최근 모델링 및 시뮬레이션 기술이 다양한 분야에서 활용되고 있으며 특히, 국방 분야에서는 모의기반획득(Simulation Based Acquisition)이 필수적인 정책으로 인식되고 있다. 모의기반획득을 효율적으로 수행하기 위해서는 무기체계 개발의 전순기에 모델링 및 시뮬레이션 기법을 적용할 수 있어야 하고 이를 위해서 모의기 하부 컴포넌트 재사용 및 상호운용을 위한 시뮬레이션 아키텍처 프레임워크가 필요하다. 재사용 및 상호운용을 통해 모의기반획득 환경 구축을 위한 비용을 최소화 할 수 있다. 본 연구에서는 재사용성 및 상호운용성 강화를 위한 프레임워크 에 대한 요구사항 및 문제점을 정의하고 그 해결책으로 개발한 시뮬레이션 프레임워크의 설계구조를 제시한다. 제안하는 시뮬레이션 프레임워크는 시뮬레이터를 구성하는데 공통적으로 필요한 기능을 재사용의 단위로 제공하며 사용자가 필요에 따라 쉽게 변경하거나 추가할 수 있다. 이러한 프레임워크를 통해 모의기반획득 환경 구축을 위한 비용을 최소화 하는 것이 가능하다. 제안하는 프레임워크를 실제 사업에 적용한 결과를 제시하고 다양한 적용방안 및 향후 연구 방향에 대하여 설명한다.
모델링 및 시뮬레이션(M&S) 또는 시뮬레이션 기반 획득(SBA)이라는 새로운 패러다임이 대두되면서 이에 대한 국내정착의 필요성이 증대되고 있다. 시뮬레이션기반 획득의 합리적인 구축과 더불어, SBA의 추진성과를 평가함과 동시에 추진절차상에 필요한 프로세스들의 개선을 목적으로 하는 모형의 개발이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 M&S의 개발 및 국방 SBA의 성숙도 측정모형의 기본구조를 제시한다. 제시된 모형의 궁극적인 목적은 M&S 개발 및 SBA의 추진에 필요한 프로세스들의 평가 및 개선으로 볼 수 있다. 본 논문의 마지막 부분에는 세부 모형의 예로써 프로세스 개선을 위한 practice를 제시하여 모형을 구체화를 시도하였다.
최근 모델링 및 시뮬레이션 기술이 다양한 분야에서 활용되고 있으며 특히, 국방 분야에서는 모의기반획득(Simulation Based Acquisition)이 필수적인 정책으로 인식되고 있다. 모의기반획득 과정 중 시험평가 단계에서는 실제 시험이 불가능한 시험평가 환경을 모의하고 실장비 연동검증을 위한 모의 기반 시험환경 구축이 필요하다. 이때 시험평가의 효율성 및 신뢰성향상을 위해 시험평가 장비의 상호운용성, 재사용성 및 신뢰성 확보가 중요하다. 본 연구에서는 지대공 유도무기 체계 시험평가의 효율성을 위해 시뮬레이션 프레임워크 기반 모의기를 제작하였고 시험평가 신뢰성 향상을 위해 VV&A 프로세스를 적용하였다. 지대공유도무기 시험평가를 위한 통합시험시스템의 개발과정 및 특징에 대해 설명하고 실제 시험평가 적용사례 및 결과를 제시하며 향후 활용방안 및 연구방향에 대하여 설명한다.
3차원 오브젝트의 위치 및 정보 획득을 위한 레이저레이더 시뮬레이션의 성능을 향상시키기 위해서는 시뮬레이션의 결과로 획득되는 공간의 범위와 해당 사물의 정보를 정확하고 빠르게 획득해야 한다. 본 연구에서는 이러한 레이더 시뮬레이션의 성능을 향상시키기 위해서 3차원 공간 데이터를 공간DB에 저장하고, 질의를 수행하여 해당 3차원 오브젝트의 정보를 효과적으로 추출해내는 방법론을 제시하였다. 이를 위해 본 연구에서는 시뮬레이션에서 사용되는 3차원 지형지물(지형, 건물 사물 등) 모델의 정보를 데이터모델링을 통해 토폴로지 형태를 갖도록 하였으며, 이를 공간DB에 저장하고, 레이저 신호와의 연산 쿼리를 시행하는 과정을 예시하였다. 이러한 과정을 구현하기 위하여 OGC 기반의 공간 데이터 타입, 함수, 인덱스들을 제공하는 PostgreSQL과 PostGIS를 사용하였다. 지형, 건물, 탱크 등 이렇게 세 가지의 범주의 사물로 나누어 각각을 공간DB로 구현, 쿼리를 실시하였다. 지형정보는 TIN을 사용하였고, 건물의 좌표 값들은 도화원도에서 추출하였으며, 탱크와 같은 사물은 VRML 모델의 좌표 값을 사용하였다.
본 논문에서는 햅틱 인터랙션 기반의 3차원 가상 얼굴 메이크업 시뮬레이션에서 메이크업 대상에 대한 정교한 페인팅을 적용하기 위한 자동화된 마스크 생성 방법을 개발한다. 본 연구에서는 메이크업 시뮬레이션 이전의 전처리 과정에서 마스크를 생성한다. 우선, 3차원 스캐너 장치로부터 사용자의 얼굴 텍스쳐 이미지와 3차원 기하 표면 모델을 획득한다. 획득된 얼굴 텍스쳐 이미지로부터 AdaBoost 알고리즘, Canny 경계선 검출 방법과 색 모델 변환 방법 등의 영상처리 알고리즘들을 적용하여 마스크 대상이 되는 주요 특정 영역(눈, 입술)들을 결정하고 얼굴 이미지로부터 2차원 마스크 영역을 결정한다. 이렇게 생성된 마스크 영역 이미지는 3차원 표면 기하 모델에 투영되어 최종적인 3차원 특징 영역의 마스크를 레이블링하는데 사용된다. 이러한 전처리 과정을 통하여 결정된 마스크는 햅틱 장치와 스테레오 디스플레이기반의 가상 인터페이스를 통해서 자연스러운 메이크업 시뮬레이션을 수행하는데 사용된다. 본 연구에서 개발한 방법은 사용자에게 전처리 과정에서의 어떠한 개입 없이 자동적으로 메이크업 대상이 되는 마스크 영역을 결정하여 정교하고 손쉬운 메이크업 페인팅 인터페이스를 제공한다.
매년 재난/재해의 발생 빈도와 피해 규모가 증가하고 있다. 그 피해를 최소화하기 위해 주기적인 모니터링을 수행하여 위기 상황을 사전에 대비하고 긴급 대응 체계를 구축하여 상황 발생 시 피해 상황을 신속하게 파악할 수시스템에 있어야 한다. 모니터링의 용이성과 신속성을 확보하기 위해 UAV에 기반한 긴급 매핑 대한 관심이 증가하고 있다. 그러나 이러한 시스템으로부터 획득된 센서 데이터가 Georeferencing되었을 때 이로부터 다양한 공간 정보를 도출할 수 있다 본 논문에서는 UAV 기반의 매핑 시스템으로부터 획득된 센서 데이터를 시뮬레이션 해보고 시뮬레이션 데이터에 대하여 Aerial Triangulation을 수행하여 영상을 Georeferncing하고 위치/자세 정보를 보정하고자 한다. 실험은 (1) 시뮬레이션 데이터 생성, (2) 초기값 생성, (3) AT 수행을 통한 위치/자세 조정의 3단계로 구성된다. 800m 길이의 1개 스트립, 500m 길이의 2개 스트립으로 나눠 비행경로를 정하고 200m, 400m, 600m의 비행고도에 대하여 다양한 실험을 수행하였다. 실험 결과 위치/자세의 초기값 RMSE에서 90% 이상 개선된 RMSE를 얻을 수 있었으며, 비행고도가 높아질수록 RMSE의 향상도는 반비례하였다. 향후에는 Sequential 알고리즘을 적용하여 연산 속도를 향상시킬 수 있고 궁극적으로 실시간 영상 Georeferencing을 가능하게 할 것으로 기대된다.
국방 M&S 분야에서 모의 기반 획득 방법이 필수적인 정책으로 인식되면서 획득 단계별 M&S 적용을 위한 협업이 필요해지고 M&S 컴포넌트를 쉽게 개발하고 공유하기 위한 공통 기반환경의 구축이 필요하게 되었다. 이를 위하여 본 연구에서는 모델 개발 재사용성 향상을 위한 형식론 기반의 시뮬레이션 프레임워크와 신속 개발을 위한 GUI 기반 모델링 환경을 제안한다. 제안하는 프레임워크는 플러그인 기반으로 동작하며 XML 기반 객체 모델을 바탕으로 하고 있기 때문에 모델의 개발과 변경에 대해 유연한 설계를 할 수 있으며 외부체계 연동, 모델 데이터 로깅과 같은 시뮬레이션 지원 기능을 구현하는데 효과적이다. 본 논문에서는 이러한 프레임워크 및 모델링 개발 도구의 구조와 기능 요소들에 대해 설명한다.
2D에서 3D로 이동하고 있는 현재의 GIS는 자료 크기가 기하급수적으로 커지고 이로 인해 처리속도가 느려지고 있으며 사용자의 실시간 렌더링(Rendering) 욕구는 커지고 있다. 대용량의 공간자료에 대한 처리속도, 3차원 처리기술, 가상현실 처리기술 등의 제약조건과 함께 3차원 GIS를 가시화하기 위해서는 방대한 데이터를 처리하기 위한 시간과 비용이 많이 과다하게 발생하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 위성 및 항공으로부터 획득된 DEM 데이터를 이용하여 VRML로 가시화하여 3차원의 지형 정보를 생성하였다. 이렇게 생성된 지형 데이터에 LOD(Level of Detail) 기법을 통한 단순화 과정을 거쳐 3차원의 지형정보를 획득하고, 수치지도를 기반으로 한 모델링 및 텍스처 맵핑 과정을 통해 3차원의 도시 정보를 획득하게 된다. 이렇게 획득된 도시 정보에 3차원 공간적인 조건 및 검색을 가능하게 함으로써 언제 어디서든 누구나 쉽게 건물 및 도로에 대한 정보를 검색할 수 있도록 하였고, 네비게이션 및 시뮬레이션 기능을 추가한 웹 기반의 3차원 가상 도시를 구현하였다.
본 논문은 외장 분리 풍동시험 기법을 적용한 전산유체해석을 통하여 획득한 데이터와 풍동시험을 통하여 획득한 데이터를 비교 연구한 것이다. 전산유체해석은 하모닉 방정식을 적용한 비정상해석 기법을 사용하여 수행하였으며, 비정상 해석으로부터 외장의 공력계수들과 6 자유도 외장 분리 시뮬레이션을 위한 공력 데이터베이스를 생성하였다. 해당 데이터베이스와 풍동시험 기반 데이터베이스를 이용한 외장의 분리 궤적 시뮬레이션 수행하였으며, 그 결과를 비행시험 결과와 비교하였다. 비교를 통하여 시뮬레이션의 적절성을 확인하였으며, 외장 분리 풍동시험 기법을 전산유체해석에 적용하여 획득한 외장 분리 공력 데이터베이스는 외장분리 궤적 시뮬레이션 적용에 타당함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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