유인기 시뮬레이터와 무인기 시뮬레이터를 연동하고, 유인기 시뮬레이터에서 무인기를 통제를 할 수 있는 원격공중통제(RAC; remote Airborne Control) 시뮬레이터를 개발하였다. 현재 개발이 진행되고 있는 한국형전투기(KF-X) 및 미래 전장 환경을 고려하여 운용 대상 기체를 유인 고정익 전투기와 무인전투기(UCAV)로 선정하였다. 구축된 MUM-T 시뮬레이션 환경 내에서 무인기는 정찰과 공격으로 역할을 나누어 임무 수행이 가능하다. RAC 시뮬레이터는 유인기 시뮬레이터, 무인기 시뮬레이터, Airborne 무인기 통제장치, RAC 시뮬레이션 통제시스템, 연동시스템으로 구성되며, 실시간으로 모의장비들을 연동하여 RAC 임무 시나리오를 검증할 수 있다. 기존 시스템을 포함한 다수의 모의장비들을 연동하기 위해 모의장비간 독립성 및 다수 객체들 간 연동이 가능한 HLA/RTI(High Level Architecture/Run-Time Infrastructure) 기반의 게이트웨이 기술이 적용되었다.

유인기 시뮬레이터는 국방과학연구소에서 보유 운영하고 있는 실모델 기반의 전투기 시뮬레이터를 활용하였다. 무인기 시뮬레이터는 무인기 및 무인기를 통제할 수 있는 지상통제시스템(GCS; Ground Control System)으로 구성되어 있다. 무인기 모델은 임의의 무인 비행체 형상을 기준으로 비행 및 EO/IR 센서, 임무무장 투하 모의가 가능하도록 개발하였다. 무인기는 CGS를 이용한 무인기 단독 시뮬레이션과 Airborne 무인기통제장치를 통한 유인기에서의 무인기 비행 통제가 가능하다.

Airborne 무인기 통제장치는 유인기에 탑재되어 무인기의 비행과 무인기 탑재 임무장비(EO/IR) 및 무장을 통제할 수 있다. 무인기 비행통제, 비행상태 모니터링, EO/IR 통제, EO/IR 모의 영상 시현기능을 갖춘 무인기 시뮬레이터와 연동이 가능한 터치스크린 타입의 Airborne 무인기 통제장치 시스템이다. 왼쪽 페이지는 유인기를 기준으로 무인기를 보여주는 지도와, 무인기를 선택할 수 있는 패널, 그리고 통제권을 획득하고 이양하는 버튼이 있다. 우측 페이지는 각 무인기의 상태를 도시하고, 미션을 선택할 수 있는 버튼으로 구성되어 있다. 본 장치와 같은 임무 보조장치는 유인기의 후방 조종석에 장착되는 형태가 일반적이나, 지상모의 시험을 통한 기능 구현이 목적이므로 유인기 조종석에 장착되는 형태가 아니고, 단좌형 조정석에 추가적인 보조 장치로 거치되는 형태로 구현하였다.

RAC MUM-T 시뮬레이션 통제시스템은 임무 시뮬레이션을 위한 시나리오 작성 및 시뮬레이션 통제를 담당하는 시스템이다. 이를 위해 본 시스템은 무인기, 유인기, 지상표적, 항공무장 위치 등 임무상황도시 및 시뮬레이션 환경 설정이 가능하도록 개발되었다. 유인기에서 무인기를 제어하며 협업 운용을 시험해야하므로 다수의 무인기를 동시에 통제할 수 있도록 개발되었으며, 현재 개발된 시스템에서는 4대의 무인기까지 선택과 운용이 가능하다. 4대의 무인기 중 1대는 무인기 시뮬레이터와 연동되어 운동모델 및 제어법칙이 포함되어 있으며, 나머지 3대의 무인기는 VR-FORCE에서 제공하고 가상의 무인기로 운용된다. 향후 통신 시스템의 안정화와 추가적인 개발을 통해 다수의 무인기 모델을 동시에 통제할 수 있을 것으로 예상하고 있다. RAC 시뮬레이션 통제장치에는 무인기로부터 제어권 요청 및 이양 임무 통제 기능이 포함되어 있으며 노브, 자동 임무 비행, 카메라 유도 비행, 편대비행 등의 비행체 제어 모드 기능을 지원한다.

연동시스템은 기능에 따라 유인기 시뮬레이터 연동시스템 및 EO/IR 모의 영상장치 연동시스템으로 구성된다. 유인기 시뮬레이터 연동시스템은 RAC 지상 모의시험에서 유인기 시뮬레이터의 영상에 무인기가 시현되고 반대로 무인기 지상체 조종석 영상 또는 무인기의 전방주시 카메라 영상에 유인기가 도시될 수 있도록 유인기-무인기 시뮬레이터 간 상호 영상 연동, RAC 시뮬레이션 통제시스템 간 비행정보를 서로 통신하기 위한 연동시스템이다. EO/IR 모의영상장치 연동시스템은 Airborne 무인기 통제장치와 GCS에서 EO/IR의 회전, Zoom 정보를 전송하면 EO/IR 장비 정보 기반 영상을 생성하여 전시가 가능하다. 전시 센서 영상의 EO/IR 영상 전환, 센서의 Azimuth / Elevation 각도변경 및 크기 조정, 현재 영상의 조준점 지적을 통해 표적 지정 및 임의의 위치로 표적 조준점 이동 기능을 지원한다.

MUM-T levels of Interoperability 3에 해당하는 기능 확인을 위해 모의 시나리오를 설정하였다. 유인기가 적의 위협이 없는 원거리에서 통제대상 무인기의 EO/IR를 통해 표적을 감시하고 필요시 무인기의 무장으로 표적을 공격하도록 하였다. 시나리오를 작성하여 도시하는 RAC 시뮬레이션 통제시스템 화면에서 지상 표적 2개에 대해 2대의 정찰 무인기와 2대의 공격 무인기의 임무 경로를 도시한다. 이때 4대의 무인기는 하나의 유인기에서 통제하여 정찰 및 타격 임무를 수행한다.

무인기 단독 모의시험을 통해 무인기 시뮬레이터 단독 운용으로 무인기의 이/착륙 및 임무 수행을 위한 단독 지상 통제가 기능을 검증하였다. 유무인 복합 임무 시나리오에서도 유인기에서 무인기의 무장 및 비행 모드 등을 제어함으로써 유인기의 임무를 보조하여 유인기의 위험도 감소와 무인기의 임무 능력 향상을 동시에 달성할 수 있음을 확인하였다. 다만 Airborne 무인기 통제장치의 시인성 향상, 기상 상태 반영과 그에 따른 통신 두절 효과 모의 등 기존의 무인기 단독 운용 시뮬레이터 개발에서는 고려하기 힘든 이슈 사항을 추가로 식별할 수 있었다.

현재 개발된 원격공중통제 모의시험 환경은 하드웨어 성능과 구성의 한계로 1대의 무인기만 자체적으로 개발한 운동모델과 제어법칙이 포함된 실시간 호스트를 운용하였으며 나머지 3대는 CGF 형태로 구현하였다. 하지만 확장성을 고려한 HLA/RTI 기반 게이트웨이 설계로 향후 다수 및 이종의 무인기 모델 연동이 가능할 것으로 예상하고 있다. 개발된 기술을 기반으로 군집 비행 시뮬레이터와 같은 다양한 시스템과의 통합 개발을 수행할 예정이다, 이를 이용하여 유인기에서 다수 무인기를 제어하는 방법을 적용하고 각 방법에 대한 임무 효과도를 분석하여, 유인기 조종사의 업무 부하를 경감하면서 생존성을 보장하고, 임무 능력 향상에 기여할 수 있는 유무인 협업 개념 연구에 크게 기여할 수 있으리라 기대한다.

출처

고정익 유/무인기의 협업 모의를 위한 원격공중통제 시뮬레이터 개발 및 활용방안

Development and Application of Remote Airborne Control Simulator for Experimentation of Manned-Unmanned Teaming of Fixed Wing UAV

항공우주시스템공학회지, 2021.02

대충 KF-X 후방석에서 무인기 4대 조작할 수 있는 시뮬레이터 개발했단 내용. MUM-T LOI 3라고 언급이 되는데, 유인기가 무인기에서 생성되는 영상 등의 데이터를 직접 링크하여 수신하고, 탑재 임무장비 제어/상태 모니터링이 가능한 수준으로 이착륙 이후 지상통제장치로부터 통제권을 이양받고 협업임무를 수행할 수 있음.

저피탐 UCAV 체계는 내가 알기로는 터보팬엔진 개발과제가 종료되는 25년 즈음에 탐색개발 시작될 예정.

http://blog.naver.com/jhst3103/222277783441

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