KR101838012B1 - Gps 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 GPS 정보를 기반으로 삼각 측량법에 의해 불요파 발생 지점을 탐지하되 그 영역의 크기를 최소화함으로써 불요파 발생 지점을 더욱 정확하게 탐지할 수 있도록 한 GPS 기반의 불요파 발생원 탐지 방법에 관한 것이다.
본 발명의 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법은 임의의 탐색 지점들에서 적어도 4 이상인 N개의 불요파에 대한 위도, 경도 및 방위각을 수잡하여 저장하는 (a) 단계; 상기 (a) 단계에서 수집된 모든 불요파의 GPS 정보를 x-y 좌표로 변환하는 (b) 단계; 상기 (b) 단계에서 x-y 좌표로 변환된 모든 불요파의 모든 교차점을 산출한 후 다시 모든 가능한 삼각형의 외접원의 반지름을 산출하는 (c) 단계 및 상기 (c) 단계에서 산출된 반지름 중에서 가장 작은 반지름을 갖는 외접원의 원점을 불요파 발생 지점으로 결정하는 (d) 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 (d) 단계를 통해 결정된 불요파 발생 지점의 x-y 좌표를 위도, 경도 형태의 GPS 정보로 역변환하는 (e) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c) 단계에서 각각의 상기 불요파는 동일 직선 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법{method for searching spurious source based of GPS information}
본 발명은 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법에 관한 것으로, 특히 GPS 정보를 기반으로 삼각 측량법에 의해 불요파 발생 지점을 탐지하되 그 영역의 크기를 최소화함으로써 불요파 발생 지점을 더욱 정확하게 탐지할 수 있도록 한 GPS 기반의 불요파 발생원 탐지 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 이동 통신은 기지국과 단말 간의 전파 신호 송/수신에 의해 달성되는데, 기지국과 단말 간의 전파 송/수신에는 원하지 않는 방해 전파인 불요파가 유입될 수 있다. 이뿐 아니라 이동통신 시스템의 광범위한 보급에 따라 전파 사용이 급격하게 증가하고 있고, 이에 따라 필드(Field)에서 운용되고 있는 기지국 및 중계기 등의 출력 이상에 따른 불요파도 증가하고 있다.
이와 같이, 불요파는 기지국 및 중계기 등의 출력 이상 및 전기 장비나 전력선의 절연 불량 등으로 발생하는 전파 신호에 의해 발생하는 등 그 발생 원인은 다양하다. 그리고 이와 같은 원인에 의해 발생하는 불요파는 통신 장애 및 통화 품질 등에 악영향을 미치기 때문에 고객 불만의 대상이 되고, 사업자의 입장에서는 불요파의 발생 위치(이하 '발생원'이라 한다)를 찾아 신속한 조치를 취하는 것이 매우 중요하다.
종래 불요파 탐지 방법에서, 특정 지점 및 안테나 방향에서 일정 레벨 이상의 불요파가 검출되었다면 GPS 수신기 등을 통해 그 검출 지점의 위도, 경도 및 방위각 정보를 획득할 수 있다. 이 경우에 불요파 발생원의 정확한 위치를 알기 위해서는 적어도 서로 다른 두 지점 이상에서 탐색이 이루어져야 한다.
도 1은 종래 두 지점 탐색을 통한 불요파 탐지 방법의 원리를 설명하기 위한 도로서, 흑색 점은 불요파 검출 지점을 나타내고 적색 점은 두 검출 방향이 만나는 영역, 즉 불요파 발생원으로 예상되는 목표 영역을 의미한다.
그러나 도 1에 도시한 바와 같은 종래 두 지점 탐색을 통한 불요파 탐지 방법은 고정된 위치 및 LOS(Line Of Sight) 상황에서는 적절한 방법일 수 있으나 실제 무선 상황에서는 도플러(Doppler) 효과나 건물 등과 같은 장애물에 의한 반사파 영향 때문에 정확한 위치 판단이 어렵다는 문제점이 있다. 즉 불요파 발생원이 존재할 것으로 예상되는 목표 영역이 매우 넓기 때문에 그 목표 영역 내에서 정확한 불요파 발생원의 위치를 탐지하는 것이 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 삼각 측량에 의해 불요파의 정확한 위치를 찾는 방법을 주로 사용하고 있다.
도 2는 종래 불요파 발생원 탐지 시스템의 블록 구성도로서, 아래 선행기술 1에 개시되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이 종래 불요파 발생원 탐지 시스템은 차량 지붕과 같이 이동체에 장착된 지향성 안테나(201), 지향성 안테나(201)로부터 수신된 신호의 전력 레벨을 검출하는 신호 수신기(204), 신호 수신기(204)에서 검출된 아날로그 형태의 전력 레벨을 상응하는 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(205), GPS 안테나(206)에 의해 포착된 GPS 위성 신호에 의해 현재 위치에 대한 위도 및 경도를 계산하는 GPS 수신기(207), 현재 위치에 대한 방향, 즉 방위각을 감지하는 전자 나침반(209), 지향성 안테나를 회전시키는 회전자(모터)(202)와 이를 제어하는 회전자 제어기(203) 및 회전자 제어기(203)를 통해 지향성 안테나(201)의 지향 방향을 제어하고 A/D 변환기(205)와 GPS 수신기(207) 및 설정된 주파수에서의 수신 전력과 이때의 안테나 방향, 전자 나침반(209)로부터 입력된 이동체, 즉 차량의 방향 정보와 GPS 수신기(207)로부터 입력된 위치 정보를 내장 소프트웨어를 통해 종합적으로 처리하여 불요파의 입사 방향을 계산하는 제어용 PC(208)를 포함하여 이루어질 수 있다. 선행기술 1에는 삼각 측량에 의해 불요파 발생원 탐지 방법이 예시되어 있다.
도 3은 종래 세 지점 탐색, 즉 삼각 측량을 통한 불요파 탐지 방법의 원리를 설명하기 위한 도로서, 흑색 점은 불요파 검출 지점을 나타내고 적색 점은 두 검출 방향이 만나는 영역, 즉 불요파 발생원으로 예상되는 목표 영역을 의미한다. 도 3에서는 세 개의 불요파 검출 방향이 만나면서 이루는 삼각형의 외접원의 반경 내에 불요파가 있다고 판단하는바, 삼각형의 면적이 줄어들수록 불요파 발생원 탐지 정확성이 증가하게 된다.
그러나 전술한 바와 같이 도심 등과 같이 건물 등의 장애물이 밀집해 있는 실제 무선 상황에서는 장애물에 의한 반사파 영향으로 도 3과 같은 단순 삼각 측량을 통해서는 불요파 발생원의 정확한 위치를 탐지하는 것에 한계가 있다는 문제점이 있다.
선행기술 1: 10-2000-0072645호 공개특허공보(발명의 명칭: 불요파 발신원 추적 시스템) 선행기술 2: 10-1104434호 등록특허공보(발명의 명칭: 무선 이동통신의 방해전파인 불요파를 검출하는 불요파 검출 장치) 선행기술 3: 10-2014-0098332호 공개특허공보(발명의 명칭: 불요파 검출 시스템)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, GPS 정보를 기반으로 삼각 측량법에 의해 불요파 발생 지점을 탐지하되 그 영역의 크기를 최소화함으로써 불요파 발생 지점을 더욱 정확하게 탐지할 수 있도록 한 GPS 기반의 불요파 발생원 탐지 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법은 임의의 탐색 지점들에서 적어도 4 이상인 N개의 불요파에 대한 위도, 경도 및 방위각을 수잡하여 저장하는 (a) 단계; 상기 (a) 단계에서 수집된 모든 불요파의 GPS 정보를 x-y 좌표로 변환하는 (b) 단계; 상기 (b) 단계에서 x-y 좌표로 변환된 모든 불요파의 모든 교차점을 산출한 후 다시 모든 가능한 삼각형의 외접원의 반지름을 산출하는 (c) 단계 및 상기 (c) 단계에서 산출된 반지름 중에서 가장 작은 반지름을 갖는 외접원의 원점을 불요파 발생 지점으로 결정하는 (d) 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 (d) 단계를 통해 결정된 불요파 발생 지점의 x-y 좌표를 위도, 경도 형태의 GPS 정보로 역변환하는 (e) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c) 단계에서 각각의 상기 불요파는 동일 직선 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계에서 상기 불요파의 전력 레벨을 더 수집하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계에서 현재 검출된 불요파와 동일한 GPS 정보를 갖는 불요파가 이미 존재하는 경우에는 당해 불요파의 전력 레벨을 현재 검출된 불요파의 전력 레벨로 갱신하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계에서 수집된 불요파의 개수가 N에 도달한 경우에는 현재 검출된 불요파의 전력 레벨을 상기 수집 저장된 불요파 데이터 중에서 가장 작은 전력 레벨(Pms)과 비교하여 현재 검출된 불요파의 전력 레벨이 상기 수집 저장된 불요파의 가장 작은 전력 레벨보다 크면 가장 작은 전력 레벨을 갖는 불요파 정보를 삭제하고 현재 검출된 불요파의 전력 레벨과 그 GPS 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법에 따르면, GPS 정보를 기반으로 삼각 측량법에 의해 불요파 발생 지점을 탐지하되 그 영역의 크기를 최소화함으로써 불요파 발생 지점을 더욱 정확하게 탐지할 수가 있다.
도 1은 종래 두 지점 탐색을 통한 불요파 탐지 방법의 원리를 설명하기 위한 도.
도 2는 종래 불요파 발생원 탐지 시스템의 블록 구성도.
도 3은 종래 세 지점 탐색, 즉 삼각 측량을 통한 불요파 탐지 방법의 원리를 설명하기 위한 도.
도 4는 본 발명의 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법의 원리를 설명하기 위한 도.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하는데, 도 2와 같은 하드웨어 기반에서 수행되거나 사람이 휴대할 수 있을 정도의 크기로 다운사이징된 휴대형 계측기 시스템 등에 의해 수행될 수도 있다. 이 경우에 전자 나침반은 GPS 수신기에 통합되어 GPS 수신기로부터 검출 지점의 위도, 경도 및 방위각이 출력될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 단계 S10에서는 임의의 탐색 지점들에서 지향성 안테나를 회전시키면서 불요파가 검출되었는지를 판단한다. 여기에서, 불요파의 주파수 대역은 디폴트 또는 사용자가 설정한 대역으로 정해질 수 있는데, 이에 따라 모든 불요파는 동일한 주파수 대역을 갖게 될 것이다.
단계 S10에서의 판단 결과, 특정 주파수 대역의 불요파가 검출되지 않는 경우에는 단계 S10를 반복 수행하는 반면에 검출된 경우에는 단계 S20으로 진행하여 검출 불요파의 전력 레벨(Pd)이 기준 전력 레벨(Pr)이상인지를 판단한다.
단계 S20에서의 판단 결과, 검출 불요파의 전력 레벨(Pd)이 기준 전력 레벨(Pr)에 미달하면 단계 S10을 반복 수행하는 반면에 기준 전력 레벨(Pr) 이상이면 단계 S30으로 진행하여 이미 저장되어 있는 불요파 데이터에 검출 불요파와 동일한 GPS 정보가 존재하는지를 판단한다. 여기에서 GPS 정보는 적어도 위도, 경도 및 방위각를 포함할 수 있다.
단계 S30에서의 판단 결과, 검출 불요파와 동일한 GPS 정보를 갖는 불요파 데이터가 이미 존재하면 단계 S40으로 진행하여 그 전력 레벨(Ps)만을 검출 전력 레벨(Pd)로 갱신하여 저장한 후에 단계 S10을 반복 수행한다. 반면에 검출 불요파와 동일한 GPS 정보를 갖는 불요파 데이터가 부재하면 단계 S50으로 진행하여 이미 수집된 불요파의 개수가 적정치인 N에 도달했는지를 판단하는데, 여기에서 N은 4 이상의 정수가 될 수 있는바, 크면 클수록 불요파의 위치를 정밀하게 탐지할 수 있는 반면에 탐지 시간도 그만큼 길어지기 때문에 4~수십에 이르는 범위에서 디폴트 또는 사용자의 선택에 의해 적절하게 결정될 수 있을 것이다.
단계 S50에서의 판단 결과, 이미 수집된 불요파의 개수가 N에 미달한 경우에는 단계 S60으로 진행하여 검출 불요파의 전력 레벨((Pd)과 검출 지점의 GPS 정보, 즉 위도, 경도와 방위각 정보를 저장한다. 반면에 이미 수집된 불요파의 개수가 N에 도달한 경우에는 단계 S70으로 진행하여 검출 불요파의 전력 레벨(Pd)을 이미 수집되어 저장된 불요파 데이터 중에서 가장 작은 전력 레벨(Pms)과 비교한다.
단계 S70에서의 비교 결과, 검출 불요파의 전력 레벨(Pd)이 이미 수집된 불요파의 가장 작은 전력 레벨(ms) 이하이면 검출 불요파를 무시하고 단계 S10을 반복 수행한다. 반면에 검출 불요파의 전력 레벨(Pd)이 이미 수집된 불요파의 가장 작은 전력 레벨(Pms)보다 크면 단계 S80으로 진행하여 가장 작은 전력 레벨(Pms)을 갖는 불요파 정보를 삭제하는 대신에 검출 불요파의 전력 레벨(Pd)과 검출 지점의 GPS 정보를 저장한다.
이와 같이 하여 수집된 불요파 개수가 적정치인 N에 도달한 경우에는 단계 S90으로 진행하여 모든 불요파의 GPS 정보를 x-y 좌표로 변환한다, 여기에서, GPS 정보는 위도, 경도 및 방위각 정보로서, 구체(球體) 위의 지리적 위치를 의미하기 때문에 검출 지점 사이의 거리 및 교차점을 계산하기 위해 이를 2차원 좌표, 예를 들어 직각 좌표의 일종인 x-y 좌표로 변환하는데, 이를 위해 아래 수학식 1과 같은 공지의 Lambert Conformal Conic Projection(LCC, 이하 LCC) 변환 방식을 사용한다.
Figure 112017018121690-pat00001
위의 수학식 1에서 λ 및 λ0는 각각 입력 위도와 기준점 위도를 나타내고, φ와 φ0은 각각 입력 경도와 기준점 경도를 나타내며, φ1과 φ2는 각각 첫 번째와 두 번째 투영 위도를 나타낸다.
다시 도 4로 돌아가서, 단계 S100에서는 x-y 좌표로 변환된 모든 불요파의 모든 교차점을 산출한 후 다시 모든 가능한 삼각형의 외접원의 반지름을 산출하는데, 교차점은 아래의 수학식 2의 방법으로 계산하여 구한다. 이 단계 S110에서는 모든 불요파의 전력 레벨에 동일, 즉 검출 지점의 방위각 방향으로의 직선 길이가 모두 동일한 것으로 간주한다.
Figure 112017018121690-pat00002
위의 x-y 좌표에서 두 점(x0,y0), (x1,y1)의 각각에 대한 방위각(θo,θ1)을 알고 있다면 이를 위의 수학식 2와 같이 두 개의 직선 방정식으로 나타낼 수 있고, 이를 통해 아래의 수학식 2과 같이 두 직선의 교차점(Px,Py)을 구할 수 있다. 만약, 위 수학식 2에서 tan(θ0)와 tan(θ1)이 같다면 두 직선이 서로 일치 또는 평행한 상태이기 때문에 교점을 구할 수가 없다.
Figure 112017018121690-pat00003
위 수학식 3에서 b2는 (y1 - tan(θ1)*x1)이고, b1은 (y0 - tan(θ0)*x0)이며, m1과 m2는 각각 tan(θ0)와 tan(θ1)이다.
한편, N개의 불요파가 삼각형을 이룰 수 있는 경우의 수는 최대 NC3의 조합(Combination)이 될 수 있는데, 앞서 산출된 교차점 정보를 통해 3쌍으로 이루어진 각 조합들이 삼각형을 이루는지 판별할 수 있고, 삼각형을 이루는 경우 그 외접원의 반지름을 산출할 수가 있다.
다시 도 4로 돌아가서, 단계 S110에서는 가장 작은 외접원의 원점을 불요파 발생 지점으로 결정하는데, 도 5는 본 발명의 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법의 원리를 설명하기 위한 도이다. 도 5에서는 5개의 불요파, 즉 불요파가 검출된 5개의 지점 및 그 방향(방위각)을 나타내고 있는데, 적색 점선들은 각 삼각형의 외접원들을 나타내고 있다. 단계 S110에서 각 외접원의 반지름을 산출했기 때문에 이를 통해 가장 작은 반지름을 갖는 외접원을 구할 수가 있고, 이 외접원의 원점을 불요파 발생 지점으로 결정한다. 도 5에서는 가장 작은 반지름을 갖는 초록색 원이 탐지된 불요파 영역이고, 그 원점이 불요파 발생원이 된다.
마지막으로, 단계 S120에서는 LCC 역변환을 통해 단계 S110에서 구해진 원점의 x-y 좌표를 위, 경도 형태의 GPS 정보로 역변환하여 지도 등에 그 위치를 표시함으로써 사용자가 이를 알 수 있도록 한다.
이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다. 예를 들어, 단계에서 동일 GPS 여부의 판단은 두 GPS 데이터가 미리 설정된 오차 범위 이내에 있으면 동일한 것으로 간주한다.

Claims (6)

  1. 임의의 탐색 지점들에서 적어도 4 이상인 N개의 불요파에 대한 위도, 경도 및 방위각을 수잡하여 저장하는 (a) 단계;
    상기 (a) 단계에서 수집된 모든 불요파의 GPS 정보를 x-y 좌표로 변환하는 (b) 단계;
    상기 (b) 단계에서 x-y 좌표로 변환된 모든 불요파의 모든 교차점을 산출한 후 다시 모든 가능한 삼각형의 외접원의 반지름을 산출하는 (c) 단계 및
    상기 (c) 단계에서 산출된 반지름 중에서 가장 작은 반지름을 갖는 외접원의 원점을 불요파 발생 지점으로 결정하는 (d) 단계를 포함하여 이루어진 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (d) 단계를 통해 결정된 불요파 발생 지점의 x-y 좌표를 위도, 경도 형태의 GPS 정보로 역변환하는 (e) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 각각의 상기 불요파는 동일 직선 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 불요파의 전력 레벨을 더 수집하여 저장하는 것을 특징으로 하는 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 현재 검출된 불요파와 동일한 GPS 정보를 갖는 불요파가 이미 존재하는 경우에는 당해 불요파의 전력 레벨을 현재 검출된 불요파의 전력 레벨로 갱신하는 것을 특징으로 하는 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법.
  6. 청구항 4 또는 5에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 수집된 불요파의 개수가 N에 도달한 경우에는 현재 검출된 불요파의 전력 레벨을 상기 수집 저장된 불요파 데이터 중에서 가장 작은 전력 레벨(Pms)과 비교하여 현재 검출된 불요파의 전력 레벨이 상기 수집 저장된 불요파의 가장 작은 전력 레벨보다 크면 가장 작은 전력 레벨을 갖는 불요파 정보를 삭제하고 현재 검출된 불요파의 전력 레벨과 그 GPS 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 GPS 정보 기반의 불요파 발생원 탐지 방법.
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