KR101040267B1 - 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 전파 방해 시스템에서 신호 탐색 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 항공기에 탑재되는 무선 전파 방해 시스템에서 신호 탐색 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치로서, 위협 신호를 검사하기 위한 전체 대역에서 미리 설정된 일부 대역의 신호만을 통과시켜 필터부와, 상기 필터부에서 통과된 신호로부터 위협 신호에 대한 펄스 상세 데이터를 생성하는 펄스 상세 데이터(PDW) 생성부와, 상기 PDW 생성부로부터 제공되는 PDW 정보에 근거하여 펄스 위협 신호 검출 대역과 인접한 대역간 중첩으로 인한 운용 주파수(CW)가 유입되는가를 판별하여 최종적으로 위협 신호가 존재하는지를 판단하는 판단부를 포함한다.

Description

전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치{APPARATUS FOR SEARCHING SIGNAL IN WIRELESS JAMMING SYSTEM}

본 발명은 무선 전파 방해 시스템에서 신호 탐색 장치에 관한 것으로, 특히 항공기에 탑재되는 무선 전파 방해 시스템에서 신호 탐색 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전파 방해 시스템은, 특정한 용도의 전파의 수신을 방해함으로써 상호간 통신을 저해하기 위한 용도로 사용되는 시스템이다. 이러한 전파 방해 시스템 중 항공기에 탑재되는 무선 전파 방해 시스템은 항공기의 외부 공격에 대한 방지를 위해 사용되고 있다.

항공기에 대한 공격은 내부적인 공격과 외부적인 공격으로 구분할 수 있으며, 내부적인 공격은 테러범에 의한 공격이 있을 수 있다. 또한 항공기에 대한 외부적인 공격으로는 공해상 또는 가상 적국 등의 인접 지역을 비행하게 되는 여객용 항공기 등에 테러 등의 목적으로 미사일 등을 발사 함으로써 항공기를 격추시키기 위해 사용된다.

이러한 상황에서 항공기들은 미사일 등이 최근 전자파를 이용하여 항공기를 추적하여 격추시키는 것을 방지하기 위해 전자파 교란 등을 통해 항공기의 생존률을 높이기 위한 무선 전파 방해 시스템을 탑재하고 있다. 이러한 무선 전파 방해 시스템은 근래와 같이 어떠한 상황에서 항공기에 대한 테러가 자행될지 알 수 없는 상황에서는 항공기의 생존률을 높이며, 승객의 안전을 도모하기 위해 필수적인 요소로 인식되고 있다.

따라서 항공기에 탑재되는 전자파 교란 시스템은 미사일, 레이더 등의 추적이 발생할 경우 미사일, 레이더로부터 추적을 위해 송신한 위험한 신호를 검출하고, 검출된 신호를 기반으로 해당 대역에 대한 교란 신호를 생성하여 항공기의 안전을 보장하기 위한 시스템이다. 이러한 전자파 교란 시스템은 펄스(Pulse) 탐색 대역과 연속 신호(Continuous Wave) 검색 대역으로 구분하여 미사일로부터 발생된 추적 신호를 검출한다.

그런데, 전자파 교란 시스템에서 특정한 경우에 펄스 탐색 대역에서 연속 신호가 유입되는 경우 펄스 신호를 검출하지 못하는 경우가 발생하고 있다. 이와 같이 펄스 탐색 대역에서 연속 신호 유입 시 펄스 신호를 제대로 검출하지 못하는 경우 항공기의 안전이 위협받게 되는 상황이 초래된다.

따라서 본 발명에서는 항공기에 탑재되는 전자파 교란 시스템에서 위험 신호를 정확하게 검출할 수 있는 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

또한 본 발명에서는 항공기에 탑재되는 전자파 교란 시스템에서 위험 신호의 수신 품질을 향상시킬 수 있는 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치는, 위협 신호를 검사하기 위한 전체 대역에서 미리 설정된 일부 탐색대역의 신호와 상기 일부 탐색대역과 인접한 대역으로부터 유입된 신호를 분리하여 통과시키는 필터부와, 상기 필터부에서 분리 통과된 신호의 각각으로부터 위협 신호에 대한 펄스 상세 데이터(PDW)를 생성하는 펄스 상세 데이터(PDW) 생성부와, 상기 일부 탐색대역과 상기 인접한 대역이 중첩되어 상기 인접한 대역의 운용 주파수(CW)가 유입되는 경우에도, 상기 일부 탐색대역의 위협 신호인 펄스 위협 신호의 존재를 판단하는 판단부를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 필터부는, 상기 펄스 위협 신호만을 통과시켜 출력하는 제1대역 선택필터와, 상기 인접한 대역의 운용 주파수만를 통과시켜 출력하는 제2대역 선택필터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치는, 상기 펄스 위협 신호에 대한 PDW 및 상기 유입된 인접한 대역의 운용 주파수에 대한 PDW를 저장하는 메모리를 더 포함하는 것이 가능하다.
일 실시 예에 따른 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치는, 상기 판단부로부터 제공되는 상기 펄스 위협 신호에 의거하여 해당 대역의 교란 신호를 발생하여 방사하도록 하는 교란신호 발생부를 더 포함하는 것이 가능하다.
일 실시 예에 따른 상기 판단부는, 상기 유입된 인접한 대역의 운용 주파수(CW)에 대한 펄스 상세 데이터(PDW)가 존재할 경우에는 상기 CW의 세기에 대한 임계값을 미리 설정된 값만큼 상향 조정하고, 상기 임계값 상향 조정된 CW를 바탕으로 상기 PDW 분석을 통해 상기 펄스 위협 신호를 검출할 수 있다.

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본 발명에 따른 전자파 교란 시스템은 위험 신호를 정확하게 검출할 수 있으며, 위험 신호의 수신 품질을 향상시킬 수 있어 항공기의 생존률을 높일 수 있다.

도 1은 전자파 교란 시스템에서 위협 신호 탐색 대역의 탐색 방법을 설명하기 위한 주파수 도메인의 그래프,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 위협 탐색대역 교차 시에 신호를 검출할 수 있는 교란 시스템의 일부 블록 구성도,
도 3은 A 위협 탐색대역에서 수집 주파수 대역 내의 신호에 대한 PDW 생성을 설명하기 위한 주파수 도메인의 그래프,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자파 교란 시스템에서 위협 신호 탐색 과정의 흐름도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 여기의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결된다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소에 바로 연결될 수도 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있음을 의미한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

앞에서 살펴본 바와 같이 항공기에 탑재되는 전자파 교란 시스템에서 위협 신호 탐색 대역의 신호를 정확히 추출하는 것은 매우 중요한 요소이다. 따라서 항공기에 탑재되는 전자파 교란 시스템에서 탐색 대역의 신호 추출 과정에 대하여 먼저 살펴보기로 한다.

도 1은 전자파 교란 시스템에서 위협 신호 탐색 대역의 탐색 방법을 설명하기 위한 주파수 도메인의 그래프이다.

기본적으로 전자파 교란 시스템에서 위협 신호 탐색은 2가지로 이루어진다. 첫째, 펄스 타입의 신호를 탐색하기 위한 소정 대역(이하 “A 위협 탐색대역”이라 함)과 둘째, 연속 신호를 탐색하기 위한 소정 대역(이하 “B 위협 탐색대역”이라 함)으로 구분된다.

기본적으로 A 위협 탐색대역과 B 위협 탐색대역은 모두 500MHz의 주파수 대역을 갖고 신호의 탐색이 이루어진다. 이러한 탐색대역들은 특정한 주파수 대역 즉, 미사일, 레이더 등에서 추적에 사용할 수 있는 주파수 대역을 500MHz 단위로 구분하여 순차적으로 또는 랜덤하게 A 위협 탐색대역과 B 위협 탐색대역을 설정하여 해당 대역에서 신호를 탐색하게 된다.

그런데, 이때, A 위협 탐색대역과 B 위협 탐색대역이 조우하는 경우가 발생한다. 이와 같이 A 위협 탐색대역과 B 위협 탐색대역이 조우하는 경우를 도 1에 도시하였다.

먼저 A 위협 탐색대역(110)과 B 위협 탐색대역(120)은 각각 설정된 주파수의 대역을 갖는다. 이때 A 위협 탐색대역(110)의 주파수 대역을 f1이라 하고, A 위협 탐색대역(110)의 가장 낮은 주파수를 f1_min이라 하며, 가장 높은 주파수를 f1_max라 한다. 또한 B 위협 탐색대역(120)의 주파수 대역을 f2라 하고, B 위협 탐색대역(110)의 가장 낮은 주파수 대역을 f2_min이라 하며, 가장 높은 주파수를 f2_max라 한다. 또한 도 1에 도시한 바와 같이 500MHz의 대역을 갖는 각각의 A 위협 탐색대역(110)과 B 위협 탐색대역(120)간에 중첩 주파수 구간(100)이 존재한다. 이러한 중첩 구간이 발생하는 경우 A 위협 탐색대역(110)에서 위협신호를 수집하기 위해 500MHz를 갖는 기본 대역필터를 이용하면, 즉, A 위협신호 수집주파수 대역(f1_min ~ f1_max)에 해당하는 펄스 상세 데이터(PDW, Pulse Description Words)를 수집하면 A 위협 탐색대역(110)으로 B 위협 탐색대역(120)의 운용 주파수(CW)가 유입되는 경우가 발생한다.

이와 같이 A 위협 탐색대역(110)으로 B 위협 탐색대역(120)의 위협신호 운용주파수(CW)가 유입이 되면, A 위협 탐색대역(110)에서 위협신호에 대한 PDW가 생성이 되지 않는 문제가 발생한다. 또한 B 위협 탐색대역(120)의 위협신호 수집 주파수는 A 위협 탐색대역(f1_min ~ f1_max) 즉, 수집대상 주파수 대역에 필터링(Filtering)되어 CW PDW가 생성되지 않음으로써, A 위협 탐색대역(110) 내로 CW가 유입되는지 확인이 불가능하다. 반면에 B 위협 탐색대역(120)을 통한 B 위협 신호는 정상적으로 CW PDW가 생성되어 위협을 식별할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 위협 탐색대역 교차 시에 신호를 검출할 수 있는 교란 시스템의 일부 블록 구성도이다. 우선 도 2를 설명함에 있어서 기본적으로 도 1에서 설명한 A 위협 탐색대역(110)의 신호를 정확히 검출하기 위한 구성만을 도시하였으며, 그 외에 다른 구성들은 생략하였다. 또한 무선 신호를 수신하기 위한 기본적인 구성도 일부 생략되었음에 유의해야 한다.

제1대역 선택필터(201)는 안테나로부터 수신된 신호 중 미리 선택된 대역 즉, A 위협 탐색대역(110)의 대역 내 신호만 통과하도록 필터링하여 PDW 생성부(205)로 제공한다. 또한 제2대역 선택필터(203)는 A 위협 탐색대역(110)의 대역 외 신호만 통과하도록 필터링하여 PDW 생성부(205)로 제공한다. 이때, 제2대역 선택필터(203)는 앞에서 설명한 바와 같이 A 위협 탐색대역(110)과 B 위협 탐색대역(120)이 중첩되는 경우 중첩된 대역의 신호를 필터링하여 PDW 생성부(205)로 제공한다. 따라서 제2대역 선택필터(203)는 A 위협 탐색대역(110)과 B 위협 탐색대역(120)이 중첩되는 경우에만 구동하도록 구성할 수도 있다.

이와 같이 필터링된 신호를 수신한 PDW 생성부(205)는 제1대역 선택 필터(201)로부터 수집된 신호로부터 펄스에 기반한 위협 신호에 대한 PDW를 생성하여 메모리(207)에 저장한다. 또한 PDW 생성부(205)는 제2대역 선택 필터(203)로부터 수집된 신호로부터 펄스에 기반한 위협 신호 중 인접한 대역으로부터의 신호 즉, CW 신호에 대한 PDW를 생성하여 메모리(207)에 저장한다.

판단부(209)는 메모리(207)에 저장된 PDW 정보를 읽어와서 위협 신호가 포착되었는지를 판단한다. 판단부(209)는 메모리(207)에 저장된 PDW 정보들에 기반하여 중첩 대역이 존재하여 인접 대역으로부터 CW 신호가 유입되는 경우인지를 검사하여 최종적으로 위협 신호가 존재하는지를 판단하는 것이다. 이러한 판단부(209)의 동작은 후술되는 제어 흐름도에서 더 상세히 살피기로 하되, 판단부(209)에서 본 발명에 따른 판단을 수행하기 위해 주파수 도메인에서 PDW 생성에 대하여 좀 더 살펴보기로 하자.

도 3은 A 위협 탐색대역에서 수집 주파수 대역 내의 신호에 대한 PDW 생성을 설명하기 위한 주파수 도메인의 그래프이다.

도 3에 도시한 바와 같이 A 위협 탐색대역(110)에서 수집 주파수 대역은 앞에서 설명한 바와 같이 A 위협 탐색 대역의 가장 낮은 주파수(f1_min)부터 가장 높은 주파수(f1_max)까지의 대역을 가진다. 이때, 수집 주파수 대역 내(f1_min ~ f1_max)에 위협 신호인 펄스 신호(301) 또는/및 CW 신호(302)가 존재할 수 있다. 그러면 PDW 생성부(205)는 각 신호에 대한 PDW를 생성한다.

그런데, 수집 주파수 대역(f1_min ~ f1_max) 외의 펄스(Pulse) 또는 CW 신호는 수집주파수 대역 기준에 의해 필터링되므로 PDW가 생성되지 않는다. 따라서 이러한 경우 앞서 도 1에서 살핀 바와 같이 중첩이 발생하게 되면, 특히나 위험한 경우가 될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 위와 같이 대역 외에 존재하지만, 탐색대역으로 유입되는 위험 신호인 펄스 또는/및 CW 신호에 대하여 PDW를 생성할 수 있도록 하며, 이러한 CW 신호 유입 여부를 판단하도록 한다.

따라서 판단부(209)에서 위협 신호가 있다고 판단되는 경우 교란신호 발생부(211)로 위협 신호에 대한 정보를 제공한다. 그러면 교란신호 발생부(211)는 항공기에 위협을 주는 미사일, 레이더 등으로부터 발사되는 전자파 교란신호를 생성하여 방사한다. 이를 통해 항공기의 생존률을 높일 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자파 교란 시스템에서 위협 신호 탐색 과정의 흐름도이다.

전자파 교란 시스템의 제1대역 선택 필터(201) 또는/및 제2대역 선택 필터(203)는 400단계에서 주파수 밴드 탐색을 수행하기 위해 미리 설정된 주파수 대역에서 500MHz 단위로 위협 신호의 검색을 위해 대역 통과 필터(BPF, Band Pass Filter)를 조정 또는 선택한다. 이와 같이 전체 대역에서 위협 신호 검색을 위한 탐색 대역이 선택되면, 제1대역 선택 필터(201) 또는/및 제2대역 선택 필터(203)는 선택된 주파수 대역만을 필터링하고, 필터링된 신호를 PDW 생성부(205)출력한다.

그러면 PDW 생성부(205)에서는 하나의 필터(201) 또는 두 개의 필터(201, 203)에 선택된 대역에서 입력되는 신호를 처리하기 위해 402단계에서 디지털 PDW 필터 세팅을 수행한다. 이러한 디지털 PDW 필터 세팅은, 도 1에서 살핀 바와 같이 A 위협 탐색대역(110)과 B 위협 탐색대역(120)의 중첩지역이 존재하는가를 미리 설정하고, 각각의 대역에서 위협 신호를 검출하기 위해 펄스 신호 또는 CW 신호의 특성 정보를 설정하는 것이다.

이와 같이 디지털 PDW 필터 세팅이 완료되면, 404단계에서 PDW 생성부(205)는 제1대역 선택 필터(201) 또는/및 제2대역 선택 필터(203)로부터 입력되는 신호에 따라 전방 탐색이 이루어진다. 여기서 전방 탐색이란, 설정된 수집 주파수 대역의 전체에서 해당하는 필터로부터 위협 신호인 펄스 신호 또는/및 CW 신호가 수신되는가를 검사하는 것이다. 이와 같이 설정된 수집 주파수 대역에서 펄스 신호 또는/및 CW 신호의 검색을 수행이 이루어지면, 생성된 값들은 메모리(207)에 저장된다.

설정된 대역에서 위협 신호를 검사하기 위해 판단부(209)는 406단계에서 메모리(207)에 저장된 검색 결과를 읽어와서 수집된 PDW 탐색대역 내에 주파수 기준 PDW를 필터링한다. 이러한 주파수 기준 PDW를 필터링하는 것은, 설정된 대역의 기본 특성을 제외하기 위한 것이다. 또한 본 발명에 따른 판단부(209)는 수집된 PDW 탐색대역 내의 주파수 기준 PDW 필터링 시에 CW에 대한 PDW를 제외한다.

판단부(209)에서 CW에 대한 PDW를 제외함으로써 도 1에서 설명한 바와 같은 현상을 제거하는 것이다. 즉, A 위협 탐색대역(110)과 B 위협 탐색대역(120)간 중첩되는 경우에 B 위협 운용 주파수의 CW 신호가 A 위협 탐색대역(110)으로 유입되어 A 위협 탐색대역(110)에서 식별되지 않았던 펄스 위협 신호를 검출할 수 있게 된다. 또한 B 위협 탐색대역(120)에서도 CW 신호가 식별되지 않던 문제를 해결할 수 있다. 이러한 결과를 표로 도시하면 하기 <표 1>과 같이 도시할 수 있다.

그런 후 판단부(209)는 408단계로 진행하여 PDW 중 CW가 존재하는가를 검사한다. CW가 존재하는 경우 410단계로 진행하여 CW에 대한 임계값을 6dB만큼 증가시키고 412단계로 진행한다. 반면에 PDW 중 CW가 존재하지 않는 경우 412단계로 바로 진행한다.

위와 같이 임계값을 변경함으로, 대역 외로부터 유입되는 CW 신호에 대한 확인할 수 있게 된다. 즉, 펄스(Pulse) 신호 수집 시 필터링 대역 이외의 CW 신호 유입 여부를 확인하여 CW 유입 처리 알고리즘을 적용 후 펄스 신호를 재수집하여 위협 신호 분석 및 식별 가능하게 되는 것이다.

즉, 판단부(209)는 412단계에서 전방 및 후방 확장 수집 및 PDW 분석을 통해 전자파 교란을 위한 알람 생성을 위한 신호를 생성할 것인가의 여부를 결정한다. 이후 판단부(209)는 판단된 결과에 따라 교란 신호 발생 여부를 알리는 정보를 교란 신호 발생부(211)로 제공한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 사상적 범주에 속한다.

100 : 중첩 주파수 대역
110 : A 위협 탐색대역(펄스 타입 신호 수신)
120 : B 위협 탐색대역(CW 타입 신호 수신)
201, 203 : 대역 선택 필터
205 : PDW 생성부
207 : 메모리
209 : 판단부
211 : 교란신호 발생부

Claims (9)

1. 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치에 있어서,
   위협 신호를 검사하기 위한 전체 대역에서 미리 설정된 일부 탐색대역의 신호와 상기 일부 탐색대역과 인접한 대역으로부터 유입된 신호를 분리하여 통과시키는 필터부와,
   상기 필터부에서 분리 통과된 신호의 각각으로부터 위협 신호에 대한 펄스 상세 데이터(PDW)를 생성하는 펄스 상세 데이터(PDW) 생성부와,
   상기 일부 탐색대역과 상기 인접한 대역이 중첩되어 상기 인접한 대역의 운용 주파수(CW)가 유입되는 경우에도, 상기 일부 탐색대역의 위협 신호인 펄스 위협 신호의 존재를 판단하는 판단부를 포함하는 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터부는,
   상기 펄스 위협 신호만을 통과시켜 출력하는 제1대역 선택필터와,
   상기 인접한 대역의 운용 주파수만를 통과시켜 출력하는 제2대역 선택필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 펄스 위협 신호에 대한 PDW 및 상기 유입된 인접한 대역의 운용 주파수에 대한 PDW를 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 판단부로부터 제공되는 상기 펄스 위협 신호에 의거하여 해당 대역의 교란 신호를 발생하여 방사하도록 하는 교란신호 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 판단부는,
   상기 유입된 인접한 대역의 운용 주파수(CW)에 대한 펄스 상세 데이터(PDW)가 존재할 경우에는 상기 CW의 세기에 대한 임계값을 미리 설정된 값만큼 상향 조정하고, 상기 임계값 상향 조정된 CW를 바탕으로 상기 PDW 분석을 통해 상기 펄스 위협 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 전자파 교란 시스템에서 신호 탐색 장치.
   
   
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