KR101355536B1 - 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서 및 이의 탐지 방법 - Google Patents

방향 탐지용 전파형 근접 신관센서 및 이의 탐지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 근접 신관센서에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 전파를 송수신하여 고속으로 이동 중인 대공표적의 방향을 탐지하기 위한 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서 및 방법에 대한 것이다.
상기와 같은 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서 및 방법에 따르면, BPSK(Bi-Phase Shift Keying) 방식으로 디지털 위상 변조된 신호를 송수신하고, 다수의 거리 창(range gate)을 갖는 코드상관기법 및 방향 탐지 알고리즘을 적용함으로써, 고속으로 이동 중인 대공표적의 거리 범위와 방향을 탐지할 수 있다.

Description

방향 탐지용 전파형 근접 신관센서 및 이의 탐지 방법{RF PROXIMITY FUZE SENSOR FOR DIRECTION FINDING AND METHOD FOR FINDING DIRECTION THEREOF}
본 발명은 근접 신관센서에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 전파를 송수신하여 고속으로 이동 중인 대공표적의 방향을 탐지하기 위한 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서 및 방법에 대한 것이다.
부연하면, 연속파형의 초고주파를 BPSK(Bi-Phase Shift Keying) 방식으로 디지털 위상 변조하여 송신하고, 수신신호로부터 표적의 도플러신호를 추출하여 다수의 거리 창(range gate)을 갖는 코드상관기법 및 방향 탐지 알고리즘을 적용하여 고속으로 이동 중인 근거리 대공표적의 거리 범위와 방향을 탐지하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서 및 방법에 관한 것이다.
종래의 근접 신관에 해당하는 가무작위코드로 위상을 변조하고 코드상관을 이용한 거리측정장치는 방향 탐지 기능은 없고, 송신신호와 수신신호의 상관값을 계산하여 단지 표적까지의 거리를 측정하는 방식으로, 상기 상관값을 계산하기 위해 수신신호로부터 표적의 거리만큼 시간 지연된 수신코드를 복원하여 송신신호의 송신코드와 상관한다.
그러나 수신신호로부터 시간 지연된 수신코드를 복원할 때, 코드는 상승(rising)과 하강(falling) 시간을 갖기 때문에 송신코드와 코드폭이 동일하도록 정확하게 수신코드를 복원할 수 없고, 또한 송신 누설신호의 수신단 유입으로 인해 수신코드의 코드폭이 넓어지게 되어 정확한 상관값을 얻을 수 없다. 따라서 상기 계산된 상관값으로부터 표적까지의 거리를 정확히 측정할 수 없고 실제 거리와는 다르게 측정되는 문제가 있다.
1. 한국공개특허번호 10-2009-0012613
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고 방향을 탐지하기 위해 창안된 것으로써, 본 발명의 목적은 다수의 거리창을 갖는 코드상관기법 및 방향 탐지 알고리즘을 적용함으로써 고속으로 이동 중인 대공표적의 거리 범위와 방향을 탐지하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 위에서 제기된 과제를 달성하기 위해, 다수의 거리창을 갖는 코드상관기법 및 방향 탐지 알고리즘을 적용함으로써 고속으로 이동 중인 대공표적의 거리 범위와 방향을 탐지하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서를 제공한다.
상기 방향 탐지용 전파형 근접 신관 센서는, 표적을 위한 표적 코드와 연속파형의 발진기 신호를 결합하여 송신 코드 신호를 생성하는 변조부; 생성된 송신 코드 신호를 상기 표적에 송신하는 다수의 송신 안테나를 갖는 송신부; 상기 표적으로부터 반사된 표적 반사신호를 수신하는 다수의 수신 안테나를 갖는 수신부; 상기 다수의 수신 안테나를 선택적으로 스위칭하는 스위칭부; 상기 생성된 발진기 신호와 수신된 표적 반사신호를 결합하여 도플러 신호가 수신지연코드에 실린 출력 신호로 변환하는 변환부; 상기 표적 코드에 일정한 지연값을 주어 지연 코드를 생성하는 코드 지연기; 변환된 출력 신호와 생성된 지연코드를 상관하여 도플러 출력 신호를 생성하는 상관기; 생성된 도플러 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 상기 표적 코드를 생성하며, 변환된 디지털 신호를 이용하여 상기 표적의 거리 범위 및 방향 중 적어도 하나를 산출하는 신호처리기;를 포함하다.
이때, 상기 다수의 송신 안테나는 표면 부착형 안테나이고, 3개로 이루어져 전 방위로 송신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다수의 수신 안테나는 상기 표적에 대한 방향 탐지 분해능을 30도로 하기 위해 3쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 각 거리창의 최대의 상관값이 나타내는 거리를 조절하도록 상기 상관기의 개수는 상기 코드 지연기의 개수와 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 표적 코드는 가무작위 코드 및 최장길이 시퀀스를 사용하고, 상기 송신 코드 신호는 BPSK(Bi-Phase Shift Keying) 방식을 이용하여 디지털 위상 변조된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 신호 처리기는 상기 변환된 디지털 신호를 이용하여 상기 표적에 대한 다수의 거리창(Range gate)을 생성하고 각 거리창의 최대의 상관값이 나타내는 거리를 조절함으로써 상기 표적의 거리범위를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 신호 처리기는 상기 변환된 디지털 신호를 이용하여 상기 다수의 수신 안테나를 선택하여 거리창별 최대 수신전력을 갖는 안테나를 선택하고, 선택된 안테나와 거리창으로부터 세부 안테나 및 인접 안테나로 재수신하여 상기 세부 안테나 및 인접 안테나의 수신전력을 비교하여 상기 표적의 방향을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 변환된 출력 신호는 송신코드 신호가 표적 거리에 해당하는 시간만큼 지연된 수신지연코드에 상기 표적과의 상태속도에 따른 도플러 신호가 실려 나타나는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 상관의 반복 주기는 사용된 코드열의 길이에 따라 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 실시예는, 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 수신 안테나를 선택하여 표적 코드에 의해 표적으로부터 반사된 표적 반사신호를 수신하는 표적 반사신호 수신 단계; 거리창(Range gate) 별 최대 수신전력을 갖는 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택 단계; 상기 수신 안테나 중 최대 수신전력을 갖는 거리창(Range gate)을 선택하는 거리창 선택 단계; 상기 수신 안테나 및 선택된 거리창(Range gate)으로부터 세부 수신 안테나를 선택하는 세부 수신 안테나 선택 단계; 상기 선택된 세부 수신 안테나와 인접 수신 안테나로부터 상기 표적 반사신호를 재수신하는 표적 반사신호 재수신 단계; 상기 선택된 세부 수신 안테나와 인접 수신 안테나의 수신전력을 비교하는 수신전력 비교 단계; 및 비교결과 수신전력이 최대값이 되는 안테나를 선택하고 비교된 수신전력 차이가 선택된 안테나의 위치에 따라 특정값의 범위 내인지를 판단하여 표적의 방향을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 방향을 탐지하는 방법을 제공한다.
이때, 상기 표적 반사신호 수신 단계 및 표적 반사신호 재수신 단계는, 단극쌍투 스위치를 사용하여 원하는 방향의 수신 안테나를 선택하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 방향은 6개의 수신 안테나를 60도 간격으로 배치한 12개의 시계 방향인 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 12개의 시계 방향은 30도 간격인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서 및 방법에 따르면, BPSK(Bi-Phase Shift Keying) 방식으로 디지털 위상 변조된 신호를 송수신하고, 다수의 거리 창(range gate)을 갖는 코드상관기법 및 방향 탐지 알고리즘을 적용함으로써, 고속으로 이동 중인 대공표적의 정확한 거리 범위 및 30ㅀ 분해능으로 방향을 탐지할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서(100)의 개념도이다.
도 1b는 도 1a에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서(100)의 개념도를 구체화한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 상관값과 거리와의 관계도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 4a는 도 3에 도시된 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도 중 거리창(Range gate) 별 최대 수신전력을 갖는 안테나 선택 단계(S200)의 세부 설명도이다.
도 4b는 도 3에 도시된 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도 중 최대 수신전력을 갖는 거리창(Range gate) 선택 단계(S300)의 세부 설명도이다.
도 4c는 도 3에 도시된 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도 중 선택된 안테나 및 거리창(Range gate)으로부터 세부 안테나 선택 단계(S400)의 세부 설명도이다.
도 4d는 도 3에 도시된 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도 중 선택된 안테나와 인접 안테나의 수신전력 비교 단계(S600)의 세부 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 안테나 위치 및 방향의 배치도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 선택된 안테나와 인접안테나의 관계도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 단계별 방향 탐지 결과도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서 및 이의 방향 탐지 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서(100)의 개념도이다. 도 1a를 참조하면, 상기 방향 탐지용 전파형 근접 신관 센서(100)는, 표적을 위한 표적 코드와 연속파형의 발진기 신호를 결합하여 송신 코드 신호를 생성하는 변조부(110); 생성된 송신 코드 신호를 상기 표적에 송신하는 다수의 송신 안테나(미도시)를 갖는 송신부(120); 상기 표적으로부터 반사된 표적 반사신호를 수신하는 다수의 수신 안테나(미도시)를 갖는 수신부(140); 상기 다수의 수신 안테나를 선택적으로 스위칭하는 스위칭부(150); 상기 생성된 발진기 신호와 수신된 표적 반사신호를 결합하여 도플러 신호가 수신지연코드에 실린 출력 신호로 변환하는 변환부(160); 상기 표적 코드에 일정한 지연값을 주어 지연 코드를 생성하는 코드 지연기(71); 변환된 출력 신호와 생성된 지연코드를 상관하여 도플러 출력 신호를 생성하는 상관기(56); 생성된 도플러 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(60); 상기 표적 코드를 생성하며, 변환된 디지털 신호를 이용하여 상기 표적의 거리 범위 및 방향 중 적어도 하나를 산출하는 신호처리기(70) 등을 포함하여 구성된다.
물론, 변조부(110), 송신부(120), 발진부(130), 수신부(140), 스위칭부(150), 변환부(160), 상관기(56) 등의 구성은 본 발명의 이해를 위한 것으로 이들 구성을 이루는 세부 항목들은 서로 중첩되게 구성될 수 있다. 이러한 세부 항목들의 구성에 대하여는 도 1b에 도시된다.
도 1b는 도 1a에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서(100)의 개념도를 구체화한 구성도이다. 도 1b를 참조하면, 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서는 송신안테나(10), 수신안테나(20 ~ 25), 발진기(31), 저역통과여파기(32), 방향성 결합기(33), BPSK 변조기(34), 전력분배기(35, 42), 전력 증폭기(36), 국부신호 증폭기(41), 저잡음 증폭기(51), 단극쌍투 스위치(52), 수신단 주파수 변환기(53), IF(Intermediate Frequency) 주파수 변환기 (54), IF 증폭기(55), 상관기(56), 아날로그/디지털 변환기(60), 신호처리기(70), 코드 지연기(71)를 포함하여 구성될 수 있다. 이하 구성에 대해 세부적으로 설명한다.
먼저, 발진기(31)로 연속파형을 발생시키고 방향성 결합기(33)로 분기시킨다. 상기 분기된 한 쪽 신호는 BPSK 변조기(34)의 국부 신호로 사용되고 다른 쪽으로 분기된 신호는 국부신호 증폭기(41)와 전력 분배기(42)를 거쳐 수신단 주파수 혼합기(53)의 국부 신호로 사용된다.
한편, 신호처리기(70)에서 발생된 코드는 저역통과여파기(32)를 통과하여 고조파 잡음을 줄여 BPSK 변조기(34)의 IF단 신호로 인가되고, BPSK 변조기(34)의 출력은 전력 분배기(35)와 전력 증폭기(36)를 거쳐 송신안테나(10)로 송신된다.
여기에서, 상기 코드는 가무작위코드, 최장길이 시퀀스 등을 사용할 수 있고, 송신신호는 상기 발진기(31)의 연속파형이 사용코드에 따라 BPSK 위상 변조되어 송신된다. 또한 3개의 송신안테나를 사용한 이유는, 본 발명의 일예로써 안테나가 표면 부착형일 경우 전 방위(360ㅀ)로 송신하기 위함이다.
송신신호는 표적 거리에 해당되는 시간만큼 지연되어 수신안테나(20~25)로 수신되고 저잡음 증폭기(51)를 통과하여 증폭되며 단극쌍투 스위치(53)를 거쳐 수신단 주파수 변환기(53)로 인가된다.
여기에서, 여섯 개의 수신안테나(20~25)를 사용한 이유는, 본 발명의 일예로써 전 방위로 수신하고, 방향 탐지 분해능을 30ㅀ로 하기 위함이다. 또한 단극쌍투 스위치를 사용한 이유는, 여섯 개의 수신안테나(20~25) 중 세 개의 안테나를 선택함으로써 단극쌍투 스위치(53) 이후 회로를 여섯 채널에서 세 채널로 줄여 저가화와 소형화를 이루기 위함이다. 따라서, 단극쌍투 스위치를 사용하지 않고 다른 스위칭 소자를 사용하는 것도 가능하다.
한편, 수신단 주파수 변환기(53)의 주파수 변환 과정에서 발진기(31) 연속파형이 제거되므로 수신단 주파수 변환기(53)의 출력신호는 송신코드가 표적 거리에 해당하는 시간만큼 지연된 수신지연코드에 표적과의 상대속도에 따른 도플러 신호가 실려 나타난다.
IF 주파수 변환기(54)에서는 신호처리기(70)에서 발생된 코드가 코드 지연기(71)를 통과하여 시간 지연되어 지연코드가 되고, 이 지연코드는 상기 수신지연코드가 도플러 신호에 실린 수신단 주파수 변환기(53)의 수신단 주파수 변환 출력신호와 혼합되어 상관이 취해진다.
여기에서, 만일 코드 지연기(71)의 지연 시간과 상기 표적 거리에 해당하는 시간 지연이 일치하는 경우 상관값이 최대가 되고, 이 때 상기 수신지연코드에 실린 도플러 신호의 크기가 최대가 된다. 따라서 IF 주파수 변환기(54)의 IF 주파수 출력 신호는 상기 상관값이 포함된 도플러 신호이며 IF 증폭기(55)를 거쳐 아날로그/디지털 변환기(60)로 입력된다.
한편, 본 발명에서는 일예로써 상기 3 채널 당 코드 지연이 각기 다른 세 개의 코드 지연을 사용하여 CH1_RG1 ~ CH3_RG3의 총 9개 신호를 생성하고, 이는 아날로그/디지털 변환기(60)로 입력되어 최종적으로 신호처리기(70)에서 방향 탐지 알고리즘을 적용하여 방향을 결정한다.
다음으로, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 상관값과 거리와의 관계도이다. 도 2를 참조하면, 상관기(56)에서는 송신코드가 지연된 지연코드와 수신신호로부터의 수신지연코드를 상관하는데, 이 때 송신코드의 지연 시간을 여러 개 사용하고, 지연 시간을 미리 설정해 두면 거리창(Range gate)의 개수와 최대 상관값이 나타나는 거리를 조절할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 일예로서 3개의 지연시간을 사용하여 Range gate 1(101), Range gate 2(102), Range gate 3(103)로 세 개의 Range gate를 생성하고 각각의 gate의 최대 상관값이 거리 D1, D2, D3에서 나타나도록 하였다.
여기에서, 사용된 코드의 코드폭을 바꿔 거리창(Range gate)의 창(gate)폭을 조절할 수 있으며, 코드열의 길이를 변경하여 거절 영역(Range rejection) 값과 상관이 반복되는 반복주기를 바꿀 수 있다. 따라서 도 2로부터 원하지 않는 거리 밖의 신호는 Range Rejection 만큼 억제할 수 있고, Range gate 1 ~ 3(101 ~103)의 비교를 통해 표적의 거리 영역을 판별할 수 있음을 알 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 방향 탐지를 위한 방법, 즉 방향 탐지 알고리즘을 설명한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 사용자가 수신안테나 1(도 1b의 20), 수신안테나 3(도 1b의 24), 수신안테나 5(도 1b의 23)로 목표물 반사신호를 수신한다(S100). 이 후 상기 세 개의 안테나로부터 수신된 수신신호로부터 거리창(Range gate) 별로 최대 수신전력을 갖는 안테나를 선택하고(S200) 이 중에서 최대 수신전력을 갖는 거리창(Range gate)을 선택한다(S300).
여기에서, 단계 S100 내지 단계 S300의 과정으로 수신안테나 1, 3, 5와 Range gate 1, 2, 3(도 2의 101 내지 103) 중에서 최대 수신전력을 갖는 안테나 한 개와 Range gate 한 개를 선택할 수 있다.
한편, 상기 선택된 안테나 및 Range gate로부터 수신안테나 1, 3, 5의 각각의 수신전력 비교를 통해 세부적으로 안테나를 다시 선택한다(S400).
한편, 상기 선택된 세부 안테나와 좌, 우의 인접 안테나로 바꾸어 수신한다(S500). 여기에서, 수신안테나를 변경하기 위해 단극쌍투 스위치(도 1b의 52)를 제어한다.
마지막으로, 상기 선택된 안테나와 인접 안테나로 수신된 수신전력을 비교하여(S600) 방향을 결정한다(S700).
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 도 3의 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도를 도 4a 내지 도 4d를 통해 세부적으로 설명한다. 도 4a는 Range gate(여기서는, RG1, RG2, RG3이 됨) 별 최대 수신전력을 갖는 안테나 선택 단계(S200)의 세부 설명도이다.
여기에서, RG1의 Ant 1, 3, 5 중 최대값을 갖는 안테나를 찾고, 동일한 방법으로 RG2, RG3에서 각각의 Ant 1, 3, 5 중 최대값을 갖는 안테나를 찾는다.
한편 도 4b는 도 3에 도시된 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도 중 최대 수신전력을 갖는 거리창(Range gate) 선택 단계(S300)의 세부 설명도이다. 여기에서, 상기 도 4a 결과로부터 최대값을 갖는 RG를 확정한다.
한편, 도 4c는 도 3에 도시된 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도 중 선택된 안테나 및 거리창(Range gate)으로부터 세부 안테나 선택 단계(S400)의 세부 설명도이다. 여기에서, 만일 상기 확정된 RG(RG1, RG2, RG3 중 어느 하나)에서의 Ant 1이 선택되었다면 Ant 1과 Ant 3, Ant 5의 레벨을 비교하여 그 차이가 10 dB보다 큰지 작은지를 판단하여 그 결과를 통해 Ant 1, Ant 2 또는 Ant 6으로 선택할 수 있다.
한편 도 4d는 도 3에 도시된 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도 중 선택된 안테나와 인접 안테나의 수신전력 비교 단계(S600)의 세부 설명도이다. 여기에서, 선택한 안테나와 좌, 우 인접 안테나의 수신전력을 비교하여 최대값을 갖는 안테나를 선택하고, 비교된 수신전력 차이가 안테나 위치에 따라 5 dB 이상인지 이하인지, 또는 2.5 dB 이상인지 이하인지를 판단하여 12개의 방향 중 한 방향을 선택할 수 있다.
따라서 도 3의 본 발명의 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 방향 탐지 과정을 보여주는 흐름도와 도 4a ~ 도 4d의 방향탐지 알고리즘을 적용하여 고속으로 이동 중인 대공표적의 방향을 30ㅀ 분해능으로 탐지할 수 있다.
다음으로 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 안테나 위치 및 방향의 배치도이다. 도 5를 참조하면, 여기에서 수신안테나는 시계방향으로 60ㅀ 간격으로 여섯 개가 있으며, 방향은 30ㅀ 간격으로 12 방향이다.
또한, 도 5에는 안테나(Ant #1 내지 Ant #6)와 이들 안테나의 기본방향을 매칭하여 보여주는 안테나 방향 테이블(510)이 도시된다.
다음으로 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 선택된 안테나와 인접안테나의 관계도이다. 도 6을 참조하면, 여기에서, 만일 x=1인 경우 선택된 안테나는 Ant 1 인접안테나는 Ant 6, Ant 2가 된다.
마지막으로 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 단계별 방향 탐지 결과도로 음영 부분(700)이 탐지된 방향을 나타낸다. 부연하면, 여기에서, 도 7a는 1단계로서 상기 도 3의 단계 S200, S300의 결과의 한 예이며, 도 7b는 2단계로서 단계 S400의 결과의 한 예이며, 도 7c는 3단계로서 단계 S600, 단계 S700의 결과의 한 예이다. 따라서, 결정된 방향(710)이 본 발명의 명확한 이해를 위해 도 7c의 예처럼 도시된다.
20 : 수신안테나 1(=Ant#1)
21 : 수신안테나 4(=Ant#4) 22 : 수신안테나 2(=Ant#2)
23 : 수신안테나 5(=Ant#5) 24 : 수신안테나 3(=Ant#3)
25 : 수신안테나 6(=Ant#6) 31 : 발진기
32 : 저역통과여파기 33 : 방향성 결합기
34 : BPSK 변조기 35 : 전력 분배기
36 : 전력 증폭기 41 : 국부신호 증폭기
42 : 전력 분배기 51 : 저잡음 증폭기
52 : 단극쌍투 스위치 53 : 수신단 주파수 변환기
54 : IF 주파수 변환기 55 : IF 증폭기
56 : 상관기 60 : 아날로그/디지털 변환기
70 : 신호처리기 71 : 코드 지연기
100: 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서
101 : 거리창1(Range gate 1)(RG1) 102 : 거리창2(Range gate 2)(RG2)
103 : 거리창3(Range gate 3)(RG3)
110: 변조부 120: 송신부
130: 발진부 140: 수신부
150: 스위칭부 160: 변환부
201 : 탐지 방향 301 : 안테나 위치

Claims (12)

  1. 표적을 위한 표적 코드와 연속파형의 발진기 신호를 결합하여 송신 코드 신호를 생성하는 변조부;
    생성된 송신 코드 신호를 상기 표적에 송신하는 다수의 송신 안테나를 갖는 송신부;
    상기 표적으로부터 반사된 표적 반사신호를 수신하는 다수의 수신 안테나를 갖는 수신부;
    상기 다수의 수신 안테나를 선택적으로 스위칭하는 스위칭부;
    상기 생성된 발진기 신호와 수신된 표적 반사신호를 결합하여 도플러 신호가 수신지연코드에 실린 출력 신호로 변환하는 변환부;
    상기 표적 코드에 일정한 지연값을 주어 지연 코드를 생성하는 코드 지연기;
    변환된 출력 신호와 생성된 지연코드를 상관하여 도플러 출력 신호를 생성하는 상관기;
    생성된 도플러 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기;
    상기 표적 코드를 생성하며, 변환된 디지털 신호를 이용하여 상기 표적의 거리 범위 및 방향 중 적어도 하나를 산출하는 신호처리기;
    를 포함하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 송신 안테나는 표면 부착형 안테나이고, 3개로 이루어져 전 방위로 송신하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 수신 안테나는 상기 표적에 대한 방향 탐지 분해능을 30도로 하기 위해 3쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상관기의 개수는 각 거리창의 최대의 상관값이 나타내는 거리를 조절하도록 상기 코드 지연기의 개수와 동일한 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 표적 코드는 가무작위 코드 및 최장길이 시퀀스를 사용하고, 상기 송신 코드 신호는 BPSK(Bi-Phase Shift Keying) 방식을 이용하여 디지털 위상 변조된 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 변환된 디지털 신호를 이용하여 상기 표적에 대한 다수의 거리창(Range gate)을 생성하고 각 거리창의 최대의 상관값이 나타내는 거리를 조절함으로써 상기 표적의 거리범위를 산출하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 변환된 디지털 신호를 이용하여 상기 다수의 수신 안테나를 선택하여 거리창별 최대 수신전력을 갖는 안테나를 선택하고, 선택된 안테나와 거리창으로부터 세부 안테나 및 인접 안테나로 재수신하여 상기 세부 안테나 및 인접 안테나의 수신전력을 비교하여 상기 표적의 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환된 출력 신호는 송신코드 신호가 표적 거리에 해당하는 시간만큼 지연된 수신지연코드에 상기 표적과의 상태속도에 따른 도플러 신호가 실려 나타나는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관 센서.
  9. 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 수신 안테나를 선택하여 표적 코드에 의해 표적으로부터 반사된 표적 반사신호를 수신하는 표적 반사신호 수신 단계;
    거리창(Range gate) 별 최대 수신전력을 갖는 수신 안테나를 선택하는 수신 안테나 선택 단계;
    상기 수신 안테나 중 최대 수신전력을 갖는 거리창(Range gate)을 선택하는 거리창 선택 단계;
    상기 수신 안테나 및 선택된 거리창(Range gate)으로부터 세부 수신 안테나를 선택하는 세부 수신 안테나 선택 단계;
    상기 선택된 세부 수신 안테나와 인접 수신 안테나로부터 상기 표적 반사신호를 재수신하는 표적 반사신호 재수신 단계;
    상기 선택된 세부 수신 안테나와 인접 수신 안테나의 수신전력을 비교하는 수신전력 비교 단계; 및
    비교결과 수신전력이 최대값이 되는 안테나를 선택하고 비교된 수신전력 차이가 선택된 안테나의 위치에 따라 특정값의 범위 내인지를 판단하여 표적의 방향을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 방향을 탐지하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 표적 반사신호 수신 단계 및 표적 반사신호 재수신 단계는, 단극쌍투 스위치를 사용하여 원하는 방향의 수신 안테나를 선택하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 방향을 탐지하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 방향은 6개의 수신 안테나를 60도 간격으로 배치한 12개의 시계 방향인 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 방향을 탐지하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 12개의 시계 방향은 30도 간격인 것을 특징으로 하는 방향 탐지용 전파형 근접 신관센서의 방향을 탐지하는 방법.
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