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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 서론 25
1절 현대전에서 저격수의 중요성 25
2절 전세계 저격수 운용 현황 27
3절 저격수 탐지 장비의 개발 필요성 28
1. 군사적 측면 28
2. 기술적 측면 29
3. 사회적/경제적 측면 29
제2장 국내외 기술개발 현황 30
1절 저격수 탐지장비의 국내외 개발현황 30
2절 국·내외 기술개발현황에서 차지하는 위치 34
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 44
1절 연구개발 목표 44
2절 저격수 탐지시스템의 구성 46
1. PBS정의 46
2. 저격수탐지 시스템 기본 개념도 46
3절 전체시스템의 정보흐름도 50
4절 저격수 탐지시스템의 알고리즘 51
1. 탄환충격파 및 총성탐지 알고리즘 51
가. 탄환충격파 탐지 알고리즘 51
나. 총성 탐지 알고리즘 53
다. FPGA IP설계 및 검증 55
라. 총성신호 상호상관도 및 정규화(FPGA IP) 57
2. 탄도모델 추정 알고리즘 61
가. 탄도모델 선정 61
나. 탄환종류 추정 알고리즘 66
3. 저격수 위치추정 알고리즘 개발 및 검증 67
가. 위치추정 알고리즘 67
나. SW-TDOA방식 68
다. MB-SW(△TOA, △AOA)방식 70
4. 총성음 DB화 74
5절 저격수 탐지장치 H/W 및 S/W 78
1. 센서장치 78
2. 변환장치 85
3. FPGA Coding 94
6절 저격수 전시장치 H/W 및 S/W 96
1. 주단말기(주전시장치) 96
가. 화면 시각화 및 직관적 UI개발 96
나. 시뮬레이터 98
다. 진북과 Compass방향 전시 99
라. 환경설정관리 100
2. 부단말기(부전시장치) 101
가. 부단말기 형상 101
나. 부단말기 제원 102
다. 부단말기 기능 102
라. 화면 시각화 개발 103
7절 저격수 탐지시스템의 성능시험 및 평가 104
1. 체계 목표성능 104
2. 목표성능 충족 결과 105
3. 세부시험내용 106
가. 공장수락시험(FAT) 108
나. 체계통합시험(SIT) 116
다. 체계환경시험(SET) 117
라. 체계성능시험(SPT) 118
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 119
1절 연구개발 목표 및 달성도 119
1. 연구개발 목표 119
2. 연구개발 달성도 119
2절 대외 기여도 120
1. 군사적 기여도 120
2. 기술적 기여도 123
3. 경제적 기여도 125
제5장 연구개발결과의 활용계획 127
1절 군활용 계획 127
1. 차량용 저격수 탐지 시스템 127
2. 개인휴대및 지상설치용 저격수 탐지 시스템 127
2절 민수용 활용계획 128
1. 지능형 화상회의 시스템 128
2. 지능형 음성추적 마이크로폰 시스템 128
3. 음원추적기능 CCTV 129
3절 사업화 추진방안 130
1. 확보된 기술을 이용한 유사제품의 개발 130
가. 사격원 탐지 시스템 (GLS, Gunshot Location System) 130
나. 음향탐지식 자동표적 탄착점식별기 130
다. 개인용 저격수탐지 시스템 131
라. 원격조정 총기거치대 132
마. 음향 레이더 133
바. 전자식 표적지 시스템 133
사. 헬리콥터 착륙 유도 시스템 134
아. 무기 유도 시스템 135
자. 잠수함 소나 시스템 135
차. 수중 음향을 통한 요격어뢰 시스템 136
카. BAT 자탄 137
타. 대 헬기 지뢰 138
2. 수출로 인한 외화획득 138
제6장 참고문헌 139
표 1. 전장에서 적용범위에 따른 저격수 탐지 시스템의 유형 30
표 2. 지상 작전용 저격수 탐지 시스템의 형태별 특징 31
표 3. 국내 음원추적 기술과 저격수 탐지 시스템의 기술적 차별요소 33
표 4. 국외 저격수 탐지 시스템 34
표 5. 지상 작전용 저격수 탐지 시스템의 형태별 특징 43
표 6. 지상 작전용 저격수 탐지 시스템 개발 동향 43
표 7. 연구개발 목표 44
표 8. PBS정의 (각부품의 명칭정의) 46
표 9. 100m 거리, Moving Average Block Length에 따른 샘플 오차 54
표 10. 100m 거리, Moving Average Block Length(128) 결과 54
표 11. 제안 알고리즘의 탄환 충격파 및 총성의 탐지성능 결과 61
표 12. 실험에 사용된 탄도모델의 특징비교 61
표 13. 실측거리와 고안한 방법 간의 거리 측정 오차 63
표 14. 탄환A의 탄도모델 검증 결과 64
표 15. 탄환B의 탄도모델 검증 결과 64
표 16. 탄환C의 탄도모델 검증 결과 64
표 17. 탄환D의 탄도모델 검증 결과 64
표 18. 탄환E의 탄도모델 검증 결과 65
표 19. 탄환F의 탄도모델 검증 결과 65
표 20. 저격수 위치 탐지 알고리즘 비교 68
표 21. 저격 거리 r과 CPA에 따른 AOF의 범위 72
표 22. 총성음 확보 내역 74
표 23. 마이크로폰 센서의 종류 80
표 24. 마이크로폰 구동방식의 분류 80
표 25. 마이크로폰 제품들 80
표 26. 체계 목표성능 충족 결과 105
표 27. 시험 결과 요약 107
표 28. 체계성능시험 결과 요약 107
표 29. 공장수락시험 결과 세부 내역 108
표 30. 체계통합시험 결과 세부 내역 116
표 31. 체계환경시험 결과 세부 내역 117
표 32. 체계성능시험 결과 세부 내역 118
표 33. 연구개발 목표 119
표 34. 연구개발 달성도 119
표 35. 확보기술명 124
표 36. 지적재산권 확보현황 125
표 37. 학술대회 발표실적 125
그림 1. 2004년 11월 이라크 팔루자에서의 저격수 사진 26
그림 2. 이라크전 당시 동료를 구하려다 다함께 저격당한 미군병사 26
그림 3. 차량용 저격수 탐지시스템 28
그림 4. 이라크에 실전 배치되어 있는 군용 로봇 29
그림 5. 저격수 탐지시스템 유형 30
그림 6. 저격수 탐지 시스템의 유형 31
그림 7. 아프가니스탄에서 사용 중인 파병 한국군의 착용 모습 32
그림 8. 프랑스 01dB-Metravib사의 차량장착용 저격수 탐지 시스템과 PDA 단말기, 개인휴대 및 지상설치용 시스템과 PDA 단말기 35
그림 9. 프랑스 01dB-Metravib사의 PIVOT 시스템 36
그림 10. 이스라엘 Rafael사의 SADS 시스템 36
그림 11. BBN사의 Boomerang III 37
그림 12. Boomerang Warrior-X 38
그림 13. QinetiQ NA사 38
그림 14. Ears VMS 39
그림 15. 미국 AAI사의 PDCue-4Corner 39
그림 16. 캐나다 국방부와 MDA사의 Ferret 시스템 40
그림 17. 미국 Land Warfare Acoustic System사의 VAAPS와 WAAPS 시스템 40
그림 18. 미국 Vanderbilt 대학의 sensor network를 이용한 시스템 41
그림 19. 미국 iRobot사와 Boston 대학의 저격수 탐지를 위한 지상 로봇 41
그림 20. 네덜란드 Microflown사의 저격수 탐지 시스템 42
그림 21. 연구개발 목표 시스템의 기본 개념도 47
그림 22. 연구개발 목표 시스템의 상세 개념도 47
그림 23. 연구개발 목표 시스템의 차량설치 개념도 48
그림 24. 연구개발 목표 시스템의 개인휴대 및 지상설치 개념도 48
그림 25. 전체 시스템 명칭 및 연결방법 49
그림 26. 개발된 두가지 시스템 49
그림 27. 전체 시스템의 정보흐름도 50
그림 28. BBN Boomerang 시스템의 SW&MB탐지 알고리즘(요약도) 51
그림 29. BBN Boomerang 시스템의 SW&MB탐지 알고리즘(상세도) 51
그림 30. 탄환충격파의 특성 52
그림 31. 탐지된 지점 52
그림 32. 탄환충격파(SW)와 잔향 53
그림 33. 제안 모델링을 이용한 탐지 시스템 알고리즘 55
그림 34. 총성신호의 모델링 56
그림 35. 총선 신호의 4-Point를 이용한 모델링 57
그림 36. 사격 실험 환경 58
그림 37. 탄환 충격 신호의 모델링을 이용한 상호상관도 결과 58
그림 38. 총선 신호의 제안 알고리즘을 이용한 결과 59
그림 39. 상호상관도 최대값 (100m) 60
그림 40. 상호상관도 최대값 (200m) 60
그림 41. 총성 도달시간차를 이용한 거리측정 62
그림 42. 소총A에서 발사된 탄환의 감속모델 63
그림 43. 소총B에서 발사된 탄환의 감속모델 63
그림 44. CPA에 따른 탄환충격파의 주기시간 변화 66
그림 45. CPA에 따른 탄환충격파의 진폭변화 67
그림 46. SW-TDOA방식 알고리즘 블록도 68
그림 47. 탄환궤도(bullet trajectory) d와 탄환충격파의 단위 방향벡터 v(x, y, z) 69
그림 48. MB-SW 알고리즘 블록도 70
그림 49. 탄환 궤도와 마이크로폰 센서 어레이의 기하학 구조 70
그림 50. 각각의 마이크로폰에 입력된 총성 신호 73
그림 51. 탄환A 총성음 74
그림 52. 탄환B 총성음 74
그림 53. 탄환C 총성음 74
그림 54. 탄환D 총성음 75
그림 55. 연발사격 총성음 75
그림 56. 탄환E 총성음 75
그림 57. 사로 분석 결과(예) 75
그림 58. 분산 분포 검(예) 76
그림 59. 총성음 특성치 테이블 76
그림 60. SODA-DAFMA 기본 화면 77
그림 61. SODA-DAFMA 운용 예 77
그림 62. 마이크로폰 및 전자부 78
그림 63. 센서장치 전자부 (7개의 마이크로폰 연결) 78
그림 64. 사용된 마이크로폰 79
그림 65. 사용된 마이크로폰 치수 79
그림 66. 마이크로폰 센서 신호처리 H/W 구성도 82
그림 67. 센서장치 Block Diagram 83
그림 68. 센서장치 신호증폭 회로 84
그림 69. 센서장치 ADC 회로도 84
그림 70. 견고한 구조로 제작된 센서장치 85
그림 71. 변환장치 외형 85
그림 72. 변환장치 기능 블록도 86
그림 73. 시스템 동작 제어: 상시와 비상시 88
그림 74. 최적화 시스템 구성도 89
그림 75. 실시간으로 7개의 마이크로폰 신호를 빠르게 처리하기 위해 4개의 FPGA를 사용 89
그림 76. 4개의 FPGA를 사용하여 7개의 신호를 동시에 처리 90
그림 77. 빠른 신호처리를 위해 ARM과 DSP가 결합된 CPU인 OMAP사용 90
그림 78. SoC제어기술 90
그림 79. SoC CPU 제어기술 91
그림 80. CPU 회로도 91
그림 81. 외부통신장치 회로도 92
그림 82. 전원부 회로도 92
그림 83. 디스플레이 전자부 93
그림 84. 조립된 메인보드 93
그림 85. FPGA 설계 블록도 Layer 1 94
그림 86. FPGA 설계 블록도 Layer 2 - SW Detection Block 94
그림 87. FPGA 설계 블록도 Layer 2 - MB Detection Block 95
그림 88. DSP 처리 블록도 - Localization Block 95
그림 89. 전시장치의 개념도 96
그림 90. 주단말기 전시기능 96
그림 91. 주단말기 세부기능 97
그림 92. 주말기 제원 97
그림 93. 시뮬레이터 화면 98
그림 94. 메시지 화면 98
그림 95. 진북과 Comapss방향 99
그림 96. Muzzle만 탐지시 전시화면 99
그림 97. 환경설정 메뉴 100
그림 98. 부단말기 형상 101
그림 99. 부단말기 전시화면 101
그림 100. 부단말기 제원 102
그림 101. 부단말기 메뉴 102
그림 102. 부단말기 전시화면 103
그림 103. 체계 최종 목표 및 목표 성능 104
그림 104. 시험 구성도 106
그림 105. 차량장착용 119
그림 106. 개인휴대 및 지상설치용 119
그림 107. USN을 이용한 선진 무인감시체계 121
그림 108. 차기 대공 시스템 C2A의 개념도 121
그림 109. 북한이 운용중인 AN-2기와 공수부대 122
그림 110. 차량 설치예 127
그림 111. 본연구 개발품 127
그림 112. 프랑스의 PILAR 127
그림 113. 지능형 화상회의 시스템 128
그림 114. 지능 로봇을 위한 능동청각 시스템 128
그림 115. 음원추적기능 CCTV 129
그림 116. 사격원 탐지 적용사례 130
그림 117. 음향탐지식 자동표적 탄착점 식별기 131
그림 118. 한국군 개인장비 131
그림 119. 미군 개인장비 131
그림 120. 원격조종 총기거대와 원격 감시초소 132
그림 121. 음향레이더 133
그림 122. 전자식 표적지 시스템 예 134
그림 123. 헬리콥터 착륙 유도 시스템 135
그림 124. 플레어를 살포하며 회피 기동하는 항공기 135
그림 125. 영국 BAE 시스템사의 아스튜트 함 136
그림 126. 요격 어뢰 예 137
그림 127. BAT 자탄 예 137
그림 128. 대헬기 지뢰 138
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