KR101420172B1 - System and method for providing maximum usable frequency of high freqeuncy communication - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템은, GPS부; 및 상기 GPS부에서 제공하는, 사용자의 위도, 경도, 날짜 및 시간 정보를 입력받아, 전리층 최대전자밀도 예측 모델을 이용하여, 단파 통신이 가능한 임계 주파수를 출력하는 임계 주파수 계산부;를 포함한다. According to the present invention, there is provided a communication critical frequency providing system for shortwave communication, comprising: a GPS unit; And a critical frequency calculator that receives the latitude, longitude, date, and time information of the user provided by the GPS unit and outputs a critical frequency capable of shortwave communication using the ionospheric maximum electron density prediction model.
Description
본 발명은 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, GPS부에서 제공하는, 사용자의 위도, 경도, 날짜 및 시간 정보를 입력받아, 전리층 최대전자밀도 예측 모델을 이용하여, 단파 통신이 가능한 임계 주파수를 출력하는 것이 가능한, 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템 및 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a system and method for providing a communicable critical frequency of shortwave communication, and more particularly, to a system and method for providing a communicable critical frequency of shortwave communication, Frequency communication capable of outputting a critical frequency capable of short-wave communication by using the short-wave communication.
통상 단파(HF) 통신은, 비교적 작은 전력으로 원거리까지 전달되는 특징을 지닌 단파를 이용한 통신을 말한다. Generally, short-wave (HF) communication refers to communication using a short-wave having characteristics of being transmitted to a long distance with a relatively small power.
단파(HF) 통신에서는, 한정된 주파수(3,000~3만 MHz)를 효율적으로 이용해서 다량의 전신(電信)을 능률적으로 전달하기 위하여 시분할(時分割) 다중 전신방식, 주파수분할 다중 전신방식, 4주파 2중 통신방식 등이 사용되고 있다. 국제통신, 국제방송, 국제무선전신, 국제무선전화, 어업무선, 기상통보, 아마추어 무선 등에 사용되며 전파관리법의 규제를 받는다. In short wave (HF) communication, time division (time division) multi-body system, frequency division multi-body system, four frequency (3,000 to 30,000 MHz) are used in order to efficiently transmit a large amount of telegraph Duplex communication system and the like are used. It is used for international communication, international broadcasting, international radio telegraph, international radio telephone, fishery radio, weather report, amateur radio, and is subject to the Radio Regulations.
하지만, 이와 같은 단파 통신에서는 통신 가능한 임계 주파수를 결정하는 것이 중요하지만, 통신 가능 임계 주파수를 결정하는 것이 쉽지 않은 문제점을 가지고 있다.
However, in such short-wave communication, it is important to determine a communicable critical frequency, but it is difficult to determine a communication-capable critical frequency.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명은 GPS부에서 제공하는, 사용자의 위도, 경도, 날짜 및 시간 정보를 입력받아, 전리층 최대전자밀도 예측 모델을 이용하여, 단파 통신이 가능한 임계 주파수를 출력하는 것이 가능한, 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a GPS receiver that receives a user's latitude, longitude, date and time information, It is an object of the present invention to provide a communication critical frequency providing system and method of short wave communication capable of outputting a possible critical frequency.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템은, GPS부; 및 상기 GPS부에서 제공하는, 사용자의 위도, 경도, 날짜 및 시간 정보를 입력받아, 전리층 최대전자밀도 예측 모델을 이용하여, 단파 통신이 가능한 임계 주파수를 출력하는 임계 주파수 계산부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a system for providing a communication critical frequency in a short wave communication, the system including: a GPS unit; And a critical frequency calculator that receives the latitude, longitude, date, and time information of the user provided by the GPS unit and outputs a critical frequency capable of shortwave communication using the ionospheric maximum electron density prediction model.
한편, 본 발명에 따른 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 방법은, GPS부를 통해서 사용자의 위도, 경도, 날짜 및 시간 정보를 수신하는 단계; 및 상기 GPS부에서 제공하는, 사용자의 위도, 경도, 날짜 및 시간 정보를 입력받아, 전리층 최대전자밀도 예측 모델을 이용하여, 단파 통신이 가능한 임계 주파수를 출력하는, 임계 주파수 계산 단계;를 포함한다. Meanwhile, a method for providing a communication frequency threshold for shortwave communication according to the present invention includes: receiving a user's latitude, longitude, date, and time information through a GPS unit; And a threshold frequency calculation step of receiving the user's latitude, longitude, date and time information provided by the GPS unit and outputting a critical frequency capable of shortwave communication using the ionospheric maximum electron density prediction model .
여기서, 상기 전리층 최대전자밀도 예측 모델은, 상기 위도, 상기 경도, 상기 날짜, 상기 시간 정보, 태양 활동, 지자기 활동에 기초하여, 전리층 F2층의 최대 밀도와 고도를 예측하여 이를 통신 가능한 임계 주파수로 환산하여 제공한다. Here, the ionospheric maximum electron density prediction model predicts the maximum density and altitude of the ionospheric F 2 layer based on the latitude, the longitude, the date, the time information, the solar activity, and the geomagnetic activity, .
또한, 상기 전리층은 전리층 F2층인 것이 바람직하다.
It is preferable that the ionization layer is an ionization layer F2 layer.
본 발명에 따른 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템 및 방법에 의하면,According to the communication critical frequency providing system and method of short wave communication according to the present invention,
첫째, GPS부에서 제공하는, 사용자의 위도, 경도, 날짜 및 시간 정보를 입력받아, 전리층 최대전자밀도 예측 모델을 이용하여, 단파 통신이 가능한 임계 주파수를 출력하는 것이 가능하다. First, it is possible to output a critical frequency capable of shortwave communication using the ionospheric maximum electron density prediction model by receiving the user's latitude, longitude, date and time information provided by the GPS unit.
둘째, 자연현상을 이용하여 저렴하고 생존 능력이 뛰어난 HF 통신의 교신 성공률을 위해 활용되어 인터넷을 통한 전리층 예보 등의 도움 없이도 통신 가능한 주파수를 빠르게 얻어 통신을 시도할 수 있는 장점을 가진다. Secondly, it is utilized for the success rate of communication of HF communication which is inexpensive and excellent in survival ability by using natural phenomenon, so that it is possible to acquire communication frequency quickly without any assistance of the ionospheric prediction through the Internet, and to try communication.
셋째, 한반도 지역 뿐만 아니라 데이터베이스에 존재하는 중위도 다른 나라에서도 임계주파수가 제공된다는 장점도 있다. Third, there is also an advantage that critical frequencies are provided not only in the Korean peninsula but also in the mid-latitude and other countries in the database.
넷째, 경제·산업적 측면에서 보면, 데이터베이스에 존재하는 중위도 다른 나라에 관련 시스템의 수출 등의 효과를 기대할 수 있다.
Fourth, from the economic and industrial point of view, the effect of exporting related systems to other countries in the mid-latitude existing in the database can be expected.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 방법을 도시한 플로차트이다.
도 3은 한반도 안양 지역의 F2 층에서 반사되는 전파의 연평균 임계주파수의 하루 변화를 나타낸 그래프이다. 1 is a block diagram showing a configuration of a communication-enabled critical frequency providing system for shortwave communication according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of providing a communication-enabled critical frequency of shortwave communication according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a graph showing daily variation of the annual mean critical frequency of radio waves reflected from the F2 layer in the Anyang area on the Korean peninsula.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템의 구성을 나타낸 블록도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 방법을 도시한 플로차트이다. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a communication-enabled critical frequency providing system of short-wave communication according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a method of providing a communication- It is a flowchart.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템(100)은, GPS부(10); 및 상기 GPS부(10)에서 제공하는, 사용자의 위도, 경도, 날짜 및 시간 정보를 입력받아, 전리층 최대전자밀도 예측 모델을 이용하여, 단파 통신이 가능한 임계 주파수를 출력하는, 임계 주파수 계산부(20);를 포함한다. Referring to the drawings, a
단파(HF) 통신은 주파수 범위가 3~30MHz 사이를 사용하는 통신으로, 지역적 또는 국제적 아마추어 무선, 해상 또는 지상 운송수단, 경찰의 탐색과 구조, 택시 무선호출 등이 이용된다. Short-wave (HF) communications are communications using a frequency range between 3 and 30 MHz, using local or international amateur radio, maritime or ground transportation, police discovery and rescue, and taxi-free calls.
HF 통신의 장점은 유무선 전화와 같이 기지국 및 접속성의 제한이 없고 위성 통신과 같이 휴대나 고장수리의 문제가 심각하지 않다. 또한 전시와 같이 특수한 상황에서 다른 통신 수단이 무력화 되었을 때 대안이 될 수 있다. The advantage of HF communication is that there is no limitation of base station and connectivity like wired / wireless phone, and the problem of portability and troubleshooting such as satellite communication is not serious. It can also be an alternative when other communication means are disabled in special situations such as exhibitions.
이 주파수 대역의 전파신호는 이온층에 의해 반사되므로 간단한 기술로도 장거리 통신이 가능하고 밤에는 전리층의 고도가 높아지므로 더 멀리 신호를 전달한다. Since the radio signal of this frequency band is reflected by the ion layer, it is possible to communicate over a long distance with a simple technique, and the ionosphere is elevated at night, so the signal is transmitted farther.
단파 통신은 가격이 저렴하고 상황에 따라서는 원거리 통신의 유일한 수단이 되기도 하며 또한 다른 주파수 대역에 비해 상대적으로 더 멀리 전파된다는 장점이 있다. Shortwave communication is cheap, and in some situations it is the only means of long distance communication, and it has the advantage of spreading farther relative to other frequency bands.
이처럼 전파가 전리층에서 반사되는 성질을 이용한 HF 통신은 전리층의 상태에 따라 교신 성공률이 결정된다. HF communication using radio waves reflected from the ionosphere determines the success rate of communication according to the ionospheric conditions.
장거리 통신 시 주로 F2층에서 반사되는 신호의 주파수는 전리층의 전자밀도에 따라 변화하는데, 낮에는 전리층 전자밀도가 증가하므로 임계주파수가 높아지고 밤에는 낮아진다. In long-distance communication, the frequency of the signal reflected mainly in the F2 layer changes with the electron density of the ionosphere. In the daytime, ionospheric electron density increases, so that the critical frequency increases and decreases at night.
또한 지역, 계절, 태양흑점 주기, 지구 자기장 변화에 따라 임계주파수가 변화한다. Also, the critical frequency changes depending on the region, the season, the sunspot period, and the change of the earth's magnetic field.
본 발명에서는 전리층 최대전자밀도 예측 모델을 이용하여 지역, 시간, 날짜, 태양활동, 지자기 활동에 따라 서로 다른 전리층 F2층의 최대 밀도와 고도를 예측하여 이를 통신 가능한 임계 주파수로 환산하여 제공하는 시스템이다. In the present invention, a maximum density and an altitude of different ionospheric F2 layers are predicted according to the region, time, date, solar activity, and geomagnetic activity using the ionospheric maximum electron density prediction model, .
시스템의 구성은 GPS 수신기와 최대전자밀도 계산모델 부분과 출력 부분이다. GPS 수신기에서 사용자의 위치(위도, 경도), 날짜 및 시간 정보를 받아 모델에 입력되면 통신에 가장 적절한 임계주파수를 계산하여 사용자에게 제공한다. The configuration of the system is the GPS receiver and maximum electron density calculation model part and output part. When the GPS receiver receives the user's location (latitude, longitude), date and time information and inputs it to the model, it calculates and provides the most suitable threshold frequency to the user.
통신 가능한 임계주파수는 
다음의 공식을 이용한 경험적 모델을 사용하여 이미 지역적으로 관측된 장기간 자료를 이용하여 계산된 아래 [표 1]의 계수들(x1~x32)을 공식에 적용하여 전리층의 최대전자밀도와 고도를 예측한다. Y값은 최대전자밀도 또는 고도로써 각각의 경우 계산된 계수가 다르다.
여기서 d는 1년 중 날짜이고 t는 지역의 시간이다. GPS를 통해 알려진 통신자의 위도, 고도에서 가장 가까운 지역의 계수가 입력되고 GPS를 통해 얻어진 날짜와 시간을 입력하면 나머지 태양활동 정도인 F와 자기장 변화 정도인 A는 일반적인 안정적인 날의 값이 들어가 최대전자밀도와 고도가 계산된다. 또한, Ω는 지구가 태양 주위로 돌 때 하루에 해당하는 각도를 의미하고, ω는 지구가 자전하는 동안 한 시간에 도는 각을 의미한다. 즉, Ω는 2π/(365.24일)이고, ω는 2π/(24시간)이다.
상기 최대전자밀도 예측모델에 들어가는 태양활동 정도 즉, 태양활동 지수(F10.7) 및 자기장 변화정도 즉, 지자기활동 지수(Ap)는 아래와 같이 예보센터의 자료를 활용한다.
즉, 미국 기상청(NOAA)의 우주기상예보센터(SPACE WEATHER PREDICTION CENTER)에서 최대 45일 까지 예측되는 태양활동 지수(F10.7) 및 지자기활동 지수(Ap)를 제공하고, 사이트 "http://www.swpc.noaa.gov/Data/index.html#alerts"를 통해 주기적으로 다운로드 받아 그 값을 사용한다.Where d is the date of the year and t is the time in the region. If GPS is used to input the coordinates of the nearest known geographical latitude and altitude, and the date and time obtained from GPS are input, the remaining solar activity, F, and A, which is the degree of magnetic field change, Density and altitude are calculated. Also, Ω means the angle corresponding to one day when the Earth rotates around the Sun, and ω means the angle at an hour during Earth's rotation. That is,? Is 2? / (365.24 days) and? Is 2? / (24 hours).
The solar activity index (F10.7) and the degree of magnetic field change, that is, the geomagnetic activity index (Ap), which are included in the maximum electron density prediction model, use the data of the forecasting center as follows.
It provides the solar activity index (F10.7) and geomagnetic activity index (Ap) predicted up to 45 days from the US Weather Agency's (NOAA) SPACE WEATHER PREDICTION CENTER, www.swpc.noaa.gov/Data/index.html#alerts "to use the values.
도 3은 한반도 안양 지역의 F2 층에서 반사되는 전파의 연평균 임계주파수의 하루 변화로 안양 이온존데 관측치(점)와 모델(선)로 계산된 결과로 태양활동이 낮고 자기장 변화가 거의 없는 평온한 날에도 밤낮의 주파수 변화가 3-5MHz에 이른다. 일례로 보여준 이러한 변화는 태양활동이 활발한 시기에는 더 크게 나타난다. Fig. 3 shows the result of a day-to-day variation of the annual mean critical frequency of radio waves reflected in the F2 layer of the Anyang area on the Korean Peninsula. As a result of observations (points) and models (lines) Day and night frequency changes reach 3-5MHz. These changes, which we have shown for example, are more pronounced in periods of active solar activity.
본 시스템은 자연현상을 이용하여 저렴하고 생존 능력이 뛰어난 HF 통신의 교신 성공률을 위해 활용 되어 인터넷을 통한 전리층 예보 등의 도움 없이도 통신 가능한 주파수를 빠르게 얻어 통신을 시도할 수 있고 한반도 지역 뿐만 아니라 데이터베이스에 존재하는 중위도 다른 나라에서도 임계주파수가 제공된다는 장점이 있다.
This system is utilized for the success rate of communication of HF communication which is cheap and high in survival ability by using natural phenomenon, and it is possible to obtain communication frequency quickly without help of the ionospheric forecast through the Internet, There is an advantage in that a critical frequency is also provided in other mid-latitude countries.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
10...GPS부
20...임계 주파수 계산부
100...단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템
S1...GPS 수신 단계
S2...임계 주파수 계산 단계 10 ... GPS unit
20 ... threshold frequency calculating section
100 ... short-wave communication communication capable threshold frequency providing system
S1 ... GPS reception step
S2 ... threshold frequency calculation step
Claims (6)
상기 GPS부에서 제공하는, 사용자의 위도, 경도, 날짜 및 시간 정보를 입력받아, 전리층 최대전자밀도 예측 모델을 이용하여, 단파 통신이 가능한 임계 주파수를 출력하는, 임계 주파수 계산부;를 포함하되,
상기 전리층 최대전자밀도 예측 모델은,
상기 위도, 상기 경도, 상기 날짜, 상기 시간 정보, 태양 활동, 지자기 활동에 기초하여, 전리층 F2층의 최대 밀도와 고도를 예측하여 이를 통신 가능한 임계 주파수로 환산하여 제공하는 것을 특징으로 하는, 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템.
A GPS unit; And
And a critical frequency calculator for receiving the user's latitude, longitude, date and time information provided by the GPS unit and outputting a critical frequency capable of shortwave communication using the ionospheric maximum electron density prediction model,
In the ionospheric maximum electron density prediction model,
Estimating a maximum density and an altitude of the ionospheric F2 layer based on the latitude, the longitude, the date, the time information, the solar activity, and the geomagnetic activity, / RTI >
상기 전리층은 전리층 F2층인 것을 특징으로 하는, 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the ionospheric layer is an ionospheric F2 layer.
상기 GPS부에서 제공하는, 사용자의 위도, 경도, 날짜 및 시간 정보를 입력받아, 전리층 최대전자밀도 예측 모델을 이용하여, 단파 통신이 가능한 임계 주파수를 출력하는, 임계 주파수 계산 단계;를 포함하되,
상기 전리층 최대전자밀도 예측 모델은,
상기 위도, 상기 경도, 상기 날짜, 상기 시간 정보, 태양 활동, 지자기 활동에 기초하여, 전리층의 최대 밀도와 고도를 예측하여 이를 통신 가능한 임계 주파수로 환산하여 제공하는 것을 특징으로 하는, 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 방법.
Receiving a user's latitude, longitude, date and time information through a GPS unit; And
And a threshold frequency calculation step of receiving the user's latitude, longitude, date and time information provided by the GPS unit and outputting a critical frequency capable of shortwave communication using the ionospheric maximum electron density prediction model,
In the ionospheric maximum electron density prediction model,
Estimating a maximum density and an altitude of the ionosphere based on the latitude, the longitude, the date, the time information, the solar activity, and the geomagnetic activity, / RTI >
상기 전리층은 전리층 F2층인 것을 특징으로 하는, 단파 통신의 통신 가능 임계주파수 제공 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the ionospheric layer is an ionospheric F2 layer.
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