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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 서론 20
제1절 연구개발 개요 20
제2절 연구개발 필요성 21
제3절 연구개발 범위 23
1. 연구개발 최종 목표 및 내용 23
2. 연차별 개발 목표/내용 및 평가 25
제2장 국내외 기술개발 현황 28
제1절 국내 기술현황 28
제2절 국외 기술현황 29
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 32
제1절 실시간 영상합성 처리 32
1. IBL(Image Based Lighting) 기법을 이용한 광원 모델 추정 기술 개발 32
2. 실제 환경과 가상 환경과의 자연스러운 광원 모델 적용 기술 33
제2절 위치추적센서 및 융합처리 36
1. 다중 사용자 지원을 위한 센서기반 신호처리 및 융합처리 기술 36
2. 인공지능을 포함한 가상군과 훈련자간의 위치추적 보정 기술 38
제3절 자세추적센서 및 융합처리 43
1. 관성 센서를 이용한 훈련자 관절의 방향 추정 기술 개발 43
2. 관성 센서의 데이터 변화량을 이용한 훈련자 관절의 위치 추정 기술 개발 44
3. 관성 센서 기반의 제스처 인식 기술 개발 45
4. 확장 칼만 필터를 이용한 관성 노이즈 제거 기술 47
5. 관성 데이터의 누적 오차 보정 기술 개발 47
제4절 모의환경 및 모의논리처리 49
1. 컴퓨터생성가상군(CGF) 생성을 위한 에이전트 학습 기술 49
2. 컴퓨터 생성 가상군(CGF) 인공지능 임베디드 기술 50
제5절 모의화기 54
1. 실외 환경에 적합한 집단훈련용 모의화기 설계 및 제작 54
제6절 HMD 63
1. See-through 방식 HMD 광학시스템 개발 63
2. 기구디자인 및 기구설계 66
3. HMD Controller 개발 68
제7절 시간차 정합처리 72
1. 3차원 합성전장 구축을 위한 소프트웨어 프레임워크 72
2. 분산 실시간 처리를 위한 시간차 정합처리 저작도구 개발 73
제8절 체계통합 및 시험 75
1. 시험용 군사지역에 대한 3D 합성전장 콘텐츠 제작 75
2. 민수용 시제품 제작 76
3. 군수용 시제품 제작 83
4. 체계 요구규격 성능요소 분석 및 실외용 훈련 시나리오 개발 87
5. 체계통합 및 시제품 시험평가 90
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 94
제1절 목표 달성도 94
1. 정량적 목표 달성도 94
2. 세부 성능 달성도 95
3. 기관별 목표 달성도 97
제2절 연구개발 성과 100
1. 연구개발 성과 및 제출된 산출물의 적절성 100
2. 기타 연구 결과물 104
제3절 시작품 성능시험 평가내용(자체시험 결과) 107
1. 단위 기능시험 107
2. 통합 기능시험 109
제5장 연구개발결과의 활용계획 110
제1절 군수 실용화 방안 110
1. 군수 실용화 분야 110
2. 차기 모의전투훈련용 훈련체계 실용화 111
제2절 민수 실용화 방안 113
1. 민수 실용화 분야 113
2. 실용화 성과 및 기대효과 115
3. 실용화 추진계획 117
제3절 추가연구의 필요성 118
1. 동작인식 센서 118
2. 센서 기술의 미성숙 118
3. ST-HMD 기술 미성숙 및 가격 문제 118
4. 훈련자의 정밀한 자세 및 위치 추정을 위한 추가 연구 118
제6장 참고문헌 120
표 1. 센서 Yaw 축 Drift 발생 테스트 비교 40
표 2. 제스처별 특징값 46
표 3. 완수신호별 내용 49
표 4. 행동 패턴별 완수신호 51
표 5. 완수신호별 성향 분류 51
표 6. 훈련자 명중률에 따른 엎드려쏴 확률 51
표 7. 교전시간에 따른 탐색기능 확률 52
표 8. 모의화기 항목별 내용 55
표 9. 소총 항목별 제작사양 56
표 10. 권총 항목별 제작사양 57
표 11. 통신 방식에 따라 유선과 무선으로 분류 57
표 12. 모의수류탄, 모의크레모어, 모의수신기 특징 60
표 13. 항목별 시제품 구성 84
표 14. 병 기본훈련 시나리오 89
표 15. 정량적 목표 달성도 94
표 16. 세부 성능 달성도 95
표 17. 기관별 목표 달성도 97
표 18. 기관별 연구내용 달성도 100
표 19. 기타 연구 결과물 104
표 20. 단위 기능시험 평가표 107
표 21. 통합 기능시험 평가표 109
표 22. 군수 실용화 분야 항목 110
표 23. 군수 실용화를 위한 홍보 계획표 110
표 24. 실용화 목표시점에서 훈련체계 1세트 하드웨어 비용 예상안 111
표 25. 실용화 추진계획안 112
표 26. 민수 실용화 분야 113
표 27. 국가별 수출용 사격장 리스트 113
표 28. 실용화 목표시점에서 훈련체계 1세트 하드웨어 비용 예산안 (내용없음) 15
그림 1. 착용형 혼합현실 기술 개념도 20
그림 2. 응용연구단계와 시험개발단계의 목표 22
그림 3. 집단훈련을 위한 착용형 혼합현실 장치 개념도(시험개발 목표) 25
그림 4. 동작인식 기반 실시간/실감형 사격 시뮬레이터 시제품 개념도 26
그림 5. 반사구를 이용한 환경 조명맵 추출 32
그림 6. 추출된 환경 조명맵의 가상환경에의 적용 32
그림 7. 마커와 반사구의 위치관계를 이용한 광원의 방향 추정 기술(응용연구단계) 33
그림 8. 카메라의 이동 궤적 추적을 통한 광원의 위치 추정 33
그림 9. 반사구를 통해 추정한 광원의 위치를 가상환경에 적용한 결과 33
그림 10. 1단계 세기의 광원 세기 추정 및 그림자 적용 결과 34
그림 11. 5단계 세기의 광원 세기 추정 및 그림자 적용 결과 34
그림 12. 실제 환경의 주변광을 추정하여 가상 캐릭터에 적용한 결과 34
그림 13. 추정한 주변광을 가상 캐릭터에 적용한 모습 35
그림 14. 군화 제작을 위한 설계도 36
그림 15. 위치추적센서 탈부착을 위한 군화최종 제작품 36
그림 16. 헤드트레킹 센서 장착을 위한 헬멧 제작 37
그림 17. 센서 탈부착을 위한 벨트 제작 37
그림 18. 센서 데이터 수신 안테나 노출 밴드 37
그림 19. 센서 탈부착을 위한 전투복 제작 37
그림 20. 모의소총에 탈부착된 자이로센서 위치 38
그림 21. 모의권총에 탈부착된 자이로센서 위치 38
그림 22. VMSENS사의 FootTracker 39
그림 23. 정상 측정 데이터 39
그림 24. 방향 오류 측정 데이터 39
그림 25. 훈련 종료 위치 및 오차 평가 방법 41
그림 26. 실험장소 도면 41
그림 27. 도면 기반 제작된 가상공간 모델 41
그림 28. Foot Tracker 센서의 이동경로 및 위치추적 오차 42
그림 29. 자세추적센서 및 융합기술 개요 43
그림 30. 관성센서 및 관성센서를 구성하는 3개의 센서 44
그림 31. 지자기 외란으로 인한 자세 추정 실패 44
그림 32. 지자기 외란을 보정한 자세 추정 결과 44
그림 33. 이중 적분을 통한 이동 거리 추정 개요 45
그림 34. 관성센서의 가속도계에서의 중력 성분 및 이동 가속도 성분 45
그림 35. 관성센서를 통해 추정한 이동거리와 타센서와의 비교 45
그림 36. 가상 캐릭터의 로컬 좌표계와 관성센서의 참조 좌표계 46
그림 37. 훈련자 제스처의 방향/위치 특징값 46
그림 38. 지수 기법의 개요 47
그림 39. 동적 드리프트 감소 알고리즘 48
그림 40. 기준 자세간의 누적 오차 분석을 통한 누적 오차 보정 기술 48
그림 41. 인터렉션이 정의된 완수신호 5종 49
그림 42. 상태 Normal 의 행동트리 50
그림 43. 가상 훈련자 상태 다이어그램 52
그림 44. 가상 적군 상태 Normal 의 행동트리 53
그림 45. 모의화기 기능구성도 54
그림 46. 모의소총 구성도 55
그림 47. 모의권총 구성도 55
그림 48. 무선 충전용 그린가스 58
그림 49. 유선 충전용 콤프레셔 58
그림 50. 송신기 58
그림 51. 수신기(외형) 58
그림 52. 수신기(내부) 58
그림 53. 무선통신 운용방식 59
그림 54. 소총 무선장치 구성 59
그림 55. 권총 무선장치 구성 59
그림 56. 모의수류탄 신호발생 블록도 59
그림 57. 레이저 형상 60
그림 58. 레이저 형상 61
그림 59. 격발장치 형상 61
그림 60. 반력장치 형상 61
그림 61. 견착인식센서 62
그림 62. 광학계 설계 63
그림 63. 광학계 Assembly 63
그림 64. 비구면 렌즈 도면 64
그림 65. 광학계 프리즘 도면 64
그림 66. 광학계 곡면경 도면 64
그림 67. 광학계 제작 및 Assembly (프리즘 및 곡면경) 65
그림 68. 비구면 렌즈 제작 65
그림 69. 편광 필름 (50%, 75%, 90%) 65
그림 70. Photocromic lens. 66
그림 71. 기구부 디자인 및 설계 66
그림 72. 기구부 수정 설계 진행 67
그림 73. HMD 기구부 제작 67
그림 74. 편광 고정 기구부 제작 67
그림 75. 측면부 기구부 확공 68
그림 76. 젠더보드 기구부 제작 68
그림 77. Emagin사 WUXGA microdisplay 68
그림 78. Driving Board Diagram 69
그림 79. Driving Board 회로도 69
그림 80. 젠더보드 회로도 69
그림 81. 제작 Driving Board (Microdisplay) 장착 70
그림 82. 제작 젠더보드 70
그림 83. 카메라 부품 형상 70
그림 84. 관성센서 부품 형상 71
그림 85. HMD 케이블 구성 71
그림 86. Unity3D 엔진 특징 72
그림 87. 제작된 가상훈련 지형 73
그림 88. 분대급 인원의 훈련화면 73
그림 89. 시야각 조정을 통한 실세계 가상세계의 정합 74
그림 90. 3D 합성전장을 위한 3D 콘텐츠 75
그림 91. 시나리오 기반 3개 지역별 3D 콘텐츠 76
그림 92. 사격훈련 시뮬레이터 시제품 개념도 76
그림 93. 하드웨어 구성도 77
그림 94. 소프트웨어 구성도 78
그림 95. 사격훈련체계 시스템 운용개념 79
그림 96. 사격훈련체계 시스템 운용절차 80
그림 97. 시제품 형상 80
그림 98. 공군 소총사격 시뮬레이터 형상 81
그림 99. 해상 시뮬레이터 사격장 형상 81
그림 100. 학군단 사격훈련 시뮬레이터 형상 82
그림 101. 부사관학교 사격훈련 시뮬레이터 형상 82
그림 102. 군수용 시제품 개념도 83
그림 103. IG 컴퓨터 구성도 85
그림 104. 전투복 구성도 85
그림 105. 전투화 구성도 86
그림 106. 헬멧 구성도 86
그림 107. 모의총기 87
그림 108. 대테러 훈련 시나리오 개념도 88
그림 109. 실내전투 시나리오(건물 내 작전) 개념도 88
그림 110. 시가지전투 시나리오(분대공격 및 방어) 89
그림 111. 체계시험 실험 과정 91
그림 112. 집단훈련 운용성 평가 과정 92
그림 113. 제7회 육군 M&S 학술대회 전시 및 관계자 시연 93
그림 114. 혼합현실 기반 훈련체계 개념 116
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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