다중 센서를 가지는 공통광학계 기반 전자광학추적장비의 정밀 표적정보 생성을 위한 자동시선정렬 최적화 기법 설계
- 주제(키워드) 시선정렬 , 전자광학추적장비
- 주제(DDC) 355
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 정찬기, 김재현
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 국방디지털융합학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000032413
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
전자광학추적장비는 항공기에 장착되어 표적을 탐지ㆍ추적하여 표적의 위치정보를 획득하고 레이저 조사를 통행 레이저유도폭탄을 표적위치로 유도하는 임무를 지원하는 장비이다. 이러한 기능을 수행하기 위해서 내부에 전자광학 및 적외선 영상센서, 레이저지시기/거리측정기 등의 다중 센서가 탑재되는 것이 일반적이다. 영상센서와 레이저간의 시선정렬오차가 발생할 경우, 획득된 실표적의 거리정보 및 위치정보는 부정확해지고 항공기와 표적간의 거리가 멀어질수록 이 오차는 더욱 커지게 된다. 따라서 이들 센서간의 정밀한 시선정렬이 표적의 위치 정확도를 보장하는 중요한 조건이 되며 장착된 다중 센서간의 시선오차를 보정하는 작업을 시선정렬(또는 영점정렬)이라고 한다. 이전 연구에서도 시선정렬 방법에 관한 연구가 진행되었으나 레이저의 조사 위치 모사를 위한 램프를 이용하는 방식은 램프의 정렬상태에 따라 전체 시스템의 정렬이 부정확한 기준으로 정렬될 수 있다는 문제점이 있으며, 부채꼴 모양의 표적을 이용하여 레이저 정렬을 수행하는 경우 레이저의 이동 방향 결정이 복잡해지고 정렬시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 본 논문에서는 소형화 및 경량화가 가능하고 대구경 광학계를 사용하여 우수한 광학성능을 가지는 공통광학계가 적용된 전자광학추적장비의 시선정렬장치 설계 및 수행 절차에 대한 연구를 수행하였다. 제안하는 각 정렬 단계별 절차를 검증하기 위해 다양한 표적 영상을 이용한 시뮬레이션 및 레이저 정렬 실험환경 구축을 통한 실험을 진행하였다. 이를 통해 제안하는 자동시선정렬용 정렬장치 및 정렬 단계별 알고리즘이 성능 요구도를 만족하면서도 알고리즘 수행을 더 단순화시킴으로써 정렬 수행 시간 또한 단축됨을 확인하였다.
more초록/요약
Electro-optical tracking system is installed on the aircraft to detect and track targets on the ground to acquire location information of the target, and support the mission of guiding laser-guided bombs through laser designation. In order to perform these functions, it is common that multiple sensors such as an electro-optical and infrared sensor, a laser designator/ranger, etc. are mounted inside. When there is a line-of-sight alignment error between the image sensors and the laser, the obtained distance and location information of the real target become inaccurate, and the error increases as the distance between the aircraft and the target. Therefore, precise line-of-sight alignment between these sensors is an important condition to ensure the positional accuracy of the target. Although previous studies have been conducted on the method of line-of-sight alignment, the method using a lamp for simulating the designation position of the laser has a problem that the alignment of the entire system may be aligned according to an inaccurate reference depending on the alignment of the lamp. In another, when laser alignment is performed using a fan-shaped target, there is a disadvantage in that determining the moving direction of the laser is complicated and it takes a long time to align the laser. In this paper, a study was conducted on the design of the boresight module of electro-optical tracking system with common aperture optical system. It can be miniaturized and reduced weight, and then has improved optical performance by using a large-diameter. In order to verify the procedure and algorithm for each step, experiments were conducted through simulation using various target images and establishment of a laser alignment experimental environment. It was confirmed that proposed boresight module and algorithm could reduce the overall alignment time while satisfying the system performance.
more목차
1. 서론 1
2. 관련 연구 5
2.1. 이론적 배경 5
2.1.1. 레이저 5
2.1.2. 카세그레인식 광학계 6
2.1.3. 리즐리 프리즘 스캐너 7
2.2. 전자광학추적장비 정렬 9
3. 공통광학계 기반 자동정렬 방안 14
3.1. 내부 김벌 구동 17
3.2. 초점조절 17
3.3. 영상센서 LOS 정렬 21
3.3.1. 후보 검색 22
3.3.2. 최종 원형 레이블 결정 25
3.3.3. 중심 계산 26
3.3.4. 표적 장착 오차 계산 27
3.4. 레이저 LOS 정렬 29
4. 실험 및 결과 32
4.1. 초점조절 32
4.1.1. 시뮬레이션 환경 및 결과 32
4.2. 영상센서 LOS 정렬 36
4.2.1. 시뮬레이션 환경 및 결과 36
4.3. 레이저 LOS 정렬 42
4.3.1. 실험 환경 및 결과 42
5. 결론 46
참고문헌 47
