KR101333596B1 - 전파수신장치간의 ｔｄｏａ보정장치 및 방법 - Google Patents

전파수신장치간의 ｔｄｏａ보정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전파수신장치간의 TDOA보정장치 및 방법에 관한 것으로, 전파수신장치를 통해 PDW를 생성할 수 있는 장치를 구현한 후 위치 추정의 오차를 최소화하기 위해 이론적으로 동일한 TOA를 갖는 조건하에서 주파수별, 수신 채널 및 수신채널의 내부 경로별 및 수신 전력별로 전파수신장치간 TDOA보정 테이블을 구성함으로써 실제로 TDOA보정 테이블이 저장된 중앙통제장치가 각 전파수신장치로부터 수신된 위협신호의 펄스정보(PDW)를 수신하여 펄스정보(PDW) 도착시간(TOA)을 기반으로 TDOA를 추출할 때 신호도착시간차(TDOA)를 손쉽게 보정할 수 있다.

Description

전파수신장치간의 ＴＤＯＡ보정장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR TDOA CALIBRATION BETWEEN RF RECEIVERS}
본 발명은 복수의 수신 안테나로부터 고주파 신호를 수신하여 펄스정보(PDW : Pulse Description Word)를 생성하는 전파수신장치간의 신호도착시간차(TDOA)를 보정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이더 신호를 탐지 및 식별하기 위하여 전자전 지원 시스템은, 전방위로부터 수신되는 레이더 신호를 수신한 후 펄스단위의 변수 제원을 측정하여 펄스정보(Pulse Description Word)를 생성한다. 상기 펄스정보(PDW)에는 주파수, 펄스세기(Pulse Amplitude : PA), 도착시간(Time Of Arrival :TOA) 및 도래 방위각(Angle Of Arrival : AOA)등이 포함된다.
그리고 신호의 도착시간차(Time Difference Of Arrival : TDOA)를 이용하여 신호원의 위치를 추정하는 시스템은 다수의 전파 수신장치와 중앙통제장치로 일반적으로 구성된다. 일반적으로 다수의 전파수신장치를 원거리에서 이격 운용하여 수신되는 신호의 펄스정보(PDW)에 포함된 도착시간(TOA)정보를 생성하며 중앙통제장치는 각 전파수신장치들로부터 신호의 펄스정보들을 수신하여 도착시간(TOA)를 기반으로 도착시간차(TDOA)를 추출하여 신호원의 위치를 추정한다.
이를 위하여 각 전파수신장치는 고주파 수신부를 통해 고주파 신호를 수신하여 중간주파수로 변환한 다음 디지털 신호 수신 및 측정부(PWD발생부)로 입력한다. 하지만, 각 전파수신장치는 내부 경로를 형성하는 다수의 고주파 부품들을 포함하고 있기 때문에 상기 고주파 신호가 상기 고주파 부품들을 통과할 때 고주파 부품들의 비선형적 특성 및 경로별 그룹지연(Group Delay)등에 의한 신호 전달지연에 의해 각 전파수신장치가 이론적으로 동일한 도착시간(TOA)를 가지는 위협 신호(탐지신호)를 동일한 내부 경로를 통해 수신하여도 각 전파수신장치간에 TOA오차가 발생된다.
따라서, 실제로 다수의 전파수신장치를 운용하여 위협의 신호를 수신하는 경우 각 전파수신장치는 중앙통제장치로 위협 신호의 펄스정보(PDW)를 생성하여 전송하고, 중앙통제장치는 각 전파수신장치로부터 수신된 위협 신호 펄스정보(PDW)의 도착시간(TOA) 정보를 기반으로 TDOA를 추출시, 주파수별, 수신 전력별, 수신 채널별, 수신채널의 내부 경로별로 TDOA(ime Of Arrival)를 보정해주어야 한다.
따라서, 본 발명은 시험을 통해 중앙통제장치에서 각 전파수신장치로부터 수신된 위협 신호 펄스정보(PDW)의 도착시간(TOA) 정보를 기반으로 TDOA를 추출시 신호도착시간차(TDOA)를 보정하기 위한 TDOA 보정 테이블을 생성할 수 있도록 TDOA 보정장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 전파수신장치간의 TDOA보정방법은, 고주파 신호를 복수 채널로 분기하여 복수의 전파수신장치로 인가하는 단계; 시각동기를 위한 정밀 주파수 및 정밀 시각정보를 발생하는 단계; 상기 분기된 복수 채널의 고주파 신호를 주파수 및 신호세기별, 채널별 및 내부 경로별로 각 전파수신장치로 인가하여, 상기 정밀 주파수 및 정밀 시각정보에 따라 나노초 해상도의 도착시간(TOA)를 갖는 펄스정보(PDW)를 생성하는 단계; 상기 복수의 전파 수신장치에서 생성된 도착시간(TOA)의 차(TDOA)를 비교하여 TDOA보정 테이블을 생성하는 단계; 및 상기 TDOA보정 테이블을 중앙통제장치에 저장하고 중앙통제장치에서 각 전파수신장치로부터 수신된 위협 신호 펄스정보(PDW)의 도착시간 (TOA) 정보를 기반으로 TDOA를 추출시 신호도착시간차(TDOA)를 보정하는 단계;를 포함한다.
상기 정밀 주파수 정보는 기준 클럭이고, 상기 정밀 시각정보는 1PPS(1 Pulse Per Second) 및 TOD(Time Of Day)이다.
상기 펄스정보(PDW)를 생성하는 단계는 상기 분기된 복수 채널의 고주파 신호를 주파수 및 신호세기별, 채널별 및 내부 경로별로 각 전파수신장치로 인가하여 중간주파수 신호로 변환하는 단계; 상기 정밀 주파수정보에 따라 상기 복수 채널의 중간 주파수신호를 디지탈신호로 변환하는 단계; 및 상기 정밀 주파수 및 정밀 시각정보에 따라 상기 복수 채널의 디지탈신호로부터 나노초 해상도의 도착시간(TOA)를 갖는 펄스정보(PDW)를 생성하는 단계;를 포함한다.
상기 TDOA보정 테이블을 생성하는 단계는 상기 나노초 해상도의 도착시간(TOA)을 이용하여 각 전파수신장치별로 기준 전파수신장치 대비 신호의 도착시간차(TDOA)를 계산하는 단계; 및 기준 전파수신장치 대비 나머지 전파수신장치의 TDOA가 0이 되도록 TOA보정 테이블을 생성하는 단계;를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 전파수신장치간의 TDOA보정장치는, 고주파 신호 신호를 복수 채널로 분기하는 분주부; 정밀 주파수 및 정밀 시각정보를 발생하는 정밀시각 생성부; 분주부에서 분기된 복수 채널의 고주파 신호를 주파수 및 신호세기별, 채널별 및 내부 경로별로 각 전파수신장치로 인가하여, 상기 정밀 주파수 및 정밀 시각정보에 따라 나노초 해상도의 도착시간(TOA)를 갖는 펄스정보(PDW)를 생성하는 복수의 전파 수신장치; 각 전파 수신장치에서 생성된 TOA의 차이(TDOA)를 비교하여 TDOA보정 테이블을 생성하는 보정 장치부; 및 펄스정보(PDW)를 생성시 복수 채널의 고주파 신호에 대한 주파수 및 신호세기, 채널 및 내부 경로 제어를 수행하는 시험 제어부;를 포함한다.
상기 분주부는 상기 전파수신장치의 수만큼 고주파 신호를 분주하는 제1디바이더; 및 상기 제1디바이더에서 분기된 고주파 신호를 채널 수에 맞게 분기하는 제2디바이더를 포함한다.
상기 보정 장치부는 각 전파 수신장치에서 출력된 PDW의 TOA정보로부터 TOA의 차이(TDOA)가 0이 되도록 수신 채널 및 내부 경로별, 주파수별 및 수신 전력에 따른 TDOA보정 테이블을 생성한다.
본 발명은 이격 운용되는 전파수신장치를 통해 PDW를 생성할 수 있는 장치를 구현한 후 위치 추정의 오차를 최소화하기 위해 이론적으로 동일한 TOA를 갖는 조건하에서 주파수별, 수신 채널 및 수신채널의 내부 경로별 및 수신 전력별로 전파수신장치간 TDOA보정 테이블을 구성함으로써 상기 TDOA보정 테이블이 저장된 중앙통제장치가 각 전파수신장치로부터 수신된 위협 신호 펄스정보(PDW)를 수신하여 펄스정보(PDW) 도착시간(TOA)을 기반으로 TDOA를 추출시 신호도착시간차(TDOA)를 손쉽게 보정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전파수신장치간의 TDOA보정장치의 블럭도.
도 2는 도 1에 도시된 분주부의 상세 구성도.
도 3은 도 1에 도시된 고주파 수신부의 일부 구성도.
도 4는 도 1에 도시된 디지털신호 수신 및 측정부의 상세 회로도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전파수신장치간의 TDOA보정방법을 나타낸 순서도.
도 6은 도 6은 이격된 전파수신장치(300,400)간의 TDOA보정 테이블의 일 예를 나타낸 도면.
도 7은 이격 운용되는 다수의 전파수신장치를 나타낸 시스템.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.
전술한 바와같이, 신호의 도착시간차(Time Difference Of Arrival : TDOA)를 이용하여 신호원의 위치를 추정하는 시스템은 다수의 전파수신장치와 중앙통제장치로 일반적으로 구성된다. 일반적으로 다수의 전파수신장치를 원거리에서 이격 운용하여 수신되는 신호의 펄스정보(PDW)에 포함된 도착시간(TOA)정보를 생성하며 중앙통제장치는 각 전파수신장치들로부터 신호의 펄스정보들을 수신하여 도착시간(TOA)를 기반으로 도착시간차(TDOA)를 추출하여 신호원의 위치를 추정한다. 그런데, 각 전파수신장치에는 고주파 신호의 시간 지연을 유발하는 고주파 수신부가 포함되어 있기 때문에 추출되는 도착시간차(TDOA)에 오차요인이 존재하게 된다. 따라서, 이러한 오차를 최소화하여야 한다.
본 발명은 N개(N은 2개 이상의 자연수)의 수신 안테나를 통해 고주파 신호(레이더 신호)를 수신하여 펄스 정보(Pulse Description Word : PDW)를 생성하는 전파수신장치간의 신호도착시간차(Time Difference Of Arrival : TDOA)를 효과적으로 보정하는 방법 및 장치를 제안한다.
이를 위하여 본 발명은 다수의 전파수신장치를 이격 운용하는 환경을 구현한 후 시험에 의해 주파수별, 수신 전력별, 수신 채널, 수신 채널의 내부 경로별로 TDOA보정 테이블을 생성하여 저장한다. 상기 TDOA보정테이블은 신호원의 위치 추정을 위해 중앙통제장치에 저장되어 중앙통제장치에 수신된 각 전파수신장치의 신호의 펄스정보(PDW)를 기반으로 전파수신장치간의 도착시간차(TDOA)를 추출할 때 각 전파수신장치의 TDOA 보정에 이용된다.
다시 말하면, 본 발명은 위치 추정의 오차를 최소화하기 위해 이론적으로 동일한 TOA를 가지는 조건하에서 고주파 신호를 수신하여 PDW를 생성하는 시험을 수행하여 TDOA 보정 테이블을 생성하고 중앙통제장치에 저장하여 전파수신장치간 TDOA를 추출할 때 전파수신장치간의 TDOA보정에 활용한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전파수신장치간의 TDOA보정장치의 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 전파수신장치간의 TDOA보정장치는, 고주파 신호를 발생하는 고주파신호 발생부(100)와, 고주파 신호 발생부(100)에서 발생된 고주파 신호 신호를 N(N은 2이상의 자연수)개(이하 N채널로 칭함)의 신호로 분기하는 분주부(200)와, 상기 분주부(200)에서 분기된 N채널의 고주파 신호를 중간주파수신호 및 디지털신호로 순차 변환하여 펄스정보(PDW)를 생성하는 복수의 전파 수신장치(300,400)와, 정밀 주파수 정보인 기준 클럭(10MHz)을 생성하는 원자 시계부(500)와, 상기 원자 시계부(500)에서 생성된 정밀 주파수정보(기준클럭)와 함께 정밀 시각 정보(1PPS, TOD)를 복수의 전파 수신장치(300, 400)로 제공하는 정밀시각 생성부(600)와, 각 전파 수신장치(300,400)에서 출력된 PDW의 TOA정보로부터 TOA차이(TDOA)가 0이 되도록 TDOA보정 테이블을 생성하는 보정 장치부(700)와, 각 부의 동작을 제어하는 시험 제어부(800)를 포함한다.
상기 고주파신호 발생부(100)는 시험 제어부(800)의 제어에 따라 소정의 주파수와 신호세기를 갖는 1개의 고주파 펄스 신호(이하 고주파 신호로 칭함)를 발생한다.
상기 분주부(200)는 고주파 신호 발생부(100)에서 생성된 고주파 신호를 입력받아 1:N(N은 2이상의 자연수)로 분기하는 장치이다.
도 2는 분주부(200)의 상세 구성도이다.
도 2에 도시된 바와같이, 분주부는 고주파 신호를 전파수신장치의 수만큼 분기하는 제1디바이더(20)와, 상기 제1디바이더에서 분기된 복수의 고주파 신호를 다시 각 전파수신장치의 채널수만큼 분기하는 제2디바이더(21,22)로 구성된다. 이때, 상기 제1,제2디바이더(20~22)는 분기된 고주파 신호의 전달 지연이 최소화되도록 위상 정합 및 임피던스 정합이 이루어져야 한다. 또한, 상기 제1,제2디바이더(20~22)의 연결에 사용되는 고주파 케이블은 동일한 길이와 특성을 갖는다.
상기 전파수신장치(300,400)는 분주부(200)에서 분기된 N채널의 고주파 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는 고주파 수신부(30,40)와, 상기 N채널의 중간 주파스 신호를 정밀시각 생성부(600)에서 출력된 기준 클럭, 기준 시간정보(1 Pulse Per Second : 1PPS) 및 지연시간(Time Of Day : TOD)에 따라 디지털신호로 변환하여 PWD를 생성하는 디지털신호 수신 및 측정부(31,41)로 구성된다.
상기 복수의 전파 수신장치(300,400)는 동일한 구성을 갖으며, 각각 고주파 수신부(30,40)와 디지털신호 수신 및 측정부(31,41)을 포함하고 있다.
상기 고주파 수신부(30,40)는 케이블(50)을 통해 N개의 고주파 신호를 수신하여 중간주파수 신호로 변환하는 기능을 수행하며 내부에 복수의 고주파 부품을 포함하고 있다. 상기 고주파 부품은 리미터(Limiter), 필터(Filter), 스위치(Switch), 증폭기(Amplifier), 국부 발진기(Local Oscillator) 및 믹서(Mixer)등을 포함한다.
상기 고주파 부품들은 일반적으로 비선형적인 특성을 가지고 있다. 즉, 동일한 공정을 통해 제작된 고주파 부품이라 할지라도 주파수, 입력 수신 전력등의 외부 환경에 따라 신호의 지연 시간이 다르다. 이러한 이유에 의해 N개의 고주파 신호가 다채널 수신부인 고주파 수신부(30)에서 처리될 때 N개의 고주파 채널간에도 고주파 신호의 그룹 지연(Group delay)이 달라지게 된다. 따라서, 이러한 신호의 지연에 대한 주파수, 수신 채널 및 입력 수신 전력의 변화 등에 대한 보정이 필요하다.
도 3은 도 1에서 고주파 수신부(30)의 일부 구성도이다.
도 3에서 각 경로(Path #1, Path #2)는 고주파 부품에 의해 형성된 경로이며, 시험 제어부(800)에서 출력된 경로 제어신호에 따라 상기 형성된 경로를 스위칭하는 스위치(50)를 포함한다. 고주파 수신부(40)의 구성은 고주파 수신부(30)의 구성과 동일하기 때문에 설명은 생략하기로 한다.
상기 디지털신호 수신 및 측정부(31,41)는 고주파 수신부(30,40)로부터 입력된 N개의 중간주파수 신호를 상기 정밀시각 생성부(600)에서 출력된 기준클럭 및 기준 시간 정보(1PPS, TOD)에 따라 디지털신호로 변환한 후 시험 제어부(800)의 제어신호(시험개시/종료신호 및 설정조건)에 따라 펄스정보(PDW)를 생성하는 기능을 수행한다.
도 4는 디지털신호 수신 및 측정부(31,41)의 상세 회로도이다.
도 4에 도시된 바와같이, 디지털신호 수신 및 측정부(31)는 정밀시각 생성부(600)에서 출력된 기준 클럭(Reference Clock)을 체배하는 주파수 체배기(31-1)와, 주파수 체배기(31-1)에서 출력된 클럭신호를 이용하여 N채널의 중간 주파수신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(Analog to Digital Converter: ADC) (31-2)와, 상기 기준 클럭과 정밀 시각생성부(600)에서 출력된 정밀시각정보(1PPS, TOD)에 동기되어 상기 ADC(31-2)에서 출력된 디지털신호(A/D데이타)로부터 나노초(ns)의 해상도를 갖는 TOA를 측정하는 정밀 TOA측정부(31-3)와, 상기 측정된 나노초의 해상도를 갖는 TOA가 포함된 펄스정보(PDW)를 생성하는 PDW생성부(31-4)로 구성된다.
상기 원자 시계부(500)는 원자시계부(600)는 세슘이나 루비듐 등의 원자시계로 구성되어, 10MHz의 클럭을 제공하는 기능을 수행한다.
상기 정밀시각 생성부(600)는 이격된 전파수신장치간의 시각을 정밀하게 동기시키기 위하여 모든 전파수신장치(300,400)로 정밀시각정보(1PPS, TOD :Time Of Day)와 정밀주파수정보(Reference clock) 를 제공하는 기능을 수행한다.
상기 보정 장치부(700)는 각 전파수신장치(300,400)에서 측정된 PDW를 이용하여 TDOA를 추출하여, 신호원의 위치를 추정하는 중앙통제장치(미도시)에서 TDOA보정을 수행할 수 있도록 수신 채널 및 내부 경로별, 주파수 별, 입력 신호세기별로 기준 전파수신장치의 TOA 대비 다른 전파수신장치의 TOA 차이가 ‘0’이 되도록 TDOA 보정 테이블을 생성한다. 그리고, 상기 TDOA 보정 테이블은 중앙통제장치 내부의 메모리(미도시)에 저장되어 위협의 위치를 추정하기 위해 중앙통제장치에 수신된 각 전파수신장치의 위협 신호 펄스정보(PDW)를 기반으로 전파수신장치간의 도착시간차(TDOA)를 추출할 때 각 전파수신장치의 TDOA 보정에 활용된다.
상기 시험 제어부(800)는 예를들면 PC등으로 구성되어 상기 TDOA 보정 테이블 생성을 위하여 복수 채널의 고주파 신호에 대한 주파수 및 신호세기, 채널 및 내부 경로 제어를 수행한다. 예를들면, 고주파 신호 발생부(100)에서 출력되는 고주파 신호의 주파수 및 신호 세기(전력), 고주파 수신부(30)의 내부 경로, 디지털 신호 수신 및 측정부(31)의 측정 동작(시험개시/종료, 시험대상 채널 수) 및 보정 장치부(400)내의 기준채널 설정(설정조건)등을 제어할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 전파수신장치간의 TDOA보정장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전파수신장치간의 TDOA보정방법을 나타낸 순서도이다.
운용자는 시험 제어부(800)를 통해 TOA보정을 위한 각종 시험 데이타를 변경한다. 상기 시험 데이타는 보정 주파수(고주파신호의 주파수), 수신 전력(고주파 신호의 세기), 보정채널(채널 1~채널 N) 및 내부 경로 제어등을 포함한다.
TDOA보정을 위한 시험이 개시되면, 고주파 신호 발생부(100)는 시험 제어부 (800)의 제어에 따라 소정의 주파수와 신호세기(전력)을 갖는 고주파 펄스 신호(고주파 신호로 칭함)를 생성한다(S10).
분주부(200)는 고주파 신호 발생부(100)에서 생성된 고주파 신호를 입력받아 1:N(N은 2이상의 자연수)로 분기하여 각 전파수신장치(300,400)로 제공한다(S11). 상기 N채널의 고주파신호를 입력받은 각 전파수신장치(300,400)내의 고주파 수신부(30, 40)은 시험 제어부(800)에서 출력된 경로 제어신호에 따라 상기 N개의 고주파 신호를 수신하여 N개의 중간주파수 신호로 변환한다.
이 경우 N개(N채널)의 고주파 신호를 수신하는 고주파 수신부(30, 40)는 도 3에 도시된 바와같이, 각 채널별로 P개(P는 1개 이상의 자연수)의 내부 경로 조합을 가질 수 있다. 따라서, 상기 고주파 신호 수신시 고주파 수신부(30, 40)의 각 채널별 내부 경로는 시험 제어부(800)에 의해 동일한 경로를 가지도록 제어되며 실제 운용시에도 동일한 경로를 가지도록 제어된다.
상기 고주파 수신부(30, 40)에서 중간 주파수로 변환된 N채널의 신호는 각각 디지털신호 수신 및 측정부(31,41)로 입력된다. 이때, 정밀시각생성부(600)는 원자시계부(500)에서 출력된 10MHz의 클럭을 이용하여 매우 우수한 안정도(100초 기준으로 10-12이하) 및 정확도를 갖는 정밀주파수정보(Reference Clock)와 정밀시각정보(1PPS, TOD)를 출력한다(S12). 상기 정밀주파수정보와 정밀시각정보(1PPS, TOD)는 이격된 전파수신장치간의 시각을 정밀하게 동기시키위한 용도로 사용된다.
상기 디지털신호 수신 및 측정부(31,41)의 ADC(31-2)는 도 4에 도시된 바와같이, 정밀시각 생성부(600)에서 출력되어 주파수 체배기(31-1)에서 소정 배수로 체배된 기준 클럭을 이용하여 고주파 수신부(30)로부터 전달되는 N채널의 중간주파수 신호를 디지털신호로 변환한다. 또한, 정밀 TOA 측정부(31-3)는 정밀시각 생성부(600)로부터 제공받은 정밀 주파수정보(기준클럭)와 정밀 시각정보(1PPS,TOD)에 동기되어 ADC(31-2)에서 출력된 디지털신호(A/D데이타)로부터 나노초(ns)의 해상도를 갖는 TOA를 생성한다.
따라서, 상기 PDW생성부(31-4)는 ADC(31-2)에서 출력된 디지털신호와 상기 정밀 TOA 측정부(31-3)에서 출력된 나노초(ns)의 해상도를 갖는 TOA를 이용하여 나노초(ns) 해상도의 TOA를 갖는 펄스정보(PDW)를 생성한다(S13).
따라서, 보정 장치부(800)는 각 전파수신장치(300,400)에서 측정된 PDW의 TOA의 차이(TDOA)를 추출한 후, [표 1]에 도시된 바와같이, 신호원(목표물)의 위치를 추정하는 중앙통제장치(미도시)에서 TDOA 보정을 수행할 수 있도록 수신 채널 및 내부 경로별, 주파수 별, 입력 신호세기별로 기준 전파수신장치의 TOA 대비 다른 전파수신장치의 TOA 차이가 0이 되도록 TDOA 보정테이블을 생성한다(S14).
즉, 보정 장치부(800)는 예를들면 시험 제어부(500)에 의해 설정된 기준 전파수신장치(300)의 TOA를 기준으로 다른 전파수신장치(400)의 TOA차이(TDOA)를 계산하여 0이 되도록 TDOA보정 테이블 생성한다. 상기 보정값은 0, + 또는 -값을 갖는데, 다른 전파수신장치(400)의 TOA가 기준 전파수신장치(300)의 TOA보다 크면 보정값은 -, 동일하면 0 그리고 작으면 +값을 갖는다.
이와같이 생성된 TDOA보정 테이블은 중앙통제장치 내부의 메모리(미도시)에 저장되어 위협의 위치를 추정하기 위해 중앙통제장치에 수신된 각 전파수신장치의 위협 신호 펄스정보(PDW)를 기반으로 전파수신장치간의 도착시간차(TDOA)를 추출할 때 각 전파수신장치의 TDOA 보정에 활용된다(S16).
[표 1]에는 TDOA보정 테이블의 구조가 도시되어 있다.
Figure 112012092907790-pat00001
[표 1]에 도시된 바와같이, TDOA보정 테이블 아래와 같이 전파수신장치, 주파수 및 신호세기, 채널 및 내부 경로와 같은 시험항목을 포함한다.
□ 전파수신장치의 개수는 L이다. (L은 2이상의 자연수)
□ 보정 주파수는 영역별로 대표 주파수를 입력하여 시험한다.
즉, F1 영역: 초기주파수 ~ 초기주파수 + α MHz, F2 영역: 초기주파수 + α MHz ~ 초기주파수 + 2α MHz, ..., FM 영역: 초기주파수 + (M-1)α MHz ~ 초기주파수 + M*α MHz으로 나누어서 수행한다.(M은 3이상의 자연수)
□ 입력 신호세기는 대표 입력 세기를 설정하여 시험한다.
즉, P1 영역: 초기신호세기 ~ 초기신호세기 +β dBm, P2 영역: 초기신호세기 +β dBm ~ 초기신호세기 +2β dBm, ..., PK 영역: 초기신호세기 +(K-1)β dBm ~ 초기신호세기 +K*β dBm으로 나누어서 수행한다.(K은 3이상의 자연수)
□ 보정 채널은 전파수신장치의 고주파 신호의 개수 N(N은 2이상의 자연수)와 동일하다.
도 6은 이격된 전파수신장치(300,400)간의 TDOA보정 테이블의 일 예이고, 도 7은 이격 운용되는 다수의 전파수신장치를 갖는 시스템을 나타낸다.
도 6에 도시된 TDOA보정 테이블은 전파수신장치의 개수(L), 보정 주파수의 영역(M), 입력신호의 세기(K), 고주파 신호의 개수(N) 및 내부경로의 수(P)가 모두 2로 설정된 예이다.
상기와 같이 단계를 거쳐 보정 장치부(400)에서 생성된 TDOA 보정 테이블은 중앙통제장치의 내부 메모리(미도시)에 저장된다. 따라서, 도 7과 같이 실제 위협의 위치를 추정하기 위해 중앙통제장치에 수신된 각 전파수신장치의 위협 신호 펄스정보(PDW)를 기반으로 전파수신장치간의 도착시간차(TDOA)를 추출할 때 각 전파수신장치의 TDOA 보정에 활용된다(S14).
상술한 바와같이, 본 발명은 이격 운용되는 전파수신장치를 통해 PDW를 생성할 수 있는 장치를 구현한 후 위치 추정의 오차를 최소화하기 위해 이론적으로 동일한 TOA를 갖는 조건하에서 주파수별, 수신 채널 및 수신채널의 내부 경로별 및 수신 전력별로 전파수신장치간 TDOA보정 테이블을 구성함으로써 도 7에 도시된 바와같이, 실제로 TDOA 보정 테이블이 저장된 중앙통제장치가 각 전파수신장치로부터 수신된 위협 신호 펄스정보(PDW)를 수신하여 펄스정보(PDW) 도착시간(TOA)을 기반으로 TDOA를 추출시 신호도착시간차(TDOA)를 손쉽게 보정할 수 있다.
상기와 같이 설명된 전파수신장치간의 TDOA보정장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
20,21,22 : 디바이더 30,40 : 고주파 수신부
31,41 : 디지털신호 수신 및 측정부
31-1 : 주파수 체배기 31-2 : ADC
31-3 : 정밀 TOA측정부 31-4 : PDW생성부
100 : 고주파신호 발생부 200 : 분주부
300,400 : 전파수신장치 500 : 원자 시계부
600 : 정밀 시각 생성부 700 : 보정 장치부
800 : 시험 제어부

Claims (6)

  1. 고주파 신호를 복수 채널로 분기하여 복수의 전파수신장치로 인가하는 단계;
    시각동기를 위한 정밀 주파수 및 정밀 시각정보를 발생하는 단계;
    상기 분기된 복수 채널의 고주파 신호를 주파수 및 신호세기별, 채널별 및 내부 경로별로 각 전파수신장치로 인가하여, 상기 정밀 주파수 및 정밀 시각정보에 따라 나노초 해상도의 도착시간(TOA)를 갖는 펄스정보(PDW)를 생성하는 단계;
    상기 복수의 전파 수신장치에서 생성된 도착시간(TOA)의 차(TDOA)를 비교하여 TDOA보정 테이블을 생성하는 단계; 및
    상기 TDOA보정 테이블을 중앙통제장치에 저장하여 각 전파수신장치의 TDOA를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파수신장치간의 TDOA보정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펄스정보(PDW)를 생성하는 단계는
    상기 분기된 복수 채널의 고주파 신호를 주파수 및 신호세기별, 채널별 및 내부 경로별로 각 전파수신장치로 인가하여 중간주파수 신호로 변환하는 단계;
    상기 정밀 주파수정보에 따라 상기 복수 채널의 중간 주파수신호를 디지탈신호로 변환하는 단계; 및
    상기 정밀 주파수 및 정밀 시각정보에 따라 상기 복수 채널의 디지탈신호로부터 나노초 해상도의 도착시간(TOA)를 갖는 펄스정보(PDW)를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파수신장치간의 TDOA보정방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 TDOA보정 테이블을 생성하는 단계는
    상기 나노초 해상도의 도착시간(TOA)을 이용하여 각 전파수신장치별로 기준 전파수신장치 대비 신호의 도착시간차(TDOA)를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 기준 전파수신장치 대비 나머지 전파수신장치의 TDOA가 0가 되도록 TDOA 보정 테이블을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파수신장치간의 TDOA보정방법.
  4. 고주파 신호 신호를 복수 채널로 분기하는 분주부;
    정밀 주파수 및 정밀 시각정보를 발생하는 정밀시각 생성부;
    분주부에서 분기된 복수 채널의 고주파 신호를 주파수 및 신호세기별, 채널별 및 내부 경로별로 각 전파수신장치로 인가하여, 상기 정밀 주파수 및 정밀 시각정보에 따라 나노초 해상도의 도착시간(TOA)를 갖는 펄스정보(PDW)를 생성하는 복수의 전파 수신장치;
    각 전파 수신장치에서 생성된 TOA의 차이(TDOA)를 비교하여 TDOA보정 테이블을 생성하는 보정 장치부; 및
    펄스정보(PDW)를 생성시 복수 채널의 고주파 신호에 대한 주파수 및 신호세기, 채널 및 내부 경로 제어를 수행하는 시험 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파수신장치간의 TDOA보정장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 분주부는
    상기 전파수신장치의 수만큼 고주파 신호를 분주하는 제1디바이더; 및
    상기 제1디바이더에서 분기된 고주파 신호를 채널 수에 맞게 분기하는 제2디바이더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파수신장치간의 TDOA보정장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 보정 장치부는
    각 전파 수신장치에서 출력된 PDW의 TOA정보로부터 TOA의 차이(TDOA)가 0이 되도록 수신 채널 및 내부 경로별, 주파수별 및 수신 전력에 따른 TDOA보정 테이블을 생성하는 것을 특징으로 하는 전파수신장치간의 TDOA보정장치.
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