치이고, td는 지연 시간인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the delay compensation unit compensates for the time delay using [Equation 4], [Equation 4] PSV=ESV+ESA*td, where PSV is the viewing angle velocity compensation value, and ESV is the viewing angle velocity estimation value, ESA is an estimate of the viewing angle acceleration, and td is a delay time.
본 발명에서, 상기 자세각 측정부는, 관성항법장치인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the attitude angle measurement unit is characterized in that the inertial navigation device.
본 발명에서, 상기 비행체는, 표적에 대한 유도탄인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the vehicle is characterized in that it is a guided missile against the target.
본 발명의 실시예에 따른 비행체는, 비행체의 지향각을 측정하여 지향각 측정치를 생성하기 위한 지향각 측정부; 상기 비행체의 자세각을 측정하여 자세각 측정치 및 자세각속도 측정치를 생성하기 위한 자세각 측정부; 상기 지향각 측정치 및 상기 자세각 측정치를 이용하여 산출된 시선각속도에 포함된 시간 지연 요소를 보상함으로써, 시선각속도 보상치를 생성하기 위한 시선각속도 추정 장치; 지향각 측정부로부터 비행체의 지향각 측정치를 수신하고, 자세각 측정부로부터 상기 비행체의 자세각 측정치를 수신하고, 상기 지향각 측정치 및 상기 자세각 측정치를 결합하여, 시선각 산출치를 생성하기 위한 시선각 산출부; 상기 시선각 산출치를 이용하여, 시선각속도 산출치를 생성하기 위한 시선각속도 산출부; 상기 시선각속도 산출치를 이용하여, 시선각가속도 산출치를 생성하기 위한 시선각가속도 산출부; 상기 시선각 산출치, 상기 시선각속도 산출치 및 상기 시선각가속도 산출치를 기초로, 시선각속도 추정치 및 시선각가속도 추정치를 생성하기 위한 추정부; 및 상기 시선각속도 추정치 및 상기 시선각가속도 추정치를 이용하여, 상기 시선각속도 추정치에 포함된 지연 시간을 보상하여 시선각속도 보상치를 생성하기 위한 지연 보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A vehicle according to an embodiment of the present invention includes a directivity angle measurement unit for measuring a directivity angle of the aircraft to generate a directivity angle measurement value; An attitude angle measurement unit for measuring an attitude angle of the aircraft to generate an attitude angle measurement value and an attitude angular velocity measurement value; A viewing angle velocity estimation device for generating a viewing angle velocity compensation value by compensating for a time delay factor included in the viewing angle velocity calculated using the orientation angle measurement value and the attitude angle measurement value; A line of sight for receiving the measurement of the orientation angle of the vehicle from the orientation angle measurement unit, receiving the measurement value of the attitude angle of the vehicle from the orientation angle measurement unit, and combining the measurement value of the orientation angle and the measurement value of the attitude angle to generate a calculated viewing angle Each calculation unit; A gaze angular velocity calculation unit for generating a gaze angular velocity calculation value using the gaze angle calculation value; A gaze angle acceleration calculation unit for generating a gaze angle acceleration calculation value using the gaze angle velocity calculation value; An estimating unit for generating a gaze angle velocity estimate and a gaze angle acceleration estimate based on the gaze angle calculation value, the gaze angle velocity calculation value, and the gaze angle acceleration calculation value; And a delay compensating unit configured to compensate for a delay time included in the gaze angular velocity estimate value using the gaze angular velocity estimate value and the gaze angular acceleration estimate value to generate a gaze angular velocity compensation value.
본 발명에서, 상기 시선각속도 추정 장치는, 상기 지향각 측정치가 생성된 시점과 가장 근접한 시간에 대응하는 상기 자세각 측정치를 선정하고, 선정된 상기 자세각 측정치를 상기 시선각 산출부로 전달하기 위한 동기화부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the gaze angular velocity estimating apparatus is a synchronization for selecting the posture angle measurement value corresponding to a time closest to the time point at which the heading angle measurement value is generated, and transmitting the selected posture angle measurement value to the gaze angle calculation unit It characterized in that it further includes wealth.
본 발명에서, 상기 시선각 산출부는, 수학식 1을 이용하여, 상기 시선각 산출치를 생성하고, [수학식 1] CS=ML+MP, 여기서, CS는 시선각 산출치이고, ML은 지향각 측정치이고, MP는 자세각 측정치인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the viewing angle calculation unit generates the viewing angle calculation value using Equation 1, [Equation 1] CS=ML+MP, where CS is the viewing angle calculation value, and ML is the viewing angle measurement value And, MP is characterized in that the posture angle measurement value.
본 발명에서, 상기 시선각속도 산출부는 상기 시선각 산출치의 변화량을 산출하여 상기 시선각속도 산출치를 생성하고, 상기 시선각가속도 산출부는 상기 시선각가속도 산출치의 변화량을 산출하여 상기 시선각가속도 산출치를 생성하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the gaze angular velocity calculation unit calculates a change amount of the gaze angle calculation value to generate the gaze angular velocity calculation value, and the gaze angle acceleration calculation unit generates the gaze angle acceleration calculation value by calculating a change amount of the gaze angle acceleration calculation value. do.
본 발명에서, 상기 추정부는, 등속도 모델을 사용하는 칼만 필터인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the estimation unit is characterized in that the Kalman filter using a constant velocity model.
본 발명에서, 상기 추정부의 상태변수는 수학식 2로 설정되고, [수학식 2] XX=[S; SV, SA], 여기서, XX는 상태변수이고, S는 시선각이고, SV는 시선각속도이고, SA는 시선각가속도인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the state variable of the estimation unit is set by Equation 2, [Equation 2] XX = [S; SV, SA], where XX is a state variable, S is a viewing angle, SV is a viewing angle velocity, and SA is a viewing angle acceleration.
본 발명에서, 상기 추정부의 등속도 모델은 연속계에서 수학식 3과 같고, [수학식 3] d/dt(XX)=[0, 1, 0;, 0, 0, 1;, 0, 0, 0]*XX+NN*[0; 0; 1], 여기서, XX는 상태변수이고, NN은 공정 잡음인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the constant velocity model of the estimation unit is the same as
본 발명의 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체는 시선각가속도를 이용하여 시선각속도의 시간 지연을 보상함으로써, 시간 지연 없이 시선각속도를 추정할 수 있는 효과가 있다. The gaze angular velocity estimating apparatus of the present invention and a vehicle including the same have an effect of estimating the gaze angular velocity without a time delay by compensating for a time delay of the gaze angular velocity using the gaze angular acceleration.
또한, 본 발명의 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체는 시선각속도에 대한 추정 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the gaze angular velocity estimation apparatus of the present invention and a vehicle including the same have an effect of improving the estimation accuracy of the gaze angular velocity.
또한, 본 발명의 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체는 급박한 환경 변화 속에서 정확한 센서정보를 필요로 하는 유도시스템의 표적에 대한 요격 확률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the apparatus for estimating the line of sight and the vehicle including the same according to the present invention has an effect of improving the probability of intercepting the target of the guidance system requiring accurate sensor information in an urgent environment change.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 좌표계 상의 표적 및 비행체를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비행체를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시선각속도 추정 장치를 나타내는 도면이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시선각속도 추정 장치를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a target and a vehicle on a coordinate system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an apparatus for estimating a line of sight angular velocity according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an apparatus for estimating a line of sight angular velocity according to another embodiment of the present invention.
본 발명을 더욱 상세히 설명한다.The present invention will be described in more detail.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.Hereinafter, embodiments of the present invention and other matters necessary for a person skilled in the art to easily understand the contents of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since the present invention may be implemented in various different forms within the scope of the claims, the embodiments described below are merely exemplary regardless of whether or not they are expressed.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함할 수 있다.The same reference numerals refer to the same elements. In addition, in the drawings, thicknesses, ratios, and dimensions of components are exaggerated for effective description of technical content. "And/or" may include all combinations of one or more that the associated configurations may define.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.In addition, terms such as “below”, “lower”, “above”, and “upper” are used to describe the relationship between the components shown in the drawings. The terms are relative concepts and are described based on the directions indicated in the drawings.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features, numbers, or steps. It is to be understood that it does not preclude the possibility of addition or presence of, operations, components, parts, or combinations thereof.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. That is, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms. In the following description, when a certain part is connected to another part, it is directly connected. In addition, it may include a case in which the device is electrically connected with another element interposed therebetween. In addition, it should be noted that the same components in the drawings are indicated by the same reference numerals and reference numerals as much as possible, even if they are indicated on different drawings.
도면 1은 본 발명의 실시예에 따른 좌표계 상의 표적(TG) 및 비행체(10)를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a target (TG) and a
설명의 편의를 위하여 도 1에서, 피치축에 대한 상대기하 좌표계를 간단히 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라서, 본 발명의 좌표계는 3차원으로 확장될 수 있다.For convenience of explanation, in FIG. 1, a relative geometric coordinate system with respect to a pitch axis is simply illustrated, but the present invention is not limited thereto. Depending on the embodiment, the coordinate system of the present invention can be expanded in three dimensions.
도 1을 참조하면, 비행체(10)는 표적(TG)을 향하여 비행할 수 있다. 즉, 비행체(10)는 표적(TG)을 타격하기 위한 유도 비행체일 수 있다.Referring to FIG. 1, the
이때, 비행체(10)는 좌표계 상에 도시된 바와 같이 표적(TG)을 추격할 수 있다. 좌표계는 제1 좌표축(x) 및 제2 좌표축(z)을 포함할 수 있다. At this time, the
설명의 편의에 따라, 제1 좌표축(x) 및 제2 좌표축(z) 만이 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 좌표계는 제1 좌표축 내지 제3 좌표축을 포함할 수 있다. For convenience of description, only the first coordinate axis (x) and the second coordinate axis (z) are illustrated, but the present invention is not limited thereto. The coordinate system may include a first coordinate axis to a third coordinate axis.
시선 벡터(SVT)는 비행체(10)로부터 표적(TG)으로 향하는 벡터를 의미한다. 이때, 시선각(S)은 시선 벡터(SVT) 및 제1 좌표축(x) 사이의 각도를 의미한다. The line-of-sight vector (SVT) refers to a vector directed from the
자세 벡터(PVT)는 비행체(10)의 동체의 축방향, 즉 비행체(10)가 현재 향하는 방향을 나타내는 벡터를 의미한다. 즉, 자세 벡터(PVT)는 비행체(10)의 동체 좌표계의 축 벡터일 수 있다. 이때, 자세각(P)은 비행체(10)의 동체의 축방향, 즉 자세 벡터(PVT) 및 제1 좌표축(x) 사이의 각도를 의미한다. The attitude vector (PVT) refers to a vector indicating the axial direction of the body of the
지향각(L)은 시선 벡터(SVT) 및 자세 벡터(PVT) 사이의 각도를 의미한다. 즉, 지향각(L)은 비행체(10)의 동체의 축방향 및 비행체(10)로부터 표적(TG)으로 향하는 방향 사이의 각도를 의미한다.The directing angle (L) refers to an angle between the line of sight vector (SVT) and the attitude vector (PVT). That is, the directing angle (L) refers to the angle between the axial direction of the fuselage of the
도 1에 도시된 바와 같이, 시선각(S)은 지향각(L) 및 자세각(P)의 합으로 이루어지는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 1, it can be seen that the viewing angle S is made up of the sum of the directing angle L and the attitude angle P.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비행체(10)를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing the
도 2를 참조하면, 비행체(10)는 지향각 측정부(100), 자세각 측정부(200), 시선각속도 추정 장치(300), 유도 명령 제어부(400), 구동부(500) 및 유도탄 다이나믹스(600)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
지향각 측정부(100)는 비행체(10)의 동체의 축방향 및 비행체(10)로부터 표적(TG)으로 향하는 방향 사이의 각도인 지향각을 측정할 수 있다. 그리고, 지향각 측정부(100)는 지향각 측정치를 생성하여 시선각속도 추정 장치(300)로 전송할 수 있다. The directivity
예컨대, 지향각 측정부(100)는 자체적으로 시간 지연 요소를 포함하고 있어, 지향각 측정치를 생성할 때 지연 시간 만큼 지연될 수 있다. 즉, 지향각 측정부(100)가 제1 시점에 지향각을 측정하면, 지향각 측정치는 제1 시점으로부터 지연 시간만큼 지연된 제2 시점에 생성될 수 있다. For example, since the directivity
예컨대, 지향각 측정부(100)는 제1 주기에 따라 지향각을 측정하고 지향각 측정치를 생성할 수 있다. 즉, 지향각 측정부(100)는 주기적으로 시간 지연 요소를 포함하는 지향각 측정치를 생성할 수 있다.For example, the directivity
실시예에 따라, 지향각 측정부(100)는 동체 부착형 탐색기(즉, 스트랩다운 탐색기)로 구현될 수 있다. Depending on the embodiment, the directivity
자세각 측정부(200)는 자세 벡터(PVT) 및 제1 좌표축(x) 사이의 각도인 자세각을 측정할 수 있다. 그리고, 자세각 측정부(200)는 자세각 측정치를 생성하여 시선각속도 추정 장치(300)로 전송할 수 있다. 자세각 측정부(200)는 자세각 측정치로부터 자세각속도를 산출하여 자세각속도 측정치를 생성할 수 있다. 본 발명에서, 자세각속도는 자세각의 변화율을 의미할 수 있다. The attitude
예컨대, 자세각 측정부(200)는 시간 지연 요소가 없어, 자세각 측정치를 생성할 때 지연 시간 없이 바로 또는 무시할만큼 작은 지연 시간 만큼 지연되어 생성할 수 있다. 즉, 자세각 측정부(200)는 제1 시점에 자세각을 측정하면, 자세각 측정치는 제1 시점에 바로 생성될 수 있다. For example, since the posture
예컨대, 자세각 측정부(200)는 제2 주기에 따라 자세각을 측정하고 자세각 측정치를 생성할 수 있다. 본 발명에서 제1 주기 및 제2 주기는 샘플링 주기로 이해될 수 있으며, 제1 주기 및 제2 주기는 동일하게 설계될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 제1 주기 및 제2 주기는 서로 상이할 수 있다. 즉, 자세각 측정부(200)는 주기적으로 시간 지연 요소를 포함하지 않는 자세각 측정치를 생성할 수 있다.For example, the posture
실시예에 따라, 자세각 측정부(200)는 관성항법장치(예컨대, 관성 센서)로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 관성항법장치(Inertial Navigation System; INS)는 잠수함, 항공기, 미사일 등에 장착하여 자기의 위치를 감지하여 목적지까지 유도하기 위한 장치를 의미한다. 관성항법장치는 방위 기준을 정하기 위한 자이로스코프 및 이동 변위를 구하기 위한 가속도계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the attitude
시선각속도 추정 장치(300)는 지향각 측정부(100)로부터 비행체(10)의 지향각 측정치를 수신하고, 자세각 측정부(200)로부터 비행체(10)의 자세각 측정치를 수신할 수 있다. 본 명세서에서 시선각속도는 시선각의 변화율을 의미할 수 있다. The line-of-sight angular
시선각속도 추정 장치(300)는 지향각 측정치 및 자세각 측정치를 기초로, 시선각 추정치, 시선각속도 추정치 및 시선각가속도 추정치를 생성할 수 있다. 이때, 지향각 측정치에 포함된 시간 지연 요소는 시선각 추정치, 시선각속도 추정치 및 시선각가속도 추정치에 그대로 이어져 포함될 수 있다. 시선각속도 추정 장치(300)는 산출된 시선각속도에 포함된 시간 지연 요소를 보상하여, 시선각속도 보상치를 생성할 수 있다. 이와 관련된 상세한 내용은 도 3에서 설명된다. 시선각속도 추정 장치(300)는 시선각 추정치 및 시선각속도 추정치를 유도 명령 제어부(400)로 전송할 수 있다. The gaze angle
유도 명령 제어부(400)는 시선각속도 추정 장치(300)로부터 생성된 시선각속도 보정치를 기초로 유도 구동 명령을 생성할 수 있다.The induction
구동부(500)는 유도 명령 제어부(400)에서 생성된 유도 구동 명령에 따라 비행체(10)를 구동시킬 수 있다.The driving
유도탄 다이나믹스(600)는 구동핀 및 공력, 추력 등을 생성하고, 비행체(10)는 유도탄 다이나믹스(600)의 영향으로 기동할 수 있다. The guided
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시선각속도 추정 장치(300)를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an
도 3을 참조하면, 시선각속도 추정 장치(300)는 시선각 산출부(310), 시선각속도 산출부(320), 시선각가속도 산출부(330), 추정부(340) 및 지연 보상부(350)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the viewing angle
시선각 산출부(310)는 지향각 측정부(100)로부터 비행체의 지향각 측정치(ML)를 수신하고, 자세각 측정부(200)로부터 비행체의 자세각 측정치(MP)를 수신할 수 있다. 시선각 산출부(310)는 지향각 측정치(ML) 및 자세각 측정치(MP)에 기초하여, 시선각 산출치(CS)를 생성할 수 있다. The viewing
예컨대, 시선각 산출부(310)는 자세각 측정치(MP) 및 지향각 측정치(ML)를 결합하여 시선각 산출치(CS)를 산출할 수 있다. 예컨대, 시선각 산출부(310)는 수학식 1을 이용하여 시선각 산출치(CS)를 생성할 수 있다. For example, the viewing
[수학식 1][Equation 1]
CS=ML+MP, 여기서, CS는 시선각 산출치이고, ML은 지향각 측정치이고, MP는 자세각 측정치이다.CS=ML+MP, where CS is the calculated viewing angle, ML is the directing angle measurement, and MP is the attitude angle measurement.
즉, 시선각 산출부(310)는 시간 지연 요소를 포함하는 지향각과 자세각을 결합하여 시선각를 얻을 수 있다. 이때, 시선각 산출치(CS)는 시간 지연 요소를 포함할 수 있다. That is, the viewing
시선각속도 산출부(320)는 시선각 산출치(CS)를 기초로 시선각속도를 추정하여 시선각속도 산출치(CSV)를 생성할 수 있다. 예컨대, 시선각속도 산출부(320)는 시선각 산출치(CS)의 변화량을 산출하여 시선각속도 산출치(CSV)를 생성할 수 있다. The gaze angular
시선각가속도 산출부(330)는 시선각속도 산출치(CSV)를 기초로 시선각가속도를 추정하여 시선각가속도 산출치(CSA)를 생성할 수 있다. 예컨대, 시선각가속도 산출부(330)는 시선각속도 산출치(CSV)의 변화량을 산출하여 시선각가속도 산출치(CSA)를 생성할 수 있다. The viewing angle
추정부(340)는 시선각 산출치(CS), 시선각속도 산출치(CSV) 및 시선각가속도 산출치(CSA)를 기초로, 시선각, 시선각속도 및 시선각가속도를 추정할 수 있다. 그리고, 추정부(340)는 시선각 추정치(ES), 시선각속도 추정치(ESV) 및 시선각가속도 추정치(ESA)를 생성할 수 있다. The estimating
예컨대, 추정부(340)는 등속도 모델을 사용하는 시선각속도 추정 필터, 즉 칼만 필터(Kalman filter)에 수학식 2 및 수학식 3을 적용하여 시선각, 시선각속도 및 시선각가속도를 추정할 수 있다. For example, the estimating
추정부(340)의 상태변수는 수학식 2와 같이 설정된다.The state variable of the
[수학식 2][Equation 2]
XX=[S; SV, SA], 여기서, XX는 상태변수이고, S는 시선각이고, SV는 시선각속도이고, SA는 시선각가속도이다. XX=[S; SV, SA], where XX is the state variable, S is the viewing angle, SV is the viewing angular velocity, and SA is the viewing angular acceleration.
추정부(340)의 등속도 모델은 연속계(continuous system)에서 수학식 3과 같이 설정될 수 있다. 즉, 추정부(340)의 등속도 모델은 시선각가속도의 변화량을 0으로 가정하고, 백색 가우시안 잡음을 더해줌으로써 시선각, 시선각속도 및 시선각가속도를 추정할 수 있다. The constant velocity model of the
[수학식 3][Equation 3]
d/dt(XX)=[0, 1, 0;, 0, 0, 1;, 0, 0, 0]*XX+NN*[0; 0; 1], 여기서, XX는 상태변수이고, NN은 공정 잡음(백색 가우시안 잡음)으로서, 기동가속도에 대한 변화량에 대한 편차를 의미한다. d/dt(XX)=[0, 1, 0;, 0, 0, 1;, 0, 0, 0]*XX+NN*[0; 0; 1], where XX is a state variable, and NN is a process noise (white Gaussian noise), which means a deviation from the amount of change in starting acceleration.
상기 수학식 3을 이산 시스템으로 표현하면, 추정부(340)의 상태천이행렬은 수학식 4와 같고, 공정잡음 분산 행렬은 수학식 5와 같다.When
[수학식 4][Equation 4]
FF=[1, T, (T^2)/2; 0, 1, T; 0, 0, 1], 여기서, FF는 추정부의 상태천이행렬이고, T는 샘플링 주기를 의미한다. FF=[1, T, (T^2)/2; 0, 1, T; 0, 0, 1], where FF is the state transition matrix of the estimation unit, and T is the sampling period.
[수학식 5][Equation 5]
QQ=NN^2*[(T^6)/36, (T^5)/12, (T^4)/6; (T^5)/12, (T^4)/4, (T^3)/2; (T^4)/6, (T^3)/2, T^2], 여기서 QQ는 공정잡음 분산 행렬이고, NN은 공정 잡음(백색 가우시안 잡음)으로서, 기동가속도에 대한 변화량에 대한 편차를 의미하고, T는 샘플링 주기를 의미한다. QQ=NN^2*[(T^6)/36, (T^5)/12, (T^4)/6; (T^5)/12, (T^4)/4, (T^3)/2; (T^4)/6, (T^3)/2, T^2], where QQ is the process noise variance matrix, and NN is the process noise (white Gaussian noise), which is the deviation of the change in the starting acceleration. Means, and T means a sampling period.
예컨대, 추정부(340)는 상술한 수학식을 기초로 일반적인 칼만 필터의 예측 및 쇄신 과정을 동일하게 수행할 수 있다. For example, the estimating
이와 같이, 추정부(340)가 생성한 시선각 추정치(ES), 시선각속도 추정치(ESV) 및 시선각가속도 추정치(ESA)는 시간 지연 요소를 포함하고 있다. 시간 지연 요소는 부정확한 구동을 야기하므로 이러한 시간 지연 요소를 보상할 필요가 있다. In this way, the eye angle estimate value ES, the eye angle velocity estimate value ESV, and the eye angle acceleration estimate value ESA generated by the estimating
지연 보상부(350)는 추정부(340)에 의해 생성된 시선각속도 추정치(ESV) 및 시선각가속도 추정치(ESA)를 이용하여, 시선각속도 추정치(ESV)의 시간 지연을 보상하여 시간 지연이 없는 시선각속도 보상치(PSV)를 생성할 수 있다. The
예컨대, 지연 보상부(350)는 수학식 6을 이용하여 시간 지연을 보상할 수 있다. For example, the
[수학식 6][Equation 6]
PSV=ESV+ESA*td, 여기서 PSV은 시선각속도 보상치이고, ESV은 시선각속도 추정치이고, ESA는 시선각가속도 추정치이고, td는 지연 시간이다. PSV=ESV+ESA*td, where PSV is the angular velocity compensation value, ESV is the angular velocity estimate, ESA is the angular acceleration estimate, and td is the delay time.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시선각속도 추정 장치(300')를 나타내는 도면이다. 4 is a diagram illustrating an apparatus 300' for estimating a line-of-sight angular velocity according to another embodiment of the present invention.
설명의 중복을 방지하기 위하여, 도 3에 설명된 시선각속도 추정 장치(300)와의 차이점을 중심으로 설명한다.In order to prevent duplication of explanations, a description will be made focusing on differences from the gaze angular
도 3 및 도 4를 참조하면, 도 4에 도시된 실시예에 따른 시선각속도 추정 장치(300')는 도 3에 도시된 실시예에 따른 시선각속도 추정 장치(300)에 비해 동기화부(360)를 더 포함할 수 있다. 3 and 4, the line-of-sight angular velocity estimating apparatus 300' according to the embodiment shown in FIG. 4 is a synchronization unit 360 compared to the line-of-sight angular
동기화부(360)는 지향각 측정치(ML)가 생성된 시점과 가장 근접한 시간에 대응하는 자세각 측정치(MP)를 선정하고, 선정된 자세각 측정치(MP)를 시선각 산출부(310)로 전달할 수 있다. 즉, 동기화부(360)는 이종의 센서에 대한 시간 동기화를 수행할 수 있다. The synchronization unit 360 selects an attitude angle measurement value MP corresponding to a time closest to the time point at which the orientation angle measurement value ML is generated, and converts the selected attitude angle measurement value MP to the viewing
상술한 방식을 통하여, 본 발명의 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체는 시선각가속도를 이용하여 시선각속도의 시간 지연을 보상함으로써, 시간 지연 없이 시선각속도를 추정할 수 있는 효과가 있다. Through the above-described method, the apparatus for estimating the gaze angular velocity of the present invention and the vehicle including the same have the effect of estimating the gaze angular velocity without time delay by compensating for a time delay of the gaze angular velocity using the gaze angular acceleration.
또한, 본 발명의 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체는 시선각속도에 대한 추정 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the gaze angular velocity estimation apparatus of the present invention and a vehicle including the same have an effect of improving the estimation accuracy of the gaze angular velocity.
또한, 본 발명의 시선각속도 추정 장치 및 이를 포함하는 비행체는 급박한 환경 변화 속에서 정확한 센서정보를 필요로 하는 유도시스템의 표적에 대한 요격 확률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the apparatus for estimating the line of sight and the vehicle including the same according to the present invention has an effect of improving the probability of intercepting the target of the guidance system requiring accurate sensor information in an urgent environment change.
이상 본 명세서에서 설명한 기능적 동작과 본 주제에 관한 실시형태들은 본 명세서에서 개시한 구조들 및 그들의 구조적인 등가물을 포함하여 디지털 전자 회로나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서 또는 이들 중 하나 이상이 조합에서 구현 가능하다. The functional operations described in this specification and embodiments related to this subject are implemented in a digital electronic circuit, computer software, firmware, or hardware, including the structures disclosed in this specification and their structural equivalents, or in a combination of one or more of them. It is possible.
본 명세서에서 기술하는 주제의 실시형태는 하나 이상이 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위하여 또는 그 동작을 제어하기 위하여 유형의 프로그램 매체 상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상이 모듈로서 구현될 수 있다. 유형의 프로그램 매체는 전파형 신호이거나 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수 있다. 전파형 신호는 컴퓨터에 의한 실행을 위하여 적절한 수신기 장치로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위하여 생성되는 예컨대 기계가 생성한 전기적, 광학적 또는 전자기 신호와 같은 인공적으로 생성된 신호이다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조합 또는 이들 중 하나 이상이 조합일 수 있다.Embodiments of the subject matter described herein include one or more of a computer program product, i.e., one or more relating to computer program instructions encoded on a tangible program medium for execution by or to control its operation by a data processing device. It can be implemented as a module. The tangible program medium may be a radio wave signal or a computer-readable medium. A radio wave signal is an artificially generated signal, such as a machine-generated electrical, optical or electromagnetic signal, which is generated to encode information for transmission to an appropriate receiver device for execution by a computer. The computer-readable medium may be a machine-readable storage device, a machine-readable storage substrate, a memory device, a combination of materials that affect a machine-readable radio wave signal, or a combination of one or more of them.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 또는 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 또는 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 또는 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. Computer programs (also known as programs, software, software applications, scripts or code) can be written in any form of a compiled or interpreted language or a programming language, including a priori or procedural language, and can be written as a standalone program or module, It can be deployed in any form, including components, subroutines, or other units suitable for use in a computer environment.
컴퓨터 프로그램은 파일 장치의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 또는 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상이 모듈, 하위 프로그램 또는 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 또는 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상이 스크립트) 내에 저장될 수 있다. Computer programs do not necessarily correspond to files on the file device. A program may be in a single file provided to the requested program, or in multiple interactive files (e.g., files in which one or more stores modules, subprograms, or portions of code), or in files that hold other programs or data. Some (eg, one or more stored within a markup language document may be stored within a script).
컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.The computer program may be deployed to run on one computer or multiple computers located at one site or distributed across a plurality of sites and interconnected by a communication network.
부가적으로, 본 특허문헌에서 기술하는 논리 흐름과 구조적인 블록도는 개시된 구조적인 수단의 지원을 받는 대응하는 기능과 단계의 지원을 받는 대응하는 행위 및/또는 특정한 방법을 기술하는 것으로, 대응하는 소프트웨어 구조와 알고리즘과 그 등가물을 구축하는 데에도 사용 가능하다. Additionally, the logical flows and structural block diagrams described in this patent document describe the corresponding actions and/or specific methods supported by the corresponding functions and steps supported by the disclosed structural means. It can also be used to build software structures and algorithms and their equivalents.
본 명세서에서 기술하는 프로세스와 논리 흐름은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위하여 하나 이상이 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상이 프로그래머블 프로세서에 의하여 수행 가능하다.One or more of the processes and logic flows described herein may be executed by a programmable processor, one or more executing a computer program in order to perform a function by operating on input data and generating an output.
컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서 양자 및 어떤 형태의 디지털 컴퓨터의 어떠한 하나 이상이 프로세서라도 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 또는 양자로부터 명령어와 데이터를 수신할 것이다. Processors suitable for execution of computer programs include, for example, both general purpose and special purpose microprocessors and any one or more of any type of digital computer being a processor. Typically, the processor will receive instructions and data from read-only memory, random access memory, or both.
컴퓨터의 핵심적인 요소는 명령어와 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 메모리 장치 및 명령을 수행하기 위한 프로세서이다. 또한, 컴퓨터는 일반적으로 예컨대 자기, 자기 광학 디스크나 광학 디스크와 같은 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 대량 저장 장치로부터 데이터를 수신하거나 그것으로 데이터를 전송하거나 또는 그러한 동작 둘 다를 수행하기 위하여 동작가능 하도록 결합되거나 이를 포함할 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 장치를 가질 필요가 없다.The key elements of a computer are one or more memory devices for storing instructions and data, and a processor for performing the instructions. In addition, computers are generally operable to receive data from, transfer data to, or perform both of the mass storage devices, such as one or more for storing data, such as magnetic, magneto-optical disks or optical disks. Combined or will include. However, computers do not need to have such devices.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. The present description presents the best mode of the invention, and provides examples to illustrate the invention and to enable those skilled in the art to make and use the invention. The written specification is not intended to limit the present invention to the specific terms presented.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those of ordinary skill in the relevant technical field will not depart from the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later. It will be appreciated that various modifications and changes can be made to the present invention within the scope of the invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be determined by the claims.
10: 시선각속도 추정 장치 100: 지향각 측정부
200: 자세각 측정부 300, 300': 시선각속도 추정 장치
310: 시선각 산출부 320: 시선각속도 산출부
330: 시선각가속도 산출부 340: 추정부
350: 지연 보상부 360: 동기화부
400: 유도 명령 제어부 500: 구동부
600: 유도탄 다이나믹스10: line of sight angular velocity estimation device 100: directivity angle measurement unit
200: attitude
310: viewing angle calculation unit 320: viewing angle velocity calculation unit
330: viewing angle acceleration calculation unit 340: estimation unit
350: delay compensation unit 360: synchronization unit
400: induction command control unit 500: drive unit
600: missile dynamics
Claims (17)
상기 시선각 산출치를 이용하여, 시선각속도 산출치를 생성하기 위한 시선각속도 산출부;
상기 시선각속도 산출치를 이용하여, 시선각가속도 산출치를 생성하기 위한 시선각가속도 산출부;
상기 시선각 산출치, 상기 시선각속도 산출치 및 상기 시선각가속도 산출치를 기초로, 시선각속도 추정치 및 시선각가속도 추정치를 생성하기 위한 추정부; 및
상기 시선각속도 추정치 및 상기 시선각가속도 추정치를 이용하여, 상기 시선각속도 추정치에 포함된 지연 시간을 보상하여 시선각속도 보상치를 생성하기 위한 지연 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
시선각속도 추정 장치.A gaze for receiving a measurement value of the orientation angle of the vehicle from the orientation angle measurement unit, receiving the measurement value of the attitude angle of the vehicle from the orientation angle measurement unit, combining the measurement value of the orientation angle and the measurement value of the attitude angle to generate a calculated viewing angle Each calculation unit;
A gaze angular velocity calculation unit for generating a gaze angular velocity calculation value using the gaze angle calculation value;
A gaze angle acceleration calculation unit for generating a gaze angle acceleration calculation value using the gaze angular velocity calculation value;
An estimating unit for generating a gaze angle velocity estimate and a gaze angle acceleration estimate based on the gaze angle calculation value, the gaze angle velocity calculation value, and the gaze angle acceleration calculation value; And
It characterized in that it comprises a delay compensation unit for generating a gaze angular velocity compensation value by compensating for a delay time included in the gaze angular velocity estimate using the gaze angular velocity estimate and the gaze angular acceleration estimate
Eye angular velocity estimation device.
상기 지향각 측정치가 생성된 시점과 가장 근접한 시간에 대응하는 상기 자세각 측정치를 선정하고, 선정된 상기 자세각 측정치를 상기 시선각 산출부로 전달하기 위한 동기화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
시선각속도 추정 장치.The method of claim 1,
It characterized in that it further comprises a synchronization unit for selecting the attitude angle measurement value corresponding to the time closest to the time point when the orientation angle measurement value is generated, and transmitting the selected attitude angle measurement value to the viewing angle calculation unit,
Eye angular velocity estimation device.
상기 시선각 산출부는, 수학식 1을 이용하여, 상기 시선각 산출치를 생성하고,
[수학식 1]
CS=ML+MP, 여기서, CS는 시선각 산출치이고, ML은 지향각 측정치이고, MP는 자세각 측정치인 것을 특징으로 하는,
시선각속도 추정 장치.The method of claim 2,
The viewing angle calculation unit generates the viewing angle calculation value using Equation 1,
[Equation 1]
CS=ML+MP, wherein CS is a calculated viewing angle, ML is a directing angle measurement, and MP is an attitude angle measurement,
Eye angular velocity estimation device.
상기 시선각속도 산출부는 상기 시선각 산출치의 변화량을 산출하여 상기 시선각속도 산출치를 생성하고,
상기 시선각가속도 산출부는 상기 시선각가속도 산출치의 변화량을 산출하여 상기 시선각가속도 산출치를 생성하는 것을 특징으로 하는,
시선각속도 추정 장치.The method of claim 3,
The gaze angular velocity calculation unit generates the gaze angular velocity calculation value by calculating a change amount of the gaze angle calculation value,
The viewing angle acceleration calculation unit is characterized in that to generate the calculated viewing angle acceleration value by calculating a change amount of the calculated viewing angle acceleration value,
Eye angular velocity estimation device.
상기 추정부는, 등속도 모델을 사용하는 칼만 필터인 것을 특징으로 하는,
시선각속도 추정 장치.The method of claim 4,
The estimation unit, characterized in that the Kalman filter using a constant velocity model,
Eye angular velocity estimation device.
상기 추정부의 상태변수는 수학식 2로 설정되고,
[수학식 2]
XX=[S; SV, SA], 여기서, XX는 상태변수이고, S는 시선각이고, SV는 시선각속도이고, SA는 시선각가속도인 것을 특징으로 하는,
시선각속도 추정 장치.The method of claim 5,
The state variable of the estimation unit is set by Equation 2,
[Equation 2]
XX=[S; SV, SA], wherein XX is the state variable, S is the viewing angle, SV is the viewing angular velocity, and SA is the viewing angular acceleration,
Eye angular velocity estimation device.
상기 추정부의 등속도 모델은 연속계에서 수학식 3과 같고,
[수학식 3]
d/dt(XX)=[0, 1, 0;, 0, 0, 1;, 0, 0, 0]*XX+NN*[0; 0; 1], 여기서, XX는 상태변수이고, NN은 공정 잡음인 것을 특징으로 하는,
시선각속도 추정 장치.The method of claim 6,
The constant velocity model of the estimation unit is the same as Equation 3 in the continuous system,
[Equation 3]
d/dt(XX)=[0, 1, 0;, 0, 0, 1;, 0, 0, 0]*XX+NN*[0; 0; 1], wherein XX is a state variable, NN is characterized in that the process noise,
Eye angular velocity estimation device.
상기 지연 보상부는 [수학식 4]를 이용하여 시간 지연을 보상하고,
[수학식 4]
PSV=ESV+ESA*td, 여기서 PSV은 시선각속도 보상치이고, ESV은 시선각속도 추정치이고, ESA는 시선각가속도 추정치이고, td는 지연 시간인 것을 특징으로 하는,
시선각속도 추정 장치.The method of claim 7,
The delay compensation unit compensates for the time delay using [Equation 4],
[Equation 4]
PSV=ESV+ESA*td, where PSV is an eye angle velocity compensation value, ESV is an eye angle velocity estimate, ESA is an eye angle acceleration estimate, and td is a delay time,
Eye angular velocity estimation device.
상기 자세각 측정부는, 관성항법장치인 것을 특징으로 하는,
시선각속도 추정 장치.The method of claim 1,
The attitude angle measurement unit, characterized in that the inertial navigation device,
Eye angular velocity estimation device.
상기 비행체는, 표적에 대한 유도탄인 것을 특징으로 하는,
시선각속도 추정 장치.The method of claim 1,
The vehicle is characterized in that it is a guided missile against the target,
Eye angular velocity estimation device.
상기 비행체의 자세각을 측정하여 자세각 측정치 및 자세각속도 측정치를 생성하기 위한 자세각 측정부;
상기 지향각 측정치 및 상기 자세각 측정치를 이용하여 산출된 시선각속도에 포함된 시간 지연 요소를 보상함으로써, 시선각속도 보상치를 생성하기 위한 시선각속도 추정 장치;
지향각 측정부로부터 비행체의 지향각 측정치를 수신하고, 자세각 측정부로부터 상기 비행체의 자세각 측정치를 수신하고, 상기 지향각 측정치 및 상기 자세각 측정치를 결합하여, 시선각 산출치를 생성하기 위한 시선각 산출부;
상기 시선각 산출치를 이용하여, 시선각속도 산출치를 생성하기 위한 시선각속도 산출부;
상기 시선각속도 산출치를 이용하여, 시선각가속도 산출치를 생성하기 위한 시선각가속도 산출부;
상기 시선각 산출치, 상기 시선각속도 산출치 및 상기 시선각가속도 산출치를 기초로, 시선각속도 추정치 및 시선각가속도 추정치를 생성하기 위한 추정부; 및
상기 시선각속도 추정치 및 상기 시선각가속도 추정치를 이용하여, 상기 시선각속도 추정치에 포함된 지연 시간을 보상하여 시선각속도 보상치를 생성하기 위한 지연 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
비행체.A directivity angle measurement unit for measuring the directivity angle of the vehicle to generate a directivity angle measurement value;
An attitude angle measurement unit for measuring an attitude angle of the aircraft to generate an attitude angle measurement value and an attitude angular velocity measurement value;
A viewing angle velocity estimation device for generating a viewing angle velocity compensation value by compensating for a time delay factor included in the viewing angle velocity calculated using the orientation angle measurement value and the attitude angle measurement value;
A gaze for receiving a measurement value of the orientation angle of the vehicle from the orientation angle measurement unit, receiving the measurement value of the attitude angle of the vehicle from the orientation angle measurement unit, combining the measurement value of the orientation angle and the measurement value of the attitude angle to generate a calculated viewing angle Each calculation unit;
A gaze angular velocity calculation unit for generating a gaze angular velocity calculation value using the gaze angle calculation value;
A gaze angle acceleration calculation unit for generating a gaze angle acceleration calculation value using the gaze angular velocity calculation value;
An estimating unit for generating a gaze angle velocity estimate and a gaze angle acceleration estimate based on the gaze angle calculation value, the gaze angle velocity calculation value, and the gaze angle acceleration calculation value; And
It characterized in that it comprises a delay compensation unit for generating a gaze angular velocity compensation value by compensating for a delay time included in the gaze angular velocity estimate using the gaze angular velocity estimate and the gaze angular acceleration estimate,
Aircraft.
상기 시선각속도 추정 장치는, 상기 지향각 측정치가 생성된 시점과 가장 근접한 시간에 대응하는 상기 자세각 측정치를 선정하고, 선정된 상기 자세각 측정치를 상기 시선각 산출부로 전달하기 위한 동기화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
비행체.The method of claim 11,
The viewing angle velocity estimation apparatus further includes a synchronization unit for selecting the attitude angle measurement value corresponding to a time closest to the time point at which the direction angle measurement value is generated, and transmitting the selected attitude angle measurement value to the viewing angle calculation unit. Characterized in that,
Aircraft.
상기 시선각 산출부는, 수학식 1을 이용하여, 상기 시선각 산출치를 생성하고,
[수학식 1]
CS=ML+MP, 여기서, CS는 시선각 산출치이고, ML은 지향각 측정치이고, MP는 자세각 측정치인 것을 특징으로 하는,
비행체.The method of claim 12,
The viewing angle calculation unit generates the viewing angle calculation value using Equation 1,
[Equation 1]
CS=ML+MP, wherein CS is a calculated viewing angle, ML is a directing angle measurement, and MP is an attitude angle measurement,
Aircraft.
상기 시선각속도 산출부는 상기 시선각 산출치의 변화량을 산출하여 상기 시선각속도 산출치를 생성하고,
상기 시선각가속도 산출부는 상기 시선각가속도 산출치의 변화량을 산출하여 상기 시선각가속도 산출치를 생성하는 것을 특징으로 하는,
비행체.The method of claim 13,
The gaze angular velocity calculation unit generates the gaze angular velocity calculation value by calculating a change amount of the gaze angle calculation value,
The viewing angle acceleration calculation unit is characterized in that to generate the calculated viewing angle acceleration value by calculating a change amount of the calculated viewing angle acceleration value,
Aircraft.
상기 추정부는, 등속도 모델을 사용하는 칼만 필터인 것을 특징으로 하는,
비행체.The method of claim 14,
The estimation unit, characterized in that the Kalman filter using a constant velocity model,
Aircraft.
상기 추정부의 상태변수는 수학식 2로 설정되고,
[수학식 2]
XX=[S; SV, SA], 여기서, XX는 상태변수이고, S는 시선각이고, SV는 시선각속도이고, SA는 시선각가속도인 것을 특징으로 하는,
비행체.The method of claim 15,
The state variable of the estimation unit is set by Equation 2,
[Equation 2]
XX=[S; SV, SA], wherein XX is the state variable, S is the viewing angle, SV is the viewing angular velocity, and SA is the viewing angular acceleration,
Aircraft.
상기 추정부의 등속도 모델은 연속계에서 수학식 3과 같고,
[수학식 3]
d/dt(XX)=[0, 1, 0;, 0, 0, 1;, 0, 0, 0]*XX+NN*[0; 0; 1], 여기서, XX는 상태변수이고, NN은 공정 잡음인 것을 특징으로 하는,
비행체.The method of claim 16,
The constant velocity model of the estimation unit is the same as Equation 3 in the continuous system,
[Equation 3]
d/dt(XX)=[0, 1, 0;, 0, 0, 1;, 0, 0, 0]*XX+NN*[0; 0; 1], wherein XX is a state variable, NN is characterized in that the process noise,
Aircraft.
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---|---|---|---|
KR1020200073766A KR102252826B1 (en) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | Device for estimating line of sight rate using acceleration of sight angle and air vehicle including the same |
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KR1020200073766A KR102252826B1 (en) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | Device for estimating line of sight rate using acceleration of sight angle and air vehicle including the same |
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KR1020200073766A KR102252826B1 (en) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | Device for estimating line of sight rate using acceleration of sight angle and air vehicle including the same |
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---|---|---|---|---|
CN114740884A (en) * | 2022-03-11 | 2022-07-12 | 北京航空航天大学 | Double-pulse guidance method and device for short-range interception |
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KR101432736B1 (en) | 2012-10-24 | 2014-09-23 | 국방과학연구소 | System for estimating Line Of Sight Rate of Strapdown seeker based on polar coordinate system using similarity |
KR102006463B1 (en) | 2018-11-15 | 2019-08-01 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Apparatus for Estimating Line of Sight Rate Using Asynchronous Filter |
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2020
- 2020-06-17 KR KR1020200073766A patent/KR102252826B1/en active IP Right Grant
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CN114740884B (en) * | 2022-03-11 | 2024-06-07 | 北京航空航天大学 | Double-pulse middle guidance method and device for short-range interception |
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