Yeon-Hee Noh;Dong-Han Jung;Young-San Kim;Hyo-Jo Lee
한국컴퓨터정보학회논문지
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제29권1호
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pp.139-149
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2024
본 논문은 함정 전투체계 피아식별기 연동 소프트웨어에 대한 표준 연동 아키텍처를 제안한다. 제안된 표준 연동 아키텍처는 기존의 11종 피아식별기 연동 소프트웨어의 수정 공수 및 신뢰성시험 수행시간 단축을 위해 고안된 방법으로, 의존도가 높은 체계 및 장비 정보들을 식별하고 표준 요구사항 및 기능을 새로 정의하였다. 이를 기반으로 차기 함정전투체계 표준 연동 아키텍처(NSCP)를 적용해 1차 설계를 진행하였다. 이후 휘처 모델(Feature Model)을 통해 다중 체계 및 장비 연동에 대한 추가 공통요소와 가변요소를 도출하고 S.O.L.I.D 원칙을 고려해 최종 아키텍처를 설계하였다. 제안된 피아식별기 표준 연동 SW는 공통 아키텍처를 통한 관리 효율성 증대와 소스코드의 재사용성 및 확장성 증가, 신뢰성시험 수행시간 단축을 통한 개발비용 감소 효과를 기대할 수 있다.
1993년 이후 국산화에 성공한 해군 전투체계는 다양한 국내외 함정에 탑재되어 다방면에서 꾸준한 발전을 이루어왔다. 반면 함정 통합기관제어체계(Engineering Control System, ECS) 소프트웨어는 아직도 해외 업체에 의존적임으로 해군 방위산업에서도 ECS의 국산화에 많은 관심과 연구들이 진행되고 있다. 다양한 연구 중 하나로 해군 함정에 공통적으로 적용 가능한 국산 ECS 소프트웨어 선행연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 함정 전투체계(Combat Management System, CMS)의 국산화를 하면서 개선하고 발전하였던 객체지향 프로그래밍과 표준화를 ECS의 함상훈련계통(On-Board Training System, OBTS) 소프트웨어에 적용하여 ECS OBTS 소프트웨어의 표준 아키텍쳐로 Ecs Obts Scalable Platform Architecture(EOSPA)를 제시하고 각 컴포넌트의 구조와 기능 및 특징을 소개한다. 더 나아가 다양한 함정에서 EOSPA를 적용한 ECS OBTS 소프트웨어 개발에 있어 높은 재사용성, 유지보수성을 기대한다.
함정은 적과이 전투 환경에서 충분한 전투력을 발휘하여야 하고 우수한 공격 능력뿐만 아니라 적의 위협 무기에 대한 적절한 방어능력을 반드시 갖추어야 한다. 함정이 방어 능력은 생존성으로 표현되고 있다. 함정의 생존성을 향상시키는데로 민감성의 감소대책이 가장 효과적이라고 할 수 있으나, 수상 전투 함정은 노출되기 쉽고 공격을 받을 수 있는 위협 무기가 매우 다양하기 때문에 취약성의 감소대책이 보다 강조되고 있다. 취약성의 감소대책으로는 이중선체, 상자형 거더(box girder), 이중 횡 격벽 및 방탄 강화 격벽의 설치, 파편 등의 방벽 설치 등의 다양한 방법이 있으나, 현실적으로 많은 비용과 중량 증가 등의 요인이 발생함으로 소요비용 대비 취약성 감소 효율 측면을 고려하여 주어진 설계 제한 범위 내에서 적용 가능한 보호 수준을 결정하여야 한다. 본 논문에서는 생존성 향상을 위한 선체 구조 설계기술의 평가 절차와 대책에 대한 방법론 등을 검토하고, 특히 상자형 거더 설치가 선체 구조의 생존성 향상에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 상자형 거어더의 효용성을 수치해석을 통하여 살펴보았고, 해석 결과 상자형 거어더의 설치는 생존성을 향상시킬 수 있는 유효한 설계 방법임을 알 수 있었다.
This paper proposes the design of a novel distributed message management scheme using a message-oriented management and analysis tool (MOMAT) for naval combat system (NCS) middle-ware. If a message is not guaranteed real-time of the NCS with each node, it causes the loss of data and decreases the reliability of systems. To solve these problems, improved message management schemes are proposed. Message management schemes are considering a real-time user management scheme and a real-time traffic management scheme. The proposed schemes are simulated with a developed simulation tool, data publisher, and subscriber connected through nodes in middle-ware. The simulation results show improved results in terms of message round-trip time (RTT), End-to-End delay, and throughput.
In a naval combat system, the information processing node is a key functional equipment and performs major combat management functions including control sensor and weapon systems. Therefore, a failure of one of the node causes fatal impacts on overall combat system capability. There were many methodologies to enhance system availability by reducing the impact of system failure like a fault tolerant method. This paper proposes a fault tolerant mechanism for information processing node using a replication algorithm with hardware duplication. The mechanism is designed as a generic algorithm and does not require any special hardware. Therefore all applications in combat system can use this functionality. The asynchronous characteristic of this mechanism provides the capability to adapt this algorithm to the module which has low performance hardware.
본 논문에서는 함정전투체계의 EOTS나 IRST에서 획득한 영상을 초고해상도 영상으로 복원한다. 저해상도에서 초고해상도의 영상을 생성하는 생성 모델과 이를 판별하는 판별 모델로 구성된 생성적 적대 신경망을 이용하고, 다양한 학습 파라미터의 변화를 통한 최적의 값을 제안한다. 실험에 사용되는 학습 파라미터는 crop size와 sub-pixel layer depth, 학습 이미지 종류로 구성되며, 평가는 일반적인 영상 품질 평가 지표에 추가적으로 특징점 추출 알고리즘을 함께 사용하였다. 그 결과, Crop size가 클수록, Sub-pixel layer depth가 깊을수록, 고해상도의 학습이미지를 사용할수록 더 좋은 품질의 영상을 생성한다.
함정전투체계의 필수 CSCI(Computer Software Configuration Item) 중 하나인 체계관리 CSCI 소프트웨어는 타 CSCI보다 함형 별 기능 요구사항 변경이 자주 발생한다. 빈번한 요구사항 변경은 소프트웨어의 완전한 재사용을 어렵게 만들고, 신규 함형 개발 시 소스 코드 수준의 재사용을 반복하게 한다. 그리고 이러한 구조적 환경은 비효율적인 공수 활용에 따른 개발 시간 및 비용 증가를 일으키는 원인이다. 이를 개선하기 위해 본 논문에서는 체계관리 CSCI 소프트웨어의 재사용을 높이기 위한 모듈화를 적용하였다. 모듈화 적용의 수단으로는 표준화의 용이성과 기능 확장성의 장점이 있는 표준 연동 아키텍처 방법을 활용하였다. 비교 평가 방법으로는 체계관리 CSCI 소프트웨어 모듈화 적용 전/후의 기능 요구사항 수정 시 변경되는 클래스 비율의 비교, 그리고 소프트웨어 신뢰성 시험의 수행 시간 비교 등의 실험 평가를 수행하였다. 이러한 실험 결과를 통해 본 논문은 체계관리 CSCI 소프트웨어의 모듈화 적용 시 기존보다 높은 유지보수성과 재사용성을 가짐을 검증하였다.
해군 함정은 고속함, 호위함, 구축함, 상륙함 등 다양한 클래스로 구성되어 있다. 함대 레벨의 기동작전 시 다양한 클래스의 함정이 작전에 포함될 수 있으며, 기함은 소속된 기동함대 세력에 대한 작전 수행 권한을 가진다. 기동 함대에 소속된 함정 간 통신 수단으로는 음성망, 문자망, 전술데이터링크 망 등 다양한 통신 수단이 존재한다. 기존 함대 레벨의 기동작전은 음성과 문자망 위주로 수행되었으며, 전술데이터링크는 함정 간 전술정보 공유를 위주로 사용되었다. 본 연구는 함대 기동작전 시 차기구축함과 같은 기함의 작전통제를 위한 능력 확보를 위해 함정 간 통신 수단인 전술데이터링크를 기반으로 함대레벨의 작전통제를 위한 HCI를 설계하고자 하였다. 최근 해군 함정은 함정에 탑재된 센서, 무장 및 전술데이터링크 운용이 전투관리체계에 통합된 형태로 개발되고 있으며, 본 연구도 전투관리체계에 통합 개발된 전술데이터링크를 기반으로 HCI를 설계하였다. 본 연구를 통해 기동함대 작전 시 전투관리체계 운용자의 전술데이터링크 운용 효율성을 확보하고, 기동함대 사령관 및 작전요원의 전장상황인식 능력을 향상시키고자 하였다.
본 논문에서는 비정상적인 과도상태에서의 개선된 해상 전투체계 UPS(Uninterruptable Power Supply) 시스템을 다룬다. 기존에는 일시적인 과전압 및 과전류에 대응하기 위하여 서미스터와 바리스터 소자를 사용하고 있지만 시스템 운용 중에 발생하는 비정상 과도전압에는 취약하므로 UPS가 비가용 상태로 되는 경우가 빈번히 발생하였다. 이를 극복하고 UPS 시스템을 보호하기 위하여 본 논문에서는 초기 입력전원 및 운용 중에 발생되는 비정상 과도전압을 감지한 입력 전원 차단회로, 전원제어 시퀀스 개선, 그리고 인버터 및 CPU 오동작 방지 방법 등을 제안한다. 제안된 방법으로 UPS 구현된 시스템은 Programmable AC/DC 발생기를 이용하여 입력전원 가변 시험을 통하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 최종적으로 해상 전투체계의 다기능콘솔에 장착하여 현장시험을 통하여 신뢰성과 안정성을 검증하였다.
함정 전투체계는 함정에 탑재되는 다양한 종류의 센서와 무장 및 각종 통신체계들을 통합하여 함정 고유의 작전임무를 수행하는 복합 무기체계로, 급속하게 발전하는 상용 기술을 접목하여 분산형 대형 컴퓨팅 시스템의 특성을 보유하고 있다. 최근에는 함정에 탑재되는 이질적 특성의 다양한 탑재체계들을 효율적으로 통합하고 상호운용하기 위해 상용 기술인 고수준의 통신 미들웨어를 함정 전투체계 개발에 적용하기 위한 활발한 연구가 수행되고 있다. 본 논문은 대형 복합 실시간 시스템의 특성을 보이는 함정 전투체계 시스템에 통신 미들웨어를 적용하기 위해 선행되어야 하는 다수의 노드에서 많은 수의 전투체계 응용프로그램 개체가 상호 운용을 위해 필요로 하는 초기의 상호 경로 탐색 기법에 대해 연구하여 정적 기법과 동적 기법을 결합한 고속의 하이브리드 경로탐색기법을 제시하고, 실험을 통해 체계 적용성을 확인한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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