KR101757139B1

KR101757139B1 - Ground detecting apparatus, airbursting projectile comprising the same and detecting method thereof

Info

Publication number: KR101757139B1
Application number: KR1020170007922A
Authority: KR
Inventors: 강혁중; 이한진; 최재현; 노진입
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2017-07-12

Abstract

본 발명은 공중폭발탄의 신관에 내장되며, 자기장을 측정하기 위한 센서부 및 상기 센서부에 의해 측정된 자기장을 이용하여 지면 방향을 연산하는 연산부를 포함하는 공중폭발탄의 지면 감지 장치로서, 본 발명에 의하면, 공중폭발탄이 지면 방향으로 기폭하는 것이 가능하게 한다.The present invention relates to an apparatus for sensing the ground of an aerial explosive burden built in a new pipe of an aerial explosive burden and including a sensor unit for measuring a magnetic field and an arithmetic unit for calculating a ground direction using a magnetic field measured by the sensor unit, This makes it possible for the aerial explosive to explode in the direction of the ground.

Description

공중폭발탄의 지면 감지 장치, 이를 포함하는 공중폭발탄 및 공중폭발탄의 지면 감지 방법{GROUND DETECTING APPARATUS, AIRBURSTING PROJECTILE COMPRISING THE SAME AND DETECTING METHOD THEREOF}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a ground detection apparatus for an explosive airtop, an airtight explosive containing the same, and a ground detection method for an airtight explosive.

본 발명은 공중폭발탄에 관한 것으로서, 특히 공중폭발탄이 지면을 향해 폭발될 수 있도록 하기 위한 지면 감지 장치와 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an aerial explosive gas, and more particularly, to a ground sensing apparatus and method for allowing an aerial explosive to be exploded toward the ground.

공중폭발탄은 발사 전에 입력된 거리만큼 비행한 뒤 공중에서 화약을 폭발시켜 지상 표적을 무력화시키는 소형 유탄이다.An aerial explosive is a small grenade that flies the input distance before launch and then explodes gunpowder in the air to neutralize ground targets.

공중폭발탄 내에 장착되는 신관은 발사 전 안전을 확보하고, 발사 시에 비행거리를 감지하여 입력된 거리에 도달 후 화약을 기폭시킨다.The fuse installed in the aerial explosion gun secures safety before launching, detects the flying distance at the time of firing and expels gunpowder after reaching the input distance.

이러한 기존의 공중폭발탄은 파편이 사방으로 퍼지기 때문에 지상 표적에 대한 파괴력이 절감된다.These conventional aerial blast can reduce the destructive power of ground targets because the fragments spread in all directions.

그래서, 탄의 파편을 지상표적에 집속시킬 수 있는 위력증대기술이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a technique for increasing the power to collect the pieces of a shot on a ground target.

이와 관련된 기술로서, 회전탄, 특히 포탄에 적용하는 관성항법장치는 고가의 각속도 센서와 가속도 센서를 사용하여 롤 각을 추정할 수 있도록 연구되고 있다.(한국 등록특허 제10-1560580호)As a related technology, an inertial navigation system applied to a rotating carbon, particularly a shell, has been studied so as to estimate a roll angle using an expensive angular velocity sensor and an acceleration sensor (Korean Patent No. 10-1560580).

그러나, 이 기술은 중력 방향을 추정할 수는 있지만, 공중폭발탄의 경우는 원심 가속도가 중력 가속도보다 월등히 크기 때문에 가속도계를 사용한 롤 각 추정이 불가능하여 적용될 수가 없다.However, this technique can estimate the direction of gravity, but in the case of aerial explosion, the centrifugal acceleration is much larger than the gravitational acceleration. Therefore, the roll angle estimation using the accelerometer can not be applied and can not be applied.

그리고, 지구 자기장을 이용하여 방위각이나 경사를 추정하는 기술도 상당부분 개발이 이루어지고 있다. 한국 등록특허 제10-0653081호, 한국등록특허 제10-0585499호, 한국등록특허 제10-0571795호 등이 그것이다.In addition, technologies for estimating the azimuth and slope using the geomagnetic field have been developed. Korean Patent No. 10-0653081, Korean Patent No. 10-0585499, Korean Patent No. 10-0571795, and the like.

그러나, 회전 비행하는 소구경의 공중폭발탄에 이를 적용하여 지구 자기장을 이용, 지면을 감지하는 기술은 아직 개발되지 못하고 있다.However, the technique of sensing the ground using a geomagnetic field by applying it to a small-diameter aerial blast of a revolving flight has not yet been developed.

일반적으로 방위각에 따라서 지구 자기장과 수직면이 이루는 지자기 수직편향각이 변하기 때문에 정확하게 지표수직면을 감지할 수가 없다.Generally, the geomagnetic vertical deflection angle between the geomagnetic field and the vertical plane changes according to the azimuth angle.

외부 장치에서 발사 이전에 정보를 수신하는 방법은 과거에도 존재하였지만, 초기 정보에만 의존할 때 발사 전 환경과 달라져 생기는 오차에 대한 보정을 할 수 있는 방법이 없었다.There is no way to receive information from an external device before launch, but there is no way to correct for errors that differ from the pre-launch environment when relying solely on initial information.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background art are intended to aid understanding of the background of the invention and may include matters which are not known to the person of ordinary skill in the art.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 공중폭발탄이 지면 방향으로 기폭하는 것이 가능하게 하기 위한 공중폭발탄의 지면 감지 장치, 이를 포함하는 공중폭발탄 및 공중폭발탄의 지면 감지 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a device for sensing the ground of an aerial explosion-proof container for enabling aerial explosion- The purpose is to do.

본 발명의 일 관점에 의한 공중폭발탄의 지면 감지 장치는, 공중폭발탄의 신관에 내장되며, 자기장을 측정하기 위한 센서부 및 상기 센서부에 의해 측정된 자기장을 이용하여 지면 방향을 연산하는 연산부를 포함한다.An apparatus for sensing the ground of an aerial explosion of a vehicle according to one aspect of the present invention includes a sensor unit for measuring a magnetic field and a calculation unit for calculating a ground direction using a magnetic field measured by the sensor unit, do.

여기서, 상기 센서부는, 상기 공중폭발탄의 진행방향의 자기장을 측정하는 진행축 센서 및 상기 공중폭발탄의 회전면의 자기장을 측정하는 회전면센서를 포함한다.The sensor unit includes an acceleration sensor for measuring a magnetic field in the traveling direction of the aerial explosive and a rotating surface sensor for measuring a magnetic field of the rotating surface of the aerial explosive.

상기 회전면센서는 복수인 것을 특징으로 한다.And the number of the rotation surface sensors is plural.

그리고, 상기 연산부의 연산속도는 상기 공중폭발탄의 회전속도보다 빠른 것을 특징으로 한다.The operation speed of the operation unit is higher than the rotation speed of the aerial explosion.

또한, 상기 센서부에 의해 측정한 자기장의 크기를 증폭시키고, 노이즈를 제거하는 증폭여파부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include an amplification filter unit for amplifying a magnitude of the magnetic field measured by the sensor unit and removing noise.

그리고, 상기 증폭여파부는, 세차운동 등의 노이즈 외의 상기 공중폭발탄의 정규 회전만을 감지할 수 있도록 대역통과여파기(Band Pass Filter)를 사용하여 일정한 회전 주파수의 자기장 파형을 계측하는 것을 특징으로 한다.The amplification filtering unit measures a magnetic field waveform having a constant rotation frequency by using a band pass filter so as to detect only the normal rotation of the aerial explosive other than noise such as car wash motion.

그리고, 상기 증폭여파부를 거친 신호를 디지털로 변환하여 상기 연산부에 제공하는 변환회로부를 더 포함할 수 있다.The conversion unit may further include a conversion circuit unit that converts the signal passed through the amplification filter unit to a digital signal and provides the digital signal to the operation unit.

상기 변환회로부의 연산속도는 상기 공중폭발탄의 회전속도보다 빠른 것을 특징으로 한다.And the calculation speed of the conversion circuit portion is higher than the rotation speed of the air explosive.

한편, 본 발명의 일 관점에 의한 공중폭발탄은, 화약 및 신관이 내장되고, 상기의 지면 감지 장치를 포함한다.On the other hand, the aerial explosion carbon according to one aspect of the present invention includes the above-mentioned ground surface sensing device in which a gunpowder and a new pipe are built.

다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 공중폭발탄의 지면 감지 방법은, 공중폭발탄에 구비되는 센서부에 의해 자기장을 측정하는 자기장 계측단계 및 상기 단계에서 측정한 자기장을 이용하여 지구 자기장 방향과 지면 방향 간의 수직편향각을 연산하는 단계를 포함한다.Next, a method for detecting a ground surface of an aerial explosion carbon according to an aspect of the present invention includes: a magnetic field measurement step of measuring a magnetic field by a sensor unit provided in an aerial explosion; and a magnetic field measurement step of measuring, And calculating a vertical deflection angle between the two.

그리고, 상기 단계에서 측정한 자기장에 의해 방위각을 연산하는 단계를 더 포함하고, 상기 수직편향각을 연산하는 단계는 상기 방위각을 이용하여 연산하는 것을 특징으로 한다.The method may further include calculating an azimuth angle by the magnetic field measured in the step, and calculating the vertical deflection angle using the azimuth angle.

또한, 상기 수직편향각을 연산하는 단계에 의해 연산된 수직편향각에 의해 지면방향을 추정하는 지면방향 추정단계를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a ground direction estimating step of estimating a ground direction by the vertical deflection angle calculated by the step of calculating the vertical deflection angle.

여기서, 상기 자기장 계측단계는, 상기 공중폭발탄의 진행방향의 자기장과 상기 공중폭발탄의 회전면의 자기장을 측정하는 것을 특징으로 한다.Here, the magnetic field measuring step measures a magnetic field in the traveling direction of the airborne explosive and a magnetic field of the rotating plane of the airborne explosive.

그리고, 상기 회전면의 자기장 측정은 복수의 회전면센서에 의해 측정하는 것을 특징으로 한다.The magnetic field of the rotating surface is measured by a plurality of rotating surface sensors.

상기 수직편향각을 연산하는 단계는, 상기 방위각을 연산하는 단계에서 연산된 방위각과 지구자기장의 복각을 통해 연산하는 것을 특징으로 한다.The calculating of the vertical deflection angle may be performed by calculating an azimuth calculated in the calculating the azimuth and a dip angle of the earth's magnetic field.

본 발명의 공중폭발탄의 지면 감시 시스템과 지면 감시방법에 의하면, 공중폭발탄의 신관 내에 구비되는 지면 감시 장치에 의해 실시간으로 지면에 대해서 감지가 가능하여 지면 방향으로의 기폭을 가능하게 한다.According to the ground surveillance system and the ground surveillance method of the present invention, the ground can be detected in real time by the ground surveillance device provided in the new pipe of the air explosive.

이는 지자기 센서를 통해서 탄 발사 방위각에 대한 정보가 없더라도 탄 자세에 대한 발사전 초기 정보 없이 탄 발사 이후의 정보로부터 수직편향각을 추정함으로써 하늘 방향과 지면 방향에 대한 구분이 가능하게 한다.This makes it possible to distinguish between the sky direction and the ground direction by estimating the vertical deflection angle from the information after the shot without a preliminary initial information on the shot attitude, even if there is no information about the azimuth angle of the shot through the geomagnetic sensor.

즉, 외부의 도움이 없이도 신관 독립적으로 비행 중에 방위각을 자체 계산하여 수직편향각의 보정이 가능한 것이다.In other words, it is possible to calibrate the vertical deflection angle by calculating the azimuth angle independently during flight without any external help.

결과적으로, 추정된 수직편향각에 의해 지면 방향을 추정하여 공중폭발탄이 추정된 수직편향각 방향으로 추가 회전되게 하여 공중폭발탄이 지면 방향으로 기폭 가능하게 한다.As a result, the ground direction is estimated by the estimated vertical deflection angle so that the aerial explosion can be further rotated in the direction of the estimated vertical deflection angle so that the aerial explosion can be exploded in the ground direction.

도 1은 본 발명에 의한 공중폭발탄을 대략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의해 공중폭발탄의 지면 감시 장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 공중폭발탄의 지면 감시 장치의 이해를 돕기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 공중폭발탄의 지면 감시 방법을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 공중폭발탄의 수직편향각을 설명하기 위해 도시한 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 schematically shows an aerial explosion of the present invention. FIG.
Fig. 2 shows a device for monitoring the ground of an aerial explosive according to the present invention.
3 is a view for helping an understanding of the apparatus for monitoring the ground of the aerial explosion of the present invention.
FIG. 4 shows a method of monitoring the ground surface of an aerial explosive of the present invention.
5 is a view for explaining the vertical deflection angle of the aerial explosive of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In describing the preferred embodiments of the present invention, a description of known or repeated descriptions that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted or omitted.

도 1은 본 발명에 의한 공중폭발탄을 대략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에 의해 공중폭발탄의 지면 감시 장치를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 공중폭발탄의 지면 감시 장치의 이해를 돕기 위한 도면이다.FIG. 1 shows a schematic view of an airborne explosive according to the present invention, FIG. 2 shows a device for monitoring the ground of an aerial explosive according to the present invention, and FIG. 3 shows an aerial explosion- FIG.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 공중폭발탄 및 그것의 지면 감시 장치를 설명하기로 한다.Hereinafter, an aerial explosion-proof container according to the present invention and a ground monitoring apparatus thereof will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

먼저 도 3을 참조하면, 공중폭발탄 발사기를 통해 발사되는 실린더 형태의 공중폭발탄(1)은 자체 회전을 하며 비행하게 된다. 발사기 내의 강선을 따라 생기는 고속회전은 공중폭발탄(1)의 자세고정을 가능하게 하여 탄의 자세가 비행 중에 지표면과 거의 평행하게 유지하게 한다. 공중폭발탄(1)의 진행방향이 +Z축, 지면방향이 -X축이고, YZ축은 지표면과 평행하다. 북극과 방위각

를 이룬 채로 회전하며 N극에 대해 지면방향으로

(복각) 기울어진 지구자기장(

)을 감지하며 비행하는 지면감지장치(10)는 발사 시의 고압, 고충격 환경에 손상되지 않고 회전 중에 지표면에 해당하는 부분을 감지하게 된다.First, referring to FIG. 3, a cylinder-shaped air blast charger 1, which is launched through an air blast charger, rotates by self-rotation. The high-speed rotation along the steel wire in the launcher enables the posture of the air explosion cannon 1 to be held so that the attitude of the bullet is kept substantially parallel to the ground surface during flight. The traveling direction of the aerial explosive gas 1 is the + Z axis, the ground direction is the -X axis, and the YZ axis is parallel to the earth surface. Arctic and azimuth angles

In the direction perpendicular to the N pole

(Reprinted) Tilted Earth Magnetic Field (

The ground sensing device 10 senses a portion corresponding to the ground surface during rotation without being damaged by a high pressure and high impact environment at the time of launching.

본 발명의 일 실시예에 의한 공중폭발탄(1)은 화약(20)이 내장되고, 화약(20) 전단에 화약을 터트리기 위한 신관(30)이 장착된다.The aerial explosive 1 according to the embodiment of the present invention is equipped with a gunpowder 20 and a new pipe 30 for putting gunpowder in front of the gunpowder 20 is mounted.

그리고, 신관(30)에는 본 발명에 의한 지면 감시 시스템이 구성되게 된다.Then, the ground monitoring system according to the present invention is constructed in the new building 30. [

본 발명에 의한 지면 감시 시스템(10)은, 센서부(11), 증폭여파부(20), 변환회로부(30), 연산부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.The ground monitoring system 10 according to the present invention may include a sensor unit 11, an amplification filter unit 20, a conversion circuit unit 30, and an operation unit 40.

센서부(11)는 3축의 직교센서로 구성하여 진행축 센서(11-1), 제 1 회전면 센서(11-2)와 제 2 회전면 센서(11-3)로 구성된다. 센서부(11) 구성에 있어서 제 1 회전면 센서(11-1)의 단일 회전면 센서로 구성할 수도 있으나, 정확도가 떨어지고 계산량이 증가할 수 있어 제 1, 제 2 회전면 센서로 구성되는 것이 보다 바람직하다.The sensor unit 11 is constituted by a three-axis orthogonal sensor and is constituted by an advancing axis sensor 11-1, a first rotational surface sensor 11-2 and a second rotational surface sensor 11-3. In the configuration of the sensor unit 11, it may be constituted by a single rotation surface sensor of the first rotation surface sensor 11-1, but it is more preferable to constitute the first and second rotation surface sensors because the accuracy and the calculation amount can be increased .

지면감지장치(10)는 지구자기장이 공중폭발탄(1)이 비행할 수 있는 사거리 내에서는 크게 변하지 않는 성질을 이용한다. 센서부(11)에서의 자세추정을 위한 센서측정은 전 과정에서 이루어질 수 있으나, 발사 전 정보만을 이용하면 초기 오차보정이 불가능하므로, 발사 후 정보까지도 취할 수 있는 실시간 지면감지가 가능하다.The ground sensing device 10 uses a property that the earth magnetic field does not change much within the range at which the air explosive 1 can fly. Sensor measurement for attitude estimation in the sensor unit 11 can be performed in the entire process. However, since initial error correction can not be performed using only pre-launch information, real-time ground detection can be performed even after launching information.

즉, 공중폭발탄(1)이 발사되면 일정한 방향(+Z축)으로 비행함과 동시에 회전을 하는데, 센서부(11)는 신관(12) 내에 고정되어 회전면의 자기장(

)과 진행방향의 자기장(

)을 측정하게 된다.That is, when the aerial explosive gas 1 is fired, it flies in a certain direction (+ Z axis) and rotates. The sensor unit 11 is fixed in the fuse 12,

) And the magnetic field in the forward direction

).

구성의 예로, 3축 직교 센서(51,52,53)를 포함하여 구성한다면 회전하는 2개의 축(+X축, +Y축)과 진행방향 축(+Z축), 직교하는 3축에 대해 자기장(

)을 측정하는데, 이 때 사용되는 복수의 자기장 센서는 모두 동일한 센서인 것이 바람직하며, 센서의 반응속도는 회전속도보다 현저히 빨라서 지연시간이 연산에 방해가 되지 않는 것이 바람직하다. As an example of the configuration, if three axes orthogonal sensors 51, 52 and 53 are included, it is possible to detect two axes (+ X axis, + Y axis) and a forward direction axis (+ Z axis) magnetic field(

It is preferable that all of the plurality of magnetic field sensors used at this time are the same sensor, and that the reaction speed of the sensor is significantly faster than the rotational speed so that the delay time does not interfere with the calculation.

센서부(11)에서 출력되는 자기장신호는 두 성분으로 나눌 수 있는데, 사인파(Sine wave) 형태의 회전면의 자기장(

)과 상수로 측정되는 진행축의 자기장(

)이다.The magnetic field signal output from the sensor unit 11 can be divided into two components. The magnetic field of the sine wave-

) And the magnetic field of the axis of progression measured by a constant

)to be.

증폭여파부(12)는 센서부(11)에서 측정된 자기장(

)이 효과적으로 연산될 수 있도록 신호를 증폭하고 원하는 주파수 대역의 신호만 출력되도록 한다. The amplification filter unit 12 amplifies the magnetic field measured by the sensor unit 11

) Is amplified so that only the signal of the desired frequency band is outputted.

진행축의 센서에 대해서는 증폭기만 거치고, 회전면의 센서는 증폭기와 여파기(Filter)를 거치도록 한다. 신호를 증폭시키는 증폭기의 성능은 어느 축에 대해서도, 입력신호 범위 전체에 대해 이득(Gain)이 일정해서 축 간의 왜곡이 없어야 한다. 여파기는 회전속도에 해당하는 사인파를 투과하는 대역통과여파기(Band Pass Filter)를 사용하도록 하여 이외의 불필요한 신호를 제거한다. 이 대역통과여파기는 공중폭발탄의 회전속도 구간에 대해 일정한 투과율을 가져야 한다. For the sensor on the forward axis, only the amplifier is used, while the sensor on the rotating surface is connected to the amplifier and the filter. The performance of an amplifier that amplifies a signal must be such that there is no distortion between the axes because the gain is constant over the entire input signal range for any axis. The filter uses a band pass filter that transmits a sinusoidal wave corresponding to the rotation speed to remove other unnecessary signals. This bandpass filter should have a constant transmittance over the speed range of the aerial explosive.

변환회로부(13)는 증폭여파부(12)에서 출력되는 아날로그 신호를 연산에 사용할 수 있도록 디지털화 한다. 실제 구현에 있어서 이 변환회로부(13)가 연산부(14)를 구성하는 장치와 동일 칩에 구성될지 센서부(11)/증폭여파부(12)를 구성하는 장치와 동일 칩에 구성될 지에 따라 칩 간의 통신여부가 발생한다. 연산부(14)에 통합되는 경우 통신이 발생하지 않지만, 센서부(11)에 통합되는 경우 I2C 등의 통신 방법을 사용한다.The conversion circuit section 13 digitizes the analog signal output from the amplification filter section 12 so that it can be used for calculation. In actual implementation, depending on whether the conversion circuit unit 13 is configured on the same chip as the device constituting the calculation unit 14 or on the same chip as the device constituting the sensor unit 11 / amplification filter unit 12, Or not. When integrated into the sensor unit 11, a communication method such as I 2 C is used.

연산부(14)는 변환회로부(13)에서 신호처리된 자기장과 운용지역 일대의 복각(

)에 대한 정보를 가지고 지면방향을 추정해낸다. The arithmetic unit 14 calculates a magnetic field signal processed by the conversion circuit unit 13 and a dip angle

) To estimate the direction of the ground.

연산부(14)는 실수형 연산이 가능한 DSP(Digital Signal Processor)칩뿐 아니라 소수 연산을 지원하지 않는 마이크로 컨트롤러(Microcontroller)에서도 구현이 가능하지만 연산속도는 회전속도보다 100배 이상 빨라야 실시간처리가 가능하다. 연산부(14)에서 지면을 감지하는 방법은 이하, 지면 감시 방법에서 보다 자세하게 설명하기로 한다.The operation unit 14 can be implemented not only in a DSP (Digital Signal Processor) chip capable of real-valued operation but also in a microcontroller that does not support decimal operation. However, the operation speed is 100 times faster than the rotation speed. A method of sensing the ground by the arithmetic unit 14 will be described in detail below in the ground monitoring method.

도 4는 본 발명의 공중폭발탄의 지면 감시 방법을 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 공중폭발탄의 수직편향각을 설명하기 위해 도시한 것이다.FIG. 4 illustrates a method of monitoring the ground surface of an aerial explosive of the present invention, and FIG. 5 illustrates a vertical deflection angle of an aerial explosive of the present invention.

우선, 공중폭발탄이 지표면과 평행하게 비행하는 경우 지구자기장(

)는 다음의 수학식 1로 나타낼 수 있다.First, if an aerial explosive is flying parallel to the surface of the earth,

) Can be expressed by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

는 지구자기장 크기를 나타내며

는 지구자기장의 복각,

는 방위각으로 N극으로부터 동쪽으로 잰 각을 나타낸다.

Represents the magnitude of the Earth's magnetic field

Is the dip of the Earth's magnetic field,

Represents an angle measured from the north pole to the east by an azimuth angle.

복각의 경우 수백 km 내에 거의 변하지 않기 때문에 공중폭발탄(1)이 운용되는 구역 내에서 일정하므로 사표데이터 등을 통해 복각(

)을 연산부(14)에 입력을 받을 수 있다.In the case of repetition, it is almost unchanged within a few hundred km, so it is constant in the area where the explosive (1) is operated. Therefore,

Can be input to the operation unit 14.

공중폭발탄(1)이 발사하게 되면 회전과 동시에 비행하게 된다.When the air explosive 1 is fired, it will fly at the same time as it rotates.

S10은 회전을 감지하는 단계로, 회전면 센서(52,53)가 지구자기장을 기준으로 공중폭발탄(1)의 회전함을 감지하는 것이다.S10 is a step of sensing the rotation, and the rotation surface sensors 52 and 53 sense the rotation of the aerial explosion gas 1 on the basis of the earth magnetic field.

공중폭발탄(1)에서 지구자기장 방향과 지면방향의 차이는 도 5를 참조하도록 한다. 도 5는 공중폭발탄(10)의 단면에서의 자기장 관계도이다. The difference between the direction of the earth's magnetic field and the direction of the ground in the aerial explosive gas 1 is referred to FIG. 5 is a magnetic field relationship diagram in the cross-section of the aerial explosive 10;

단면에서의 지면방향과 지구자기장(

)방향사이에는 수직편향각(

)이 존재하는데 수직편향각(

)은 다음의 수학식 2를 따른다.Direction of Ground in Section and Earth's Magnetic Field (

) Direction, a vertical deflection angle (

), But the vertical deflection angle (

) &Lt; / RTI >

[수학식 2]&Quot; (2) "

실시간 지면감지 기술이란 지구자기장(

)방향을 검출 후 실시간으로 추정한 수직편향각(

)만큼 추가적인 회전을 통해 지면방향을 찾아내는 기술이 된다.Real-time ground sensing technology is a technology that

) Direction is detected and the vertical deflection angle (

) To the ground direction through the additional rotation.

수학식 2에 따라 수직편향각(

)을 찾기 위해서는 방위각(

)를 찾아내야 한다. 방위각을 찾아내기 위해서 회전면 자기장(

)과 진행축 자기장(

)을 각각 측정해야하는데 그 단계가 각각 S20, S30에 해당한다.According to Equation 2, the vertical deflection angle (

) To find the azimuth angle

). In order to find the azimuth angle,

) And the progressive magnetic field (

) Corresponding to S20 and S30, respectively.

S20 단계는 방위각을 찾아내기 위해 자기장(

)을 계측하는 단계로, 회전면 자기장(

)과 진행축 자기장(

)을 측정한다. In step S20, a magnetic field

), The step of measuring a rotating surface magnetic field (

) And the progressive magnetic field (

).

회전면 자기장(

) 측정은 회전면 센서의 구성이 단수라면 회전면센서에서 1회전 이상 계측하여 자기장 진폭을 측정한다. 회전면 센서가 복수 존재한다면 직교하는 두 회전면센서의 벡터합으로 회전면 자기장(

)을 계산하므로, 단수센서를 이용할 때보다 빠르게 자기장을 측정할 수 있다. Rotating field magnetic field (

) If the configuration of the rotary surface sensor is a single one, the measurement of the magnetic field amplitude is performed by measuring at least one rotation on the rotary surface sensor. If there are a plurality of rotating surface sensors, the vector sum of the two rotating surface sensors that are orthogonal is the rotating surface magnetic field

), So that the magnetic field can be measured more quickly than when a single sensor is used.

또, 진행축 자기장

측정은 단일 센서로 이루어진 진행축 센서를 통해 상수인

를 측정한다.In addition,

Measurements are made through a single-sensor progressive-axis sensor,

.

S30 단계는 방위각(

)을 계산하는 단계로, S20에서 측정 또는 계산한 자기장을 이용하여 방위각(

)의 값을 추정한다. 자기장

와

는 방위각(

)와 지구자기장 복각(

)와 수학식 3과 같은 관계를 갖는다.In operation S30,

) Is calculated by using the magnetic field measured or calculated in S20, and the azimuth angle

). &Lt; / RTI > magnetic field

Wow

Is the azimuth angle

) And earth magnetic field reprints (

) And Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

그리고, 지구자기장의 크기(

)는 수학식 4와 같이 회전면 자기장(

)과 진행축 자기장(

)의 벡터 합으로 나타낼 수 있으므로, 방위각(

)을 수학식 5로 계산한다.Then, the magnitude of the earth's magnetic field (

Is expressed by the following equation (4)

) And the progressive magnetic field (

) Can be represented by the vector sum of the azimuth angle

) Is calculated by Equation (5).

[수학식 4]&Quot; (4) "

[수학식 5]&Quot; (5) "

S40은 수직편향각(

) 추정단계로, S30에서 계산한 방위각(

)와 지구자기장 복각(

)으로부터 수학식 2를 이용하여 수직편향각(

)을 계산하게 된다.S40 is the vertical deflection angle

) Estimation step, the azimuth angle calculated in S30

) And earth magnetic field reprints (

) From the vertical deflection angle (

.

이와 같은 과정에 의해서 수직편향각(

)이 계산되면, 다음으로 S50 단계에서 S10에서 감지하고 있는 회전에 S40에서 추정한 수직편향각(

)을 더하여 지면방향을 추정하면 지면감지가 가능하게 되어, 추가회전이 가능하게 한다.By this process, the vertical deflection angle (

) Is calculated, the next step S50 is to determine the vertical deflection angle (

) Is added to estimate the ground direction, ground sensing becomes possible and further rotation is enabled.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 공중폭발탄의 지면 감지 장치, 그것을 포함하는 공중폭발탄 및 지면 감지 방법은 공중폭발탄이 발사 후 지구자기장을 계측하여 그로부터 수직편향각을 연산함으로써, 그에 따라 지면 방향을 감지할 수 있어 지면방향에 대해 폭발을 집결시킬 수가 있게 한다.As described above, according to the present invention, there is provided a ground sensing device for an aerial explosion of the present invention, an aerial explosion charger and a ground sensing method including the same, wherein the aerial explosion charger measures a geomagnetic field after firing and calculates a vertical deflection angle therefrom, It can detect and allow the explosion to be gathered against the ground direction.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have. Accordingly, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

1 : 공중폭발탄
10 : 지면 감지 장치
11 : 센서부
11-1 : 진행축 센서
11-2 : 제1 회전면 센서 11-3 : 제2 회전면 센서
12 : 증폭여파부
13 : 변환회로부
14 : 연산부
S10 : 초기화 단계
S20 : 자기장 계측단계
S30 : 방위각 계산단계
S40 : 수직편향각 계산단계
S50 : 지면방향 추정단계1: Air Explosives
10: Ground sensing device
11:
11-1: Progressive axis sensor
11-2: first rotary surface sensor 11-3: second rotary surface sensor
12: amplification filter unit
13: conversion circuit part
14:
S10: Initialization step
S20: Magnetic field measurement step
S30: azimuth calculation step
S40: Vertical deflection angle calculation step
S50: ground direction estimation step

Claims

공중폭발탄의 신관에 내장되며,
지구자기장을 측정하기 위한 센서부; 및
상기 센서부에 의해 측정된 지구자기장으로부터 상기 공중폭발탄의 북극에 대한 방위각(

)을 기하학적 관계로부터 구하고, 지구자기장이 상기 북극으로부터 지면방향으로 기울어진 복각(

)을 데이터로부터 입력받아, 기하학적 관계로부터 하기 수학식에 의해 지면방향에 대한 상기 지구자기장의 수직편향각(

)을 산출함으로써 상기 공중폭발탄의 지면 방향을 연산하는 연산부를 포함하는,
공중폭발탄의 지면 감지 장치.

It is built in the new building of an aerial explosive,
A sensor unit for measuring a geomagnetic field; And
The azimuth angle of the aerial explosive from the geomagnetic field measured by the sensor unit to the north pole

) Is obtained from the geometric relationship, and the earth magnetic field is repre- sented from the north pole to the ground

) From the data, and from the geometric relationship, the vertical deflection angle of the earth's magnetic field with respect to the ground direction

And calculating a direction of the ground of the aerial explosive.
Ground sensing device for aerial explosion.

청구항 1에 있어서,
상기 센서부는,
상기 공중폭발탄의 진행방향의 자기장을 측정하는 진행축 센서; 및
상기 공중폭발탄의 회전면의 자기장을 측정하는 회전면센서를 포함하는,
공중폭발탄의 지면 감지 장치.The method according to claim 1,
The sensor unit includes:
An advancing axis sensor for measuring a magnetic field in the traveling direction of the aerial explosive carbon; And
And a rotating surface sensor for measuring a magnetic field of the rotating surface of the air explosive.
Ground sensing device for aerial explosion.

청구항 2에 있어서,
상기 회전면센서는 복수인 것을 특징으로 하는,
공중폭발탄의 지면 감지 장치.The method of claim 2,
Characterized in that the number of the rotating surface sensors is plural,
Ground sensing device for aerial explosion.

청구항 2에 있어서,
상기 연산부의 연산속도는 상기 공중폭발탄의 회전속도보다 빠른 것을 특징으로 하는,
공중폭발탄의 지면 감지 장치.The method of claim 2,
Wherein the operation speed of the operation unit is higher than the rotation speed of the air explosion.
Ground sensing device for aerial explosion.

청구항 2에 있어서,
상기 센서부에 의해 측정한 자기장의 크기를 증폭시키고, 노이즈를 제거하는 증폭여파부를 더 포함하는,
공중폭발탄의 지면 감지 장치.The method of claim 2,
Further comprising an amplifying filter section for amplifying a magnitude of a magnetic field measured by the sensor section and removing noise,
Ground sensing device for aerial explosion.

청구항 5에 있어서,
상기 증폭여파부는,
세차운동 등의 노이즈 외의 상기 공중폭발탄의 정규 회전만을 감지할 수 있도록 대역통과여파기(Band Pass Filter)를 사용하여 일정한 회전 주파수의 자기장 파형을 계측하는 것을 특징으로 하는,
공중폭발탄의 지면 감지 장치.The method of claim 5,
Wherein the amplifying /
Wherein a magnetic field waveform of a constant rotation frequency is measured using a bandpass filter so as to detect only normal rotation of the aerial explosion gas other than noise such as a car wash motion.
Ground sensing device for aerial explosion.

청구항 5에 있어서,
상기 증폭여파부를 거친 신호를 디지털로 변환하여 상기 연산부에 제공하는 변환회로부를 더 포함하는,
공중폭발탄의 지면 감지 장치.The method of claim 5,
And a conversion circuit unit for converting the signal passed through the amplification filter unit to a digital signal and providing the signal to the operation unit.
Ground sensing device for aerial explosion.

청구항 7에 있어서,
상기 변환회로부의 연산속도는 상기 공중폭발탄의 회전속도보다 빠른 것을 특징으로 하는,
공중폭발탄의 지면 감지 장치.The method of claim 7,
Characterized in that the operation speed of the conversion circuit is faster than the rotation speed of the air explosive.
Ground sensing device for aerial explosion.

화약 및 신관이 내장되고,
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 지면 감지 장치를 포함하는,
공중폭발탄.Gunpowder and fuse are built in,
A ground sensing device, comprising the ground sensing device according to any one of claims 1 to 8,
An aerial explosion.

공중폭발탄에 구비되는 센서부에 의해 지구자기장을 측정하는 자기장 계측단계; 및
상기 자기장 계측단계에서 측정한 지구자기장으로부터 상기 공중폭발탄의 북극에 대한 방위각(

)을 산출함으로써 상기 공중폭발탄의 지면 방향을 연산하는단계를 포함하는 공중폭발탄의 지면 감지 방법.

A magnetic field measuring step of measuring a geomagnetic field by a sensor part provided in an aerial explosion; And
The azimuth angle of the aerial explosive from the geomagnetic field measured in the magnetic field measurement step to the north pole

And calculating the ground direction of the aerial explosion gas by calculating the ground direction of the aerial explosion.

청구항 10에 있어서,
상기 자기장 계측단계에서 측정한 자기장에 의해 방위각을 연산하는 단계를 더 포함하고,
상기 수직편향각을 연산하는 단계는 상기 방위각을 이용하여 연산하는 것을 특징으로 하는,
공중폭발탄의 지면 감지 방법.The method of claim 10,
Further comprising calculating an azimuth angle by a magnetic field measured in the magnetic field measurement step,
Wherein the calculation of the vertical deflection angle is performed using the azimuth angle.
A method of sensing the ground of an aerial explosive.

청구항 11에 있어서,
상기 수직편향각을 연산하는 단계에 의해 연산된 수직편향각에 의해 지면방향을 추정하는 지면방향 추정단계를 더 포함하는,
공중폭발탄의 지면 감지 방법.The method of claim 11,
Further comprising a ground direction estimating step of estimating a ground direction by a vertical deflection angle calculated by calculating the vertical deflection angle,
A method of sensing the ground of an aerial explosive.

청구항 12에 있어서,
상기 자기장 계측단계는,
상기 공중폭발탄의 진행방향의 자기장과 상기 공중폭발탄의 회전면의 자기장을 측정하는 것을 특징으로 하는,
공중폭발탄의 지면 감지 방법.The method of claim 12,
Wherein the magnetic field measurement step comprises:
Wherein the magnetic field in the traveling direction of the aerial explosive and the magnetic field in the rotating plane of the aerial explosive are measured.
A method of sensing the ground of an aerial explosive.

청구항 13에 있어서,
상기 회전면의 자기장 측정은 복수의 회전면센서에 의해 측정하는 것을 특징으로 하는,
공중폭발탄의 지면 감지 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the measurement of the magnetic field of the rotating surface is performed by a plurality of rotating surface sensors.
A method of sensing the ground of an aerial explosive.

청구항 13에 있어서,
상기 수직편향각을 연산하는 단계는,
상기 방위각을 연산하는 단계에서 연산된 방위각과 지구자기장의 복각을 통해 연산하는 것을 특징으로 하는,
공중폭발탄의 지면 감지 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the calculating the vertical deflection angle comprises:
Wherein the calculation is performed through the dip angle of the earth's magnetic field and the azimuth calculated in the step of calculating the azimuth,
A method of sensing the ground of an aerial explosive.