KR101553710B1 - 무인항공기 추적 안테나, 이를 이용하는 통신 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인항공기 추적 안테나, 이를 이용하는 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 제1 안테나; 상기 제1 안테나의 상부에 구비되는 제2 안테나; 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 바닥에 고정하는 받침부; 상기 받침부의 상단에 고정되어 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 지지하는 회전축; 및 상기 받침부와 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이에 설치하되, 상기 받침부에 대하여 상기 회전축이 회전가능하도록 설치되어, 상기 받침부를 중심으로 무인 항공기의 위치에 따라 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 방위각을 조정하는 방위각 조정부;를 포함한다.

Description

무인항공기 추적 안테나, 이를 이용하는 통신 장치 및 방법{UAV TRACKING ANTENNA, COMMUNICATION APPARATUS AND METHOD THAT USES IT}

본 발명은 무인항공기 추적 안테나, 이를 이용하는 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 평판형 배열 안테나와 패치 안테나를 조합하여 원거리에서의 통신과 근거리에서의 통신을 원활하게 할 수 있도록 하는 무인항공기 추적 안테나, 이를 이용하는 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.

기존의 지상통제장치용 평판형 배열 안테나는 지향성 패턴을 가지고 큰 이득을 거쳐 원거리의 통신에 유리한 점이 있으나, 빔폭이 좁아 가시거리(LOS:Line of sight)를 확보하기 위해 방위각과 고각을 맞추기 위한 장치가 필요하다. 또한, 빔 패턴 상의 널 포인트에서는 이득이 떨어져 신호대 잡음비(SNR:Signal to Noise Ratio)가 낮아지며 수직 방향에서의 이득도 낮은 문제점이 있었다.

또한, 기존의 지상통제장치용 패치 안테나는 넓은 빔폭을 가지고 있어 방위각만 맞출 경우 가시거리를 확보하기 쉽지만, 최대 이득이 낮아 원거리의 통신에는 불리한 단점이 있다.

이와 관련하여, 한국공개특허 제2007-0091177호는 "이동 타겟을 추적하기 위한 페이즈드 어레이 평면형 안테나 및 추적방법"에 관하여 개시하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 평판형 배열 안테나와 패치 안테나를 조합함으로써, 원거리에서는 평판형 배열 안테나를 통해 통신하고, 근거리에서는 패치 안테나를 통해 통신할 수 있는 무인항공기 추적 안테나, 이를 이용하는 통신 장치 및 방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 방위각을 조절하기 위해 하나의 모터만을 사용함으로써, 안테나의 소형화와 경량화를 구현할 수 있는 무인항공기 추적 안테나, 이를 이용하는 통신 장치 및 방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기 추적 안테나는 제1 안테나; 상기 제1 안테나의 상부에 구비되는 제2 안테나; 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 바닥에 고정하는 받침부; 상기 받침부의 상단에 고정되어 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 지지하는 회전축; 및 상기 받침부와 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이에 설치하되, 상기 받침부에 대하여 상기 회전축이 회전가능하도록 설치되어, 상기 받침부를 중심으로 무인 항공기의 위치에 따라 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 방위각을 조정하는 방위각 조정부;를 포함한다.

또한, 상기 제1 안테나는 제1 고각을 형성하며 상기 회전축에 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 고각은 15°내지 20°각을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 안테나는 제1 고각을 형성하며 상기 회전축에 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 고각은 55°내지 65°각을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 안테나는 배열 안테나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 안테나는 패치 안테나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방위각 조정부은 무인 항공기의 위치를 인식하는 위치 인식 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기 추적 안테나 통신 장치는 제1 안테나에 구비되어, 무인 항공기로부터 전파를 수신받는 제1 수신부; 상기 제1 안테나와 동일한 회전축에 결합되는 제2 안테나에 구비되어, 상기 무인 항공기로부터 전파를 수신받는 제2 수신부; 및 상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받아 신호 세기를 측정하고 비교하여, 지상 통제 장치로 전송되는 전파를 제어하는 제어부;를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받는 입력부; 입력된 전파의 신호 세기를 측정하여 비교하는 비교부; 비교 결과, 높은 신호 세기에 해당하는 전파를 선택하는 전파 선택부; 및 선택된 전파를 상기 지상 통제 장치에 전송하는 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 안테나는 제1 고각을 형성하며 상기 회전축에 결합되는 원거리용 배열 안테나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 안테나는 상기 제1 안테나 상부에 제2 고각을 형성하며 상기 회전축에 결합되는 근거리용 패치 안테나인 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기 추적 안테나 통신 방법은 제1 안테나에 구비되는 제1 수신부에 의해, 무인 항공기로부터 전파를 수신받는 단계; 상기 제1 안테나와 동일한 회전축에 결합되는 제2 안테나에 구비되는 제2 수신부에 의해, 상기 무인 항공기로부터 전파를 수신받는 단계; 및 제어부에 의해, 상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받아 신호 세기를 측정하고 비교하여, 지상 통제 장치로 전송되는 전파를 제어하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받아 신호 세기를 측정하고 비교하여, 지상 통제 장치로 전송되는 전파를 제어하는 단계는, 상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받는 단계; 입력된 전파의 신호 세기를 측정하여 비교하는 단계; 비교 결과, 높은 신호 세기에 해당하는 전파를 선택하는 단계; 및 선택된 전파를 상기 지상 통제 장치에 전송하는 단계;를 포함한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 무인항공기 추적 안테나, 이를 이용하는 통신 장치 및 방법는 평판형 배열 안테나와 패치 안테나를 조합하여 원거리에서는 평판형 배열 안테나를 통해 통신하고, 근거리에서는 패치 안테나를 통해 통신함으로써, 무인항공기와의 통신 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 방위각을 조절하기 위해 하나의 모터만을 사용하여 안테나의 소형화와 경량화를 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무인항공기 추적 안테나의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 제1 안테나 및 제2 안테나의 방사 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 무인항공기 추적 안테나를 이용하는 통신 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 수신부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 무인항공기 추적 안테나를 이용하는 통신 방법의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기 추적 안테나, 이를 이용하는 통신 장치 및 방법에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 무인항공기 추적 안테나의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 제1 안테나 및 제2 안테나의 방사 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 무인항공기 추적 안테나(100)는 받침부(101), 회전축(102), 방위각 조정부(103), 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)를 포함한다.

받침부(101)는 바닥에 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)를 고정한다.

회전축(102)은 받침부(101)의 상단에 고정되어 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)를 지지한다.

방위각 조정부(103)는 받침부(101)와 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120) 사이에 설치하되, 받침부(101)에 대하여 회전축이 회전가능하도록 설치되어, 받침부를 중심으로 무인 항공기의 위치에 따라 모터와 같은 전동 수단을 이용하여 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)의 방위각을 조정한다. 이때, 방위각 조정부(103)는 무인 항공기의 위치를 인식하는 위치 인식 수단(도면 미도시)을 더 구비할 수 있다.

제1 안테나(110)는 제1 고각을 형성하며 회전축에 결합된다. 제1 고각은 15°내지 20°각으로 형성되는 것이 바람직하며 본 발명에서는 약 17°각으로 형성되었다. 그리고 제1 안테나(110)는 배열 안테나로 이루어질 수 있다.

제2 안테나(120)는 제1 안테나 상부에 구비되되, 제2 고각을 형성하며 회전축에 결합된다. 이때, 제2 안테나(120)는 제1 안테나와 동일한 회전축에 결합된다. 제2 고각은 55°내지 65°각으로 형성되는 것이 바람직하며 본 발명에서나는 약 60°각으로 형성되었다, 그리고 제2 안테나(120)는 패치 안테나로 이루어질 수 있다.

이와 같이 구성된 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 안테나(120)의 방사 패턴 이득이 수직 방향과 널 포인트 지점에서 더 높은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 제2 안테나(120)는 수직방향 상공과 널포인트의 지점과의 근거리 통신을 담당하며 제1 안테나(110)는 원거리 통신을 담당한다.

도 3은 본 발명에 따른 무인항공기 추적 안테나를 이용하는 통신 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 수신부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 무인항공기 추적 안테나를 이용하는 통신 장치(200)는 앞서 설명한 무인항공기 추적 안테나(100)를 이용하는 것으로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

제1 수신부(210)는 제1 안테나(110)에 구비되어, 무인 항공기로부터 전파를 수신받는다. 이때, 제1 안테나(110)는 제1 고각을 형성하며 회전축에 결합되는 원거리용 배열 안테나로 이루어질 수 있다.

제2 수신부(220)는 제2 안테나(120)에 구비되어, 무인 항공기로부터 전파를 수신받는다. 이때, 제2 안테나(120)는 제1 안테나(110) 상부에 제2 고각을 형성하며 회전축에 결합되는 근거리용 패치 안테나로 이루어질 수 있다

제어부(230)는 제1 수신부(210) 및 제2 수신부(220)가 수신한 전파를 입력받아 신호 세기를 측정하고 비교하여, 지상 통제 장치(240)로 전송되는 전파를 제어한다.

이를 위해, 제어부(230)는 도 4에 도시된 바와 같이 입력부(231), 비교부(232), 전파 선택부(233) 및 전송부(234)를 포함한다.

입력부(231)는 제1 수신부(210) 및 제2 수신부(220)가 수신한 전파를 입력받는다.

비교부(232)는 입력된 전파의 신호 세기를 측정하여 비교한다.

전파 선택부(233)는 비교 결과, 높은 신호 세기에 해당하는 전파를 선택한다.

전송부(234)는 선택된 전파를 지상 통제 장치(240)에 전송한다.

도 5는 본 발명에 따른 무인항공기 추적 안테나를 이용하는 통신 방법의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 무인항공기 추적 안테나를 이용하는 통신 방법은 앞서 설명한 바와 같은 무인항공기 추적 안테나를 이용하는 통신 장치를 이용하는 것으로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 제1 안테나에 구비되는 제1 수신부에 의해, 무인 항공기로부터 전파를 수신받는다.(S100)

다음, 제1 안테나와 동일한 회전축에 결합되는 제2 안테나에 구비되는 제2 수신부에 의해, 무인 항공기로부터 전파를 수신받는다.(S200)

다음. 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받아 신호 세기를 측정하고 비교한다.(S300)

다음, 비교 결과, 높은 신호 세기에 해당하는 전파를 선택한다.(S400)

다음, 선택된 전파를 지상 통제 장치에 전송한다.(S500)

이처럼, 본 발명에 의한 무인항공기 추적 안테나, 이를 이용하는 통신 장치 및 방법는 평판형 배열 안테나와 패치 안테나를 조합하여 원거리에서는 평판형 배열 안테나를 통해 통신하고, 근거리에서는 패치 안테나를 통해 통신함으로써, 무인항공기와의 통신 성능을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명은 방위각을 조절하기 위해 하나의 모터만을 사용하여 안테나의 소형화와 경량화를 구현할 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

100 : 무인항공기 추적 안테나
110 : 제1 안테나 120 : 제2 안테나
200 : 무인항공기 추적 안테나 통신 장치
210 : 제1 수신부 220 : 제2 수신부
230 : 제어부

Claims (14)

1. 제1 안테나;
   상기 제1 안테나의 상부에 구비되는 제2 안테나;
   상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 바닥에 고정하는 받침부;
   상기 받침부의 상단에 고정되어 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 지지하는 회전축; 및
   상기 받침부와 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이에 설치하되, 상기 받침부에 대하여 상기 회전축이 회전가능하도록 설치되어, 상기 받침부를 중심으로 무인 항공기의 위치에 따라 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 방위각을 조정하는 방위각 조정부;를 포함하고,
   상기 제1 안테나는 15°내지 20°각을 형성하는 제1 고각을 형성하여 상기 회전축에 결합되고,
   상기 제2 안테나는 55°내지 65°각을 형성하는 제2 고각을 형성하여 상기 회전축에 결합되고,
   상기 제1 고각은 제1 안테나의 방사패턴이득이 가장 높은 지점에 상응되며,
   상기 제2 고각은 제1 안테나의 널 포인트 지점에 상응되는
   것을 특징으로 하는 무인항공기 추적 안테나.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나는 배열 안테나인 것을 특징으로 하는 무인항공기 추적 안테나.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 안테나는 패치 안테나인 것을 특징으로 하는 무인항공기 추적 안테나.
8. 제1항에 있어서,
   상기 방위각 조정부은 무인 항공기의 위치를 인식하는 위치 인식 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 추적 안테나.
9. 제1 안테나에 구비되어, 무인 항공기로부터 전파를 수신받는 제1 수신부;
   상기 제1 안테나와 동일한 회전축에 결합되는 제2 안테나에 구비되어, 상기 무인 항공기로부터 전파를 수신받는 제2 수신부; 및
   상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받아 신호 세기를 측정하고 비교하여, 지상 통제 장치로 전송되는 전파를 제어하는 제어부;
   를 포함하는고,
   상기 제1 안테나는 15°내지 20°각을 형성하는 제1 고각을 형성하여 상기 회전축에 결합되고,
   상기 제2 안테나는 55°내지 65°각을 형성하는 제2 고각을 형성하여 상기 회전축에 결합되고,
   상기 제1 고각은 제1 안테나의 방사패턴이득이 가장 높은 지점에 상응되며,
   상기 제2 고각은 제1 안테나의 널 포인트 지점에 상응되는
   것을 특징으로 하는 무인항공기 추적 안테나를 이용한 통신 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받는 입력부;
    입력된 전파의 신호 세기를 측정하여 비교하는 비교부;
    비교 결과, 높은 신호 세기에 해당하는 전파를 선택하는 전파 선택부; 및
    선택된 전파를 상기 지상 통제 장치에 전송하는 전송부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 추적 안테나를 이용한 통신 장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 원거리용 배열 안테나인 것을 특징으로 하는 무인항공기 추적 안테나를 이용한 통신 장치.
12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 안테나는 근거리용 패치 안테나인 것을 특징으로 하는 무인항공기 추적 안테나를 이용한 통신 장치.
13. 제1 안테나에 구비되는 제1 수신부에 의해, 무인 항공기로부터 전파를 수신받는 단계;
    상기 제1 안테나와 동일한 회전축에 결합되는 제2 안테나에 구비되는 제2 수신부에 의해, 상기 무인 항공기로부터 전파를 수신받는 단계; 및
    제어부에 의해, 상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받아 신호 세기를 측정하고 비교하여, 지상 통제 장치로 전송되는 전파를 제어하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제1 안테나는 15°내지 20°각을 형성하는 제1 고각을 형성하여 상기 회전축에 결합되고,
    상기 제2 안테나는 55°내지 65°각을 형성하는 제2 고각을 형성하여 상기 회전축에 결합되고,
    상기 제1 고각은 제1 안테나의 방사패턴이득이 가장 높은 지점에 상응되며,
    상기 제2 고각은 제1 안테나의 널 포인트 지점에 상응되는
    것을 특징으로 하는 무인항공기 추적 안테나를 이용한 통신 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받아 신호 세기를 측정하고 비교하여, 지상 통제 장치로 전송되는 전파를 제어하는 단계는,
    상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 수신한 전파를 입력받는 단계;
    입력된 전파의 신호 세기를 측정하여 비교하는 단계;
    비교 결과, 높은 신호 세기에 해당하는 전파를 선택하는 단계; 및
    선택된 전파를 상기 지상 통제 장치에 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 추적 안테나를 이용한 통신 방법.
    

Images