KR20150100087A

KR20150100087A - 이동식 자동정렬 측정장치

Info

Publication number: KR20150100087A
Application number: KR1020140021439A
Authority: KR
Inventors: 김갑수; 임창범
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2015-09-02
Also published as: KR101593050B1

Abstract

본 발명은 플랫폼에 장착된 다수의 피정렬대상물 마다 설치된 항법센서의 비정렬각을 정밀하고 신속하게 측정하기 위한 이동식 자동정렬 측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치는, 플랫폼(10)에 거치되는 복수의 피정렬대상물을 정렬시키기 위한 정렬 측정장치에 있어서, 상기 피정렬대상물에 각각 설치되어, 상기 피정렬대상물의 정렬상태를 측정하는 항법센서(20)와, 상기 플랫폼(10)에 설치되어, 상기 플랫폼(10)의 정렬상태를 측정하는 주항법장치(32)와, 상기 항법센서(20) 및 상기 주항법장치(32)로 제어신호를 출력하고, 상기 항법센서(20) 및 상기 주항법장치(32)로부터 출력된 데이터를 이용하여 상기 피정렬대상물의 정렬상태를 측정하는 정렬측정부(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동식 자동정렬 측정장치 {MOVING TYPE MEASURING APPARATUS FOR AUTOMATIC ALIGNMENT}

본 발명은 플랫폼의 정렬여부를 측정하는 이동식 자동정렬 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플랫폼에 장착된 다수의 피정렬대상물 마다 설치된 항법센서의 비정렬각을 정밀하고 신속하게 측정하기 위한 이동식 자동정렬 측정장치에 관한 것이다.

플랫폼에 장착된 항법센서는 전기적 오차 또는 기계적 오차에 의하여 초기정렬시 정렬오차가 발생된다. 예컨대, 항법 축 중에서 가속도를 적분하는 스트랩다운형 관성항법장치는 관성 측정축과 항법축과의 초기자세를 구하는 초기정렬을 수행해야 한다.

상기와 같이 정렬오차가 발생되면, 자체정렬을 수행하여 오차를 측정하여 플랫폼의 자세를 교정한다.

그러나, 저가의 항법센서들을 이용하는 경우에는 자체정렬 후에도 정렬오차가 크기 때문에 일반적으로 광학적인 방법으로 정렬오차를 측정한다. 하지만, 플랫폼 교체시마다 정렬오차를 측정해야 하기 때문에 다수의 항법센서가 장착된 경우에는 항법센서 수에 비례하여 운용시간이 증가되고, 광학적인 방법을 수행하기 위한 거울의 장착과정에서도 오차가 발생하게 된다.

이를 보완하기 위해서, 플랫폼에 고성능, 고정밀의 관성항법장치를 장착한 후, 이를 기반으로 자세각을 획득하는 전단정렬(Transfer Alignment) 기법을 사용하기도 한다. 그러나 플랫폼 거동을 위한 고가의 고각장치, 제어장치 및 관성항법장치가 플랫폼마다 요구되는 바, 다수의 플랫폼이 적용되는 경우에는 플랫폼의 수에 비례하여 유지비용도 증가하는 문제점이 있다.

한편, 하기의 선행기술문헌은 '관성항법시스템의 초기정렬 방법'에 관한 것으로서, 수직상태에서 가속도계 측정 값을 이용하여 초기정렬 수행할 수 있도록 하고, 정밀 정렬정확도의 달성 시간을 단축할 수 있도록 하는 방법이 개시되어 있다.

KR10-0898169B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 플랫폼에 장착된 다수의 항법센서의 비정렬각을 동시에 정밀하고 신속하게 측정할 수 있는 이동식 자동정렬 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치는, 플랫폼에 거치되는 복수의 피정렬대상물을 정렬시키기 위한 정렬 측정장치에 있어서, 상기 피정렬대상물에 각각 설치되어, 상기 피정렬대상물의 정렬상태를 측정하는 항법센서와, 상기 플랫폼에 설치되어, 상기 플랫폼의 정렬상태를 측정하는 주항법장치와, 상기 항법센서 및 상기 주항법장치로 제어신호를 출력하고, 상기 항법센서 및 상기 주항법장치로부터 출력된 데이터를 이용하여 상기 피정렬대상물의 정렬상태를 측정하는 정렬측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 정렬측정부는 상기 항법센서와 상기 주항법장치와 커넥터를 통하여 착탈가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 정렬측정부는, 외부로부터 입력된 전원을 변환하여 상기 정렬측정부, 상기 항법센서 및 상기 주항법장치로 전원을 공급하는 전원부와, 운용자가 입력데이터를 입력하고, 상기 항법센서와 상기 주항법장치로부터 획득한 피정렬대상물 및 플랫폼의 데이터를 디스플레이하며, 상기 운용자와 인터페이스하는 제어단말기와, 상기 항법센서, 상기 주항법장치로부터 입력된 데이터를 처리 및 저장하여 상기 피정렬대상물의 정렬여부 판단하고, 상기 피정렬대상물이 정렬되지 않은 것으로 판단되면, 상기 피정렬대상물을 정렬시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 정렬측정부에는, 상기 플랫폼의 자세를 제어하는 구동부를 제어하고, 상기 제어부에 의해 제어되는 구동제어부를 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 항법센서와 상기 제어부는 SDLC(synchronous data link control)통신 또는 랜통신으로 제어신호와 데이터를 송수신 하는 것을 특징으로 한다.

상기 정렬측정부는 상기 항법센서 및 상기 주항법장치에 커넥터로 착탈가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 전원부에는 상기 전원부의 내부회로를 보호하기 위한 차단기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 항법센서에는, 상기 정렬측정부에 연결되고, 상기 정렬측정부로부터 전원, 제어신호를 입력받고, 상기 항법센서로부터 획득한 데이터를 송신하는 항법센서 인터페이스가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치에 따르면, 예컨대 다수의 유도탄이 거치된 플랫폼에서, 각 유도탄에 장착된 항법센서의 비정렬각을 동시에 측정함과 더불어 동시에 측정할 수 있다.

또한, 종래의 광학식 정렬방식에 따른 운용시간의 증가를 해소할 수 있고, 고가의 관성항법장치를 사용하지 않아도 되므로 비용을 절감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치가 플랫폼의 항법센서에 연결된 상태를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치를 도시한 블록도
도 3은 본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치의 작동시의 작동흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치의 신호 및 전원 인터페이스를 도시한 블록도.
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치에서 제어단말기의 운용화면의 예시.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 피정렬대상물에 각각 설치되어, 상기 피정렬대상물의 정렬상태를 측정하는 항법센서(20)와, 상기 플랫폼(10)에 설치되어, 상기 플랫폼(10)의 정렬상태를 측정하는 주항법장치(32)와, 상기 항법센서(20) 및 상기 주항법장치(32)로 제어신호를 출력하고, 상기 항법센서(20) 및 상기 주항법장치(32)로부터 출력된 데이터를 이용하여 상기 피정렬대상물의 정렬상태를 측정하는 정렬측정부(30)를 포함한다.

항법센서(20)는 플랫폼(10)에 거치되는 유도탄 등과 같은 피정렬대상물에 부착된다. 상기 플랫폼에는 다수의 피정렬대상물이 설치되므로, 결과적으로 상기 플랫폼(10)에는 복수의 항법센서(20)가 설치되는 것으로서, 도 1 내지 도 3에는 4개의 항법센서(20)가 설치된 예에 대하여 도시되어 있다. 상기 항법센서(20)는 각각의 항법센서(20)가 설치된 피정렬대상물에 대한 데이터, 예컨대, 위치, 자세, 속도 등의 데이터를 출력한다. 상기 항법센서(20)로부터 출력된 데이터를 이용하여 각 피정렬대상물을 정렬시킨다.

한편, 각 항법센서(20)마다 상기 항법센서(20)와 정렬측정부(30)를 연결해주는 항법센서 인터페이스(21)가 구비된다. 상기 항법센서 인터페이스(21)에는 전원 컨트롤러, 입출력 컨트롤러, 통신 컨트롤러 등이 구비되어, 상기 항법센서(20)를 제어하거나, 상기 항법센서(20)로부터 데이터가 외부로 출력되도록 한다.

주항법장치(32)는 상기 플랫폼(10)의 일측에 설치되어, 상기 플랫폼(10)의 위치, 자세, 속도 등의 데이터를 출력한다. 상기 주항법장치(32)로부터 입력된 상기 플랫폼(10)의 데이터를 이용하여 상기 플랫폼(10)의 자세를 제어한다. 상기 주항법장치(32)는 상기 플랫폼(10)의 자세를 측정하기 위한 센싱부분은 상기 플랫폼(10)에 설치되는 상기 센싱부분을 제어하기 위한 부분운 정렬측정부(30) 내에 위치할 수 있다.

정렬측정부(30)는 상기 항법센서(20) 및 주항법장치(32)에 커넥터를 통하여 연결된다. 상기 정렬측정부(30)가 커넥터를 통하여 항법센서(20) 및 주항법장치(32)에 연결되므로, 상기 정렬측정부(30)를 이동식으로 운용할 수 있다. 예를 들어, 상기 정렬측정부(30)를 이동가능한 형태로 제작함으로써, 모든 플랫폼(10)에 상기 정렬측정부(30)를 설치하지 않고, 복수의 플랫폼(10)을 하나의 정렬측정부(30)를 갖고 피정렬대상물을 정렬시킬 수 있다. 특히, 플랫폼(10)에서 상기 정렬측정부(30)는 항상 필요한 것이 아니라, 정렬시에만 필요하므로, 상기 정렬측정부(30)를 이동식으로 제작함으로써, 모든 플랫폼(10)에 정렬측정부(30)를 설치하는 것에 비하여 비용이 절감된다.

상기 정렬측정부(30)는 운용자와 인터페이스를 위한 제어단말기(31)와, 상기 제어단말기(31)를 비롯하여 상기 항법센서(20), 주항법장치(32) 등에 연결되는 제어부(33)와, 전원공급을 위한 전원부(34), 상기 플랫폼(10)의 자세를 제어하기 위한 구동제어부(35)를 포함한다.

제어단말기(31)는 운용자가 상기 정렬측정부(30)를 제어하기 위해서 인터페이스하는데 사용된다. 즉, 상기 제어단말기(31)를 통하여 상기 정렬측정부(30)로 입력값을 입력하거나, 상기 정렬측정부(30)로부터 출력되는 정보를 디스플레이하여 운용자가 볼 수 있도록 한다. 예컨대, 상기 제어단말기(31)는 GUI 컴퓨터로 제공됨으로써, 운용자는 상기 제어단말기(31)로부터 출력한 메시지를 직관적으로 이해할 수 있고, 운용자는 입력값을 용이하게 입력하고, 연상하며, 새로운 제어데이터를 입력하는데에도 사용된다.

상기 제어단말기(31)를 통한 GUI의 예가 도 5 내지 도 10에 도시되어 있다.

제어부(33)는 상기 항법센서(20)를 비롯하여 상기 정렬측정부(30) 내부의 각 구성요소로 제어신호를 보내고, 상기 제어신호에 따른 데이터를 획득하며, 획득한 데이터를 처리 및 저장하여 상기 플랫폼(10) 및 상기 피정렬대상물의 정렬여부를 판단하고, 다시 제어여부를 판단하며, 상기 피정렬대상물의 정렬을 위한 제어신호를 출력한다. 상기 제어부(33)는 집적회로(IC)의 형태로 제작되고, 커넥터를 통하여 다른 구성요소와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제어부(33)에는 각종 프로세서, 메모리, 통신 컨트롤러 등이 구비된다.

전원부(34)는 외부로부터 입력되는 전원의 변환하여 각 부분에 맞는 전원을 공급한다. 외부로부터 220V의 교류가 공급되더라도, 이를 각 구성요소에서 바로 이용하지 못하기 때문에, 상기 전류의 특성, 전압을 변환하여 공급한다. 예를 들어, 상기 전원부(34)는 220V 교류를 28V 직류로 변환하여 각 부분으로 공급한다. 아울러, 상기 전원부(34)에는 내부회로를 보호하기 위한 차단기(도면부호 미부여)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

구동제어부(35)는 상기 플랫폼(10)의 자세제어를 위해 구비된다. 상기 구동제어부(35)는 유압장치 등으로 이루어지는 구동장치를 제어하기 위해 구비되는 것으로서, 상기 구동제어부(35)는 상기 전원부(34)로부터 전원이 인가된 상태에서 상기 제어부(33)로부터 제어신호를 수신하면, 상기 구동부를 구동하여 상기 플랫폼(10)의 거동시켜 상기 플랫폼(10)의 자세를 변경시킨다. 이후, 상기 구동제어부(35)는 완료신호를 상기 제어부(33)로 송신함으로써, 상기 제어부(33)가 플랫폼의 자세 변경이 이루어졌음을 인지하도록 한다.

상기 제어부(33)를 비롯한 각 구성요소는 전원과 신호를 주고받기 위해 전원버스, 신호버스로 연결된다. 상기 전원버스를 통하여, 상기 전원부(34)로부터 출력된 직류전원, 예컨대, DC 28V가 공급된다. 상기 신호버스를 통해서 상기 제어부(33)와 상기 항법센서(20), 제어단말기(31), 주항법장치(32), 구동제어부(35)와 정해진 프로토콜을 사용하여 제어신호롤 보내거나 데이터를 수신한다. 예컨대, 상기 제어부(33)가 상기 항법센서(20)에 제어신호를 보내거나 상기 항법센서(20)로부터 데이터를 입력받기 위해서, SDLC(synchronous data link control)통신 또는 랜통신을 사용한다. 그리고, 상기 제어부(33)가 상기 항법센서(20)에 전원인가시에는 분산입출력(discrete I/O) 신호로 제어할 수도 있다. 상기 제어부(33)는 구동제어부(35)의 제어를 위해서도 분산입출력 신호로 제어한다. 아울러, 상기 제어부(33)는 주항법장치(32)에 대해서는 RS-422 통신으로 제어신호와 데이터를 송수한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치의 작용에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

도 3에는 본 발명에 따른 이동식 자동정렬 측정장치의 작동흐름도가 도시되어 있다.

우선, 유도탄 등과 같은 피정렬대상물이 설치된 플랫폼(10)에 대한 데이터를 획득하기 위해 항법모드가 수행중인 상태에서 시작된다.

제어부(33)는 상기 항법센서(20)로부터 상기 플랫폼(10)의 정렬상태를 측정하기 위해 가장 먼저 항법센서(20)에 외부 전원이 인가되도록 한다. 상기 제어부(33)가 각 항법센서(20)마다 설치된 항법센서 인터페이스(21)로 전원작동신호를 출력하면, 상기 항법센서 인터페이스(21)마다 구비된 전원스위치가 작동하여 각 항법센서(20)로 전원이 인가되고, 상기 항법센서(20)는 정렬을 위한 대기모드로 진입한다.

이후, 상기 제어부(33)가 상기 주항법장치(32)로 주항법장치 준비명령을 송신하면, 상기 주항법장치(32)는 항법모드에서 피정렬대상물의 정렬작없을 수행하기 위하여 준비모드로 모드가 변경된다. 상기 주항법장치(32)의 모드변경이 완료되면, 상기 제어부(33)로 준비완료신호를 송신한다.

상기와 같이, 정렬을 위한 기본적인 준비가 완료되면, 상기 플랫폼(10)을 정렬시킨다. 상기 제어부(33)가 상기 구동제어부(35)를 작동시켜 상기 플랫폼(10)을 승강시켜, 상기 플랫폼(10)과 피정렬대상물을 전달정렬(Transfer Alignment)시킨다. 상기 전달정렬은 항법센서의 기준 좌표축을 항법 좌표계과 일치시키는 정렬방법중의 하나로서, 외부로부터 정보를 입력받아 이를 이용하는 초기 정렬방법이다.

상기와 같이, 플랫폼(10)을 거동시켜, 플랫폼(10)과 피정렬대상물의 정렬이 완료되면, 상기 플랫폼(10)의 거동을 중지시킨다.

이후, 플랫폼(10)의 주항법장치와 피정렬대상물의 항법센서는 대기상태로 진입하면서, 전달 정렬이 완료된다.

이후, 각 피정렬대상물을 정렬시키기 위해서, 항법모드가 수행된다. 항법모드에서는 각각의 피정렬대상물이 플랫폼(10)에 대하여 상대적으로 정렬을 함으로써, 상기 플랫폼(10)에 거치된 피정렬대상물의 정렬이 완료된다. 각 피정렬대상물에 장착된 항법센서(20)가 상기 플랫폼(10)에 대한 상대적인 정렬오차를 측정하게 되고, 이를 토대로 상기 제어부(33)가 각 피정렬대상물을 자세를 제어하여 각 피정렬대상물의 정렬이 완료된다.

상기와 같이, 피정렬대상물의 정렬이 완료되면, 상기 플랫폼(10)을 고정시키고, 상기 항법센서(20)로부터 출력된 데이터, 즉 정렬이 완료된 상태에서의 피정렬대상물의 자세값을 저장한다.

한편, 도 5 내지 도 10에는 상기 제어단말기(31)에서 디스플레이되는 운용화면의 예가 도시되어 있다.

도 5는 초기화면의 일례이고, 도 6은 초기화면에서 로그인을 위해 운용자의 인적사항이 입력된 상태를 도시한 화면이다.

도 7은 주항법장치(32)에서 정렬모드를 선택하는 화면이 도시되어 있는데, 상기 플랫폼(10)을 초기정렬시키기 위해, 상기 주항법장치(32)에서 정렬좌표를 입력한 후(도 8 참조), '실행'버튼을 누르면, 항법모드로 진입할 수 있다.

도 9에는 항법모드로 진입한 후, 발사대에 장전된 유도탄을 선택하고, 표적제원을 입력하는 화면이 도시되어 있다. 피정렬대상물인 유도탄이 선택되고 표적제원이 입력된 상태에서 각 유도탄에 전원이 인가되도록 하면, 자동적으로 정렬상태, 즉 비정렬각을 측정한다. 상기 비정렬각은 앞서 설명한 바와 같이, 상기 항법센서(20)로부터 측정될 수 있다.

도 10에는 각 항법센서(20)로부터 측정된 측정된 유도탄의 비정렬각이 성적서에 기록되는 상태를 예시한 화면이다.

상기와 같은 과정을 거쳐, 플랫폼(10)에 거치된 피정렬대상물의 정렬이 완료된 상태의 데이터가 저장되어 있으므로, 추후에 일일이 상기 피정렬대상물의 정렬을 다시 실시하지 않고도, 미리 저장된 데이터를 불러들여, 각 피정렬대상물을 정렬시킬 수 있으므로, 새로운 피정렬대상물의 정렬을 신속히 할 수 있다.

10 : 플랫폼 20 : 항법센서
21 : 항법센서 인터페이스 30 : 정렬측정부
31 : 제어단말기 32 : 주항법장치
33 : 제어부 34 : 전원부
35 : 구동제어부

Claims

플랫폼에 거치되는 복수의 피정렬대상물을 정렬시키기 위한 정렬 측정장치에 있어서,
상기 피정렬대상물에 각각 설치되어, 상기 피정렬대상물의 정렬상태를 측정하는 항법센서와,
상기 플랫폼에 설치되어, 상기 플랫폼의 정렬상태를 측정하는 주항법장치와,
상기 항법센서 및 상기 주항법장치로 제어신호를 출력하고, 상기 항법센서 및 상기 주항법장치로부터 출력된 데이터를 이용하여 상기 피정렬대상물의 정렬상태를 측정하는 정렬측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 자동정렬 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 정렬측정부는 상기 항법센서와 상기 주항법장치와 커넥터를 통하여 착탈가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 이동식 자동정렬 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 정렬측정부는,
외부로부터 입력된 전원을 변환하여 상기 정렬측정부, 상기 항법센서 및 상기 주항법장치로 전원을 공급하는 전원부와,
운용자가 입력데이터를 입력하고, 상기 항법센서와 상기 주항법장치로부터 획득한 피정렬대상물 및 플랫폼의 데이터를 디스플레이하며, 상기 운용자와 인터페이스하는 제어단말기와,
상기 항법센서, 상기 주항법장치로부터 입력된 데이터를 처리 및 저장하여 상기 피정렬대상물의 정렬여부 판단하고, 상기 피정렬대상물이 정렬되지 않은 것으로 판단되면, 상기 피정렬대상물을 정렬시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 자동정렬 측정장치.
제3항에 있어서,
상기 정렬측정부에는,
상기 플랫폼의 자세를 제어하는 구동부를 제어하고, 상기 제어부에 의해 제어되는 구동제어부를 더 포함되는 것을 특징으로 하는 이동식 자동정렬 측정장치.
제3항에 있어서,
상기 항법센서와 상기 제어부는 SDLC(synchronous data link control)통신 또는 랜통신으로 제어신호와 데이터를 송수신 하는 것을 특징으로 하는 이동식 자동정렬 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 정렬측정부는 상기 항법센서 및 상기 주항법장치에 커넥터로 착탈가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 이동식 자동정렬 측정장치.
제3항에 있어서,
상기 전원부에는 상기 전원부의 내부회로를 보호하기 위한 차단기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 자동정렬 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 항법센서에는,
상기 정렬측정부에 연결되고, 상기 정렬측정부로부터 전원, 제어신호를 입력받고, 상기 항법센서로부터 획득한 데이터를 송신하는 항법센서 인터페이스가 구비되는 것을 특징으로 하는 이동식 자동정렬 측정장치.