KR101335503B1

KR101335503B1 - 전파고도계 성능분석장치 및 이의 운영알고리즘

Info

Publication number: KR101335503B1
Application number: KR1020130032083A
Authority: KR
Inventors: 장종훈; 최재현; 노진입
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2013-12-02

Abstract

본 발명의 전파고도계 성능분석 운영알고리즘에서는 안테나 스위치(220)로 선택가능하고 안테나 구동부(230)로 틸트각 조정되는 다양한 안테나(201)를 이용해 각기 다른 주파수 대역 및 빔폭을 지표면 및 해수면으로 조사하고, 신호수집장치(200)가 한 번의 비행에 의한 안테나의 주파수와 빔폭 및 틸트각에 따라 다르게 나타나는 전파고도계(500)의 직접적인 측정 고도 정보와 함께 다양한 정보를 수집하며, GPS(Global Positioning System) 수신기(310)와 상용 고도계(320) 및 영상기록기(330)와 데이터통신기(360)와 함께 GUI(300-2, Graphical User Interface)가 연결된 신호기록장치(300)가 전파고도계(500)의 측정 정확도에 대한 비교 기준을 제공해줌으로써 전파고도계(500)의 측정 성능이 정확하게 검증될 수 있고, 수집 위치의 지형에 대한 정확성 향상과 안테나(210)의 방사 특성 변화 정보도 파악될 수 있으면서도 유무선 통신 및 GUI(300-2, Graphical User Interface)를 통해 실시간 시험 결과 확인도 가능한 특징을 갖는다.

Description

전파고도계 성능분석장치 및 이의 운영알고리즘{RADIO Altimeter Efficiency Analysis System and Operation Algorism therefor}

본 발명은 전파고도계의 성능 분석에 관한 것으로, 특히 한 번의 비행으로도 안테나의 주파수와 빔폭 및 틸트각에 따라 달라지는 지표면 및 해수면의 반사 신호 정보가 전파고도계의 측정 정보와 함께 다양하게 수집될 수 있고, 실시간으로 수집정보가 기준정보와 비교 분석됨으로써 전파고도계의 측정 성능이 신속하고 정확하게 검증될 수 있는 전파고도계 성능분석장치 및 이의 운영알고리즘에 관한 것이다.

일반적으로 전파 송신신호와 이의 반사파 수신신호 사이의 상호 관계 이용하는 레이더 시스템이 이용되면, 비행 지역의 지형에 대한 고도가 비교적 정확하게 측정될 수 있다.

이러한 고도 측정 레이더 시스템으로서 전파고도계를 예로 들 수 있으며, 상기 전파고도계는 지표면 및 해수면을 향해서 전파를 송신하고, 이의 반사파를 다시 수신함으로써 송수신 신호 사이의 상호 관계로부터 고도가 측정되는 방식이다.

특히, FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식의 전파고도계는 송신 신호의 주파수를 변조시켜 고도에 비례하는 송수신 신호의 주파수 차인 비트주파수(Beat Frequency)로 만들어줌으로써 고도가 산출되는 원리가 이용된다. 그러므로, 이 방식에서는 상대적으로 작은 송신출력과 고도 계산이 빠른 장점이 있다.

통상, 기존의 전파고도계 성능분석장치로 전파고도계의 고도 측정 성능 분석을 위한 신호가 수집되려면, 한 쌍의 송수신 안테나와 함께 전파고도계가 비행체에 탑재되고, 이를 탑재한 비행체가 고도 측정 지역을 비행하면서 전파고도계로부터 송수신호를 수집한 다음, 비행 종료 후 비행체에서 떼어낸 전파고도계에 저장된 수집신호를 가공함으로써 전파고도계의 고도 측정 성능 정보가 추출된다.

국내특허공개10-2011-0080775(2011년07월13일)

상기 특허문헌은 수직이착륙기에 구비된 고도 측정 장치가 이미지를 수집하는 카메라 유닛 및 상기 카메라 유닛에서 수집된 상기 이미지로부터 상기 수직이착륙기의 고도를 연산하는 연산유닛을 포함하며, 지상에 원형 마크가 설치되고, 상기 수직이착륙기가 원형 마크의 이미지를 수집함으로써 별도의 고도계를 이용하지 않고서도 고도를 측정할 수 있고, 특히 저비용으로 고도 측정 장치를 구현할 수 있는 기술의 예를 나타낸다.

하지만, 상기 특허문헌과 같은 고도 측정 방식은 특정한 마크가 지표면이나 해수면에 설치되어야 함으로써 고도 측정 시 특정한 마크에 대한 설치 및 관리가 더 요구될 수밖에 없고, 특히 특정한 마크를 반드시 설치해야 함으로써 고도 측정 지역도 특정한 마크 설치가 가능한 지역적인 제한을 가져 올 수밖에 없다.

또한, 기존 전파고도계 성능분석장치로 고도 측정 정보가 수집되는 방식은 고도 측정이 전파고도계를 탑재한 비행체 기동 -> 비행체 기동 지역에서 한 쌍의 송수신 안테나를 이용한 정보 수집 -> 수집신호 가공을 통한 고도 정보 추출과 같은 방식으로 이루어짐으로써 수집정보한계와 함께 정보 후처리요구로 인한 불편이 있을 수밖에 없다.

일례로, 수집정보한계는 기존 전파고도계 성능분석장치 자체의 구조적 한계로서, 이는 전파고도계 성능분석장치가 단지 한 쌍의 송수신 안테나를 갖춤으로써 한 쌍의 송수신 안테나로는 특정한 한가지의 주파수 대역과 빔폭 및 틸트각이 구현될 수 없음에 기인된다.

이로 인해, 동일한 비행지역에서 수집정보를 달리하고자 할 경우 비행체의 기동중에 불가능함으로써, 지상에 착륙한 후 상기 한쌍의 안테나를 다른 사양의 안테나로 교체하거나 또는 상기 한쌍의 안테나의 틸트 각도를 다르게 조정한 다음 재 비행할 수밖에 없는 불편이 있게 된다.

이러한 측면은 정보수집의 효율성을 크게 저하시키고 특히 비용측면에서도 크게 불리할 수밖에 없다.

또한, 정보 후처리요구는 추출된 고도 정보의 신뢰성 확보에 관한 측면으로서, 이는 비행체의 기동 중 수집된 정보가 해당 지역의 고도를 정상적으로 측정하였는지가 비교될 만한 기준이 없음으로 인한 것이다.

그러므로, 전파고도계에서 추출된 고도 정보는 비행 지역의 지도를 참조하여 지형이 감안되어 정상적인 고도 측정이 이루어졌는지 확인하는 실측대비과정을 더 거칠 수밖에 없고, 이로 인해 고도 측정 작업이 실시간으로 이루어질 수 없게 된다.

특히, 이러한 실측대비과정으로부터 얻을 수 있는 정보가 전파고도계가 고도가 크게 변화하지 않아야 할 지점에서 급격한 변화가 있는지 또는 고도가 급격히 변하는 변곡점 부근에서 완만한 변화가 나타난다든지 하는 비정상 동작의 판별로 국한됨으로써 측정된 고도의 정확도에 대한 신뢰성에도 한계가 있을 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 주파수와 빔폭 및 틸트각을 각각 달리하는 다수 안테나를 갖춘 신호수집장치를 이용함으로써 한 번의 비행으로도 전파고도계의 측정고도정보와 함께 동일 지점에 대한 지표면 및 해수면의 반사 신호 정보를 다양하게 수집할 수 있고, 특히 신호기록장치의 실시간 분석과 기록 및 전시로부터 전파고도계의 측정 성능이 검증될 수 있는 전파고도계 성능분석장치 및 이의 운영알고리즘을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전파고도계 성능분석장치는 고도 측정용 전파고도계가 장착되고, 일정한 고도로 비행하는 비행체에서 지표면 및 해수면에 대한 전파 입사각이 다양하게 변경되며, 상기 지표면 및 해수면으로부터 반사된 반사 신호로부터 상기 전파고도계가 측정한 측정 고도가 비트주파수 스펙트럼 신호로 포함된 송수신정보가 수집되며, 상기 송수신정보가 출력되는 신호수집장치와; 상기 신호수집장치가 작동되면 측정시간이 서로 동기화되고, 비교의 기준이 되는 측정 위치 및 고도 자료를 이용해 상기 송수신정보에 포함된 측정 고도의 실측정고도 확인과 함께 다양한 정보가 실시간으로 처리되며, 처리 결과를 상기 전파고도계 측정 성능의 실시간 검증에 적용하고 유무선 통신에 의해 전송되는 신호기록장치; 가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 신호수집장치는 상기 전파 입사각 변경을 위한 틸트각 조정과 주파수 대역과 빔폭을 갖는 안테나와, 상기 안테나를 선택하는 안테나 스위치로 이루어진 안테나부와; 상기 선택된 안테나 작동과 상기 틸트각 조정이 이루어지고, 상기 송수신정보가 수집된 후 송신되는 신호수집 작동부;로 구성된다.

상기 안테나는 상기 틸트각 조정과 상기 주파수 대역과 빔폭이 각각 다른 다수의 안테나로 구성되고, 상기 다수의 안테나는 상기 안테나 스위치로 하나가 선택된다.

상기 신호수집 작동부는 상기 전파고도계가 수집하는 반사신호를 상기 선택된 안테나의 틸트각을 조정하는 안테나 구동기와, 상기 송수신정보를 출력하는 인터페이스로 구성된다.

상기 안테나 구동기로 상기 틸트각이 조정되는 안테나가 다수로 구성되고, 상기 다수의 안테나는 상기 틸트각 조정이 조정되고 상기 주파수 대역 및 빔폭이 각각 다르며, 상기 다수의 안테나는 상기 안테나 스위치로 하나가 선택된다.

상기 신호기록장치는 인공위성으로부터 위치좌표를 수신하는 GPS(Global Positioning System) 수신기와, 측정된 고도정보 검증을 위한 기준 정보를 제공하는 상용 고도계와, 상기 지표면 및 해수면 영상을 촬영하여 기록하는 영상기록기와, 일정한 속도에서 수집한 신호와의 차이가 분석되도록 비행체의 속도를 측정하는 속도계와, 상기 비행체의 방위각 및 비행 자세 정보를 측정하는 자이로센서와, 상기 송수신정보를 입력받는 인터페이스와 연결된 데이터통신기와, 상기 측정시간 동기화가 이루어져 제어를 수행하는 신호기록 제어기를 갖춘 신호기록 작동부와; 상기 처리된 데이터 정보의 실시간 확인과 전시 및 유무선 통신을 이용한 송수신이 이루어지는 GUI(300-2, Graphical User Interface); 로 구성된다.

상기 데이터통신기가 송수신하는 정보는 상기 송수신정보와 함께 GPS 수신 정보, 영상 정보, 비행체의 속도, 방위각, 자세가 포함된다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전파고도계 성능분석 운영알고리즘은 지표면 및 해수면으로 전파를 송수신하는 고도 측정용 전파고도계가 장착된 신호수집장치와, 상기 신호수집장치와 통신하여 정보를 주고받는 신호기록장치가 비행체에 탑재되는 장비세팅모드;

상기 비행체가 위치된 지표면 및 해수면에 상기 신호수집장치가 상기 전파를 송신하고, 송신된 전파의 반사 신호가 상기 전파고도계가 측정한 측정 고도가 비트주파수 스펙트럼 신호로 포함된 송수신정보를 수집하여 출력해주는 정보수집모드;

상기 송수신정보의 상기 비트주파수 스펙트럼 신호를 비교하고, 비교된 상기 비트주파수 스펙트럼 신호로부터 상기 전파고도계 측정 성능이 실시간 검증되며, 실시간으로 처리된 결과를 기록하는 정보처리모드; 로 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 장비세팅모드에서, 상기 전파 송수신은 주파수 대역과 빔폭 및 전파 입사각을 갖는 안테나를 통해 이루어지고, 상기 안테나는 상기 신호수집장치에 구비되고, 상기 신호수집장치에는 시험대상체인 상기 전파고도계 장착된다.

상기 안테나는 주파수 대역과 빔폭이 다른 여러 개의 안테나로 이루어져 안테나 스위치로 하나의 안테나가 선택되어 안테나 구동부로 제어되며, 상기 지표면 및 해수면의 동일 지점에서 주파수와 빔폭에 따라 다르게 나타나는 지표면 및 해수면의 송수신정보를 상기 전파고도계가 수집한다.

상기 안테나중 선택된 하나의 안테나는 상기 안테나 구동부로 지표면 및 해수면에 대한 전파 입사각이 변화되도록 틸트각이 조정되며, 상기 전파 입사각 변화로 다르게 나타나는 지표면 및 해수면의 송수신정보를 상기 전파고도계가 수집한다.

상기 정보수집모드에서, 상기 비행체는 비행 속도 증감이나 방향 변화나 고저 이동을 하여 상기 지표면 및 해수면에서 수집되는 상기 송수신정보를 변화시키고, 상기 변화된 송수신정보가 상기 실측정고도를 얻기 위한 고도 정보 추출에 이용된다.

상기 정보처리모드에서, 상기의 신호수집장치와 상기 신호기록장치는 서로 측정시간 동기화되어 상기 송수신정보를 송수신한다.

상기 신호기록장치는 상기 송수신정보를 기록 저장하고, 상기 실측정고도의 기준이 되는 측정 위치 및 고도 자료를 입력받아 상기 송수신정보의 상기 비트주파수 스펙트럼 신호를 비교한다.

상기 기준자료는 GPS(Global Positioning System)수신기에서 제공되고, 상기 GPS(Global Positioning System)수신기는 상기 신호기록장치에 구비된다.

상기 기준자료는 상용 전파고도계에서 제공되고, 상기 상용 전파고도계는 상기 신호기록장치에 구비된다.

상기 신호기록장치에는 카메라나 캠코더가 더 포함되어 상기 지표면 및 해수면 영상을 촬영하여 기록한다.

상기 신호기록장치에는 속도계가 포함되어 상기 비행체의 비행 속도를 측정하고, 측정된 비행 속도로 상기 지표면 및 해수면에 대한 반사 신호의 실시간 변화가 추적된다.

상기 신호기록장치에는 자이로 센서가 포함되어 상기 비행체의 진행 방위각 및 비행 자세를 검출하고, 검출된 진행 방위각 및 비행 자세로 상기 지표면 및 해수면에 대한 수집 신호의 실시간 변화가 추적된다.

상기 정보처리모드가 수행되고 나면, 상기 실시간으로 처리된 결과가 실시간으로 전시되고, 실시간으로 상기 비행체나 지상 통제국으로 송수신되는 정보활용모드; 가 더 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 정보활용모드에서, 상기 전시는 GUI(Graphical User Interface)로 수행되고, 상기 GUI(Graphical User Interface)는 상기 신호수집장치에 연결되고, 상기 비행체나 지상 통제국과 이루어지는 송수신은 유선 통신이나 무선통신으로 이루어진다.

이러한 본 발명은 주파수와 빔폭 및 틸트각을 각각 달리하는 다수 안테나를 갖춘 신호수집장치와 성능 검증 알고리즘이 수행되는 신호기록장치를 이용해 전파고도계의 고도 측정성능이 현장에서 즉시 검증될 수 있고, 특히 사용 주파수 대역과 빔폭 및 틸트각에 의해 각각 달라지는 안테나 특성이 보다 효율적으로 사용됨으로써 전파고도계의 고도 측정성능이 정확하게 검증될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 비행 기동중 주파수와 빔폭 및 틸트각을 각각 달리하여 전파고도계의 고도 측정 정보 수집이 이루어짐으로써, 한 번의 비행으로도 전파고도계의 고도 측정 정보와 더불어 동일 지점에 대한 지표면 및 해수면의 반사 신호 정보가 다양하게 수집될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 신호기록장치를 이용한 성능 검증 알고리즘이 비교기준을 포함함으로써 전파고도계의 실시간 측정성능 검증에 대한 신뢰성이 크게 향상되고, 특히 안테나 특성의 효율적인 사용으로 수집된 다양한 정보들이 실시간 분석과 기록 및 전시될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전파고도계의 고도 측정정보와 함께 획득된 다양한 정보가 측정 비행체에서 실시간으로 분석되거나 또는 지상 통제국을 이용해 실시간으로 분석됨으로써, 측정 비행을 통해 수집된 정보를 가공 및 분석하기 위한 별도의 후처리 과정이 요구되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전파고도계 장치가 GUI(Graphic User Interface)를 활용함으로써 수집과 분석된 다양한 정보의 높은 시인성으로 실시간 확인될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전파고도계 성능분석장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따라 전파고도계의 성능분석을 위한 신호수집장치 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따라 전파고도계의 성능분석을 위한 신호기록장치 구성도이고, 도 4와 도 5는 본 발명에 따른 전파고도계의 성능분석을 위한 운영알고리즘 동작흐름도이며, 도 6은 본 발명의 운영알고리즘이 구현되는 전파고도계 성능분석장치의 작동상태이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 전파고도계 성능분석장치의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 전파고도계 성능분석장치는 전파고도계(500)가 측정한 정보를 수집해 출력해주는 신호수집장치(200)와; 신호수집장치(200)의 출력을 실시간으로 처리함으로써 전파고도계(500)의 성능이 판단될 수 있고, 성능 판단결과를 다양한 매체와 유뮤선 통신으로 제공해주는 신호기록장치(300);가 포함된다.

일례로, 상기 신호수집장치(200)에서는 전파고도계(500)로부터 측정한 지표면 및 해수면에 대한 다양한 정보를 수집하고, 수집정보를 송수신정보(a)의 형태로 출력해준다.

이를 위해, 상기 신호수집장치(200)는 적어도 1개의 안테나가 선택될 수 있도록 다수로 이루어진 안테나부(200-1)와, 선택된 1개의 안테나를 작동하고 틸트각의 조정으로 표면 및 해수면에 입사되는 전파의 입사각을 조정할 수 있는 신호수집 작동부(200-2)로 구성된다.

특히, 상기 신호수집 작동부(200-2)에서는 선택되어 작동된 안테나에 의한 송수신정보(a)가 출력되고, 특히 측정신호 동기화를 위한 동기화신호(b)가 발생된다. 상기 송수신정보(a)는 신호기록장치(300)로 제공되고, 상기 동기화신호(b)는 신호기록장치(300)와 동기화된다.

본 실시예에서 상기 송수신정보(a)는 안테나 주파수빔폭과 안테나 틸트각 및 안테나 주파수(측정고도)가 포함되고, 상기 동기화신호(b)는 측정시간 동기화를 의미한다.

일례로, 상기 신호기록장치(300)는 동기화신호(b)를 이용함으로써 신호수집장치(200)와 측정시간을 동기화할 수 있고, 특히 비교의 기준이 되는 측정 위치 및 고도 자료를 이용한 실시간 처리 운영알고리즘이 구비됨으로써 신호수집장치(200)의 송수신정보(a)로부터 다양한 정보 처리와 함께 전파고도계(500)의 측정 성능이 실시간으로 판단될 수 있다.

이를 위해, 상기 신호기록장치(300)는 신호수집장치(200)에서 전송된 송수신정보(a)의 입력과 동기화신호(b)를 통한 동기화가 이루어지는 신호기록 작동부(300-1)와, 송수신정보(a)가 도시되는 GUI(300-2, Graphical User Interface)로 구성된다.

본 실시예에서 전파고도계(500)는 고도 측정 성능이 검증되는 시험 대상체이고, 전파고도계(500)는 신호수집장치(200)에 장착되며, 신호수집장치(200)와 신호기록장치(300)는 서로 연결되어 비행체(100)에 탑재된다. 일례로, 상기 비행체(100)는 수직이착륙기를 포함한 다양한 비행체일 수 있다.

한편, 도 2는 안테나부(200-1)와 신호수집 작동부(200-2)로 이루어진 신호수집장치(200)의 세부 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 안테나부(200-1)에는 각기 주파수 대역과 빔폭을 갖고 각각 독립적으로 구동되며 N개의 배열된 안테나(210)와, N개의 안테나중 하나의 안테나(210)를 선택할 수 있는 안테나 스위치(220)가 구비된다.

또한, 신호수집 작동부(200-2)에는 안테나 구동기(230)와, 탑재부(240), 신호수집 제어기(250) 및 인터페이스(260)가 구비된다.

상기 안테나 구동기(230)는 N개의 안테나중 선택된 하나의 안테나(210)의 틸트각을 조정함으로써 지표면 및 해수면에 입사되는 전파의 입사각을 조정한다.

상기 탑재부(240)는 전파고도계(500)를 장착함으로써 전파고도계(500)가 선택된 하나의 안테나(210)로부터 다양한 주파수 대역과 빔폭에 의한 신호를 수집할 수 있게 된다.

상기 신호수집 제어기(250)는 신호 수집 작업이 유기적이고 원활히 이루어지도록 안테나 스위치(220)와 안테나 구동기(230)를 제어한다.

상기 인터페이스(260)는 선택된 하나의 안테나(210)가 갖는 주파수 대역과 빔폭 및 틸트각과 함께 수집한 비트주파수 스펙트럼과 같은 송수신정보(a)를 출력하고, 출력된 송수신정보(a)는 신호기록장치(300)로 전송된다.

한편, 도 3은 신호기록 작동부(300-1)와 GUI(300-2, Graphical User Interface)로 이루어진 신호기록장치(300)의 세부 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 신호기록 작동부(300-1)에는 GPS(Global Positioning System) 수신기(310)와, 상용 고도계(320), 영상기록기(330), 속도계(340), 자이로센서(350), 데이터통신기(360), 신호기록 제어기(370) 및 데이터통신기(360)에 연결된 인터페이스(380)로 이루어진다.

상기 GPS(Global Positioning System) 수신기(310)는 인공위성으로부터 위치좌표를 수신하고, 상기 상용 고도계(320)는 측정된 고도정보를 검증하는 기준 정보를 제공한다.

상기 영상기록기(330)는 선택된 하나의 안테나(201)로부터 신호가 수집된 위치의 지표면 및 해수면 영상을 촬영하여 기록하며, 카메라나 캠코더가 적용될 수 있다.

상기 속도계(340)는 일정한 속도에서 수집한 신호와의 차이가 분석되도록 비행체의 속도를 측정하고, 상기 자이로센서(350)는 일정한 속도의 수평자세에서 수집한 신호와의 차이를 분석하고, 비행 자세에 따른 안테나 방사 특성 변화를 파악하는데 보완적으로 활용하도록 비행체의 방위각 및 비행 자세 정보를 측정한다.

상기 데이터통신기(360)는 신호수집장치(200)에서 오는 송수신정보(a)를 받고, 이를 위해 신호수집장치(200)의 인터페이스(260)로 연결되어 신호수집장치(200)에서 오는 송수신정보(a)를 받아 데이터통신기(360)로 전달하는 인터페이스(380)와 연결된다.

특히, 상기 데이터통신기(360)에서는 신호수집장치(200)를 통해 수집된 송수신정보(a)인 안테나 주파수 대역, 빔폭, 비트주파수 스펙트럼(고도 정보)와 GPS 수신 정보, 영상 정보, 비행체의 속도, 방위각, 자세 등과 같은 모든 정보가 비행체 내부 또는 지상의 통제국으로 전송될 수 있고, 이로부터 비행체 내부 또는 지상의 통제국에서도 시험 데이터가 실시간 동시에 확인될 수 있다.

상기 신호기록 제어기(370)는 신호수집장치(200)에서 오는 동기화신호(b)를 받아 신호기록장치(300)의 모든 장치들이 동시에 동작하도록 제어한다.

또한, GUI(300-2, Graphical User Interface)는 신호기록 작동부(300-1)의 데이터통신기(360)에 연결됨으로써, 신호수집장치(200)를 통해 수집되어 전송된 송수신정보(a)가 실시간 확인될 수 있고 특히 모든 데이터 정보가 한 눈에 알아보기 쉽게 전시된다.

본 실시예에서, 상기 GUI(300-2, Graphical User Interface)는 노트북 컴퓨터나 데스크 탑 컴퓨터 또는 동일한 목적을 달성하기 위한 어느 종류의 프로세서를 갖춘 컴퓨터기종이 모두 적용될 수 있다.

한편, 도 4와 도 5는 본 실시예에 따른 전파고도계 성능분석의 운영알고리즘 동작흐름을 나타낸다.

도시된 바와 같이, S10의 장비세팅모드와 S20의 정보수집모드 및 S50의 정보처리모드가 순차적으로 수행됨으로써 1회 비행으로도 동일 지점에 대한 지표면 및 해수면의 반사 신호 정보를 다양하게 수집되고, 이어 S60의 정보활용모드를 통해 수집된 데이터 정보가 가공 및 분석처리 됨으로써 전파고도계(500)의 측정 성능이 실시간으로 판단과 기록 및 전시될 수 있다.

S10은 장비세팅모드로서, 이는 S11의 신호수집장치와 S12의 신호기록장치를 준비한 후, S13과 같이 비행체에 장착해줌으로써 완료된다.

도 1은 장비세팅 상태로서, 전파고도계(500)는 신호수집장치(200)와 함께 결합되고, 신호수집장치(200)와 신호기록장치(300)는 헬기와 같은 비행체(100)에 장착된다.

특히, 독립적인 기능을 갖는 각각의 모듈(Module)로 이루어진 신호수집장치(200)와 신호기록장치(300)의 장점을 이용함으로써 비행체(100)의 외부부위로 간단하게 결합될 수 있으며, 비행체(100)로부터 신호수집장치(200)와 신호기록장치(300)의 전원 및 신호 케이블이 연결되는 편리함이 구현될 수 있다.

한편, S20은 정보수집모드로서, 이는 S21내지 S46을 거침으로써 S53과 같이 데이터 정보를 수집하거나 또는 S21내지 S52를 거침으로써 S53과 같이 데이터 정보가 수집될 수 있다. 통상, 이러한 단계 차이는 반복 시험 조건으로 구분된다.

S21은 비행체가 기동됨과 더불어 신호수집장치와 신호기록장치를 동기화시키는 과정이고, S22는 표면 및 해수면에 대한 데이터 정보를 수집하기 위해 비행체가 특정 기동상태(비행 속도, 방향, 고저)도달된 상태이고, 이로부터 전파 송수신과 함께 전파고도계의 작동이 이루어짐으로써 데이터 정보 수집이 진행된다. S30은 영상정보이고, S40은 신호정보를 의미한다.

이러한 상태가 되면, 도 6과 같이 신호수집장치(200)의 신호수집 제어기(250)와 신호기록장치(300)의 신호기록 제어기(370)는 서로 동기화신호(b)를 주고 받음으로써 서로간의 시간 동기화가 이루어진다.

신호기록장치(300)의 영상기록기(330)는 해당 지역의 영상을 촬영 및 수집함으로써 S30의 영상정보가 제공되고, 신호수집장치(200)에서는 S40의 신호정보가 수집된다.

이때, 전파고도계(500)는 작동이 이루어짐으로써 전파고도계(500)에서는 자신이 구현하는 성능으로 다양한 고도 정보가 수집된다.

본 실시예에서, S30의 영상정보는 데이터 정보가 수집되는 지표면 및 해수면을 영상 촬영함으로써 간단하게 수행되는 반면, S40의 신호정보는 S41내지 S46을 통해 이루어진다.

S41에서는 신호수집장치에서 작동을 위한 하나의 안테나가 선택되고, 선택된 안테나의 틸트각을 조정함으로써 신호정보의 효과적인 수집을 위한 입사각이 설정된다.

여기서, 입사각은 안테나에서 송신되는 전파가 지표면 및 해수면으로 쏘아지는 각도를 의미한다. 이때, 입사각은 시험이 수행되는 장소의 여건에 따라 선택된다.

이는, 도 6과 같이 신호수집장치(200)의 신호수집 제어기(250)가 작동됨으로써 안테나부(200-1)를 이루는 다수의 안테나중 하나의 안테나(200)가 안테나 스위치(220)로부터 선택되고, 안테나 구동기(230)가 선택된 하나의 안테나(200)의 입사각을 조정하며, 전파고도계(240)가 선택된 하나의 안테나(210)로부터 다양한 주파수 대역과 빔폭에 의한 신호를 수집하는 대기상태로 전환됨으로써 준비된다.

S42는 특정한 입사각으로 지표면 및 해수면을 향해 송신된 전파가 다시 반사됨으로써 반사 신호로 수집되는 과정이고, 이로부터 수집된 반사정보가 제1 수집정보로 정의된다. 또한, S43은 수집된 제1 수집정보로부터 비행체 고도 정보가 추출되어 제1고도정보로 정의된다.

이러한 과정에서 전파고도계(500)는 6과 같이 신호수집장치(200)에 장착된 상태에서 자신이 고도 정보를 측정하며, 전파고도계(500)에서 측정한 고도 정보는 신호수집장치(200)의 신호수집 제어기(250)로 수집된다.

S44는 지표면 및 해수면으로부터 데이터 정보가 수집된 후 동일 지점에서 안테나의 입사각을 변경하고, 이로부터 새로운 데이터 정보가 수집되는 과정으로서, 이는 필요에 따라 수행될 수 있는 선택사항이다. 이를 통해 전파고도계는 다시 그 성능이 검증될 수 있다.

S45는 안테나를 변경함으로써 동일한 지표면 및 해수면으로부터 다른 데이터 정보가 수집되고, 이러한 안테나 선택이 필요에 따라 다중으로 수행됨으로써 선택된 안테나 수량만큼의 반사 신호들이 수집되며, 이를 제2내지 제N 수집정보로 정의하는 과정이다.

이는, 도 6과 같이 신호수집장치(200)의 신호수집 제어기(250)의 제어로 안테나 스위치(220)가 다른 안테나를 선택함으로써 수행된다.

S46은 지표면 및 해수면으로부터 제2내지 제N 수집정보가 획득되고, 수집된 제2내지 제N 수집정보로부터 비행체 고도 정보가 추출되어 제2내지 제N 고도정보로 정의되며, 이로부터 지표면 및 해수면의 고도정보가 제1 고도정보와 함께 제2내지 제N 고도정보로 획득된다.

이러한 제1 내지 제N 고도정보는 도 6과 같이 전파고도계(500)로부터 신호수집장치(200)의 신호수집 제어기(250)로 저장되고, 이로부터 신호수집장치(200)에서는 안테나 주파수빔폭과 안테나 틸트각에 따른 전파고도계(500)의 고도 측정정보와 함께 안테나 주파수(측정고도)가 포함된 송수신정보(a)를 수집할 수 있다.

한편, S22-1은 비행체 기동상태(비행 속도 증감, 방향 변화, 고저 이동)의 변경이 이루어질 때 수행되는 과정으로서, 이러한 과정은 S22내지 S46이 수행된 후 연속되어 수행될 수 있다.

그러므로, S22-1을 통해 수행되는 과정은 S30내지 S46의 과정과 동일한 단계로 수행된다. 일례로, S30-1의 영상정보 재획득과정은 전술된 S30의 영상정보 획득과정과 동일하다, S40-1의 신호수집정보 재획득과정은 전술된 S40영상정보 획득과정과 동일하다. 다만, 선택되는 안테나와 입사각등이 다른 상태로 수행되는 차이가 있다.

그러므로, SS41-1의 신호수집장치에서 안테나 선택(제1내지 N안테나) 및 틸트각에 의한 입사각 설정하는 과정과, SS42-1의 지표면 및 해수면의 반사 신호 수집 = 제1-1 수집정보로 정의되는 과정과, SS43-1의 제1-1 수집정보를 이용한 비행체 고도 정보를 추출 = 제1-1고도정보로 정의되는 과정과, SS44-1의 동일 지점에서 안테나의 틸트각 조정에 의한 입사각 변경되는 과정과, SS45-1의 지표면 및 해수면의 반사 신호 수집 = 제N-1 수집정보로 정의되는 과정과, SS45-1의 제N-1 수집정보를 이용한 비행체 고도 정보를 추출 = 제N-1고도정보로 정의되는 과정과, SS46-1의 표면 및 해수면으로부터 제2내지 제N-1 수집정보가 획득되는 과정이 동일하게 수행된다.

이러한 제1-1 내지 제N-1 고도정보는 도 6과 같이 전파고도계(500)로부터 신호수집장치(200)의 신호수집 제어기(250)로 저장되고, 이로부터 신호수집장치(200)에서는 달라진 안테나 주파수빔폭과 안테나 틸트각에 따른 전파고도계(500)의 고도 측정정보와 함께 안테나 주파수(측정고도)가 포함된 송수신정보(a)를 다시 수집할 수 있다.

한편, S50의 정보처리모드에서는 S51내지 S53이 수행됨으로써 고도정보가 획득되고, 이를 통해 전파고도계의 측정 성능이 검증된다.

이러한 과정은 도 6과 같이 신호수집장치(200)에서 전송된 송수신정보(a)를 신호기록장치(300)가 수신하고, 신호기록장치(300)는 신호수집 제어기(250)에서 송수신정보(a)를 가공 및 분석함으로써 이루어진다.

S51에서는 송수신정보(a)에 포함된 제1내지 제N 고도정보(또는 제1-1내지 제N-1 고도정보)가 가공되고, S52에서는 기준 정보[비교의 기준이 되는 측정 위치 및 고도 자료]를 이용해 서로 비교하며, S53에서는 비교 결과로서 제a내지 제n실측 고도정보가 추출됨으로써 제a내지 제n실측 고도정보에 대한 실측고도정보가 정의되고, 이로부터 전파고도계의 측정 성능에 대한 정확도가 검증된다.

도 6을 참조하면, GPS(Global Positioning System)수신기(310)와 상용 고도계(320)로부터 상기 [비교의 기준이 되는 측정 위치 및 고도 자료]가 신호기록 제어기(370)에 제공되고, 신호기록 제어기(370)는 상기 [비교의 기준이 되는 측정 위치 및 고도 자료]를 참조하여 지표면 및 해수면으로부터 측정된 고도정보를 포함한 제1내지 제N 고도정보(또는 제1-1내지 제N-1 고도정보)를 비교 및 분석함으로써 상기 제a내지 제n실측 고도정보가 추출된다.

그러므로, 상기 제a내지 제n실측 고도정보로 실제 비행이 이루어져 전파고도계(500)에서 측정된 고도 정보의 정확도가 검증될 수 있다.

한편, S60의 정보활용모드에서는 전파고도계 성능 검증시 지표면 및 해수면으로부터 획득된 다양한 데이터 정보가 활용되는 과정으로서, 이는 S61의 영상정보와 S62의 실측고도정보 및 S63의 기타관련정보로 구분될 수 있다.

상기 영상정보는 비행운행이 이루어진 지표면 및 해수면의 촬영된 영상을 의미하고, 상기 실측고도정보는 비행운행이 이루어진 표면 및 해수면의 고도가 기준고도와 비교되어 실 측정된 고도를 의미하며, 상기 기타관련정보는 안테나의 입사각이나 비행체속도나 GPS 위치등을 포함한 관련정보를 의미한다.

한편, S70은 정보기록이고, S80은 정보전시이며, S90은 정보제공으로서, 이를 통해 취득된 영상정보와 실측고도정보 및 기타관련정보는 다양한 방식으로 활용된다.

S70의 정보기록은 S71과 같이 저장을 의미하고, 이는 도 6과 같이 신호기록장치(300)의 데이터통신기(360)에 연결된 GUI(300-2, Graphical User Interface)나 또는 기타 기록장치가 활용된다.

S80의 정보전시는 S81과 같이 신호기록장치를 이용한 전시를 의미하고, 이는 도 6과 같이 신호기록장치(300)의 데이터통신기(360)에 연결된 GUI(300-2, Graphical User Interface)가 활용된다. GUI(300-2, Graphical User Interface)에서는 모든 정보가 실시간으로 확인될 수 있다.

S90의 정보제공은 S91과 같이 비행체 내부나 또는 지상 통제국에 대한 정보전송을 의미하고, 이는 도 6과 같이 신호기록장치(300)의 데이터통신기(360)와 유선통신이나 무선통신되거나 또는 GUI(300-2, Graphical User Interface)와 통신함으로써 모든 정보를 실시간으로 전송될 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전파고도계 성능분석 운영알고리즘에서는 안테나 스위치(220)로 선택가능하고 안테나 구동부(230)로 틸트각 조정되는 다양한 안테나(201)를 이용해 각기 다른 주파수 대역 및 빔폭을 지표면 및 해수면으로 조사하고, 신호수집장치(200)가 한 번의 비행에 의한 안테나의 주파수와 빔폭 및 틸트각에 따라 다르게 나타나는 전파고도계(500)의 직접적인 측정 고도 정보와 함께 다양한 정보를 수집하며, GPS(Global Positioning System) 수신기(310)와 상용 고도계(320) 및 영상기록기(330)와 데이터통신기(360)와 함께 GUI(300-2, Graphical User Interface)가 연결된 신호기록장치(300)가 전파고도계(500)의 측정 정확도에 대한 비교 기준을 제공해줌으로써 전파고도계(500)의 측정 성능이 정확하게 검증될 수 있고, 수집 위치의 지형에 대한 정확성 향상과 안테나(210)의 방사 특성 변화 정보도 파악될 수 있으면서도 유무선 통신 및 GUI(300-2, Graphical User Interface)를 통해 실시간 시험 결과 확인도 가능하다.

100 : 비행체 200 : 신호수집장치
200-1 : 안테나부 210 : 안테나
220 : 안테나 스위치 200-2 : 신호수집 작동부
230 : 안테나 구동기 240 : 탑재부
250 : 신호수집제어기 260 : 인터페이스
300 : 신호기록장치 300-1 : 신호기록 작동부
310 : GPS(Global Positioning System) 수신기
320 : 상용 고도계 330 : 영상기록기
340 : 속도계 350 : 자이로센서
360 : 데이터통신기 370 : 신호기록제어기
380 : 인터페이스 300-2 : GUI(Graphical User Interface)
500 : 전파고도계
a : 송수신정보 b : 동기화신호

Claims

고도 측정용 전파고도계가 장착되고, 일정한 고도로 비행하는 비행체에서 지표면 및 해수면에 대한 전파 입사각이 다양하게 변경되며, 상기 지표면 및 해수면으로부터 반사된 반사 신호로부터 상기 전파고도계가 측정한 측정 고도가 비트주파수 스펙트럼 신호로 포함된 송수신정보가 수집되수집되는 안테나와, 상기 송수신정보를 출력하는 인터페이스를 갖춘 신호수집장치와;
상기 신호수집장치가 작동되면 측정시간이 서로 동기화되고, 상기 신호수집장치에서 송신된 송수신정보를 인터페이스로 입력받고, 비교의 기준이 되는 측정 위치 및 고도 자료를 이용해 상기 송수신정보에 포함된 측정 고도의 실측정고도 확인과 함께 다양한 정보가 실시간으로 처리되며, GUI(Graphical User Interface)로 처리 결과를 상기 전파고도계 측정 성능의 실시간 검증에 적용하고 유무선 통신에 의해 전송되는 신호기록장치;
가 포함된 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석장치.
청구항 1에 있어서, 상기 신호수집장치에는 상기 전파 입사각 변경을 위한 틸트각 조정과 주파수 대역과 빔폭을 갖는 상기 안테나를 선택하는 안테나 스위치로 이루어진 안테나부와;
상기 인터페이스를 통한 송신과 함께 상기 선택된 안테나 작동과 상기 틸트각 조정이 이루어지고, 상기 송수신정보가 수집된 후 송신되는 신호수집 작동부;
가 더 포함된 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석장치.
청구항 2에 있어서, 상기 안테나는 상기 틸트각 조정과 상기 주파수 대역과 빔폭이 각각 다른 다수의 안테나로 구성되고, 상기 다수의 안테나는 상기 안테나 스위치로 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석장치.
청구항 2에 있어서, 상기 신호수집 작동부에는 상기 전파고도계가 수집하는 반사신호를 상기 선택된 안테나의 틸트각을 조정하는 안테나 구동기가 더 포함된 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석장치.
청구항 4에 있어서, 상기 안테나 구동기로 상기 틸트각이 조정되는 안테나가 다수로 구성되고, 상기 다수의 안테나는 상기 틸트각 조정이 조정되고 상기 주파수 대역 및 빔폭이 각각 다르며, 상기 다수의 안테나는 상기 안테나 스위치로 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석장치.
청구항 1에 있어서, 상기 신호기록장치에는 인공위성으로부터 위치좌표를 수신하는 GPS(Global Positioning System) 수신기와, 측정된 고도정보 검증을 위한 기준 정보를 제공하는 상용 고도계와, 상기 지표면 및 해수면 영상을 촬영하여 기록하는 영상기록기와, 일정한 속도에서 수집한 신호와의 차이가 분석되도록 비행체의 속도를 측정하는 속도계와, 상기 비행체의 방위각 및 비행 자세 정보를 측정하는 자이로센서와, 상기 송수신정보를 입력받는 상기 인터페이스와 연결된 데이터통신기와, 상기 측정시간 동기화가 이루어져 제어를 수행하는 신호기록 제어기를 갖춘 신호기록 작동부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석장치.
청구항 6에 있어서, 상기 데이터통신기가 송수신하는 정보는 상기 송수신정보와 함께 GPS 수신 정보, 영상 정보, 비행체의 속도, 방위각, 자세가 포함된 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석장치.
지표면 및 해수면으로 전파를 송수신하는 고도 측정용 전파고도계가 장착된 신호수집장치와, 상기 신호수집장치와 통신하여 정보를 주고받는 신호기록장치가 비행체에 탑재되는 장비세팅모드;
상기 비행체가 위치된 지표면 및 해수면에 상기 신호수집장치가 상기 전파를 송신하고, 송신된 전파의 반사 신호가 상기 전파고도계가 측정한 측정 고도가 비트주파수 스펙트럼 신호로 포함된 송수신정보를 수집하여 출력해주는 정보수집모드;
상기 송수신정보의 상기 비트주파수 스펙트럼 신호를 비교하고, 비교된 상기 비트주파수 스펙트럼 신호로부터 상기 전파고도계 측정 성능이 실시간 검증되며, 실시간으로 처리된 결과를 기록하는 정보처리모드;
로 수행되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 8에 있어서, 상기 장비세팅모드에서, 상기 전파 송수신은 주파수 대역과 빔폭 및 전파 입사각을 갖는 안테나를 통해 이루어지고, 상기 안테나는 상기 신호수집장치에 구비되고, 상기 신호수집장치에는 시험대상체인 상기 전파고도계 장착되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 9에 있어서, 상기 안테나는 주파수 대역과 빔폭이 다른 여러 개의 안테나로 이루어져 안테나 스위치로 하나의 안테나가 선택되어 안테나 구동부로 제어되며, 상기 지표면 및 해수면의 동일 지점에서 주파수와 빔폭에 따라 다르게 나타나는 지표면 및 해수면의 송수신정보를 상기 전파고도계가 수집하는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 10에 있어서, 상기 안테나중 선택된 하나의 안테나는 상기 안테나 구동부로 지표면 및 해수면에 대한 전파 입사각이 변화되도록 틸트각이 조정되며, 상기 전파 입사각 변화로 다르게 나타나는 지표면 및 해수면의 송수신정보를 상기 전파고도계가 수집하는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 8에 있어서, 상기 정보수집모드에서, 상기 비행체는 비행 속도 증감이나 방향 변화나 고저 이동을 하여 상기 지표면 및 해수면에서 수집되는 상기 송수신정보를 변화시키고, 상기 변화된 송수신정보가 실측정고도를 얻기 위한 고도 정보 추출에 이용되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 8에 있어서, 상기 정보처리모드에서, 상기의 신호수집장치와 상기 신호기록장치는 서로 측정시간 동기화되어 상기 송수신정보를 송수신하는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 13에 있어서, 상기 신호기록장치는 상기 송수신정보를 기록 저장하고, 실측정고도의 기준이 되는 측정 위치 및 고도 자료를 입력받아 상기 송수신정보의 상기 비트주파수 스펙트럼 신호를 비교하는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 14에 있어서, 상기 실측정고도의 기준이 되는 측정위치 및 고도자료가 GPS(Global Positioning System)수신기에서 제공되어 기준자료로 이용되고, 상기 GPS(Global Positioning System)수신기는 상기 신호기록장치에 구비되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 14에 있어서, 상기 실측정고도의 기준이 되는 측정위치 및 고도자료가 상용 전파고도계에서 제공되어 기준자료로 이용되고, 상기 상용 전파고도계는 상기 신호기록장치에 구비되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 14에 있어서, 상기 신호기록장치에는 카메라나 캠코더가 더 포함되어 상기 지표면 및 해수면 영상을 촬영하여 기록하는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 14에 있어서, 상기 신호기록장치에는 속도계가 포함되어 상기 비행체의 비행 속도를 측정하고, 측정된 비행 속도로 상기 지표면 및 해수면에 대한 반사 신호의 실시간 변화가 추적되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 14에 있어서, 상기 신호기록장치에는 자이로 센서가 포함되어 상기 비행체의 진행 방위각 및 비행 자세를 검출하고, 검출된 진행 방위각 및 비행 자세로 상기 지표면 및 해수면에 대한 수집 신호의 실시간 변화가 추적되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 8에 있어서, 상기 정보처리모드가 수행되고 나면, 상기 실시간으로 처리된 결과가 실시간으로 전시되고, 실시간으로 상기 비행체나 지상 통제국으로 송수신되는 정보활용모드;
가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 20에 있어서, 상기 정보활용모드에서, 상기 전시는 GUI(Graphical User Interface)로 수행되고, 상기 GUI(Graphical User Interface)는 상기 신호수집장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.
청구항 20에 있어서, 상기 비행체나 지상 통제국과 이루어지는 송수신은 유선 통신이나 무선통신으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전파고도계 성능분석 운영알고리즘.