KR102671774B1 - Target Detection Camera Device having Posture Stabilization Function for Unmanned Surface Vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무인 수상정의 자세정보를 고려하여 표적탐지 카메라를 안정화 구동함으로써 표적탐지 카메라에 의해 안정된 영상을 획득할 수 있고, 이를 바탕으로 표적탐지 카메라의 시선 방향을 안정되게 확보하는 한편 안개, 야간 등의 환경에서도 표적의 추적이 용이하고, 표적의 이동 상황을 한눈에 파악하기 위한 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치는, 가시광 영역대 탐지용 전자광학 카메라(11)와, 근적외선 영역대 탐지용 근적외선 카메라(12), 표적의 열을 이용하여 영상을 획득하는 열상카메라(13)를 구비한 카메라부(10); 및 상기 카메라부(10)의 고각 자세를 구동하는 고각 자세 구동부(22)와, 베이스부(30)에 대한 방위각 자세를 구동하는 방위각 자세 구동부(21)를 구비한 자세구동부(20);를 포함하여 구성되며, 상기 카메라부(10)는, 상기 카메라부(10)의 하우징 내부에서 상기 전자광학 카메라(11) 및 근적외선 카메라(12), 열상카메라(13)를 지지하는 지지브라켓(10b)을 구비하며, 상기 자세구동부(20)는, 상기 카메라부(10)의 하우징에 대하여 상기 지지브라켓(10b)의 롤 자세 구동하는 롤 자세 구동부(23)를 더 포함하여 구성된다.The present invention relates to a target detection camera device for attitude stabilization of an unmanned watercraft. More specifically, it is possible to obtain a stable image by the target detection camera by stabilizing and driving the target detection camera in consideration of the attitude information of the unmanned watercraft. This is about a target detection camera device for attitude stabilization of an unmanned watercraft to stably secure the line-of-sight direction of the target detection camera, facilitate tracking of the target even in environments such as fog and night, and determine the movement status of the target at a glance. .
To this end, the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft of the present invention includes an electro-optical camera (11) for detecting the visible light range, a near-infrared camera (12) for detecting the near-infrared range, and acquiring images using the heat of the target. A camera unit (10) equipped with a thermal camera (13); and an attitude driving unit 20 including a high angle attitude driving unit 22 for driving the elevation attitude of the camera unit 10 and an azimuth attitude driving unit 21 for driving the azimuth attitude with respect to the base unit 30. The camera unit 10 includes a support bracket 10b for supporting the electro-optical camera 11, the near-infrared camera 12, and the thermal camera 13 inside the housing of the camera unit 10. The posture driving unit 20 further includes a roll posture driving unit 23 that drives the roll posture of the support bracket 10b with respect to the housing of the camera unit 10.
Description
본 발명은 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 무인 수상정의 자세정보를 고려하여 표적탐지 카메라를 안정화 구동함으로써 표적탐지 카메라에 의해 안정된 영상을 획득할 수 있고, 이를 바탕으로 표적탐지 카메라의 시선 방향을 안정되게 확보하는 한편 안개, 야간 등의 환경에서도 표적의 추적이 용이하고, 표적의 이동 상황을 한눈에 파악하기 위한 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치에 관한 것이다.The present invention relates to an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft. More specifically, by stabilizing and operating the target detection camera in consideration of the attitude information of the unmanned watercraft, stable images can be obtained by the target detection camera, and based on this, the gaze direction of the target detection camera is stably secured, while fog and fog, This relates to an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft that facilitates target tracking even in environments such as at night and allows the target's movement status to be determined at a glance.
일반적으로, 사람이 타고 다니는 자동차, 항공기, 선박 등이 점차 무인화되고 있다. 이러한 무인화된 체계에는 전방을 관측하고, 충돌회피, 전방감시 등을 위해 안정된 영상을 획득할 수 있는 카메라가 탑재되어야 한다.In general, cars, airplanes, and ships that people ride are gradually becoming unmanned. This unmanned system must be equipped with a camera that can observe the front and obtain stable images for collision avoidance and forward surveillance.
또한, 사람이 조종하는 유인항공기, 유인선박에도 안전과 사고기록의 저장 등을 위해 감시카메라의 설치가 급격히 늘어나는 추세이다.In addition, the installation of surveillance cameras on manned aircraft and ships operated by humans is rapidly increasing for safety reasons and the storage of accident records.
기존의 자동차, 항공기, 선박 등은 짙은 안개나 어두운 밤에 사람의 시야에 의존하여 조종하고 있다. 특히, 항공기의 경우, 산악지역의 전기줄, 전신주 등에 위험이 노출되고, 선박의 경우, 양식 그물, 부유물 등에 위험이 노출된다.Existing cars, aircraft, ships, etc. rely on human vision to operate in thick fog or dark nights. In particular, in the case of aircraft, risks are exposed to electric lines and telephone poles in mountainous areas, and in the case of ships, risks are exposed to fish farming nets and floating objects.
하지만, 높은 가격의 장비와 관측할 수 있는 시야의 제한으로 인해 필요성이 현저히 저하되는 양상이다.However, the need is significantly reduced due to the high cost of equipment and limitations in the field of view that can be observed.
이에 따라 가격을 낮추고, 사용자의 필요에 맞게 주변 상황을 쉽게 인지할 수 있도록 하는 표적탐지 카메라장치의 개발이 시급하게 되었다.Accordingly, the development of a target detection camera device that lowers the price and allows users to easily recognize the surrounding situation according to their needs has become urgent.
또한, 최근 해양 로봇은 연구가 거듭됨에 따라 해양 탐사나 특정 임무를 수행하기 위해 목적에 따라 여러 가지 형태로 제작되어 활용되고 있다. 해양 로봇 중에서도 수상 환경에서 무인 수상정(Unmanned surface vehicle, USV)은 군사, 환경보호, 탐사 등과 같은 여러 가지 목적으로 연구 및 개발이 되고 있다.Additionally, as research continues, marine robots are being manufactured and utilized in various forms depending on the purpose, such as ocean exploration or performing specific missions. Among marine robots, unmanned surface vehicles (USVs) in aquatic environments are being researched and developed for various purposes such as military, environmental protection, and exploration.
각 목적에 따른 임무를 수행하기 위해서는 공통적으로 표적을 안정적으로 촬영할 수 있는 표적탐지 카메라장치의 세부 기술개발이 필요하다. 더불어, 소형 선박의 형태로 운용되는 무인 수상정의 경우에 카메라를 지지하는 마운트부의 동적 거동이 더욱 열악하여 카메라의 자세 안정성 문제가 더욱 심화되고, 카메라의 자세구동 계통이 정전되거나 고장난 경우에는 무동력 상태에서 카메라의 과도한 자세 변동성으로 인해 각 구성이 오히려 파손될 수도 있으므로, 이러한 자세구동 구조 등에 대한 기술적 개선이 요구된다.In order to perform missions for each purpose, it is necessary to develop detailed technology for a target detection camera device that can stably photograph a target. In addition, in the case of unmanned watercraft operated in the form of small ships, the dynamic behavior of the mount supporting the camera is more poor, further aggravating the problem of camera attitude stability, and in the event of a power outage or failure of the camera attitude drive system, the camera may be operated in an unpowered state. Each component may be damaged due to excessive posture variability of the camera, so technical improvements to such posture driving structures are required.
이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 안개, 야간 등의 환경에서도 표적을 원활하게 탐지하여 추적할 수 있는 표적탐지 카메라장치를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is intended to improve the above-described conventional problems, and seeks to provide a target detection camera device that can smoothly detect and track a target even in environments such as fog or night.
또한, 마운트부의 심화된 변동성에도 불구하고 안정적으로 표적 촬영 및 추적이 가능한 표적탐지 카메라장치를 제공하고자 한다.In addition, we aim to provide a target detection camera device that can stably capture and track targets despite the increased volatility of the mount.
또한, 안개, 우천 등이 환경에서도 내부구성의 원활한 작동을 위하여 제습 수단이 구비된 표적탐지 카메라장치를 제공하고자 한다.In addition, it is intended to provide a target detection camera device equipped with a dehumidifying means to ensure smooth operation of the internal structure even in foggy, rainy, etc. environments.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본원 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치는, 해상에서 운용되는 무인수상정에 장착되어 표적을 탐지하거나 추적하기 위한 표적탐지 카메라장치로서, 가시광 영역대 탐지가 가능한 전자광학 카메라(11)와, 근적외선 영역대 파장을 이용하여 영상을 획득하는 근적외선 카메라(12), 표적의 열을 이용하여 영상을 획득하는 열상카메라(13)를 구비한 카메라부(10); 및 상기 카메라부(10)의 고각 자세를 구동하는 고각 자세 구동부(22)와, 베이스부(30)에 대한 방위각 자세를 구동하는 방위각 자세 구동부(21)를 구비한 자세구동부(20);를 포함하여 구성되며, 상기 카메라부(10)는, 상기 카메라부(10)의 하우징 내부에서 상기 전자광학 카메라(11) 및 근적외선 카메라(12), 열상카메라(13)를 지지하는 지지브라켓(10b)을 구비하며, 상기 자세구동부(20)는, 상기 카메라부(10)의 하우징에 대하여 상기 지지브라켓(10b)의 롤 자세 구동하는 롤 자세 구동부(23)를 더 포함하여 구성된다.In order to achieve the above technical problem, the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention is a target detection camera device for detecting or tracking a target by being mounted on an unmanned watercraft operated at sea, A camera equipped with an electro-optical camera (11) capable of detecting the visible light range, a near-infrared camera (12) that acquires images using wavelengths in the near-infrared range, and a thermal camera (13) that acquires images using the heat of the target. wealth (10); and an
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서, 상기 카메라부(10)는, 상기 전자광학 카메라(11) 또는 근적외선 카메라(12), 열상카메라(13)의 전방에 탑재되어 원거리 표적을 줌인 및 줌아웃 가변하여 탐지할 수 있도록 가변 렌즈부를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, in the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, the
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서, 상기 카메라부(10)는, 표적탐지 카메라장치와 표적 간의 거리를 측정하기 위한 거리측정기(14)를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, in the attitude stabilization target detection camera device of an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, the
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서, 상기 카메라부(10)는, 상기 카메라부(10)의 하우징에 광학창(18)을 구비하며, 상기 광학창(18)은, 상기 전자광학 카메라(11) 및 근적외선 카메라(12), 거리측정기(14)에 대응되는 광학창과, 상기 열상카메라(13)에 대응되는 광학창으로 구분하여 형성되며 각각에 대한 투과파장 대역을 최적화하는 광학필터 기능을 구비하도록 구성될 수 있다.In addition, in the attitude stabilization target detection camera device of an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, the
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서, 상기 카메라부(10)는, 상기 광학창(18)의 표면으로부터 물방울 또는 이물질을 제거하기 위한 와이퍼(17)를 추가로 구비하여 구성될 수 있다.In addition, in the attitude stabilization target detection camera device of an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, the
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서, 상기 카메라부(10) 또는 자세구동부(20)는 내부의 습기 또는 결로를 방지하거나 제거하기 위한 제습수단(60)을 구비하며, 상기 제습수단(60)은 히터 또는 송풍용 팬이거나, 하우징의 내부에 교체 가능하게 구비된 제습제일 수 있다.In addition, in the attitude stabilization target detection camera device of an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, the
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치는, 비상시 장치의 구성을 보호할 수 있도록 비상보호수단(70)을 추가로 포함하여 구성되며, 상기 비상보호수단(70)은, 표적탐지 카메라장치(100)의 방위각 회동을 제한하는 방위각 잠금브레이크(71) 및 표적탐지 카메라장치(100)의 고각 회동을 제한하는 고각 잠금브레이크(72) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the target detection camera device for attitude stabilization of an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention is configured to further include emergency protection means 70 to protect the configuration of the device in case of emergency, and the emergency protection means 70 ) may include at least one of an
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 상기 전자광학 카메라(11)는, 가시광 대역을 부분적으로 차단하고 근적외선에 근접한 대역에서 투과하도록 형성된 가시광 차단 필터를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, in the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, the electro-
또한, 본원 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정은, 상기 자세안정화 표적탐지 카메라장치를 구비하여 구성될 수 있다.Additionally, the unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention may be configured with the attitude stabilization target detection camera device.
상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명의 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치는, 근적외선 카메라 및 열상카메라를 포함하여 구성함으로써, 안개, 야간 등의 환경에서도 표적을 원활하게 탐지하고 추적할 수 있는 효과를 가진다.According to the solution to the above-described problem, the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft of the present invention is configured to include a near-infrared camera and a thermal camera, so that it can smoothly detect and track targets even in environments such as fog and night. It has an effect.
또한, 본 발명의 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치는, 방위각 및 고각을 변경하는 구동부 이외에도 롤 각도를 변경하는 구동부를 추가로 구비함으로써, 무인 수상정의 심화된 변동성에도 불구하고 안정적으로 표적 촬영 및 추적을 수행할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft of the present invention is further equipped with a driving part that changes the roll angle in addition to a driving part that changes the azimuth and elevation angles, thereby stably capturing and capturing targets despite the increased volatility of the unmanned watercraft. Provides the effect of performing tracking.
또한, 본 발명의 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치는, 히터, 팬, 제습제 등의 제습수단을 구비함으로써 안개, 우천 등이 환경에서도 내부구성의 작동을 원활하게 하는 효과를 제공한다.In addition, the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft of the present invention provides the effect of smooth operation of the internal structure even in foggy, rainy, etc. environments by providing dehumidifying means such as a heater, a fan, and a dehumidifier.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자세안정화 표적탐지 카메라장치가 구비된 무인수상정의 전체 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치의 세부 구성 관계도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 근적외선 카메라에 의한 효과.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 열상카메라에 의한 효과.
도 6은 무인 수상정용 표적탐지 카메라장치의 롤 자세 변동성 상태 예시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 자세안정화 제어 알고리즘.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치의 롤 자세제어 구조.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치의 롤 자세제어 예시.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 롤 자세제어 효과.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 전자광학 카메라의 가시광 차단 필터 효과.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 비상보호수단 예시.Figure 1 is an overall perspective view of an unmanned aerial vehicle equipped with an attitude stabilization target detection camera device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a detailed configuration diagram of an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the effect of a near-infrared camera in an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows the effect of a thermal camera in an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an example of the roll attitude variability state of a target detection camera device for an unmanned watercraft.
Figure 7 is an attitude stabilization control algorithm in an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a roll attitude control structure of an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is an example of roll attitude control of an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 shows the roll attitude control effect in the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 shows the visible light blocking filter effect of an electro-optical camera in an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is an example of emergency protection means in an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. In addition, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement them.
우선, 각 도면을 살펴보면, 도 1은 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자세안정화 표적탐지 카메라장치가 구비된 무인수상정의 전체 사시도를 나타낸 것으로서 무인 수상정의 자세변동성에 대응하여 자세안정화 기능을 갖는 표적탐지 카메라장치를 포함하여 구성된다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정의 자세안정화 표적탐지 카메라장치의 사시도로서, 카메라부 및 자세 구동부 등을 포함하여 구성된다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치의 세부 구성 관계도로서, 카메라부 및 자세 구동부의 세부 구성과 구성관 결합관계 또는 작용관계를 나타낸 것이다.First, looking at each drawing, Figure 1 shows an overall perspective view of an unmanned watercraft equipped with an attitude stabilization target detection camera device according to an embodiment of the present invention, which provides an attitude stabilization function in response to the attitude variability of the unmanned watercraft. It is configured to include a target detection camera device. Figure 2 is a perspective view of an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, and is configured to include a camera unit and an attitude driving unit. Figure 3 is a detailed configuration relationship diagram of an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, showing the detailed configuration of the camera unit and the attitude driving unit and the connection or operation relationship of the components.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 근적외선 카메라에 의한 효과를 나타낸 것으로서, 도 4(a)는 일반 기상 환경에서 전자광학 카메라 및 근적외선 카메라에 의한 영상을 좌우측에 각각 배치하여 도시한 것이고, 도 4(b)는 안개 기상 환경에서 전자광학 카메라 및 근적외선 카메라에 의한 영상을 좌우측에 각각 배치하여 도시한 것이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 열상카메라에 의한 효과를 나타낸 것으로서, 도 5(a)는 야간 환경에서 전자광학 카메라 및 열상카메라에 의한 영상을 좌우측에 각각 배치하여 도시한 것이고, 도 5(b)는 새벽 환경에서 전자광학 카메라 및 열상카메라에 의한 영상을 좌우측에 각각 배치하여 도시한 것이다.Figure 4 shows the effect of a near-infrared camera in an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention. Figure 4(a) shows images by an electro-optical camera and a near-infrared camera in a general meteorological environment. It is shown arranged on the left and right sides, respectively, and Figure 4(b) shows images by an electro-optical camera and a near-infrared camera in a foggy weather environment arranged on the left and right sides, respectively. Figure 5 shows the effect of a thermal camera in an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention. Figure 5(a) shows images from an electro-optical camera and a thermal camera in a night environment on the left and right. 5(b) shows images from an electro-optical camera and a thermal camera arranged on the left and right, respectively, in a dawn environment.
도 6은 무인 수상정용 표적탐지 카메라장치의 롤 자세 변동성 상태 예시도로서, 무인 수상정의 롤 자세 변동성으로 인하여 표적 관찰 및 추적의 어려움이 심화되는 사례를 예시적으로 나타낸 것이다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 자세안정화 제어 알고리즘을 예시적으로 도시한 것으로서, 예시적인 피드백 제어 구조를 구비한 자세 구동부를 나타낸 것이다.Figure 6 is an exemplary diagram of the roll attitude variability of a target detection camera device for an unmanned watercraft, and illustrates an example of a case in which difficulties in target observation and tracking are intensified due to roll posture variability of an unmanned watercraft. Figure 7 exemplarily illustrates an attitude stabilization control algorithm in an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, and shows an attitude driving unit with an exemplary feedback control structure.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치의 롤 자세제어 구조를 도시한 것으로서, 카메라부의 하우징에 고정된 롤 구동장치에 의해 카메라부의 하우징 내부에서 카메라부의 세부구성이 롤 구동되는 구조를 나타낸 것이다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치의 롤 자세제어 상태를 예시적으로 도시한 것으로서, 무인 수상정의 롤 자세 변동성에 대응하여 카메라부의 롤 자세를 구동하여 안정화시키는 구조를 나타낸 것이다. 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 롤 자세제어 효과를 예시적으로 도시한 것으로서, 도 10(a)는 롤 자세 변동성 발생 상태에서 전자광학 카메라에 의한 영상과, 롤 자세 안정화 구동상태에서 전자광학 카메라에 의한 영상(일부 확대 촬영)을 각각 배치하여 대비한 것이며, 도 10(b)는 롤 자세 변동성 발생 상태에서 열상카메라에 의한 영상과, 롤 자세 안정화 구동상태에서 열상카메라에 의한 영상(일부 확대 촬영)을 각각 배치하여 대비한 것이다.Figure 8 shows the roll attitude control structure of the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, and the detailed configuration of the camera unit inside the housing of the camera unit by the roll driving device fixed to the housing of the camera unit. This shows the roll driven structure. Figure 9 is an exemplary illustration of the roll attitude control state of the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, in which the roll attitude of the camera unit is driven and stabilized in response to the roll attitude variability of the unmanned watercraft. It shows the structure of ordering. Figure 10 is an exemplary illustration of the roll attitude control effect in the attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention. Figure 10(a) shows the roll attitude control effect by an electro-optical camera in a state where roll attitude variability occurs. The image and the image (some enlarged images) by an electro-optical camera in the roll posture stabilization state are arranged and contrasted, and FIG. 10(b) shows the image by the thermal camera in the roll posture stability state and the image in the roll posture stabilization state. This is prepared by placing images (some enlarged shots) from thermal cameras in the operating state.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 전자광학 카메라의 가시광 차단 필터 효과를 예시적으로 비교하여 나타낸 것으로서, 도 11(a)는 가시광 차단 필터를 구비하지 않은 경우에서 획득된 전자광학 카메라의 영상을, 도 11(b)는 가시광 차단 필터를 구비한 경우에서 획득된 전자광학 카메라의 영상을, 각각 도시한 것이다. 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치에서 비상보호수단을 예시적으로 도시한 것으로서, 방위각 자세 구동부에 대한 방위각 잠금브레이크와, 고각 자세 구동부에 대한 고각잠금브레이크를 각각 포함하여 구성한 것이다.Figure 11 shows an exemplary comparison of the visible light blocking filter effect of an electro-optical camera in an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, and Figure 11(a) does not have a visible light blocking filter. Figure 11(b) shows an image of an electro-optical camera acquired in a case without a visible light blocking filter, and Figure 11(b) shows an image of an electro-optical camera obtained in a case where a visible light blocking filter is provided. Figure 12 is an exemplary illustration of emergency protection means in an attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft according to an embodiment of the present invention, which includes an azimuth locking brake for the azimuth attitude driver and an elevation locking brake for the elevation attitude driver. It is composed of each.
본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)는, 도 1 내지 12에 도시된 바와 같이, 무인 수상정(1)의 마운트부(2)에 장착 설치되어 무인 수상정(1)의 자세 변동성 등에도 불구하고 안정적으로 표적을 탐지 및 추적할 수 있다. 장치의 주요구성으로서, 카메라부(10) 및 자세구동부(20), 베이스부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 12, the attitude stabilization target
상기 카메라부(10)는 내부에 적어도 하나 이상의 카메라를 구비하며, 상기 자세구동부(20)는 상기 카메라부(10)를 자세안정화하기 위하여 방위각, 고각 등의 자세를 구동하여 제어하고, 상기 베이스부(30)는 상기 자세구동부(20) 등을 무인 수상정(1)의 마운트부(2)에 대하여 회동 가능하게 고정하는 기능을 수행한다.The
본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)에서 카메라부(10)는 전자광학 카메라(11) 및 근적외선 카메라(12), 열상카메라(13), 거리측정부(14), 카메라 제어부(15) 등을 포함하여 구성될 수 있다.In the attitude stabilization target
상기 전자광학 카메라(11)는 가시광 영역대 탐지가 가능한 촬영수단으로서 EO(Electro-Optica) 카메라 등으로 구성될 수 있으며, 주로 일반 주간환경에서 주요 기능을 담당한다. 안개가 빈번히 발생할 수 있는 해수환경에서의 이용을 보완하고자 안개제거를 할 수 있는 하드웨어 렌즈 필터가 추가로 적용될 수 있으며, 상기 하드웨어 렌즈 필터로서, 예를 들어, 가시광 차단 필터(visible cut filter)가 채용될 수 있다. 상기 가시광 차단 필터는 가시광 파장 대역을 적어도 부분적으로 차단하고 근적외선 영역 근처의 대역을 투과하도록 허용함으로써 안개 상황에서도 표적뿐만 아니라 표적의 배경도 명확하게 전시할 수 있게 되고 이로 인하여 표적의 형태 등을 중심으로 탐지 및 관찰을 원활하게 수행할 수 있는 장점을 제공한다.The electro-
또한, 상기 전자광학 카메라(11)는 원거리(수 km 내지 수십 km) 표적을 탐지 가능하도록 줌/포커스를 가변 할 수 있는 렌즈부(11-1)를 필요에 따라 추가로 구비할 수 있다.In addition, the electro-
상기 근적외선 카메라(12)는 가시광 영역대에서 탐지가 어려운 표적을 탐지할 수 있도록 근적외선 영역대 파장을 이용하는 촬영수단으로서 주로 주간환경에서 안개가 빈번한 상황에서 주요 탐지 기능을 발휘한다. 본 발명에서 상기 근적외선 카메라(12)는 상기 전자광학 카메라(11)와 달리 고정 화각으로 주변 또는 넓은 시야에서 표적을 탐지하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 여기서 근적외선 카메라는 주로 0.9~1.7㎛ 파장을 이용하는 단파장 적외선(Short Wave InfraRed, SWIR) 카메라 등이 채용될 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.The near-
상기 열상카메라(13)는 상기 전자광학 카메라(11) 및 근적외선 카메라(12)와는 다른 방식으로 표적의 열을 이용하여 영상을 구성하는 카메라로서 안개상황 또는 빛이 없는 무월광 야간에도 표적을 탐지할 수 있는 기능을 수행한다. 여기서 열상카메라는 주로 3~5㎛ 파장을 이용하는 중파장 적외선(Mid Wave InfraRed, MWIR) 카메라 등이 채용될 수 있는데, 이에 제한되지 않는다. 또한, 원거리(수 km 내지 수십 km) 표적을 탐지 가능하도록 줌/포커스를 가변 할 수 있는 렌즈부(13-1)를 필요에 따라 추가로 구비할 수 있다.The
상기 거리측정기(14)는 카메라장치(100)와 표적간의 거리를 측정하는 센서로서 표적에 대한 영상 추적시 카메라의 영상과 연동하여 카메라장치(100)와 표적 사이의 거리를 측정함으로써 표적의 위치를 추정할수 있으며, 이 정보를 타 체계와 공유하여 사격 등의 정보에 활용될 수도 있다. 여기서 거리측정치는 레이저 거리측정기(laser range finder, LRF) 등이 채용될 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.The
상기 카메라 제어부(15)는 전자광학 카메라(11), 근적외선 카메라(12), 열상카메라(13), 거리측정기(14) 등에 대한 제어기능을 수행하는 구성으로서, 예를 들어, 각 렌즈부(11-1, 12-1, 13-1)를 제어하여 영상의 줌인(zoom in) 또는 줌아웃(zoom out) 기능을 제어한다.The
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)의 카메라부(10)는 그 외관을 형성하는 카메라부 하우징(10h)에 상기 전자광학 카메라(11), 근적외선 카메라(12), 열상카메라(13), 거리측정기(14) 등 내부의 센서와 각종 구성을 보호하도록 광학창(18)을 구비한다.Meanwhile, the
상기 광학창(18)은 내부 센서의 파장대역을 고려하여 구분하여 구비할 수 있으며, 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 전자광학 카메라(11), 근적외선 카메라(12), 거리측정기(14) 등을 위한 광학창과, 열상카메라(13) 등을 위한 광학창으로 구분하여 각각에 대한 투과파장 대역을 최적화하는 필터 기능을 부가할 수 있다.The
상기 카메라(10)는 카메라부 하우징(10h)에 상기 광학창(18)의 이슬, 이물질 등을 제거하기 위한 와이퍼(17)를 추가로 구비할 수 있다.The
또한, 상기 카메라부(10)의 카메라부 하우징(10h)은 강성을 확보하면서도 무게를 절감하기 위하여 알루미늄 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하며, 또한, 해수 사용 환경을 고려하여 염분에 강인하도록 도금, 도장을 적용할 수 있다.In addition, the
또한, 각 구성의 하우징 등을 조립 결합함에 있어서 적어도 외부에 노출되는 볼트류는 해수볼트를 채용하는 것이 바람직하며, 예를 들어, SUS316 계열로 형성된 해수볼트(27)를 채용함으로써 해수에 강인한 성능을 확보하여 카메라장치의 향상된 내구성 등을 확보하는 것이 바람직하다.In addition, when assembling and joining the housing of each component, it is desirable to use seawater bolts at least for the bolts exposed to the outside. For example, by adopting
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)는 각 구성의 하우징에 이동용 고리 또는 손잡이(38)를 구비할 수 있다. 이는 표적탐지 카메라장치(100)를 무인수상정(1)에 운반하여 장착하거나 유지보수 등을 위하여 장착해제하여 이탈 운반하는 경우에 크레인 이용에 제공되거나 또는 운반작업자의 운반작업 등에 활용될 수 있다.In addition, the attitude stabilization target
본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)에서 자세구동부(20)는 상기 카메라부(10)에 대한 자세제어 기능을 수행하며, 이동하는 표적을 추적하거나 파도 등의 외란에도 불구하고 안정적인 영상을 취득할 수 있도록 카메라부(10)의 하우징(10h) 또는 카메라부(10) 내부의 지지브라켓(10b) 등의 운동을 구동하는 기능을 수행한다. 상기 자세구동부(20)는 세부구성으로서, 방위각 자세 구동부(21) 및 고각 자세 구동부(22), 롤 자세 구동부(23), 자세감지센서(24) 등을 포함하여 구성될 수 있다.In the attitude stabilization target
상기 자세구동부(20)의 방위각 자세 구동부(21)는 자세구동부(20)의 하우징(20h)을 베이스부(30)에 대하여 회동 구동하는 구성으로서, 회동구동을 위한 모터를 포함하여 구성될 수 있으며, 필요에 따라 기어박스 등의 동력전달장치를 더 포함할 수 있다. 즉, 후술하는 모터제어부(26)의 구동전원 제어에 의하여 모터를 구동함으로써 자세구동부(20)의 하우징(20h)을 좌우수평(yaw)방향으로 구동시켜 방위각 자세를 원하는 회전변위로 또는 회전속도로 회전시키는 기능을 수행한다.
여기서 자세구동부(20)의 하우징(20h)과 베이스부(30)는 슬립링(미도시) 구조로 상호 결합되어 방위각 기준으로 360도 이상 회전이 가능하도록 형성됨으로써 표적탐지 카메라장치(100) 주변의 표적을 제약 없이 탐지할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 방위각 자세 구동부(21)는 모터에 의하여 또는 모터 및 기어박스 등에 의하여 방위각 기준으로 360도 이상의 범위에서 표적을 연속적으로 탐지 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 2를 참고하면, 방위각 자세 구동부(21)는 자세구동부(20)의 하우징(20h) 및 베이스부(30)가 서로 조립되는 측면에 조립될 수 있다.
또한, 상기 자세구동부(20)의 고각 자세 구동부(22)는 카메라부(10)의 하우징(10h)을 자세구동부(20)의 하우징(20h)에 대하여 회동 구동하는 구성으로서, 회동구동을 위한 모터를 포함하여 구성될 수 있으며, 필요에 따라 기어박스 등의 동력전달장치를 더 포함할 수 있다. 즉, 후술하는 모터제어부(26)의 구동전원 제어에 의하여 모터를 구동함으로써 카메라부(10)의 하우징(10h)을 자세구동부(20)의 하우징(20h)을 기준으로 상하수직(pitch)방향으로 구동시켜 고각 자세를 원하는 회전변위로 또는 회전속도로 회전시키는 기능을 수행한다.The azimuth
Here, the
Referring to FIG. 2, the azimuth
In addition, the high-
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여기서 상기 고각 자세 구동부(22)는 모터에 의하여 또는 모터 및 기어박스 등에 의하여 고각 기준으로 +90도 ~ -90도 범위의 표적을 연속적으로 탐지 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 2를 참고하면, 고각 자세 구동부(22)는 카메라부(10)의 하우징(10h) 및 자세구동부(20)의 하우징(20h)이 조립되는 양측면에 조립될 수 있다.Here, the high angle
Referring to FIG. 2, the high angle
상기 자세구동부(20)의 롤 자세 구동부(23)는, 도 8에 예시적으로 도시한 바와 같이, 카메라부(10)의 하우징(10h) 내부에서 전자광학 카메라(11), 근적외선 카메라(12), 열상카메라(13), 거리측정부(14) 등의 구성을 고정하도록 구비된 카메라부(10) 내부의 지지브라켓(10b)을 상기 하우징(10h)에 대하여 상대적으로 회동 구동하는 구성으로서, 회동구동을 위한 모터를 포함하여 구성될 수 있으며, 필요에 따라 기어박스 등의 동력전달장치를 더 포함할 수 있다. 즉, 후술하는 모터제어부(26)의 구동전원 제어에 의하여 모터를 구동함으로써 카메라부(10)의 지지브라켓(10b)을 카메라부(10)의 하우징(10h)을 기준으로 좌우수직(roll)방향으로 구동시켜 롤 자세를 원하는 회전변위로 또는 회전속도로 회전시키는 기능을 수행한다.
도 2를 참고하면, 롤 자세 구동부(23)는 지지브라켓(10b)에 카메라부(10)가 조립되어 영상을 획득하는 방향의 반대 방향의 측단에 조립될 수 있다.As exemplarily shown in FIG. 8, the roll
Referring to FIG. 2, the roll
상기 자세구동부(20)의 자세감지센서(24)는 카메라부(10)의 내부에 설치되어 카메라부(10)의 방위각 자세, 고각 자세, 롤 자세 등을 감지하는 센서로서, 상기 자세감지센서(24)에 의한 감지신호 또는 감지결과는 후술하는 안정화 제어부(25) 또는 모터 제어부(26)에 제공되어 카메라부(10)의 방위각 자세, 고각 자세, 롤 자세 등의 제어에 이용될 수 있다. 상기 자세감지센서(24)는 자이로센서로 구성될 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.The
상기 자세구동부(20)는 각 구동부의 안정화 제어를 위한 안정화 제어부(25)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 안정화 제어부(25)는 상기 자세감지센서(24)로부터 입수된 신호에 의한 방위각 자세, 고각 자세, 롤 자세 등의 정보와, 후술하는 영상분석처리부(40), 신호처리부(42) 등으로부터 전달받은 구동정보 등에 의하여 안정화 자세 제어명령을 출력하여 모터제어부(26)에 전달한다.The
또한, 모터제어부(26)는 상기 안정화 제어부(25)로부터 전달된 자세 제어 명령에 따라 각 구동부(21, 22, 23)에 대하여 구동전원을 제공한다. 이때 상기 안정화제어부(25)와 상기 모터제어부(26)는 별도의 모듈 디바이스로 각각 형성되어 상호 신호전달하는 구조로 결합되거나 혹은 하나의 모듈 디바이스 내부에서 각각의 함수모듈로 형성되어 입출력 변수로 상호 결합된 구조로 구성될 수 있다.Additionally, the
본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)에서 베이스부(30)는 무인수상정(1)의 마우트부(2)에 표적탐지 카메라장치(100)를 장착하여 고정하기 위한 구성이며, 더불어 상기 자세구동부(20)의 하우징(20h)과 회동 가능하도록 결합된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 베이스부(30)는 상기 자세구동부(20)의 하우징(20h)과 슬립링 구조로 상호 결합됨으로써 카메라부(10)의 방위각 회동을 담당한다.In the attitude stabilization target
아울러, 표적탐지 카메라장치(100)를 무인수상정(1)에 운반하여 장착하거나 유지보수 등을 위하여 장착해제하여 이탈 운반하는 경우에 크레인 이용에 제공되거나 또는 운반작업자의 운반작업 등에 활용될 수 있도록 이동용 고리 또는 손잡이(38)가 구비될 수 있다.In addition, when the target detection camera device (100) is transported and mounted on the unmanned watercraft (1) or dismounted and transported for maintenance, etc., it can be used for the use of a crane or for transportation work by transport workers. A moving ring or handle 38 may be provided.
본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)에서 영상분석처리부(40)는 카메라부(10)의 각 카메라로부터 영상정보를 수신하거나 상기 영상정보를 무선을 이용하여 원격지(육상)로 전송하거나 상기 영상정보로부터 표적을 분석하여 추적신호를 생성하는 기능, 후술하는 원격통제장치(50)로부터 무선을 이용하여 제어명령 등을 수신하는 기능 등을 수행할 수 있다. 상기 영상분석처리부(40)는, 세부구성으로서, 비디오 변환기(41) 및 신호처리부(42), 영상추적부(43), 네트워크 처리부(44) 등을 포함하여 구성될 수 있다.In the attitude stabilization target
상기 영상분석처리부(40)의 비디오 변환기(41)는, 무인수상정이 바다에 표류하며 표적을 탐지하여 획득한 대용량의 영상정보를 무선방식으로 원격지(육상 등)로 전송하기 위한 구성으로서, 영상압축을 이용하여 저용량으로 원격지(육상 등)에 영상 정보를 전송함으로써 주파수의 범위를 줄일 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 영상 압축이 적용되지 않은 원본영상(카메라 입력)의 화질과 유사한 화질을 확보 가능한 H.264 압축방식을 적용할 수 있으며, 무선 대역을 고려하여 데이터 전송량을 조절할 수 있도록 구성된다.The
상기 영상분석처리부(40)의 신호처리부(42)는, 원격통제장치(육상 등)의 통제 소프트웨어와 자세안정화 표적탐지 카메라장치와의 프로토콜을 중계하는 역할을 수행하는 구성이다. 예를 들어, 전자광학 카메라, 근적외선 카메라, 열상카메라 등의 제어, 각 구동부 제어, 전원 제어, 영상추적 제어 등을 위한 송수신을 수단으로서, 원격통제장치의 통제소프트웨어로부터 수신되는 명령을 분석하여 내부의 카메라 제어보드, 안정화 제어보드 및 영상추적 보드로 명령을 전달하는 기능과 내부의 카메라 상태, 구동부 상태, 전원 상태, 추적 상태 등을 원격통제장치로 실시간 전송하는 기능을 담당한다.The
상기 영상분석처리부(40)의 영상추적부(43)는, 전자광학 카메라 또는 열상 카메라의 영상을 기준으로 추적대상 표적에 대하여 추적알고리즘을 구동하여 현시점에서 추적대상 표적이 어디에 있는지를 영상분석을 이용하여 위치정보를 추출하고 자세안정화 표적탐지 카메라장치에 구동명령을 전달함으로써 추적대상 표적을 실시간으로 추적할 수 있도록 처리하는 기능을 담당한다. 예를 들어, 원격통제장치의 통제 소프트웨어에서 사용자에 의해 추적대상 표적이 지정되면, 신호처리부는 이를 영상추적부로 전달하고, 영상추적부는 실시간 영상분석을 통하여 표적위치를 추정하고 획득된 결과를 신호처리부에 전달하여 비주얼 서보잉을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 추적대상 표적 정보는 다시 원격통제장치의 통제 소프트웨어로 전송될 수 있다.The
상기 영상분석처리부(40)의 네트워크 처리부(44)는, 원격통제장치(육상 등)와 자세안정화 표적탐지 카메라 장치 및 무인수상정의 다른 체계와의 물리적 연결을 가능하게 하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 원격통제장치와 자세안정화 표적탐지 카메라 장치 및 무인수상정의 다른 체계에서는 서로 네트워크를 이용하여 연결된 구조를 가질 수 있다. 또한, 네트워크 처리부는 체계 내 공유가 필요한 정보에 대해서는 브로드 캐스팅 방식으로 구성될 수 있으며, 획득된 카메라의 영상은 멀티캐스트 방식을 적용하여 대역 증가 없이 다른 체계와의 공유가 가능하도록 구성될 수 있다.The
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)는 상기 영상분석처리부(40)로부터 영상 등을 전송받거나 상기 영상분석처리부(40)로 제어명령 등을 전송하는 원격통제장치(50)를 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 상기 원격통제장치(50)는, 상기 영상분석처리부(40)를 통하여, 상기 카메라부(10)로부터 취득된 영상을 전송받아 디스플레이 출력하거나 상기 전송받은 영상을 분석하여 카메라부(10), 자세구동부(20) 등에 대한 제어명령을 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 세부구성으로서, 통신부, 디스플레이부, 중앙연산부 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 필요에 따라 공지의 기술을 채용하여 구체적으로 구성될 수 있다.Meanwhile, the attitude stabilization target
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)는, 무인수상정(1)에 장착되어 사용되는 환경을 고려하여 제습수단(60)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 무인수상정(1)이 운용되는 해상환경은 다습하기에 온도차에 의한 카메라장치 내부에 결로가 발생하기 쉬우며 결로의 발생은 카메라의 성능을 저하시키는 요소로 작용할 수 있는데, 이러한 문제를 방지하거나 감소시키기 위하여 제습수단을 구비하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the attitude stabilization target
즉, 예를 들어, 외부와 내부의 온도차에 의해 발생된 카메라부(10) 내부의 습기 또는 이슬맺힘 등을 제거할 수 있도록 히터 및/또는 송풍용 팬(61)을 구비할 수 있고 내부의 습공기 등을 외부로 배출하기 위하여 개폐형 배기커버(미도시)가 하우징의 어느 일측에 더 구비될 수 있다. 또한, 하우징의 내부에 제습제(미도시)를 배치할 수 있는 제습제거치부(미도시)를 구비하고, 상기 제습제를 손쉽게 교체할 수 있도록 상기 하우징에 제습제 교체커버(62)를 추가로 구비할 수 있다.That is, for example, a heater and/or a blowing
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)는, 비상시 장치의 구성을 보호할 수 있도록 비상보호수단(70)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 예를 들어, 표적탐지 카메라장치(100)의 방위각 회동을 제한하는 방위각 잠금브레이크(71)를 구비하거나 표적탐지 카메라장치(100)의 고각 회동을 제한하는 고각 잠금브레이크(72)를 구비하여 각 구성의 회동을 임시로 고정함으로써 비상보호 기능을 수행할 수 있다. 무인수상정이 사용되는 지역의 기상 환경, 해양 환경 등에 의해서 무인수상정의 표류 변동성이 과도하게 심화될 수 있으며, 여객선박, 화물선박 등에 비하여 상대적으로 소형화된 규모로 운용되는 무인수상정은 표류 변동성이 더 심화되는 특성을 고려하면, 상기 비상보호수단(70)을 통하여 장치의 내구성, 안정성 등을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.In addition, the attitude stabilization target
여기서, 상기 비상보호수단(70)의 잠금브레이크(71, 72)는 표적탐지 카메라장치(100)의 전원 공급이 차단된 경우에 방위각 자세 및/또는 고각 자세의 잠금 기능을 수행하도록 정상잠금형(normal closed type) 클러치로 구성될 수 있다. 즉, 구동전원의 입력이 없는 경우에 잠금상태를 유지하고 구동전원의 입력에 의해 잠금상태가 해제구동되는 구조를 의미한다.Here, the locking
본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)는, 예시적으로 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 태양광이 충분한 주간과 안개가 없는 환경에서 상기 전자광학 카메라(11)와 근적외선 카메라(12)에 의해서 표적의 탐지가 가능한 양호한 영상을 획득할 수 있으며, 상기 전자광학 카메라(11)의 경우에 색의 표현도 가능하여 표적 정보를 충분하게 확보할 수 있고 조류의 흐름 또는 백파(白波)의 상태정보도 획득할 수 있는 성능을 제공할 수 있다. 상기 도 4(a)의 예시에서 좌측은 전자광학 카메라(11)의 영상이고, 우측은 근적외선 카메라(12)의 영상을 함께 나란히 배치하여 관찰한 것이다.As shown in FIG. 4(a), the attitude stabilization target
한편, 태양광이 충분한 주간이더라도 안개가 있는 환경에서는 상기 전자광학 카메라(11)는 표적을 탐지하기에 불충분한 영상을 제공하게 될 수 있는데, 동일한 해당 조건에서도 상기 근적외선 카메라(12)는 표적의 탐지가 가능한 영상을 획득 가능하여, 무인 수상정이 운용되는 해상환경에서 안개가 빈번히 발생하는 경우에도 상기 근적외선 카메라(12)로 여전히 표적을 탐지할 수 있는 성능을 제공할 수 있다. 도 4(b)는 태양광이 충분한 주간 중 안개가 있는 환경에서는 예시적으로 획득한 전자광학 카메라(11)의 영상과 근적외선 카메라(12)의 영상을 좌측 및 우측에 각각 배치하여 관찰한 것으로서, 우측에 배치된 근적외선 카메라(12)의 영상으로부터 여전히 표적 탐지 기능을 수행할 수 있음을 예시적으로 나타낸 것이다.Meanwhile, even during the day when there is sufficient sunlight, in a foggy environment, the electro-
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)는 태양광 등이 충분하지 않은 야간 환경 등에서 상기 전자광학 카메라(11) 측으로부터 표적을 탐지하기에 영상정보가 불충분할 수 있는데, 이러한 환경에서 상기 열상카메라(13)는 표적의 열원을 인지하는 방식으로 표적을 탐지할 수 있는 영상을 획득 가능하여, 주간뿐만 아니라 야간 등에도 여전히 표적을 탐지할 수 있는 성능을 제공할 수 있다.In addition, the attitude stabilization target
예시적으로 살펴보면, 도 5(a)는 야간 환경에서 획득한 전자광학 카메라(11)의 영상과 열상카메라(13)의 영상을 좌측 및 우측에 각각 배치하여 관찰한 것으로서, 좌측에 배치된 전자광학 카메라(11)의 영상에서는 빛이 없는 검은 바탕으로 표시되어 표적 탐지가 곤란하지만 우측에 배치된 열상카메라(12)의 영상에서는 빛이 없는 상태에서도 열 부분이 인지되어 표적 탐지가 가능함을 예시적으로 나타낸 것이다.By way of example, Figure 5(a) shows the image of the electro-
또한, 도 5(b)는 새벽 등 태양광이 충분하지 않은 환경에서 획득한 전자광학 카메라(11)의 영상과 열상카메라(13)의 영상을 좌측 및 우측에 각각 배치하여 관찰한 것으로서, 좌측에 배치된 전자광학 카메라(11)의 영상에서는 빛이 충분하지 않아 표적이 단순히 검게 표시되어 표적의 세부사항 탐지가 곤란하지만 우측에 배치된 열상카메라(12)의 영상에서는 빛이 충분하지 상태에서도 표적의 열 부분이 인지되어 표적의 세부사항 탐지가 가능함을 예시적으로 나타낸 것이다. 여기서 도 5(b)의 우측 영상은 본원 발명의 자세안정화 기능에 의하여 부분확대 촬영된 영상이다.In addition, Figure 5(b) shows the image of the electro-
한편, 무인수상정의 경우, 여객선, 어선, 화물선 등에 비해 상대적으로 크기가 작으므로, 파도 등에 의한 외란 중 롤에 의한 영향이 심화될 수밖에 없으며, 예를 들어, 단순히 고각(피치) 자세 변동성 및 방위각(요) 자세 변동성 모두에 대한 안정화 수행 중에도 롤 자세 변동성은 약 ±10도 이상 발생하는 경우가 많다. 이와 같이 롤 자세 안정화가 보완되지 않은 경우에 표적탐지 카메라장치의 영상에서 표적에 대한 관측의 어려움이 있을 수 있으며, 또한, 롤 안정화가 수행되지 않은 영상을 지속적으로 관측하는 경우에 관측자는 어지러움을 느낄 수 있는 등 적지 않은 불편이 발생할 수 있다. 도 6은 고각(피치) 자세 변동성 및 방위각(요) 자세 변동성 모두에 대한 안정화 수행한 상태에서 롤 자세 변동성을 예시적으로 나타낸 것으로서, 도 6(a)는 롤 자세 변동성이 ±4도인 경우, 도 6(b)는 롤 자세 변동성이 ±1도인 경우, 도 6(c)는 롤 자세 변동성이 ±11도인 경우를 각각 예시적으로 나타낸 것이다. 모두 표적의 추적을 원활하게 수행하여 영상의 중앙위치에 표적을 확보한 상태이지만, 롤 자세 변동성이 크지 않은 경우(도 6(a) 및 6(b) 참조)에는 표적 관찰에 큰 어려움이 없으나, 롤 자세 변동성이 큰 경우(도 6(c) 참조)에는 지속적인 표적 관찰이 곤란하여 무인수상정의 운용성 및 효용성 등이 크게 저하될 수 있다.Meanwhile, in the case of unmanned watercraft, their size is relatively small compared to passenger ships, fishing ships, cargo ships, etc., so the influence of roll during disturbances such as waves is inevitable. For example, simply elevation (pitch) attitude variability and azimuth ( Yo) Even during stabilization for all posture variations, roll posture variability often occurs by approximately ±10 degrees or more. In this way, if roll posture stabilization is not supplemented, there may be difficulty in observing the target in the image of the target detection camera device, and also, if the image without roll stabilization is continuously observed, the observer may feel dizzy. A considerable amount of inconvenience may occur. Figure 6 illustratively shows roll attitude variability in a state of stabilization for both elevation (pitch) attitude variability and azimuth (yaw) attitude variability. 6(b) illustrates the case where the roll posture variability is ±1 degree, and Figure 6(c) illustrates the case where the roll posture variability is ±11 degrees. In all cases, the target is tracked smoothly and the target is secured at the center of the image. However, if the roll posture variability is not large (see Figures 6(a) and 6(b)), there is no significant difficulty in observing the target. If the roll attitude variability is large (see Figure 6(c)), continuous target observation is difficult, and the operability and effectiveness of the unmanned surface vehicle may be greatly reduced.
본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)는, 도 8및 9에 예시적으로 도시한 바와 같이, 카메라부(10)의 내부에 롤 자세 구동부(23)를 구비하여 전자광학 카메라(11), 근적외선 카메라(12), 열상카메라(13), 거리측정부(14) 등에 대한 롤 자세 변동성을 안정화시키도록 구성된다.The attitude stabilization target
이때 고각 자세 변동성 및 방위각 자세 변동성, 롤 자세 변동성 등을 안정화시키는 자세안정화 제어 알고리즘은, 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 피드백 제어구조로 형성될 수 있으며, 세부 구조 등은 이에 제한되지 않는다. 또한, 피드백 제어구조 이외에도 적응제어 구조, 학습제어 구조 등과 이들의 조합을 채용할 수도 있다.At this time, the posture stabilization control algorithm that stabilizes the elevation angle posture variability, azimuth posture variability, roll posture variability, etc. may be formed as a feedback control structure, for example, as shown in FIG. 7, and the detailed structure is not limited thereto. No. Additionally, in addition to the feedback control structure, an adaptive control structure, a learning control structure, and a combination thereof may be employed.
본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)의 전체 제어알고리즘을 도 7의 예시를 통하여 설명하면, 자세안정화 제어 알고리즘(20A)은 3축 안정화 기능을 위한 구동명령(롤/피치/요)을 수행하며, 사용자 구동명령 처리알고리즘(20B)은 원격통제장치(50)를 통하여 입력된 사용자의 구동명령(피치/요)을 수행하고, 영상추적 알고리즘(20C)은 카메라부(10)로부터 획득된 영상에서 표적을 추적하는 구동명령(피치/요)을 수행하도록 구성되는데, 이러한 각 구동명령 중에서 선택적 또는 복합적으로 수행할 수 있는 구조로 구성될 수 있다.When explaining the entire control algorithm of the attitude stabilization target
그리고 도3과 같이 자세센서(24)로부터 자세안정화 표적탐지 카메라 장치의 자세정보를 입력 받아 자세안정화 제어 알고리즘을 이용하여 시선을 안정화하기 위한 명령을 추정하고, 상기 추정된 명령을 모터 제어부(26)에 전달하여 최종적으로 방위각 자세 구동부(21) 및 고각자세구동부(22), 롤 자세 구동부(23)에 명령을 전달하여 3축(롤/피치/요) 자세안정화 기능을 수행할 수 있다. 이와 더불어, 소정의 선택모드에 따라 자세안정화 알고리즘 수행 중 영상추적 구동 명령을 복합적으로 수행하거나, 사용자 구동명령에 대하여 복합적으로 수행할 수도 있다.As shown in Figure 3, the posture information of the posture stabilization target detection camera device is input from the
이와 같은 자세안정화 제어 알고리즘에 의하여, 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)에서 롤 자세 구동부(23)는, 도 9와 같이, 카메라부(10)의 내부 구성을 카메라부(10)의 하우징(10h)에 대하여 롤 회동하도록 구동함으로써 롤 자세 변동성을 안정화시킬 수 있게 된다.By this attitude stabilization control algorithm, in the attitude stabilization target
도 10은 롤 자세 구동부(23)에 의한 롤 자세 안정화 기능 구비 여부에 따른 각 카메라의 표적 탐지 성능을 예시적으로 도시한 것으로서, 도 10(a)는 주간 환경에서 획득한 별도의 주간 카메라의 영상과 본원 발명의 전자광학 카메라의 영상을 상호 비교한 것이고, 도 10(b)는 야간 환경에서 획득한 별도의 주간 카메라의 영상과 본원발명의 열상카메라의 영상을 상호 비교한 것이다.FIG. 10 exemplarily shows the target detection performance of each camera depending on whether or not the roll posture stabilization function is provided by the
주간 환경에서 자세안정화 미구비 상태에서 획득한 별도의 주간 카메라의 영상(도 10(a)의 상측)은 롤 자세의 변동성으로 인하여 표적 및 지형물 등의 뭉그러짐 현상이 발생하여 세부 형상의 구분이 곤란한 상태여서 표적의 탐지 및 추적이 곤란한 성능임에 비하여, 본원발명의 자세안정화 기능을 구비 상태에서 획득한 전자광학 카메라의 영상(도 10(a)의 하측)은 롤 자세의 변동성이 안정화되어 표적 및 지형물 등의 세부 형상의 구분이 가능한 상태여서 표적의 탐지가 가능할 뿐만 아니라 추가적인 줌인(zoom in)을 통하여 표적의 정밀탐지가 가능한 상태임을 확인할 수 있다.In the image of a separate daytime camera (upper part of Figure 10(a)) acquired in a daytime environment without posture stabilization, the target and landmarks are distorted due to the variability of the roll posture, making it difficult to distinguish detailed shapes. Although the performance is difficult to detect and track the target due to the difficult state, the image of the electro-optical camera acquired with the posture stabilization function of the present invention (bottom of FIG. 10(a)) shows that the variability of the roll posture is stabilized and the target is stabilized. It is possible to distinguish the detailed shapes of objects and features, so not only is target detection possible, but it can also be confirmed that precise detection of the target is possible through additional zoom in.
또한, 야간 환경에서 자세안정화 미구비 상태에서 획득한 별도의 주간 카메라의 영상(도 10(b)의 상측)은 롤 자세의 변동성으로 인하여 표적 및 지형물 등의 뭉그러짐 현상이 발생하여 세부 형상의 구분이 곤란한 상태임에 비하여, 본원발명의 자세안정화 기능을 구비 상태에서 획득한 열상카메라의 영상(도 10(b)의 하측)은 롤 자세의 변동성이 안정화되어 표적 및 지형물 등의 세부 형상의 구분이 가능한 상태여서 표적의 탐지가 가능할 뿐만 아니라 추가적인 줌인(zoom in)을 통하여 표적의 정밀탐지가 가능한 상태임을 확인할 수 있다.In addition, in the image of a separate daytime camera (upper part of Figure 10(b)) acquired in a night environment without posture stabilization, the detailed shape of targets and landmarks is distorted due to the variability of the roll posture. Although it is difficult to distinguish, the image of the thermal camera acquired with the posture stabilization function of the present invention (bottom of FIG. 10(b)) shows that the variability of the roll posture is stabilized and the detailed shape of the target and terrain is clearly visible. Since it is in a distinguishable state, it is possible to not only detect the target, but also confirm that precise detection of the target is possible through additional zoom in.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)는 전자광학 카메라(11)에 가시광 대역을 부분적으로 차단하고 근적외선에 근접한 대역에서 투과하도록 형성된 가시광 차단 필터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 즉, 전자광학 카메라(11)로 전체 가시광 대역을 대상으로 영상을 획득한 경우에는 안개가 발생한 상황에서 도 11(a)에 도시한 바와 같이 표적 및 표적의 배경 등에서 영상 품질이 감소될 수 있는데, 전자광학 카메라(11)에 가시광 차단 필터를 추가로 구비하여 가시광 대역을 부분적으로 차단하고 근적외선에 근접한 대역에서 투과된 영상을 획득한 경우에는 안개가 발생한 상황에서 도 11(b)에 도시한 바와 같이 전체적으로 영상 품질이 향상됨을 확인할 수 있다. 특히, 표적의 배경도 명확하게 디스플레이되어 표적의 주변 환경 파악 및 표적의 추적 등에서 현저하게 향상된 효과를 제공한다.On the other hand, the attitude stabilization target
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치(100)는, 무인수상정이 사용되는 지역 및 소형화된 선체규모 등으로 인하여 과도한 표류변동성에 노출될 수 있는 특성을 고려하여, 비상시 장치의 구성을 보호할 수 있도록 비상보호수단(70)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 도 12에 예시적으로 도시한 바와 같이, 표적탐지 카메라장치(100)의 방위각 회동을 제한하는 방위각 잠금브레이크(71)를 구비하거나 표적탐지 카메라장치(100)의 고각 회동을 제한하는 고각 잠금브레이크(72)를 구비하여 각 구성의 회동을 임시로 고정함으로써 비상보호 기능을 수행할 수 있다. 이러한 비상보호수단으로서 잠금브레이크는 별도의 구성으로 구비될 수 있으며, 이외에도 구동모터 자체에 내장된 구조로 형성될 수도 있다.In addition, the attitude stabilization target
이 외에도 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산 또는 분할되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산 또는 분할된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 통상의 기술자가 이해하는 범위 안에서 결합된 형태로 실시될 수 있다. 또한, 방법의 단계는 단독으로 복수회 실시되거나 혹은 적어도 다른 어느 한 단계와 조합으로 복수회 수행되는 형태로 실시될 수 있다.In addition, the description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. You will be able to. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed or divided form, and similarly, components described as distributed or divided may also be implemented in a combined form within the range understood by a person skilled in the art. there is. Additionally, the method steps may be performed multiple times alone or in combination with at least one other step.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치
10 : 카메라부
11 : 전자광학 카메라 12 : 근적외선 카메라
13 : 열상카메라 14 : 거리측정부
15 : 카메라 제어부 17 : 와이퍼
18 : 광학창
20 : 자세구동부
21 : 방위각 자세 구동부 22 : 고각 자세 구동부
23 : 롤 자세 구동부 24 : 자세감지센서
25 : 안정화 제어부 26 : 모터제어부
27 : 해수볼트
30 : 베이스부
38 : 이동용 고리 또는 손잡이
40 : 영상분석처리부
41 : 비디오 변환기 42 : 신호처리부
43 : 영상추적부 44 : 네트워크 처리부
50 : 원격통제장치
60 : 제습수단
61 : 팬/히터
62 : 제습제 교체커버
70 : 비상보호수단
71 : 방위각 잠금브레이크 72 : 고각 잠금브레이크100: Attitude stabilization target detection camera device for unmanned watercraft
10: Camera unit
11: electro-optical camera 12: near-infrared camera
13: thermal camera 14: distance measurement unit
15: camera control unit 17: wiper
18: optical window
20: Posture driving unit
21: Azimuth attitude driving unit 22: Elevation attitude driving unit
23: roll posture driving unit 24: posture detection sensor
25: stabilization control unit 26: motor control unit
27: Seawater bolt
30: base part
38: Ring or handle for movement
40: Video analysis processing unit
41: video converter 42: signal processing unit
43: video tracking unit 44: network processing unit
50: remote control device
60: Dehumidification means
61: fan/heater
62: Dehumidifier replacement cover
70: Emergency protection measures
71: Azimuth locking brake 72: Elevation locking brake
Claims (12)
가시광 영역대 탐지가 가능한 전자광학 카메라(11)와, 근적외선 영역대 파장을 이용하여 영상을 획득하는 근적외선 카메라(12), 표적의 열을 이용하여 영상을 획득하는 열상카메라(13)를 구비하고, 카메라부(10)의 하우징(10h) 내부에서 상기 전자광학 카메라(11) 및 근적외선 카메라(12), 열상카메라(13)를 지지하는 지지브라켓(10b)을 구비한 카메라부(10); 및
상기 카메라부(10)의 고각 자세를 구동하는 고각 자세 구동부(22)와, 베이스부(30)에 대한 방위각 자세를 구동하는 방위각 자세 구동부(21)와, 상기 카메라부(10)의 하우징(10h)에 대하여 상기 지지브라켓(10b)의 롤 자세 구동하는 롤 자세 구동부(23)를 구비한 자세구동부(20);를 포함하여 구성되며,
상기 방위각 자세 구동부(21)는 상기 자세구동부(20)의 하우징(20h)을 좌우수평(yaw)방향으로 구동시켜 상기 베이스부(30)에 대하여 방위각 자세를 목표하는 회전변위로 또는 회전속도로 회전시키도록, 상기 자세구동부(20)의 하우징(20h) 및 상기 베이스부(30)가 서로 조립되는 측면에 조립되고,
상기 고각 자세 구동부(22)는 상기 카메라부(10)의 하우징(10h)을 상기 자세구동부(20)의 하우징(20h)을 기준으로 상하수직(pitch)방향으로 구동시켜 고각 자세를 목표하는 회전변위로 또는 회전속도로 회전시키도록, 상기 카메라부(10)의 하우징(10h) 및 상기 자세구동부(20)의 하우징(20h)이 조립되는 양측면에 조립되며,
상기 롤 자세 구동부(23)는 상기 카메라부(10) 내부의 지지브라켓(10b)을 상기 카메라부(10)의 하우징(10h)을 기준으로 좌우수직(roll)방향으로 구동시켜 롤 자세를 목표하는 회전변위로 또는 회전속도로 회전시키도록, 상기 지지브라켓(10b)에 상기 카메라부(10)가 조립되어 영상을 획득하는 방향의 반대 방향의 측단에 조립되는 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
In the target detection camera device mounted on an unmanned surface vehicle operated at sea to detect or track a target,
It is equipped with an electro-optical camera (11) capable of detecting the visible light range, a near-infrared camera (12) that acquires images using wavelengths in the near-infrared range, and a thermal camera (13) that acquires images using the heat of the target, A camera unit 10 provided with a support bracket 10b for supporting the electro-optical camera 11, the near-infrared camera 12, and the thermal camera 13 inside the housing 10h of the camera unit 10; and
An elevation attitude driving unit 22 for driving an elevation attitude of the camera unit 10, an azimuth attitude driving unit 21 for driving an azimuth attitude with respect to the base unit 30, and a housing 10h of the camera unit 10. ) and a posture driving unit 20 including a roll attitude driving unit 23 that drives the roll attitude of the support bracket 10b with respect to the
The azimuth attitude driving unit 21 drives the housing 20h of the attitude driving unit 20 in the left and right horizontal (yaw) directions to rotate at a rotational displacement or rotational speed aiming at the azimuth attitude with respect to the base unit 30. The housing 20h of the posture driving unit 20 and the base unit 30 are assembled on the sides where they are assembled,
The high-angle posture driving unit 22 drives the housing 10h of the camera unit 10 in the vertical (pitch) direction based on the housing 20h of the posture driving unit 20 to create a rotational displacement targeting the high-angle posture. It is assembled on both sides where the housing 10h of the camera unit 10 and the housing 20h of the posture driving unit 20 are assembled to rotate at a low or rotational speed,
The roll posture driving unit 23 drives the support bracket 10b inside the camera unit 10 in the left and right vertical (roll) directions based on the housing 10h of the camera unit 10 to target the roll posture. Attitude stabilization for an unmanned watercraft, characterized in that the camera unit 10 is assembled on the support bracket 10b to rotate at a rotational displacement or at a rotational speed, and is assembled at a side end in the opposite direction to the direction of acquiring the image. Target detection camera device.
상기 카메라부(10)는, 상기 전자광학 카메라(11) 또는 근적외선 카메라(12), 열상카메라(13)의 전방에 탑재되어 원거리 표적을 줌인 및 줌아웃 가변하여 탐지할 수 있도록 가변 렌즈부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
According to paragraph 1,
The camera unit 10 is mounted in front of the electro-optical camera 11, the near-infrared camera 12, or the thermal camera 13 and further includes a variable lens unit to detect a distant target by variably zooming in and out. An attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft, characterized in that:
상기 카메라부(10)는, 표적탐지 카메라장치와 표적 간의 거리를 측정하기 위한 거리측정기(14)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
According to paragraph 1,
The camera unit 10 is an attitude stabilizing target detection camera device for an unmanned watercraft, characterized in that it further includes a range finder 14 for measuring the distance between the target detection camera device and the target.
상기 카메라부(10)는, 상기 카메라부(10)의 하우징에 광학창(18)을 구비하며,
상기 광학창(18)은, 상기 전자광학 카메라(11) 및 근적외선 카메라(12), 거리측정기(14)에 대응되는 광학창과, 상기 열상카메라(13)에 대응되는 광학창으로 구분하여 형성되며 각각에 대한 투과파장 대역을 최적화하는 광학필터 기능을 구비한 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
According to paragraph 1,
The camera unit 10 has an optical window 18 in the housing of the camera unit 10,
The optical window 18 is formed by dividing into an optical window corresponding to the electro-optical camera 11, the near-infrared camera 12, and the range finder 14, and an optical window corresponding to the thermal camera 13, respectively. An attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft, characterized by having an optical filter function that optimizes the transmission wavelength band for.
상기 카메라부(10)는, 상기 광학창(18)의 표면으로부터 물방울 또는 이물질을 제거하기 위한 와이퍼(17)를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
According to paragraph 4,
The camera unit 10 is characterized in that it is additionally provided with a wiper 17 for removing water droplets or foreign substances from the surface of the optical window 18. An attitude-stabilized target detection camera device for an unmanned watercraft.
상기 카메라부(10) 또는 자세구동부(20)는 내부의 습기 또는 결로를 방지하거나 제거하기 위한 제습수단(60)을 구비하며,
상기 제습수단(60)은 히터 또는 송풍용 팬이거나, 하우징의 내부에 교체 가능하게 구비된 제습제인 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
According to paragraph 1,
The camera unit 10 or the posture driving unit 20 is provided with a dehumidifying means 60 to prevent or remove internal moisture or condensation,
The dehumidifying means (60) is a heater, a blowing fan, or a dehumidifying agent replaceably provided inside the housing.
상기 표적탐지 카메라장치는, 비상시 장치의 구성을 보호할 수 있도록 비상보호수단(70)을 추가로 포함하여 구성되며,
상기 비상보호수단(70)은, 표적탐지 카메라장치(100)의 방위각 회동을 제한하는 방위각 잠금브레이크(71); 및 표적탐지 카메라장치(100)의 고각 회동을 제한하는 고각 잠금브레이크(72); 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
According to paragraph 1,
The target detection camera device is configured to additionally include emergency protection means (70) to protect the configuration of the device in an emergency,
The emergency protection means (70) includes an azimuth locking brake (71) that limits the azimuth rotation of the target detection camera device (100); and an elevation angle locking brake (72) that limits the elevation angle rotation of the target detection camera device (100); An attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft, characterized in that it includes at least one of the following.
상기 방위각 잠금브레이크(71)는,
상기 방위각 자세 구동부(21)의 측면과 일부 맞닿도록 구현되며, 상기 표적탐지 카메라장치(100)에 전원이 차단됨에 따라 상기 방위각 회동을 제한하여 고정하고, 전원이 공급됨에 따라 잠금 상태가 해제되어 상기 방위각 회동이 이루어지도록 제공하며,
상기 고각 잠금브레이크(72)는,
상기 고각 자세 구동부(22)의 측면과 일부 맞닿도록 구현되며, 상기 표적탐지 카메라장치(100)에 전원이 차단됨에 따라 상기 고각 회동을 제한하여 고정하고, 전원이 공급됨에 따라 잠금 상태가 해제되어 상기 고각 회동이 이루어지도록 제공하는 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
In clause 7,
The azimuth locking brake 71 is,
It is implemented to partially contact the side of the azimuth attitude driver 21, and as power is cut off to the target detection camera device 100, the azimuth rotation is limited and fixed, and as power is supplied, the lock state is released and the target detection camera device 100 is turned off. Provides for azimuth rotation to occur,
The elevation angle locking brake 72 is,
It is implemented to partially contact the side of the high angle attitude driving unit 22, and as power is cut off to the target detection camera device 100, the high angle rotation is limited and fixed, and as power is supplied, the lock state is released and the target detection camera device 100 is turned off. An attitude stabilization target detection camera device for an unmanned watercraft, characterized in that it provides high-angle rotation.
상기 전자광학 카메라(11)는,
가시광 대역을 부분적으로 차단하고 근적외선에 근접한 대역에서 투과하도록 형성된 가시광 차단 필터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
According to paragraph 1,
The electro-optical camera 11,
An attitude stabilizing target detection camera device for an unmanned watercraft, characterized in that it further includes a visible light blocking filter formed to partially block the visible light band and transmit in a band close to the near infrared.
상기 방위각 자세 구동부(21)는,
상기 자세구동부(20)의 하우징(20h)과 상기 베이스부(30)가 슬립링 구조로 상호 결합되어 방위각 기준으로 360도 이상 회전이 가능하도록 형성되며, 방위각 기준으로 360도 이상의 범위에서 표적을 연속적으로 탐지 가능하도록 구현되고,
상기 고각 자세 구동부(22)는, 고각 기준으로 +90도 ~ -90도 범위의 표적을 연속적으로 탐지 가능하도록 구현되는 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
According to paragraph 1,
The azimuth attitude driving unit 21,
The housing 20h of the attitude driving unit 20 and the base unit 30 are coupled to each other in a slip ring structure to enable rotation of more than 360 degrees based on the azimuth, and continuously target the target in a range of more than 360 degrees based on the azimuth. It is implemented so that it can be detected,
The high angle attitude driving unit 22 is an attitude stabilizing target detection camera device for an unmanned watercraft, characterized in that it is implemented to continuously detect targets in the range of +90 degrees to -90 degrees based on the elevation angle.
상기 롤 자세 구동부(23)는,
상기 방위각 자세 구동부(21) 및 상기 고각 자세 구동부(22)를 통해 자세 변동이 이루어져 좌우수평(yaw)방향 및 상하수직(pitch)방향 모두에 대한 안정화 수행이 완료된 상태에서, 상기 좌우수직(roll)방향으로 구동시켜 롤 자세를 목표하는 회전변위로 또는 회전속도로 회전시키는 것을 특징으로 하는, 무인 수상정용 자세안정화 표적탐지 카메라장치.
According to paragraph 1,
The roll posture driving unit 23,
In a state where the attitude change is made through the azimuth attitude driver 21 and the elevation angle attitude driver 22 and stabilization is completed in both the left and right horizontal (yaw) directions and the up and down vertical (pitch) directions, the left and right vertical (roll) An attitude stabilizing target detection camera device for an unmanned watercraft, characterized in that it is driven in one direction to rotate the roll attitude to a target rotational displacement or rotational speed.
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