KR101693196B1 - 낙뢰 센서 검사 시스템 및 이를 이용한 낙뢰 센서 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낙뢰 센서 검사 시스템 및 이를 이용한 낙뢰 센서 검사 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 양상에 따른 낙뢰 센서 검사 시스템은 인조적으로 발생시킨 인조 낙뢰 신호를 이용하여 낙뢰 센서의 성능을 검증하기 위한 시스템으로, 상기 낙뢰 센서의 정상 동작 시 감지 가능하도록 자연에서 발생하는 낙뢰와 실질적으로 동일한 특성을 나타내는 인조 낙뢰 신호를 생성하여 출력하는 인조 낙뢰 신호 발생 장치; 및 상기 낙뢰 신호 발생 장치의 상기 인조 낙뢰 신호 발생을 제어하고, 검사 대상물인 상기 낙뢰 센서로부터 상기 인조 낙뢰 신호에 대응하는 감지 신호를 획득하고, 상기 감지 신호에 기초하여 상기 낙뢰 센서의 성능에 대한 파라미터를 획득하는 낙뢰 센서 검사 장치;를 포함할 수 있다.

Description

낙뢰 센서 검사 시스템 및 이를 이용한 낙뢰 센서 검사 방법{LIGHTNING SENSOR INSPECTION SYSTEM AND LIGHTNING SENOR INSPECTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 낙뢰 센서 검사 시스템 및 이를 이용한 낙뢰 센서 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낙뢰 감지에 사용되는 낙뢰 센서의 성능을 검사하는 낙뢰 센서 검사 시스템 및 이를 이용한 낙뢰 센서 검사 방법에 관한 것이다.
자연 현상에 의해 발생하는 낙뢰는 사람이나 전자 장비 등에 치명적인 피해를 입힌다. 이러한 낙뢰에 대한 경보나 분석 등을 위해서 낙뢰 센서를 이용한 낙뢰 감지 방법이 사용되어 왔다.
하지만 이러한 낙뢰의 경우, 매우 불규칙 적이며 그 빈도 역시 적기 때문에 센서가 정상적으로 작동하는 지 여부에 대한 검사가 제때 이루어지지 않아 오작동을 하는 경우가 발생한다.
종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 낙뢰 발생 시 낙뢰를 유도하여 검사를 하거나, 로켓을 이용하여 뇌운으로부터 낙뢰를 유도하여 검사하는 방식이 사용되어 왔다. 하지만 이러한 검사 방식은 기상 조건이나 환경 조건이 매우 제한적이기 때문 상시 적인 검사가 불가능 하다는 문제가 있다.
본 발명의 일 과제는 인조 낙뢰 신호를 이용하여 상시적인 낙뢰 센서를 검사할 수 있는 낙뢰 센서 검사 시스템 및 이를 이용한 낙뢰 센서 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 인조적으로 발생시킨 인조 낙뢰 신호를 이용하여 낙뢰 센서의 성능을 검증하기 위한 시스템으로, 상기 낙뢰 센서의 정상 동작 시 감지 가능하도록 자연에서 발생하는 낙뢰와 실질적으로 동일한 특성을 나타내는 인조 낙뢰 신호를 생성하여 출력하는 인조 낙뢰 신호 발생 장치; 및 상기 낙뢰 신호 발생 장치의 상기 인조 낙뢰 신호 발생을 제어하고, 검사 대상물인 상기 낙뢰 센서로부터 상기 인조 낙뢰 신호에 대응하는 감지 신호를 획득하고, 상기 감지 신호에 기초하여 상기 낙뢰 센서의 성능에 대한 파라미터를 획득하는 낙뢰 센서 검사 장치;를 포함하는 낙뢰 센서 검사 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 불규칙적으로 발생하는 자연적인 낙뢰를 대신하여 낙뢰 센서 시스템의 검사에 필요한 인조 낙뢰 신호를 제공하는 장치로, 자연에서 발생하는 낙뢰와 실질적으로 동일한 특성을 나타내는 인조 낙뢰 신호를 생성하여 출력하는 인조 낙뢰 신호 발생부; 상기 인조 낙뢰 신호를 미리 정해진 증폭비로 증폭하는 신호 증폭부; 및 상기 인조 낙뢰 신호를 외부로 출력하는 신호 발신부;를 포함하는 인조 낙뢰 신호 발생 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 인조적으로 발생시킨 인조 낙뢰 신호를 이용하여 낙뢰 센서의 성능을 검증하기 위한 방법으로, 미리 저장된 복수의 낙뢰 설정에 대한 선택을 획득하는 단계; 선택된 낙뢰 설정에 기초하여 인조 낙뢰 신호를 생성하고, 상기 인조 낙뢰 신호를 외부로 출력하는 단계; 검사 대상물인 상기 낙뢰 센서로부터 상기 인조 낙뢰 신호에 대응하는 감지 신호를 획득하는 단계; 및 상기 감지 신호에 기초하여 상기 낙뢰 센서의 성능에 대한 파라미터를 획득하는 단계를 포함하는 낙뢰 센서 검사 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상술한 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 인조 낙뢰 신호를 이용하여 상시적으로 낙뢰 센서의 성능을 검사할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 센서 검사 시스템의 환경도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인조 낙뢰 발생 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 센서 검사 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 센서 검사 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 파형의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 센서 성능 정보 맵의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 빈도 그래프 보정의 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 누적 빈도 그래프 보정의 예시도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 이동형 낙뢰 센서 검사를 나타내는 예시도이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 고정형 낙뢰 센서 검사를 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예 따른 방향탐지방법을 이용한 낙뢰 센서의 방향 보정을 나타내는 예시도이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 인조적으로 발생시킨 인조 낙뢰 신호를 이용하여 낙뢰 센서의 성능을 검증하기 위한 시스템으로, 상기 낙뢰 센서의 정상 동작 시 감지 가능하도록 자연에서 발생하는 낙뢰와 실질적으로 동일한 특성을 나타내는 인조 낙뢰 신호를 생성하여 출력하는 인조 낙뢰 신호 발생 장치; 및 상기 낙뢰 신호 발생 장치의 상기 인조 낙뢰 신호 발생을 제어하고, 검사 대상물인 상기 낙뢰 센서로부터 상기 인조 낙뢰 신호에 대응하는 감지 신호를 획득하고, 상기 감지 신호에 기초하여 상기 낙뢰 센서의 성능에 대한 파라미터를 획득하는 낙뢰 센서 검사 장치;를 포함하는 낙뢰 센서 검사 시스템이 제공될 수 있다.
또 상기 인조 낙뢰 발생 장치는 상기 낙뢰 센서 검사 장치로부터 획득한 낙뢰 설정에 기초하여 상기 인조 낙뢰 신호를 생성할 수 있다.
또 상기 낙뢰 설정은 신호의 세기, 파형의 종류, 노이즈 포함 여부, 진폭, 주파수, 전구 방전의 리더 펄스, 파두시간, 영점 교차 시점, 영점 교차 후 피크 비율 및 증폭비 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 상기 인조 낙뢰 신호 발생 장치는 상기 낙뢰 설정에 포함된 상기 증폭비로 상기 인조 낙뢰 신호를 증폭하여 출력할 수 있다.
또 상기 파라미터는 낙뢰 감지율, 낙뢰 감지 범위, 감지 가능 주파수, 감지 가능 신호 세기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 상기 낙뢰 센서 검사 장치는 상기 파라미터에 기초하여 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득하되, 상기 낙뢰 센서 성능 정보 맵에는 미리 정해진 지도 상에 상기 낙뢰 센서의 위치가 표시되고, 상기 낙뢰 센서의 상기 파라미터 중 적어도 일부가 제공될 수 있다.
또 방향 탐지 방법(MDF) 방식의 센서를 지지하기 위한 받침판, 상기 받침판의 회전에 필요한 구동력을 제공하는 구동부 및 자북방향에 대한 신호를 제공하는 자계 센서를 더 포함하고, 상기 낙뢰 센서 검사 장치는 상기 자계 센서로부터 획득한 신호에 기초하여 상기 방향 탐지 방법 방식의 센서의 진북 방향을 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 불규칙적로 발생하는 자연적인 낙뢰를 대신하여 낙뢰 센서 시스템의 검사에 필요한 인조 낙뢰 신호를 제공하는 장치로, 자연에서 발생하는 낙뢰와 실질적으로 동일한 특성을 나타내는 인조 낙뢰 신호를 생성하여 출력하는 인조 낙뢰 신호 발생부; 상기 인조 낙뢰 신호를 미리 정해진 증폭비로 증폭하는 신호 증폭부; 및 상기 인조 낙뢰 신호를 외부로 출력하는 신호 발신부;를 포함하는 인조 낙뢰 신호 발생 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 인조적으로 발생시킨 인조 낙뢰 신호를 이용하여 낙뢰 센서의 성능을 검증하기 위한 방법으로, 미리 저장된 복수의 낙뢰 설정에 대한 선택을 획득하는 단계; 선택된 낙뢰 설정에 기초하여 인조 낙뢰 신호를 생성하고, 상기 인조 낙뢰 신호를 외부로 출력하는 단계; 검사 대상물인 상기 낙뢰 센서로부터 상기 인조 낙뢰 신호에 대응하는 감지 신호를 획득하는 단계; 및 상기 감지 신호에 기초하여 상기 낙뢰 센서의 성능에 대한 파라미터를 획득하는 단계를 포함하는 낙뢰 센서 검사 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상술한 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체가 제공될 수 있다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 센서 검사 시스템(10000)의 환경도이다.
도 1을 참조하면, 낙뢰 센서 검사 시스템(10000)은 인조 낙뢰 발생 장치(1000), 낙뢰 센서(2000) 및 낙뢰 센서 검사 장치(3000)를 포함할 수 있다.
인조 낙뢰 발생 장치(1000)는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)와 연결될 수 있다.
인조 낙뢰 발생 장치(1000)는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)로부터 낙뢰 설정을 획득할 수 있다. 인조 낙뢰 발생 장치(1000)는 낙뢰 설정에 기초하여 인조 낙뢰 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 사용자의 선택은 신호의 세기, 파형의 종류, 노이즈 포함 여부, 진폭, 주파수, 전구 방전의 리더 펄스, 파두시간, 영점 교차 시점, 영점 교차 후 피크 비율 및 증폭비 등일 수 있다.
인조 낙뢰 발생 장치(1000)는 생성된 인조 낙뢰 신호를 증폭할 수 있다. 또한, 인조 낙뢰 발생 장치(1000)는 생성된 인조 낙뢰 신호 또는 증폭된 인조 낙뢰 신호를 외부로 출력할 수 있다.
낙뢰 센서(2000)는 전기적 신호를 낙뢰 센서 검사 장치(3000)로 전송할 수 있다. 예를 들어 낙뢰 센서(2000)는 낙뢰 발생에 따른 감지 신호를 낙뢰 센서 검사 장치(3000)로 전송할 수 있다.
낙뢰 센서(2000)는 성능을 검사하기 위한 대상물일 수 있다. 예를 들어 낙뢰 센서(2000)는 대지방전 탐지용 센서와 구름방전 탐지용 낙뢰 센서, LINET센서 등일 수 있다.
이러한 낙뢰 센서(2000)는 개별의 낙뢰 센서(2000)와 복수의 낙뢰 센서(2000)가 그룹화 된 낙뢰 센서 시스템으로 제공될 수 있다.
이하에서 설명되는 낙뢰 센서(2000) 검사 방법은 개별 낙뢰 센서(2000)에 대한 검사 방법뿐만 아니라 복수의 낙뢰 센서(2000)가 그룹화된 낙뢰 센서 시스템에도 모두 적용 가능한 시스템으로 이하에서는 대표적으로 개별의 낙뢰 센서(2000) 검사 방법을 예시적으로 설명하되, 거리 오차의 경우 복수의 낙뢰 센서(2000)가 그룹화 된 낙뢰 센서 시스템에 의해서 제공되기 때문에 이에 대해서는 낙뢰 센서 그룹을 예시적으로 설명하도록 한다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 인조 낙뢰 발생 장치(1000) 및 낙뢰 센서(2000)와 연결될 수 있다. 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 적어도 하나의 낙뢰 센서(2000)와 연결될 수 있으며, 선택에 따라 복수의 낙뢰 센서(2000)와 연결될 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 인조 낙뢰 발생 장치(1000)로 인조 낙뢰 신호 생성에 필요한 설정을 전송할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 연결된 낙뢰 센서(2000)로부터 감지 신호를 획득할 수 있다. 또한, 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 감지 신호에 기초하여 낙뢰 센서(2000)의 성능에 대한 파라미터를 획득할 수 있다. 낙뢰 센서(2000)의 성능에 대한 파라미터는 낙뢰 센서(2000)의 낙뢰 감지 성능에 대한 파라미터일 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인조 낙뢰 발생 장치(1000)에 대해 설명하도록 한다. 낙뢰 센서(2000)의 성능을 검사하기 위해서는 낙뢰가 발생해야 하나, 자연에서의 낙뢰는 그 발생 시기를 예측하기 어렵고 불규칙 하기 때문에 낙뢰 센서(2000)의 성능 검사에 사용하기 어려움이 있다. 따라서, 인조 낙뢰 발생 장치(1000)를 이용하여 자연에서 발생하는 낙뢰와 유사한 인조 낙뢰 신호를 발생시킴으로써, 자연에서 발생하는 낙뢰를 대체할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인조 낙뢰 발생 장치(1000)의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 인조 낙뢰 발생 장치(1000)는 인조 낙뢰 신호 발생부(1100), 신호 증폭부(1200) 및 신호 발신부(1300)를 포함할 수 있다.
인조 낙뢰 신호 발생부(1100)는 인조 낙뢰 신호를 생성할 수 있다. 인조 낙뢰 신호 발생부(1100)는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)로부터 획득한 낙뢰 설정에 기초하여 인조 낙뢰 신호를 생성할 수 있다.
인조 낙뢰 신호 발생부(1100)는 예를 들어 설정된 파형의 신호를 생성할 수 있는 신호 발생기로 펄스 신호 발생기, 복합 신호 발생기, 난수 또는 의사 난수 기반의 수치 함수를 이용한 불규칙 신호 발생기, 모의 표적 발생기, 전자 파형 발생기 등일 수 있으며, 선택에 따라 다양한 형태의 신호 발생기로 구현될 수 있다.
인조 낙뢰 신호 발생부(1100)는 전력 공급원으로 전력을 공급 받을 수 있으며, 전력 공급원으로부터 획득한 전력에 기반하여 인조 낙뢰 신호를 생성할 수 있다. 일반적으로 낙뢰의 경우에는 고전압, 고전류가 발생하게 된다. 인조 낙뢰 신호 역시 자연적으로 발생하는 낙뢰와 실질적으로 동일한 신호를 발생하기 위해서는 고전력이 필요할 수 있다. 인조 낙뢰 신호 발생부(1100)는 인조 낙뢰 발생 장치(1000)의 구동에 필요한 전력을 공급하는 전력원 외에 별도의 외부 전력 공급원으로부터 구동에 필요한 전력보다 고전압 및/또는 고전류의 전력을 공급 받아 인조 낙뢰 신호를 발생할 수 있다.
신호 증폭부(1200)는 인조 낙뢰 신호 발생부(1100)가 생성한 인조 낙뢰 신호를 증폭할 수 있다. 예를 들어 신호 증폭부(1200)는 인조 낙뢰 신호 전압, 전류, 신호 파형 등을 미리 정해진 비로 증폭할 수 있다.
신호 증폭부(1200)는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)로부터 획득한 낙뢰 설정에 포함된 증폭 정보에 기초하여 인조 낙뢰 신호를 증폭할 수 있다.
신호 발신부(1300)는 인조 낙뢰 신호를 외부로 출력할 수 있다.
신호 발신부(1300)는 예를 들어 안테나, 신호 송출기 등일 수 있다.
이상에서 설명한 인조 낙뢰 발생 장치(1000)는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐이며 선택에 따라 추가 구성이 부가되거나 일부 구성이 제외된 인조 낙뢰 발생 장치(1000)가 제공될 수 있다. 예를 들어 인조 낙뢰 발생 장치(1000)는 신호 증폭부(1200)가 제외되고 인조 낙뢰 신호 발생부(1100)에서 생성된 인조 낙뢰 신호가 증폭 없이 신호 발신부(1300)를 통하여 출력되도록 제공될 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하며 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 센서 검사 장치(3000)에 대하여 설명하도록 한다. 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 인조 낙뢰 발생 장치(1000)의 구동을 제어할 수 있으며, 검사 대상인 낙뢰 센서(2000)로부터 감지 신호를 획득하여 낙뢰 센서(2000)의 성능을 평가할 수 있는 파라미터를 획득할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 센서 검사 장치(3000)의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 통신부(3100), 디스플레이부(3200), 입력부(3300), 저장부(3400) 및 제어부(3500)를 포함할 수 있다.
통신부(3100)는 외부 전자기기와 연결될 수 있다. 예를 들어 통신부(3100)는 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)와 연결될 수 있다. 다른 예를 들어 통신부(3100)는 낙뢰 센서(2000)와 연결될 수 있다. 또 다른 예를 들어 통신부(3100)는 서버 장치와 같은 외부 전자기기와 연결될 수 있다.
통신부(3100)는 외부 구성 각각과 연결되기 위한 통신 모듈로 제공될 수 있다. 예를 들어 통신부(3100)는 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)와 연결되기 위한 통신 모듈, 낙뢰 센서(2000)와 연결되기 위한 통신 모듈 및 외부 서버 장치와 연결되기 위한 통신 모듈로 제공될 수 있다. 이 경우, 각각의 통신 모듈에서 지원하는 통신 방식은 서로 상이할 수 있다.
또한, 이상에서는 낙뢰 센서(2000)가 통신부(3100)와 연결되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 낙뢰 센서(2000)는 통신부(3100)를 거치지 않고 제어부(3500)와 전기적으로 연결될 수 있다.
통신부(3100)는 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)로 낙뢰 설정을 전송할 수 있다. 또한, 통신부(3100)는 낙뢰 센서(2000)로부터 감지 신호를 획득할 수 있다.
디스플레이부(3200)는 시각적인 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어 디스플레이부(3200)는 낙뢰 설정에 대한 UI(user interface)를 출력할 수 있다. 다른 예를 들어 디스플레이부(3200)는 파라미터를 출력할 수 있다.
입력부(3300)는 사용자 입력에 대응하는 전기 신호를 획득할 수 있다.
입력부(3300)는 예를 들어 키보드, 스위치, 버튼, 조그셔틀, 마우스, 휠 등으로 구현될 수 있다. 또한, 입력부(3300)는 터치패널로 구현되어 사용자의 터치 입력에 대응하는 전기 신호를 획득할 수 있다.
저장부(3400)는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어 저장부(3400)는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)의 동작에 필요한 프로그램을 저장할 수 있다. 다른 예를 들어 저장부(3400)는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)가 획득한 파라미터 및 감지 신호 등을 저장할 수 있다.
제어부(3500)는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어 제어부(3500)는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)에 포함된 구성 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 제어부(3500)는 통신부(3100)의 데이터 송수신을 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐이며 선택에 따라 추가 구성이 부가되거나 일부 구성이 제외된 낙뢰 센서 검사 장치(3000)가 제공될 수 있다.
이하에서는 낙뢰 센서 검사 시스템(10000)을 이용한 낙뢰 센서 검사 방법에 대해서 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 센서 검사 방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 낙뢰 센서 검사 방법은 인조 낙뢰 신호의 특성을 설정하는 단계(S100), 인조 낙뢰 신호를 출력하는 단계(S200), 감지 신호를 획득하는 단계(S300) 및 파라미터를 획득하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(1000)는 인조 낙뢰 신호의 특성을 설정할 수 있다(S100).
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 인조 낙뢰 신호를 발생하는데 필요한 낙뢰 설정을 획득할 수 있다.
낙뢰 설정은 다양한 방식으로 획득될 수 있다.
예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(1000)는 변수들을 입력 및/또는 조절에 기초하여 낙뢰 설정을 획득할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 낙뢰 설정을 위한 낙뢰 설정UI를 디스플레이부(3200)를 통하여 출력할 수 있다. 낙뢰 설정 UI에는 낙뢰 설정에 포함된 변수들을 입력 및/또는 조절할 수 있는 오브젝트가 제공될 수 있다. 예를 들어 낙뢰 설정 UI에는 신호의 세기, 파형의 종류, 노이즈 포함 여부, 진폭, 주파수, 전구 방전의 리더 펄스, 파두시간, 영점 교차 시점, 영점 교차 후 피크 비율, 증폭비 중 적어도 하나의 변수에 대한 값을 입력 및/또는 조절할 수 있는 오브젝트가 제공될 수 있다. 여기서 조절은 변수에 대한 값의 증가 또는 감소를 조절하는 것을 의미할 수 있다. 낙뢰 센서 검사 장치(3000) 오브젝트를 통하여 변수값의 입력 및/또는 조절에 기초하여 낙뢰 설정을 획득할 수 있다.
다른 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 미리 저장된 복수의 인조 낙뢰 신호 파형 중 적어도 하나의 파형에 대한 사용자의 선택을 획득할 수 있다. 낙뢰 센서 검사 장치(3000)에는 유형 별 인조 낙뢰 신호가 미리 저장될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 파형의 예시도이다.
예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 저장부(3400)에는 서로 다른 유형의 인조 낙뢰 신호 파형이 미리 저장될 수 있다. 미리 저장된 낙뢰 신호 파형은 대응되는 낙뢰 설정이 미리 정해질 수 있으며 각각의 낙뢰 신호 파형에 대한 낙뢰 설정이 매칭되어 미리 저장될 수 있다.
또 다른 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 입력부(3300)를 통하여 사용자의 터치 입력 및/또는 드래그를 감지할 수 있으며, 감지된 입력에 따라 그려지는 파형을 획득할 수 있다. 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 파형을 입력 받기 위한 격자를 디스플레이부(3200)를 통하여 출력되는 화면의 미리 정해진 영역에 출력할 수 있다. 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 격자 상에 입력된 파형을 획득할 수 있으며, 격자에 미리 부여된 격자값을 기준으로 입력된 파형으로부터 낙뢰 설정을 획득할 수 있다. 예를 들어 격자값은 격자당 X축값 및 Y축값이 미리 정해져 있을 수 있으며, 특징 포인트 별로 변수값을 획득하여 낙뢰 설정을 획득할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 X축 값은 전압이고 Y축 값은 시간인 경우, X축 값이 기초하여 진폭, 피크값 등을 산출할 수 있으며, Y축 값에 기초하여 주파수, 파두시간 등을 산출할 수 있다. 또한, X축 값 및 Y축 값 모두에 기초하여 영점 교차 시점 등을 산출할 수 있다.
낙뢰 설정에 포함된 몇몇 변수의 경우에는 단일값이 아닌 복수의 값 또는 범위가 설정될 수 있다. 예를 들어 주파수의 경우 최초 시작 주파수부터 미리 정해진 간격으로 최종 주파수까지 점차적으로 증가하도록 설정될 수 있다. 다른 예를 들어 신호 세기의 경우 최초 시작 세기부터 미리 정해진 간격으로 최종 세기까지 점차적으로 증가하도록 설정될 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 획득한 낙뢰 설정을 인조 낙뢰 발생 장치(1000)로 전송할 수 있다.
인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 인조 낙뢰 신호를 출력할 수 있다(S200).
인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 획득한 낙뢰 설정에 기초하여 인조 낙뢰 신호를 생성할 수 있다. 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 낙뢰 설정에 포함된 변수값에 기초하여 낙뢰 신호를 생성할 수 있다.
인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 생성한 인조 낙뢰 신호를 출력할 수 있다.
인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 생성한 인조 낙뢰 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 낙뢰 설정에 포함된 증폭비로 인조 낙뢰 신호를 증폭하여 출력할 수 있다.
인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 가변적으로 인조 낙뢰 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 낙뢰 설정에 기초하여 인조 낙뢰 신호의 주파수, 진폭, 신호 세기 중 적어도 하나를 가변할 수 있다.
인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 인조 낙뢰 신호를 미리 정해진 횟수 및/또는 시간 동안 반복하여 출력할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 감지 신호를 획득할 수 있다(S300).
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 낙뢰 센서(2000)로부터 감지 신호를 획득할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 파라미터를 획득할 수 있다(S400).
파라미터는 낙뢰 센서(2000)의 성능을 평가할 수 있는 지표로 쓰이는 파라미터일 수 있다. 예를 들어 파라미터는 낙뢰 감지율, 낙뢰 감지 범위, 감지 가능 주파수, 감지 가능 신호 세기 등일 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)에서 인조 낙뢰 신호를 출력한 횟수와 낙뢰 센서(2000)로부터 획득한 감지 신호에 포함된 낙뢰 감지 횟수의 비를 낙뢰 감지율로 산출할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)가 가변하여 출력한 주파수 영역 중 낙뢰 센서(2000)로부터 획득한 감지 신호에서 낙뢰가 감지된 영역을 감지 가능 주파수 범위로 산출할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)가 가변하여 출력한 신호 세기 범위 중 낙뢰 센서(2000)로부터 획득한 감지 신호에서 낙뢰가 감지된 신호 세기 영역을 감지 가능 신호 세기 범위로 산출할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 낙뢰 센서(2000)로부터 획득한 감지 신호로부터 낙뢰 거리를 산출할 수 있으며, 산출된 낙뢰 거리를 낙뢰 센서 검사 장치(3000)와 낙뢰 센서(2000)의 실 거리와 비교하여 낙뢰 센서(2000)의 측정 거리 오차를 산출할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 복수의 낙뢰 센서(2000)를 선택하여 검사를 수행하고자 하는 낙뢰 센서 시스템을 선택할 수 있으며, 선택된 낙뢰 센서 시스템으로부터 획득한 신호에 기초하여 산출된 낙뢰 거리와 낙뢰 센서(2000)의 GPS 위치를 비교하여 낙뢰 센서 시스템의 측정 거리 오차를 산출할 수 있다. 이러한 낙뢰 센서 시스템의 선택에 있어서 복수의 낙뢰 센서(2000)가 그룹화된 낙뢰 센서 시스템에 어떠한 낙뢰 센서(2000)가 포함될지는 미리 설정되어 있을 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 낙뢰 센서 검사 방법으로 산출된 낙뢰 센서(2000)의 성능 파라미터들은 그래픽화 한 형태로 가공될 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 획득한 파라미터와 미리 저장된 또는 외부로부터 획득한 지도에 기반하여 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득할 수 있다.
낙뢰 센서 성능 정보 맵은 낙뢰 센서 및/또는 낙뢰 센서 시스템의 성능에 대한 공간분포를 나타내는 지도일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 센서 성능 정보 맵의 예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 낙뢰 센서 성능 정보 맵은 미리 정해진 지도 상에 낙뢰 센서(2000)가 설치된 위치가 표시될 수 있다. 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 제1 낙뢰 센서(2000a), 제2 낙뢰 센서(2000b), 제3 낙뢰 센서(2000c) 및 제4 낙뢰 센서(2000d)의 위치가 표시될 수 있다.
낙뢰 센서 성능 정보 맵에는 각 낙뢰 센서(2000)의 성능 파라미터 중 적어도 일부가 제공될 수 있다. 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 제4 낙뢰 센서(2000d)에 포함된 성능 파라미터가 출력될 수 있다. 보다 구체적으로는 제4 낙뢰 센서(2000d)의 낙뢰 감지율, 감지 주파수 범위, 전압 범위, 전류 범위 및 거리 오차의 파라미터가 제공될 수 있다. 낙뢰 센서 성능 정보 맵에서 낙뢰 센서(2000)의 파라미터는 전체 낙뢰 센서(2000) 각각의 파라미터가 전부 출력될 수 있으며, 선택된 낙뢰 센서(2000)에 대한 파라미터만 선택적으로 제공될 수 있다. 또한, 전체 낙뢰 센서(2000)에 대한 특정 파라미터만이 출력될 수 있다.
이상에서 설명된 낙뢰 센서 성능 정보 맵은 낙뢰 센서 검사 장치(3000)뿐만 아니라 낙뢰 센서 검사 장치(3000)와 연결된 외부 서버 장치에 의해 획득될 수 있다.
예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 외부 서버 장치로 획득한 파라미터를 전송할 수 있으며, 외부 서버 장치는 낙뢰 센서 검사 장치(3000)로부터 획득한 파라미터와 미리 설정된 지도에 기초하여 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 보다 다양한 낙뢰 센서 성능 정보 맵의 제공에 대해서 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 빈도 그래프 보정의 예시도이다.
도 7(a)는 낙뢰 빈도 그래프(i)와 보정된 낙뢰 빈도 그래프(ii)를 나타내는 예시도이다. 도 7(a)에서 낙뢰 빈도 그래프(i)는 도 7(c)의 표에서 낙뢰 센서(2000)가 관측한 각 세기별 낙뢰 빈도일 수 있으며, 보정된 낙뢰 빈도 그래프(ii)는 도 7(c)의 표에서 낙뢰 센서(2000)의 관측 확률을 고려하여 산출된 추정 관측 수로 보정된 낙뢰 빈도 그래프(ii)일 수 있다.
이러한 낙뢰 빈도 그래프는 낙뢰 센서(2000)에서 관측한 낙뢰 빈도로 실제 낙뢰 빈도와는 차이가 있을 수 있다.
도 7(b)는 낙뢰 센서 검사 방법에 따른 낙뢰 센서(2000)의 관측 확률을 나타내는 표이다.
도 7(b)에 도시된 바와 같이 낙뢰 센서 검사 방법에서 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)의 인조 낙뢰 신호 세기를 100에서부터 10으로 가변 하였을 때, 각 세기에서의 검출 확률을 산출할 수 있다.
예를 들어 도 7(b)에 도시된 바와 같이 100의 세기로 100번의 인조 낙뢰 신호를 발생하였을 때, 낙뢰 센서(2000)에서 100번을 감지 하였을 경우, 낙뢰 센서(2000)의 세기 100에서의 감지 확률은 100%로 산출할 수 있다.
또한, 도 7(b)에 도시된 바와 같이 40의 세기로 100번의 인조 낙뢰 신호를 발생하였을 때, 낙뢰 센서(2000)에서 71번을 감지 하였을 경우, 낙뢰 센서(2000)의 세기 40에서의 감지 확률은 71%로 산출할 수 있다.
또한, 도 7(b)에 도시된 바와 같이 10의 세기로 100번의 인조 낙뢰 신호를 발생하였을 때, 낙뢰 센서(2000)에서 20번을 감지 하였을 경우, 낙뢰 센서(2000)의 세기 10에서의 감지 확률은 20%로 산출할 수 있다.
도 7(c)는 낙뢰 센서(2000)가 관측한 낙뢰 수를 관측 확률을 고려하여 보정한 표이다.
도 7(c)에 도시된 바와 같이 세기 50내지 100의 구간에서는 관측 확률이 100%이기 때문에 관측 수에 오차가 없을 수 있다. 반면 세기 10 내지 40 구간에서는 관측 확률이 100미만으로 떨어지기 때문에 실제 낙뢰 빈도를 추정하기 위해서는 각 세기에서의 관측수*(100/관측 확률)로 계산하여 추정 빈도 수를 산출할 수 있다.
도 7(c)와 같이 추정 빈도 수를 산출해 보면 세기 10에서 관측 수는 20이었으나, 관측 확률을 고려한 추정 빈도 수는 100로 나타나게 되며, 세기 20에서 관측 수는 30이었으나 관측 확률을 고려한 추정 빈도 수는 90으로 나타나게 된다. 이후에도 동일하게 세기 30 및 40에서도 관측 확률을 고려한 추정 빈도 수를 산출할 수 있다. 또한 세기 50 내지 100의 구간은 관측 확률이 100%이기 때문에 관측 수와 추정 빈도 수는 동일하게 나타나게 된다.
이러한 산출된 추정 빈도 수를 기반으로 보정된 낙뢰 빈도 그래프를 그려보면 도 7(a)의 보정된 낙뢰 빈도 그래프(ii)를 획득할 수 있다.
도 7(a)에서의 낙뢰 빈도 그래프(i)와 낙뢰 보정된 낙뢰 빈도 그래프(ii)를 비교하여 살펴보면 강한 세기로부터 약한 세기 순으로 보았을 때(세기 100->10 순으로), 낙뢰 빈도 그래프(i)에서는 세기 50 이후부터 감소세를 보이는 것으로 잘못된 데이터에 의해 감소세를 보이는 반면, 보정된 낙뢰 빈도 그래프(ii)에서는 측정 확률에 기초하여 실제 측정된 빈도수가 산출됨에 따라 세기 50 이후에도 증가세를 보이는 것을 알 수 있다. 이러한 차이는 다양한 요인에 의해 발생할 수 있다. 예를 들어 낙뢰 센서(2000) 자체에서 작은 신호 세기에 대한 감지율이 떨어지는 경우, 지형에 영향을 받는 경우, 주변 전자파 등의 영향을 받는 경우 등의 요인이 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 낙뢰 센서(2000)의 세기 별 관측 확률을 고려하여 보정함으로써, 보다 정확하고 실질적인 낙뢰 빈도를 제공할 수 있다는 효과가 발생할 수 있다.
이하에서는 도 8을 참조하여 누적 빈도 그래프에 대해 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙뢰 누적 빈도 그래프 보정의 예시도이다.
도 7에서의 낙뢰 빈도 그래프는 도 8과 같은 낙뢰 누적 빈도 그래프로 제공될 수 있다.
도 8(a)는 도 7(c)에서의 관측 수와 추정 빈도 수에 기초하여 산출한 누적 빈도를 나타내는 표이며, 도 8(b)는 도 8(a)의 누적 빈도에 기초한 그래프이다.
도 8(a)에 도시된 바와 같이 도 7(c)의 관측 수로부터 관측 누적 빈도를 산출할 수 있으며, 도 7(c)의 추정 빈도 수로부터 추정 누적 빈도를 산출할 수 있다.
도 8(a)의 관측 누적 빈도는 해당 세기의 관측 수를 전체 관측 수로 나누고 이전 누적 빈도를 더한 것이다. 예를 들어 세기 80의 경우에는 세기 80에서의 관측 수인 30을 도 7(c)에서의 관측 수의 총 합인 350으로 나눠 주고 이전 세기인 세기90에서의 누적 빈도인 0.085714가 산출될 수 있다. 또한 동일한 방식으로 세기 100부터 10까지의 누적 빈도를 산출할 수 있으며, 최종적으로 세기 10에서의 누적 빈도는 전체를 의미하는 1이 산출될 수 있다.
또한 도 8(a)의 추정 누적 빈도는 해당 세기의 추정 빈도 수를 전체 추정 빈도 수로 나누고 이전 누적 빈도를 더한 것이다.
또한 도 8(a)의 추정 대비 관측 누적 빈도는 해당 세기의 관측 수를 전체 추정 빈도 수로 나누고 이전 누적 빈도를 더한 것이다.
도 8(b)에서 관측 누적 빈도를 나타내는 선(i)와 추정 누적 빈도를 (ii)를 서로 비교해 보면, 최종 누적 빈도는 1로 동일하지만 누적 구간에 대해서는 서로 다른 형태가 나타남을 확인할 수 있다.
이는 각 세기에서 관측 수가 전체에서 차지하는 비중이 관측 확률을 고려한 추정빈도 수로 보정됨에 따라 각 세기에서 추정 빈도 수가 전체 추정 빈도 수에서 차지하는 비중이 달라짐에 따라 발생하는 현상일 수 있다.
따라서, 이러한 관측 확률을 고려한 추정 빈도 수로 산출된 누적 빈도 수는 실질적인 낙뢰 빈도 수라고 할 수 있다.
또한 실제 발생한 낙뢰에 대한 추정 누적 빈도 대비 관측 누적 빈도를 나타내는 선(iii)를 살펴보면, 실제 발생한 낙뢰 빈도에서 낙뢰 센서(2000)에 실질적으로 측정된 누적 빈도는 약 0.63으로 전체적으로 약 63%의 관측 확률을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
이로써, 낙뢰 센서 및/또는 시스템에서 실질적으로 낙뢰를 관측할 수 있는 확률을 산출할 수 있다는 효과가 발생할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 도 8(b)와 같은 누적 빈도 그래프를 획득할 수 있으며, 획득한 누적 빈도 그래프를 출력할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 예시적인 따른 측정 방법의 형태와 이를 이용한 낙뢰 센서 성능 정보 맵 제공에 대해서 설명하도록 한다.
낙뢰 센서 검사 방법은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어 낙뢰 센서 검사 방법은 공중에서 인조 낙뢰 신호를 발생하는 제1 형태와 지상에서 인조 낙뢰 신호를 발생하는 제2 형태로 제공될 수 있다.
제1 형태는 공중에서 인조 낙뢰 신호를 발생함으로써, 지형의 영향을 제외한 낙뢰 센서(2000)자체의 성능을 검사할 수 있으며, 제2 형태는 지상에서 인조 낙뢰 신호를 발생함으로써, 지형에 따른 낙뢰 센서(2000)의 성능을 검사할 수 있다.
이하에서는 도 9를 참조하여 제1 형태에 따른 낙뢰 센서 성능 정보 맵의 획득에 대해서 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 이동형 낙뢰 센서 검사를 나타내는 예시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 비행체에 장착될 수 있다. 여기서 비행체는 항공기, 헬리콥터 및 드론 등일 수 있다.
인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 비행체에 장착되어 미리 정해진 경로를 이동하며 인조 낙뢰 신호를 발생할 수 있다. 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 미리 정해진 시간 주기 및/또는 거리 주기에 따라 인조 낙뢰 신호를 발생할 수 있다. 예를 들어 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 10초 주기로 인조 낙뢰 신호를 발생할 수 있다. 다른 예를 들어 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 1km 마다 인조 낙뢰 신호를 발생할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 미리 정해진 적어도 하나의 낙뢰 센서(2000)로부터 파라미터를 획득할 수 있다. 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 앞서 설명한 낙뢰 센서 검사 방법을 수행하여 파라미터를 획득할 수 있다. 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 낙뢰 센서(2000)의 신호 세기 별 관측 확률을 획득할 수 있다. 다른 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 낙뢰 관측 거리의 오차를 획득할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)가 공중에서 이동하면서 인조 낙뢰 신호를 발생한 위치(예를 들어 비행기의 이동 GPS 위치)와 낙뢰 센서(2000)에서 관측된 낙뢰 관측 거리를 서로 비교하여 낙뢰 센서(2000)의 거리 오차를 획득할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 도 9에 도시된 바와 같이 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)의 이동 경로 상에서의 관측 확률 범위가 표시된 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득할 수 있다.
또한 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 복수의 낙뢰 센서(2000)가 그룹화된 낙뢰 센서 시스템에 대한 거리 오차에 기초하여 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 복수의 낙뢰 센서(2000)가 그룹화된 낙뢰 센서 시스템에서 산출한 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)의 이동 경로 상에서의 오차를 표시한 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득할 수 있다.
공중 이동형 낙뢰 센서 검사에서는 지형의 영향은 받지 않을 수 있으나, 상공의 기상에 대한 영향이 존재할 수 있다. 예를 들어 대기 중의 구름, 습도 및 강수 등이 낙뢰 관측에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 공중 이동형 낙뢰 센서 검사에서는 기상 상태에 대한 정보가 더 고려될 수 있다. 예를 들어 공중 이동형 낙뢰 센서 검사 당시의 기상 상태를 세분화 하여 청천(구름이 없는 맑은 상태를 의미함), 다습(습도가 미리 정해진 기준 이상인 상태를 의미함) 및 강수(비, 눈이 내리는 상태를 의미함)로 분류하고, 해당하는 기상 상태에 대한 정보를 더 제공할 수 있다. 이러한 기상 상태 정보를 더 제공함으로써, 기상 상태에 따른 낙뢰 관측 확률, 관측 거리 오차에 미치는 영향을 더 고려할 수 있다.
이하에서는 도 10을 참조하여 제2 형태에 따른 낙뢰 센서 성능 정보 맵의 획득에 대해서 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 고정형 낙뢰 센서 검사를 나타내는 예시도이다.
도 10에 도시된 바와 같이 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 미리 정해진 지상에 설치될 수 있다. 예를 들어 인조 낙뢰 발생 장치(1000)는 도 10에 도시된 바와 같이 복수의 미리 정해진 지역에 제1 낙뢰 발생 장치(1000a), 제2 낙뢰 발생 장치(b) 및 제3 낙뢰 발생 장치(1000c)가 제공될 수 있다.
인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 미리 정해진 위치에서 인조 낙뢰 신호를 발생할 수 있다. 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 미리 정해진 시간 주기 및/또는 거리 주기에 따라 인조 낙뢰 신호를 발생할 수 있다. 예를 들어 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 10초 주기로 인조 낙뢰 신호를 발생할 수 있다. 다른 예를 들어 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)가 지상의 이동 가능한 구성에 설치된 경우, 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)는 미리 정해진 위치로부터 이동하여 위도 및 또는 경도 상의 이동 거리1km 마다 인조 낙뢰 신호를 발생할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 미리 정해진 적어도 하나의 낙뢰 센서(2000)로부터 파라미터를 획득할 수 있다. 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 앞서 설명한 낙뢰 센서 검사 방법을 수행하여 파라미터를 획득할 수 있다. 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 낙뢰 센서(2000)의 신호 세기 별 관측 확률을 획득할 수 있다. 다른 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 낙뢰 관측 거리의 오차를 획득할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 인조 낙뢰 신호 발생 장치(1000)가 지상에서 인조 낙뢰 신호를 발생한 위치와 낙뢰 센서(2000)에서 관측된 낙뢰 관측 거리를 서로 비교하여 낙뢰 센서(2000)의 거리 오차를 획득할 수 있다.
낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 도 10에 도시된 바와 같이 낙뢰 센서(2000) 각각이 설치된 위치에서의 관측 확률 범위가 표시된 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득할 수 있다.
또한 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 복수의 낙뢰 센서(2000)가 그룹화된 낙뢰 센서 시스템에 대한 거리 오차를 표시한 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 낙뢰 센서 검사 장치(3000)는 복수의 낙뢰 센서(2000)가 그룹화된 낙뢰 센서 시스템의 각 위치별 및/또는 지역별(지형 포함) 오차가 반영된 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득할 수 있다.
이러한 지상형 낙뢰 센서 검사에서는 지형 상태에 따른 영향을 파악할 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어 지상형 낙뢰 센서 검사는 산 등과 같은 지형이나, 건물 등의 시설물 등에 대한 영향을 파악할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서는 낙뢰 신호를 검출한 시간에 기반하여 낙뢰 발생 위치를 판단하는 낙뢰 센서들(예를 들어 TOA방식의 낙뢰 센서)에 있어서 낙뢰 센서의 성능을 검사하는 방법일 수 있으며, 방향 탐지 방법을 이용한 낙뢰 센서들(예를 들어 MDF 방식의 낙뢰 센서)의 경우에는 다른 방식의 검사 방법이 더 추가될 수 있다.
방향 탐지 방법(MDF)은 낙뢰로부터 발생한 전자파가 도달되는 방향을 측정하여 2개의 안테나로부터 낙뢰의 위치를 결정하는 방식일 수 있다. 이러한 MDF방식에서는 진북을 정확하게 설정하는 것이 중요할 수 있다. 초기 설치 시 낙뢰 센서(2000)를 진북 방향으로 설정하더라도 외부 충격 등에 의해서 설정이 달라질 수 있다. 따라서, MDF 방식의 낙뢰 센서의 검사를 위해서는 진북의 설정을 검사하는 구성과 진북을 방향을 보정하는 구성이 더 부가될 수 있다.
진북은 지구의 지리상의 북쪽, 즉 북극의 방향. 천문 측량과 관성 측량으로 결정된다. 하지만 낙뢰 센서(2000)의 보정을 위해서 매번 천문 측량과 관성 측량을 하는 데에는 비용적인 문제 등과 같은 여러 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 자계 센서(4000)를 이용하여 자북을 측정하고, 자북과 진북의 오차를 고려하여 낙뢰 센서(2000)를 방향을 보정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예 따른 방향 탐지 방법을 이용한 낙뢰 센서(2000-MDF)의 방향 보정을 나타내는 예시도이다.
도 11(a)는 방향 탐지 방법을 이용한 낙뢰 센서(2000-MDF)의 상면도이다.
도 11(a)에 도시된 바와 같이 낙뢰 센서(2000-MDF)는 받침판(5000) 상에 제공될 수 있다. 또한, 받침판(5000) 상에는 자계 센서(4000)가 제공될 수 있다. 바람직 하게는 도 11(a)에 도시된 바와 같이 낙뢰 센서(2000-MDF)와 자계 센서(4000)는 서로의 영향을 최소화 하기 위하여 받침판(5000)의 서로 다른 측면에 제공될 수 있다.
또한 도11(b)에 도시된 바와 같이 받침판(5000)은 받침판(5000)의 회전을 위한 구동부(6000)와 연결될 수 있다. 구동부(6000)는 바람직하게는 도11(b)에 도시된 바와 같이 받침판(6000)의 하부에서 받침판(6000)의 회전에 필요한 동력을 제공할 수 있다.
제어부(3500)는 자계센서(4000)로부터 획득한 신호에 기초하여 현재 방향을 판단할 수 있다. 제어부(3500)는 미리 저장된 진북의 센서값과 자계센서(4000)로부터 획득한 센서값을 서로 비교할 수 있으며, 미리 저장된 진북의 센서값과 자계센서(4000)로부터 획득한 센서값의 차이에 기초하여 받침판(5000)이 회전하도록 구동부(6000)를 제어할 수 있다. 예를 들어 미리 저장된 진북의 센서값이 0인데, 자계센서(4000)로부터 획득한 센서값이 10인경우, 제어부(3500)는 10에 해당되는 각도만큼 받침판(5000)이 회전하도록 구동부(6000)를 제어할 수 있다. 이로써, 방향탐지방법을 이용한 낙뢰 센서(2000-MDF)의 기준점(P)가 진북 방향을 정밀하고 실시간으로 유지하도록 제어할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
10000 낙뢰 센서 검사 시스템 1000 인조 낙뢰 신호 발생 장치
1100 인조 낙뢰 신호 발생부 1200 신호 증폭부
1300 신호 발신부 2000 낙뢰 센서
3100 통신부 3200 디스플레이부
3300 입력부 3400 저장부
3500 제어부 3000 낙뢰 센서 검사 장치

Claims (10)

  1. 인조적으로 발생시킨 인조 낙뢰 신호를 이용하여 낙뢰 센서의 성능을 검사하기 위한 시스템으로,
    상기 낙뢰 센서의 정상 동작 시 감지 가능하도록 자연에서 발생하는 낙뢰의 특성을 나타내는 인조 낙뢰 신호를 생성하여 출력하는 인조 낙뢰 신호 발생 장치; 및
    상기 낙뢰 신호 발생 장치의 상기 인조 낙뢰 신호 발생을 제어하고, 검사 대상물인 상기 낙뢰 센서로부터 상기 인조 낙뢰 신호에 대응하는 감지 신호를 획득하고, 상기 감지 신호에 기초하여 상기 낙뢰 센서의 성능에 대한 파라미터를 획득하는 낙뢰 센서 검사 장치;를 포함하되,
    상기 낙뢰 센서 검사 장치는 상기 파라미터에 기초하여 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득하고,
    상기 낙뢰 센서 성능 정보 맵에는 미리 정해진 지도 상에 상기 낙뢰 센서의 위치가 표시되고, 상기 낙뢰 센서의 상기 파라미터 중 적어도 일부가 제공되는
    낙뢰 센서 검사 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 인조 낙뢰 신호 발생 장치는 상기 낙뢰 센서 검사 장치로부터 획득한 낙뢰 설정에 기초하여 상기 인조 낙뢰 신호를 생성하는
    낙뢰 센서 검사 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 낙뢰 설정은 신호의 세기, 파형의 종류, 노이즈 포함 여부, 진폭, 주파수, 전구 방전의 리더 펄스, 파두시간, 영점 교차 시점, 영점 교차 후 피크 비율 및 증폭비 중 적어도 하나를 포함하는
    낙뢰 센서 검사 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 인조 낙뢰 신호 발생 장치는 상기 낙뢰 설정에 포함된 상기 증폭비로 상기 인조 낙뢰 신호를 증폭하여 출력하는
    낙뢰 센서 검사 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 파라미터는 낙뢰 감지율, 낙뢰 감지 범위, 감지 가능 주파수 및 감지 가능 신호 세기 중 적어도 하나를 포함하는
    낙뢰 센서 검사 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    방향 탐지 방법(MDF) 방식의 센서를 지지하기 위한 받침판, 상기 받침판의 회전에 필요한 구동력을 제공하는 구동부 및 자북방향에 대한 신호를 제공하는 자계 센서를 더 포함하고,
    상기 낙뢰 센서 검사 장치는 상기 자계 센서로부터 획득한 신호에 기초하여 상기 방향 탐지 방법 방식의 센서의 진북 방향을 보정하는
    낙뢰 센서 검사 시스템.
  8. 삭제
  9. 인조적으로 발생시킨 인조 낙뢰 신호를 이용하여 낙뢰 센서의 성능을 검사하기 위한 방법으로,
    미리 저장된 복수의 낙뢰 설정에 대한 선택을 획득하는 단계;
    선택된 낙뢰 설정에 기초하여 인조 낙뢰 신호를 생성하고, 상기 인조 낙뢰 신호를 외부로 출력하는 단계;
    검사 대상물인 상기 낙뢰 센서로부터 상기 인조 낙뢰 신호에 대응하는 감지 신호를 획득하는 단계; 및
    상기 감지 신호에 기초하여 상기 낙뢰 센서의 성능에 대한 파라미터를 획득하는 단계;를 포함하되
    상기 파라미터를 획득하는 단계는 상기 파라미터에 기초하여 낙뢰 센서 성능 정보 맵을 획득하는 것을 더 포함하고,
    상기 낙뢰 센서 성능 정보 맵에는 미리 정해진 지도 상에 상기 낙뢰 센서의 위치가 표시되고, 상기 낙뢰 센서의 상기 파라미터 중 적어도 일부가 제공되는
    낙뢰 센서 검사 방법.
  10. 제9 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체.
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