KR101275017B1 - 표적장치 및 이를 이용한 실사격 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표적장치 및 이를 이용한 실사격 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 표적장치는 레이저광의 발광 및 수광을 기초로 레이저 타켓을 형성하여 탄환이 레이저 타켓을 통과시 레이저광의 순간적인 "오프(OFF)" 시점 및 좌표를 통해 표적판에서의 적중 위치 및 시간을 알아낼 수 있도록 구성되고, 실사격 시스템은 표적장치와의 유·무선 통신을 하여 실사격 훈련 제어 및 모니터링하며 사격자에게 실시간으로 사격결과를 제공하도록 구성된다. 따라서, 본 발명은 표적판에 일일이 가서 눈으로 확인하지 않더라도 언제든지 표적판에서의 적중 위치 및 시간을 알 수 있어 사격후의 위험성 해소와 결과확인이 용이하며, 사격과 관련한 소양평가 등의 모든 이력관리를 손쉽게 할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

표적장치 및 이를 이용한 실사격 시스템{A target apparatus and real shooting system using thereof}

본 발명은 표적장치 및 이를 이용한 실사격 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표적판 하우징 표면에 발광소자와 수광소자를 상하 좌우로 일정간격을 이격되어 배치하여 레이저타켓을 형성하고 형성된 레이저타켓을 이용하여 실사격 연습을 할 수 있도록 한 표적장치 및 이를 이용한 실사격 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 사격연습을 통해 사격능력을 증진시키기 위한 방식으로는 이동식 표적 구조를 사용하는 것과 고정식 표적 구조를 사용하는 것으로 크게 구분할 수 있다.

이중 고정식 표적 구조는 그 조준 실거리에 따라 표적을 배치하거나 일정한 거리에 크기를 달리하여 표적판을 배치하는 것으로 구분되며, 통상 인간의 형상을 모방한 판재를 표적으로 사용해 오고 있다.

그런데, 종래의 표적판으로 판재를 사용하는 경우 반복적인 사격 연습을 통해 표적용 판재가 훼손되는 경우 이를 정기적으로 교체해 주어야 하는 등 보수 및 유지 관리가 필요한 문제가 존재하였으며, 잦은 표적판의 교체로 인한 상당한 비용의 소요라는 비용 증가의 문제점이 존재하였다.

더욱이 표적용 판재의 배치 구조가 조준 실거리 및 조준 높이(또는 조준 자세)에 기초한 실측적인 측면에서 정밀성이 하락한다는 문제가 존재하여 사격 능력의 정확한 판단이 곤란하다는 문제가 존재하였으며, 사격 종료후 명중 여부를 확인하기 위해서는 해당 표적판의 배치 위치까지 이동하지 않으면 안되는 문제가 존재하였다.

이를 극복하기 위하여 표적용 판재를 사격자의 사격 위치까지 이송시키는 기술이 개발되어 있으나 이러한 이송장치를 설치하기 위해 고가의 비용이 소요되는 등 비용 증가의 문제가 존재하였다.

한편, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 방안의 하나로서 해당 표적판 별로 명중 여부를 확인할 수 있는 소자를 설치하여 훈련 사격의 명중 여부를 확인하기 위한 장치가 제안된 바 있으나, 명중 여부만을 확인할 수 있을 뿐이고 표적에의 근접도는 확인할 수 없다는 문제점이 여전하게 존재하였다.

아울러, 소정 횟수의 사격을 실시할 경우 몇번째에 어느 표적에 맞았는지 알 수 있는 방법이 전혀 없었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 레이저광의 발광 및 수광을 기초로 레이저타켓의 표적구조를 형성하여 사격자의 사격 탄환이 레이저타켓을 관통시 변화되는 수광 정보에 기초하여 사격자의 탄착점에 대한 정보를 알 수 있도록 한 표적장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 표적장치를 이용하여 실사격 연습을 할 수 있도록 한 실사격 시스템을 제공함에 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 표적장치는, 표적장치에 있어서, 표적 하우징의 일면에 소정 간격을 이격되어 배치되는 다수의 발광소자와, 그 반대면의 상기 발광소자에 일대일 대응되는 위치에 배치되는 다수의 수광소자를 구비하여 그 사이에 광신호에 의한 그물망식의 격자형 표적판이 형성되는 레이저타켓과, 상기 레이저타켓을 구동시키며, 레이저타켓에서 탄환 통과영역의 수광부분이 순간 또는 일시 차단되는 것에 기초하여 상기 레이저타켓의 수광소자의 정보를 받아 탄착점의 위치를 산출하기 위한 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA, 및 상기 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA의 동작을 제어하며, 사용자 요청에 따라 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA에서 산출해낸 탄착점 위치를 받아 사격데이터로 제공하기 위한 MCU를 포함한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 실사격 시스템은, 실사격 훈련하기 위한 시스템에 있어서, 레이저타켓을 구비하고, 사격된 탄환의 레이저타켓 통과위치와 시간 정보를 포함하는 사격결과를 구하는 표적장치와, 상기 표적장치와 유·무선 통신을 하여 실사격 훈련을 총괄적으로 제어하며, 표적장치로부터 사격결과를 통보받아 모니터링하는 실사격제어장치, 및 상기 실사격제어장치와 유·무선 통신을 하여 사격결과를 실시간 전송받아 사격후 결과를 확인하도록 화면 현시하는 사격자 모니터를 포함한다.

본 발명의 표적장치 및 이를 이용한 실사격 시스템은, 사격 후 위험성 해소와 아울러 결과 확인이 용이하며, 사격자의 사격에 따라 표적판에서의 적중 위치를 정밀하게 알아내고 기준점에 대한 근접도로서 판단할 수 있어서 사격자의 교정치를 용이하게 획득하고 총기의 영점 조정에 즉석에서 확인하고 실거리 사격에 바로 적용 가능하도록 할 수 있을 뿐 아니라 사격자의 사격과 관련한 소양평가, 성적관리 및 회원정보관리 등의 모든 이력관리를 일괄적으로 관리할 수 있어서 훈련 평가에 유용하며, 안정적으로 사격 훈련을 실시할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 사격 표적장치를 나타내는 구성도,
도 2는 도 1의 레이저타켓을 도시한 도면
도 3은 도 2의 레이저타켓에서의 탄환 통과를 보여주는 도면,
도 4는 도 3의 레이저타켓의 탄환 통과에 따른 수광소자의 수광상태 변화를 설명하기 위한 파형도
도 5는 도 1의 레이저타켓을 이용한 실사격 시스템을 나타내는 구성도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 표적장치의 구성도를 나타낸다. 도 1에 나타낸 표적장치는 스위치(10), 통신부(20), MCU(30), 클럭발생부(40), 표준시간발생부(50), FPGA(60), 그리고 레이저타켓(100)으로 구성된다.

여기서, 통신부(20)는 TCP/IP, USB, RS232, RS485, 지그비, 블루투스 등의 유·무선 통신프로토콜을 사용하여 원격제어 및 데이터 송수신이 가능하게 한다.

MCU(Microcontroller Unit)(30)는 각 구성의 동작을 전반적으로 제어하는 역할을 하게 된다.

FPGA(field programmable gate array)(60)는 프로그래머블 논리 요소와 프로그래밍가능 내부선이 포함된 반도체 소자로, MCU(30)의 제어에 따라 송신드라이버들(T1…TN)을 구동시키고, 수신드라이버들(R1…RN)로부터 광전변환신호를 수신받아 레이저타켓(100)의 표적판에서의 관통지점을 좌표값으로 계산한다. 본 실시예에서는 FPGA(60)를 사용하였지만, FPGA(60) 대신에 고성능 신호처리기 IC를 사용하여 구성해도 된다.

고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)(60)에서 내부적으로 자체 발진을 시킬 수 있으나 보다 정밀한 클럭발생부(40)를 이용하여 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA(60)에 일정주파수의 클럭신호를 공급한다.

표준시간발생부(50)는 레이저타켓(100)의 표적판에서의 사격 탄환이 도달한 시점 즉, 관통시간을 제공한다.

고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA(field programmable gate array)(60)는 계산된 좌표값과 표준시간발생부(50)에서 발생된 관통시간을 미도시된 내부메모리에 저장하거나 MCU(30)로 전달하게 된다.

레이저타켓(100)은 다수의 발광소자와 그에 대응하는 다수의 수광소자로 이루어지며 발광소자와 수광소자 사이에서 광신호에 의한 그물망식의 격자형 표적판이 형성되게 된다. 여기서, 발광소자는 가시, 비가시 레이저 또는 LED(light emitting diode)를 사용하여 구성되게 된다. 레이저타켓(100)의 상세 구성에 대해서는 도 2에 도시하였다.

도 2는 도 1의 레이저타켓(100)을 나타내는 상세 구성도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 레이저타켓(100)은 소정 형상의 표적판 하우징(110) 표면에 다수의 열과 행으로 배치된 복수개의 발광 및 수광소자(120,130)로 구성이 된다. 여기서, 표적판 하우징(110)은 사각형의 틀로 지면에 연직하게 세워져 배치되며, 이를 위해 하부에는 미도시된 지지대가 배치되게 된다. 하우징(110)의 형상은 도 2에 도시된 바와 같이, 앞뒤로 관통되어 사격 위치를 앞에서 뿐 아니라 뒤에서도 행할 수 있다. 물론, 하우징(110) 형상은 그 이외에도 인체의 머리와 몸통부위까지를 형상화한 형상 혹은 동물모양 등 모두 가능하다. 표적판 하우징(110)의 일면에 발광소자(120)들이 일정간격 즉, 대략 10㎜ 간격으로 배치되며, 그 반대면에 수광소자(130)들이 일대일 대응되는 위치에 배치되어 격자모양으로 광신호에 의한 표적판이 형성되도록 한다. 이때 형성되는 광 표적판의 밀도를 높이도록, 하우징(110)에 설치되는 다수의 발광소자(120)와 수광소자(130)는 도 2에 확대 도시한 바와 같이, 각각 10㎜ 간격 내에서 탄환의 크기를 분별할 수 있는 크기로 대략 4∼5등분된 간격으로 빗겨서 행렬 배치하여 구성한다. 이러한 구성을 갖는 본 발명의 표적장치에 대한 동작을 도 3 및 도 4를 통해 좀더 구체적으로 설명한다.

스위치(10)의 직접 조작이나 통신부(20)와의 통신을 통해 동작신호가 들어오면, MCU(30)는 FPGA(60)에 동작지령을 내보낸다. FPGA(60)는 MCU(30)로부터 동작지령을 받으면, FPGA(60)는 송신드라이버들(T1…TN)을 바로 구동하는 신호 또는 클럭발생기(40)에서 발생되는 일정주파수의 클럭(clock)신호를 출력하여 연결되어 있는 송신드라이버들(T1…TN)을 구동시킨다. 송신드라이버들(T1…TN)은 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA(60)로부터 인가되는 구동신호에 따라 대응되게 연결되는 발광소자(120)를 "온(ON)"시켜 광신호를 출사시킨다. 발광소자(120)에서 발광되는 빛은 표적판 하우징(110)의 대향면에 설치되어 있는 수광소자(130)에서 수광하게 되면서 발광소자(120)와 수광소자(130) 사이에 도 3에 도시된 바와 같이 격자모양의 레이저타켓(100)이 이루어지게 된다. 물론, 사격자의 과녁에 대한 집중력을 높이도록 레이저타켓(100) 바로 앞 혹은 뒤에 스크린영상을 이용한 표적판, 일회용 실사격 표적판 또는 기존 표적판을 설치하여 사격자가 표적판을 향해 사격을 할 수 있도록 해도 된다.

한편, 사격된 탄환(140)이 레이저타켓(100)을 통과할시 레이저타켓(100)을 통과하는 탄환(140)은 레이저타켓(100)의 가로축 1∼N 사이의 영역을 통과하면서 통과하는 영역의 수광부분을 순간적으로 "온(ON)→오프(OFF)→온(ON)" 상태로 만들게 된다. 즉, 발광소자(120)에서 도 4의 (가)와 같이 항시 "온(ON)"형태 또는 펄스형태로 광신호가 계속적으로 발광되고 수광소자(130)에서 이를 수광하여 수신드라이버(R1…RN)를 통해 광전변환시켜 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA(60)로 전달하게 된다. 이때, 사격자가 쏜 탄환(140)이 레이저타켓(100)을 지나가면 레이저타켓(100)의 탄환(140)이 통과하는 영역의 수광소자(130)는 발광되는 빛을 수광하지 못하고 이시점에서 도 4의 (나)와 같이 하나의 펄스가 생성되는 데 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA(60)는 이 신호를 가로축을 통과하는 신호로 인식한다. 가로축을 통과한 탄환은 세로축으로 구성된 레이저타켓(100) 부분을 통과하게 되는데 타켓통과시 마찬가지로 세로축 1∼N 사이의 영역을 통과하면서 통과하는 영역의 수광부분을 순간적으로 "온(ON)→오프(OFF)→온(ON)" 상태로 만들게 된다. 즉, 하나의 펄스가 생성이 되는 데 이 신호를 세로축을 통과하는 신호로 인식한다. 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA(60)는 표적판 하우징(110)에 배치된 발광소자들(120)과 수광소자들(130)의 표적판상에서의 기준점을 중심으로 하는 좌표정보가 미리 저장되어 레이저타켓(100)의 가로축 펄스와 세로축 펄스신호로부터 좌표 정보를 확인하거나, 좌표정보를 산출하기 위한 프로그램이 저장되어 인식해낸 신호를 기초로 좌표 정보를 산출하게 된다. 이때, 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA(60)는 표준시간발생부(50)로부터 시간정보를 받아 탄환이 레이저타켓(100)을 통과하는 시점 즉, 시간을 계산해낸 통과 좌표값과 함께 저장한다. 레이저타켓(100)의 통과시간도 함께 저장됨에 따라 사격자가 정해진 횟수의 사격을 실시하여 소정 갯수의 탄착점이 발생하는 경우 몇번째 사격에서 어느 표적을 맞았는지 알 수 있게 된다. FPGA(60)는 MCU(30)의 요청이 있으면 탄착점에 대한 좌표 정보와 시간 정보를 MCU(30)로 전달한다. MCU(30)는 통신부(20)를 통해 외부에서 자료값 요청이 들어오면 FPGA(60)로부터 전달받은 데이터를 외부로 송출한다. 좌표값 송출시 통과시점의 시간을 기록한 값도 함께 전송한다.

사격자 혹은 관리자는 본 발명의 표적장치에 통신접속하여 언제든지 몇번째 사격에서 어느 표적을 맞았는지 사격시간과 함께 볼 수 있다. 이처럼, 표적판에 일일이 가서 눈으로 확인하지 않더라도 언제든지 표적판에서의 적중 위치 및 시간을 알 수 있어 사격과 관련한 소양평가 등의 모든 이력관리를 손쉽게 할 수 있게 된다.

도 5는 도 1의 레이저타켓(100)을 이용한 실사격 시스템의 구성도를 나타낸다. 도 5에 나타낸 실사격 시스템은 도 1의 레이저타켓(100)을 포함한 표적장치, 표적장치와의 유·무선 통신을 하여 실사격 훈련을 총괄적으로 제어 및 모니터링하는 실사격제어장치(200), 및 사격자측에 마련되어 사격결과를 모니터링하는 모니터(300)로 구성된다.

사격자가 도 1의 표적장치에 구비된 레이저타켓(100)을 향해 실사격을 하게 되면, 표적장치는 앞서 기술한 바와 같이 사격된 탄환(140)이 통과한 레이저타켓(100)의 위치와 시간 정보를 구하여 실사격제어장치(200)로 통보하게 된다.

실사격제어장치(200)의 제어PC(210)에서는 표적장치와 유·무선 통신을 하여 표적장치로부터 제공되는 사격결과를 받고, 이를 모니터(220) 또는 프린터(230) 등의 출력기기에 출력시켜 확인할 수 있도록 한다. 아울러, 사격자측에 마련된 모니터(300)로도 사격결과를 실시간 전송하여 사격자가 사격후 결과를 확인할 수 있도록 한다.

사격자는 모니터(300)에 현시된 사격결과에 근거하여 영점조절이나 자세, 위치 등을 바로 교정하면서 사격 훈련을 진행할 수 있게 된다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이며, 이러한 모든 수정 및 변형은 첨부의 특허청구범위에 속함은 분명할 것이다.

10 : 스위치 20 : 통신부
30 : MCU 40 : 클럭발생부
50 : 표준시간발생부 60 : FPGA
100 : 레이저타켓 110 : 표적판 하우징
120 : 발광소자들 130 : 수광소자들
140 : 탄환 200 : 실사격제어장치
210 : 제어PC 220,300 : 모니터
230 : 프린터

Claims (7)

1. 표적장치에 있어서,
   표적 하우징의 일면에 소정 간격을 이격되어 배치되는 다수의 발광소자와, 그 반대면의 상기 발광소자에 일대일 대응되는 위치에 배치되는 다수의 수광소자를 구비하여 발광소자와 수광소자 사이에서 격자모양으로 광신호에 의한 표적판이 형성되는 레이저타켓;
   사격 탄환 관통시간을 표준시간으로 알려주기 위한 표준시간발생부;
   상기 레이저타켓을 구동시키며, 레이저타켓에서 탄환 통과영역의 수광부분이 순간 또는 일시 차단되는 것에 기초하여 상기 레이저타켓의 수광소자의 정보를 받아 탄착점의 위치를 산출하고, 상기 표준시간발생부에서 시간정보를 인가받아 산출해낸 탄착점의 위치와 함께 저장하기 위한 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA; 및
   상기 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA의 동작을 제어하며, 사용자 요청에 따라 고성능 신호처리기 IC 또는 FPGA에서 산출해낸 탄착점 위치를 받아 사격데이터로 제공하기 위한 MCU를 포함하는 표적장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 통신부를 더 포함하며,
   상기 MCU는 상기 통신부를 통해 원격제어를 받거나, 사격데이터를 제공하는 표적장치.
4. 제 1항에 있어서, 레이저타켓의 상기 표적 하우징은 앞뒤로 관통된 사각형틀이나 인간의 형상 또는 동물모양을 모방한 형태인 것을 특징으로 하는 표적장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 레이저타켓은 상기 표적 하우징에 배치되는 다수의 발광소자와 수광소자를 이격되는 간격 내에서 일정등분된 간격으로 빗겨서 행렬 배치하여 표적판을 형성하는 광신호의 밀도를 높이도록 함을 특징으로 하는 표적장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 레이저타켓 전면부나 후면부 중 어느 한면에 영상이 표시되는 스크린 표적이나 사격용 용지로 된 표적을 더 설치하여 사격자의 과녁에 대한 집중력을 높이도록 함을 특징으로 하는 표적장치.
7. 제 1항, 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한항에 기재된 표적장치를 이용하여 실사격 훈련하기 위한 시스템에 있어서,
   레이저타켓을 구비하고, 사격된 탄환의 레이저타켓 통과위치와 시간 정보를 포함하는 사격결과를 구하는 표적장치;
   상기 표적장치와 유·무선 통신을 하여 실사격 훈련을 총괄적으로 제어하며, 표적장치로부터 사격결과를 통보받아 모니터링하는 실사격제어장치; 및
   상기 실사격제어장치와 유·무선 통신을 하여 사격결과를 실시간 전송받아 사격후 결과를 확인하도록 화면 현시하는 사격자 모니터를 포함하는 실사격 시스템.
   

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