KR101285692B1 - 방향 탐지 보정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 방향 탐지 보정 장치는 측정된 위상차를 도래각을 기준으로 사인 곡선화하는 곡선화부, 상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값 yi와 동일한 최대값을 갖는 코사인값 xi를 생성하는 코사인값 생성부, 상기 yi와 상기 xi를 이용한 원형 피팅(fitting)을 통해 피팅된 결과의 y0값으로 추세선을 생성하는 추세선 생성부 및 상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값에서 상기 추세선과의 차이가 기설정된 임계값 이상인 데이터를 비정상 데이터로 처리하는 데이터 보정부를 포함함으로써, 방향 탐지 데이터를 신뢰성 있게 보정할 수 있다.

Description

방향 탐지 보정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTING DIRECTION FINDING DATA}
본 발명은 방향 탐지 보정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방향 탐지 데이터에서 신뢰할 수 없는 데이터를 검색하여 처리함으로써 방향 탐지 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방향 탐지 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
방향 탐지 장치/시스템은 고유의 특성(통합-integration에 따른)과 불안전함을 보정(calibration)한 후 방향 탐지를 한다.
방향 탐지를 위한 보정은 챔버와 같이 실험에 적합한 보정 환경에서 이루어지거나 실제의 상황과 유사한 주파수 특성의 획득이나 방향 탐지 실험의 규모 때문에 야지(field)와 같은 보정 환경에서 이루어진다.
보정 작업 중 잡음이나 데이터의 튀는 현상(튀는 점, sharp-pointed point)으로 신뢰할 수 있는 범위를 벗어나는 데이터가 존재한다. 그러나, 보정시간이 1일에서 수십일 정도로 길고, 데이터량이 많기 때문에 보정 데이터의 검사는 부분적으로 이루어진다. 일부 외국(프랑스) 장비의 경우 사람의 직관에 의해 수동으로 신뢰할 수 없는 데이터를 수정(후보정)하는 경우도 있다.
본 발명은 방향 탐지 데이터에서 신뢰할 수 없는 데이터를 검색하여 처리함으로써 방향 탐지 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방향 탐지 보정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방향 탐지 보정 장치는 측정된 위상차를 도래각을 기준으로 사인 곡선화하는 곡선화부, 상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값 yi와 동일한 최대값을 갖는 코사인값 xi를 생성하는 코사인값 생성부, 상기 yi와 상기 xi를 이용한 원형 피팅(fitting)을 통해 피팅된 결과의 y0값으로 추세선을 생성하는 추세선 생성부 및 상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값에서 상기 추세선과의 차이가 기설정된 임계값 이상인 데이터를 비정상 데이터로 처리하는 데이터 보정부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 곡선화부는 소정 도래각에서의 위상차 1개와 상기 위상차에 ±360도 및 ±720 연산한 위상차 4개 중 사인 곡선에 가장 근접한 값을 선택함으로써 상기 사인 곡선화를 수행할 수 있다.
또한, 상기 곡선화부는 360도를 기설정된 각도 간격으로 나눈 도래각에서의 위상차를 사인 곡선화할 수 있다.
여기서, 상기 기설정된 각도 간격은 4도 간격일 수 있다.
또한, 상기 추세선 생성부는 다음의 수학식을 통해 원형 피팅을 수행할 수 있다.
Figure 112012053551512-pat00001
여기서, n은 360도를 기설정된 각도 간격으로 나누어 산출된 단계이고,
yi는 사인 곡선화된 보정 데이터의 값이고
xi는 yi를 이용해 생성된 코사인값이고,
y0는 피팅된 보정 데이터값이고,
x0는 피팅된 코사인값이고,
r은 반지름으로 추세선 보정 데이터 값과 코사인값의 최대값이다.
또한, 상기 데이터 보정부는 상기 임계값 이상의 데이터를 삭제할 수 있다.
한편, 본 발명의 방향 탐지 보정 방법은 측정된 위상차를 사인 곡선화하는 단계, 상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값 yi와 동일한 최대값을 갖는 코사인값 xi를 생성하는 단계, 상기 yi와 상기 xi를 이용한 원형 피팅을 통해 피팅된 원의 y0값으로 추세선을 생성하는 단계, 상기 추세선의 데이터에서 상기 사인 곡선화된 보정 데이터와의 차이가 기설정된 임계값 이상인 데이터를 비정상 데이터로 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
이때의 방향 탐지 보정 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 프로그램으로서 기록될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 방향 탐지 보정 장치 및 방법은 도래각을 기준으로 위상차를 사인 곡선화하고, 원형 피팅을 통해서 사인 곡선화된 위상차와 대비되는 추세선을 형성하여 추세선과 사인 곡선화된 위상차와의 차이를 이용하여 비정상적인 데이터를 추출하여 처리한다.
이와 같은 과정은 자동적으로 수행되므로 신속하고 또한 신뢰성 있게 방향 탐지 데이터를 보정할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 방향 탐지 보정 장치를 나타낸 블럭도.
도 2는 도래각별로 측정 산출된 위상차를 도래각 기준으로 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명과 관련된 방향 탐지 보정 장치의 곡선화부에서 생성되어야 할 그래프.
도 4는 본 발명과 관련된 방향 탐지 보정 장치의 곡선화부에서 생성되는 실제 그래프.
도 5는 본 발명과 관련된 방향 탐지 보정 장치의 추세선 생성부에서 생성된 추세선과 곡선화부에서 생성된 사인 곡선을 함께 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명과 관련된 방향 탐지 보정 장치의 추세선 생성부에서 생성된 추세선과 곡선화부에서 생성된 사인 곡선의 차를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명과 관련된 방향 탐지 보정 장치를 반복하여 구동할 경우 생성되는 추세선을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발멸과 관련된 방향 탐지 보정 방법을 나타낸 흐름도.
이하, 본 발명과 관련된 방향 탐지 보정 장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 방향 탐지 보정 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 1에 도시된 방향 탐지 보정 장치는 측정된 위상차를 도래각을 기준으로 사인 곡선화하는 곡선화부(110), 상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값 yi와 동일한 최대값을 갖는 코사인값 xi를 생성하는 코사인값 생성부(130), 상기 yi와 상기 xi를 이용한 원형 피팅(fitting)을 통해 피팅된 결과의 y0값으로 추세선을 생성하는 추세선 생성부(150), 상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값에서 상기 추세선과의 차이가 기설정된 임계값 이상인 데이터를 비정상 데이터로 처리하는 데이터 보정부;(170)를 포함하고 있다.
위상차를 이용한 방향 탐지 장치는 복수의 안테나로부터 수신된 신호 간의 위상차를 이용하여 도래각을 추정하는데, 이 과정에 룩업 테이블이 이용된다. 룩업 테이블은 실제의 실험을 통해 생성된다. 예를 들어 방사 위치를 알고 있는 송신기의 신호를 수신하면 방향 탐지 장치는 위상차를 산출하게 되는데, 이렇게 산출된 위상차를 송신기와 방향 탐지 장치의 위치로부터 산출되는 도래각에 대응시켜 테이블화한 것이 룩업 테이블이다.
이와 같이 룩업 테이블을 생성하는 실험 환경 또는 방향 탐지 장치의 성능을 테스트하는 실험 환경에서 잡음이나 측정 데이터가 튀는 현상이 나타나게 되는데, 이와 같은 현상으로 발생된 위상차의 오류를 보정할 필요가 있다.
이를 위해 곡선화부(110)는 측정된 위상차를 가공하여 도래각을 기준(x축)으로 하는 사인 곡선을 생성한다.
도래각별로 측정 산출된 위상차를 도래각 기준으로 그래프화하면 도 2에서와 같이 상당히 불규칙한 형태의 곡선 형태를 나타내게 된다. 이는 수신된 신호가 정방향일 때는 0도이 위상차, 우측 90도일 때는 90도의 위상차, 반대 방향일 때는 180도의 위상차를 갖게 되기 때문이다. 즉, 도래각에 따라 주기성이 반영되기 때문이다.
따라서, 곡선화부는 소정 도래각에서의 위상차 1개와 상기 위상차에 ±360도 및 ±720 연산한 위상차 4개 중 사인 곡선에 가장 근접한 값을 선택함으로써 사인 곡선화를 수행한다. 즉, 소정 도래각에서의 위상차는 도 2에서와 같이 하나의 값으로 나타나는데, 이때의 값과 ±360도 연산한 값과 ±720 연산한 값 총 5개의 값 중에서 사인 곡선에 가장 근접한 값인 보정 데이터의 값을 도래각별로 선택함으로써 사인 곡선을 생성할 수 있다.
이때 도래각은 기설정된 각도 간격으로 나눈 것일 수 있다. 도래각은 방향 탐지 장치(구체적으로 안테나)를 기준으로 한 것으로 전 범위는 360도이다. 이때 미세한 도래각 간격으로 사인 곡선을 형성하게 되면 많은 시간과 연산이 필요하다. 따라서, 일정 간격의 도래각에 대한 위상차로만 사인 곡선화를 수행할 수 있다. 물론, 각 도래각 사이의 사인 곡선화가 이루어지지 않은 도래각에 대한 보정 작업은 이루어지지 않게 되나 보정이 이루어진 도래각 사이의 미세 도래각에서의 위상차는 보정이 이루어진 도래각을 이용한 보간 기법을 통해 산출될 수 있으므로 별다른 무리는 없다. 정리하면, 곡선화부는 360도를 기설정된 각도 간격으로 나눈 도래각에서의 위상차를 사인 곡선화할 수 있다. 예를 들어 이때의 기설정된 각도 간격은 4도 간격일 수 있다. 이렇게 되면 360도는 90단계로 나뉘게 되므로 90개의 도래각에서의 위상차로서 사인 곡선을 형성하게 된다.
곡선화부에서 생성된 사인 곡선은 도 3과 같이 이상적인 삼각 함수의 형태로 나타나야 하나, 실제로는 안테나 특성, 잡음의 영향에 의해 도 4와 같이 불규칙한 형태로 나타나게 된다. 이렇게 불규칙한 형태로 나타나게 되는 사인 곡선의 값 중 허용 범위 이상의 값이 보정 대상이 된다.
허용 범위 이상의 값을 추출하기 위해 코사인값 생성부(130)와 추세선 생성부(150)가 이용된다.
본 실시예에서는 허용 범위 이상의 값을 추출하는 방법으로 이상적인 곡선 형태의 추세선을 이용한다. 이때 추세선 형성에 필요한 데이터를 도출하는데 코사인값 생성부(130)가 이용된다.
코사인값 생성부(130)는 사인 곡선화된 보정 데이터의 값 yi와 동일한 최대값을 갖는 코사인값 xi를 생성한다.
추세선 생성부(150)는 yi와 xi를 이용한 원형 피팅(fitting)을 통해 피팅된 결과의 y0값으로 이상적인 곡선 형태의 추세선을 생성한다.
이때의 원형 피팅은 다음의 수학식 1에 의해 이루어진다.
Figure 112012053551512-pat00002
여기서, n은 360도를 기설정된 각도 간격으로 나누어 산출된 단계이고,
yi는 사인 곡선화된 보정 데이터의 값이고
xi는 yi를 이용해 생성된 코사인값이고,
y0는 피팅된 보정 데이터값이고,
x0는 피팅된 코사인값이고,
r은 반지름으로 추세선 보정 데이터 값과 코사인값의 최대값이다.
수학식 1에 의해 생성된 추세선의 형태는 도 5와 같다. 도 5를 살펴보면 곡선화부에서 생성된 불규칙적인 사인 곡선과 대응되는 이상적인 사인 곡선의 형태가 추세선이 된다.
데이터 보정부(170)는 사인 곡선화된 보정 데이터의 값에서 추세선과의 차이가 기설정된 임계값 이상인 데이터를 비정상 데이터로 처리한다. 곡선화부에서 생성된 사인 곡선과 추세선과의 차이를 나타낸 그래프는 도 6과 같다. 이때의 그래프에서 기설정된 임계값 이상의 데이터가 비정상 데이터가 된다. 비정상 데이터의 처리 방식은 다양할 수 있으며, 일예로 삭제될 수 있다.
도 6에는 3차 스플라인 보간법에 의해 비정상 데이터를 추출하였을 때의 결과를 함께 나타내고 있는데, 살펴보면 본 실시예에 따라 추출된 비정상 데이터의 역치값이 96.4인데 비하여 3차 스플라인 보간법으로 추출된 비정상 데이터의 역치값이 60인 것을 알 수 있다. 따라서, 보다 용이하게 비정상 데이터를 추출할 수 있다.
한편, 이상에서 비정상 데이터가 처리된 이후에도 신뢰성 향상을 위해 비정상 데이터 처리 과정을 일정 회수 반복할 수 있다. 앞에서 살펴본 추세선을 원본데이터 추세선이라 할 때 도 7에서와 같이 원본데이터 추세선은 비정상 데이터 처리 후의 데이터를 이용해 생성된 후보정 추세선과 동일하지 않음을 알 수 있다. 따라서, 변동이 있는 추세선을 이용해 재차 비정상 데이터가 존재하는지 검색하기 위해 일정 회수 반복할 수 있다.
도 8은 본 발명과 관련된 방향 탐지 보정 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 8에 도시된 방향 탐지 보정 방법은 도 1에 도시된 방향 탐지 보정 장치의 동작으로서 설명될 수도 있다.
먼저, 측정된 위상차를 사인 곡선화한다(S 510). 곡선화부(110)에서 이루어지는 동작으로 주기성에 의해 불연속적인 값을 갖는 위상차에 0도, ±360도, ±720도 연산하여 사인 곡선에 근접한 한 값을 선택한다. 도래각마다 이와 같은 작업을 반복함으로써 사인 곡선을 생성한다. 이렇게 생성된 사인 곡선은 안테나 특성, 방향 탐지 장치 내부 소자의 특성, 잡음 등에 의해 이상적인 형태가 되지 않고 불규칙한 형태가 된다.
상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값 yi와 동일한 최대값을 갖는 코사인값 xi를 생성한다(S 520). 코사인값 생성부(130)에서 수행되는 동작이다.
상기 yi와 상기 xi를 이용한 원형 피팅을 통해 피팅된 원의 y0값으로 추세선을 생성한다(S 530). 추세선 생성부(150)에서 수행되는 동작으로 곡선화부에서 생성된 불규칙한 형태의 사인 곡선과 대비되는 이상적인 사인 곡선 형태의 추세선을 생성한다.
상기 추세선의 데이터에서 상기 사인 곡선화된 보정 데이터와의 차이가 기설정된 임계값 이상인 데이터를 비정상 데이터로 처리한다(S 540). 데이터 보정부(170)에서 수행되는 동작으로 곡선화부에서 생성된 사인 곡선과 추세선을 대비하여 그 차가 기설정된 임계값 이상인 경우 비정상 데이터로 처리한다. 이와 같은 비정상 데이터를 적절하게 처리함으로써 방향 탐지에 대한 보정이 완료된다.
한편, 이상의 방향 탐지 보정 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 프로그램으로서 기록될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
위상차를 이용하여 방향을 탐지하는 시스템에 적용할 수 있다.
또한, 방향 탐지 시스템을 위한 룩업 테이블을 작성하는 시스템에 적용할 수 있다.
110...곡선화부 130...코사인값 생성부
150...추세선 생성부 170...데이터 보정부

Claims (8)

  1. 측정된 위상차를 도래각을 기준으로 사인 곡선화하는 곡선화부;
    상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값 yi와 동일한 최대값을 갖는 코사인값 xi를 생성하는 코사인값 생성부;
    상기 yi와 상기 xi를 이용한 원형 피팅(fitting)을 통해 피팅된 결과의 y0값으로 추세선을 생성하는 추세선 생성부; 및
    상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값에서 상기 추세선과의 차이가 기설정된 임계값 이상인 데이터를 비정상 데이터로 처리하는 데이터 보정부;
    를 포함하는 방향 탐지 보정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡선화부는 소정 도래각에서의 위상차 1개와 상기 위상차에 ±360도 및 ±720 연산한 위상차 4개 중 사인 곡선에 가장 근접한 값을 선택함으로써 상기 사인 곡선화를 수행하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 보정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 곡선화부는 360도를 기설정된 각도 간격으로 나눈 도래각에서의 위상차를 사인 곡선화하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 보정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기설정된 각도 간격은 4도 간격인 것을 특징으로 하는 방향 탐지 보정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 추세선 생성부는 다음의 수학식을 통해 원형 피팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 보정 장치.
    Figure 112012053551512-pat00003

    여기서, n은 360도를 기설정된 각도 간격으로 나누어 산출된 단계이고,
    yi는 사인 곡선화된 보정 데이터의 값이고
    xi는 yi를 이용해 생성된 코사인값이고,
    y0는 피팅된 보정 데이터값이고,
    x0는 피팅된 코사인값이고,
    r은 반지름으로 추세선 보정 데이터 값과 코사인값의 최대값이다.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 보정부는 상기 임계값 이상의 데이터를 삭제하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 보정 장치.
  7. 측정된 위상차를 사인 곡선화하는 단계;
    상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값 yi와 동일한 최대값을 갖는 코사인값 xi를 생성하는 단계;
    상기 yi와 상기 xi를 이용한 원형 피팅을 통해 피팅된 원의 y0값으로 추세선을 생성하는 단계;
    상기 사인 곡선화된 보정 데이터의 값에서 상기 추세선과의 차이가 기설정된 임계값 이상인 데이터를 비정상 데이터로 처리하는 단계;
    를 포함하는 방향 탐지 보정 방법.
  8. 제 7 항의 방법을 프로그램으로 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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