KR101754899B1 - Sdr 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템 - Google Patents

Sdr 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 교육 서비스를 운용하기 위한 교육용 소프트웨어, SDR 레이더를 기반으로 하여 교육 서비스를 위한 프로그램 형태의 교육 서비스 프로그램을 실행 및 교육용 소프트웨어를 제어하기 위한 개방형 소프트웨어 플랫폼 및 SDR 레이더를 기반으로 하고 개방형 소프트웨어 플랫폼과 연계되어 교육 서비스를 수행하기 위한 하드웨어들을 포함하는 하드웨어 플랫폼을 포함하는 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템을 제공한다.
따라서 SDR 레이더를 이용하여 교육 서비스를 수행함으로써 레이더 활용분야의 확장에 기여함은 물론, 레이더 관련 사업의 활성화를 도모할 수 있으며, 다양한 주파수대역에서 개방형 소프트웨어를 통하여 응용 소프트웨어를 신속하게 검증할 수 있고, RF모듈 및 신호처리기 개발에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있어 경제적이다.

Description

SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템 {Education services platform system use of SDR radar}
본 발명은 교육 서비스 플랫폼 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 SDR 레이더를 이용하여 교육 서비스를 수행하는 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 레이더(Radar)는 전자파를 대상물에 향하도록 발사해 그 반사파를 측정하는 것으로서, 이러한 레이더 기술은 군용이나 특수 분야에만 적용되어 왔으나, 최근 상업용으로 활용되면서 그 시장도 점점 커지고 있는 추세이다.
한편, 종래에는 교육 서비스 플랫폼 서비스에 있어서 대한민국공개특허 제10-2014-0033297호에 개시된 바와 같이, 오픈 소스 하드웨어 플랫폼 기반의 스마트 로봇과, 스마트 러닝 교육을 위한 스마트 로봇을 제어하기 위한 샐행 로직 정보를 무선 전송하는 교육용 스마트 패드 및 로봇 플랫폼에 탈착 가능하며, 유선 또는 무선 통신 채널을 통해 스마트 로봇의 동작을 제어하는 안드로이드 플랫폼 기반의 스마트폰을 포함하는 스마트 로봇 교육 서비스 플랫폼 시스템이 개시된 바 있다.
그런데, 상기한 종래의 교육 서비스 플랫폼 시스템은, 기존의 유선 또는 무선 통신 채널을 주로 이용하고 있어 상기한 레이더를 기반으로 하여 교육 서비스 제공하는 플랫폼 시스템은 개발되고 있지 않은 문제점이 있었다.
대한민국공개특허 제10-2014-0033297호
본 발명은, 레이더를 이용하여 교육 서비스 플랫폼을 제공할 수 있는 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 교육 서비스를 운용하기 위한 교육용 소프트웨어; SDR(Software defined radar) 레이더를 기반으로 하여 상기 교육 서비스를 위한 프로그램 형태의 교육 서비스 프로그램을 실행 및 상기 교육용 소프트웨어를 제어하기 위한 개방형 소프트웨어 플랫폼; 및 SDR 레이더를 기반으로 하고 상기 개방형 소프트웨어 플랫폼과 연계되어 상기 교육 서비스를 수행하기 위한 하드웨어들을 포함하는 하드웨어 플랫폼을 포함하는 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, SDR 레이더를 이용하여 교육 서비스를 수행함으로써 실내(실험실)는 물론 실외(야외)에서도 움직이는 물제(사람, UAV, 차량, 배, 항공기 등)에 대해 탐지, 추적할 수 있는 기능이 있는 레이더의 특성으로 보다 생동감 있는 현장 교육이 가능하며, 수백명의 학생들에게도 동시 교육이 가능하다.
둘째, 레이더 활용분야의 확장에 기여함은 물론, 레이더 관련 사업의 활성화를 도모할 수 있으며, 다양한 주파수대역에서 개방형 소프트웨어를 통하여 응용 소프트웨어를 신속하게 검증할 수 있다.
셋째, RF모듈 및 신호처리기 개발에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있어 경제적이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 소프트웨어 플랫폼의 다른 실시예에 따른 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 소프트웨어 플랫폼의 사용 사례(Use cases)를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 소프트웨어 플랫폼의 사용 사례에서 시스템의 기동을 위한 절차를 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 3의 소프트웨어 플랫폼의 사용 사례에서 시스템의 설정을 위한 절차를 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 3의 소프트웨어 플랫폼의 사용 사례에서 시스템의 TX신호생성을 위한 절차를 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 3의 소프트웨어 플랫폼의 사용 사례에서 시스템의 운용모드 설정을 위한 절차를 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 3의 소프트웨어 플랫폼의 사용 사례에서 시스템의 운용을 위한 절차를 나타낸 블록도이다.
도 9는 도 3의 소프트웨어 플랫폼의 사용 사례에서 시스템의 제어 파라미터 설정을 위한 절차를 나타낸 블록도이다.
도 10은 도 3의 소프트웨어 플랫폼의 사용 사례에서 시스템의 검지 데이터 수신을 위한 절차를 나타낸 블록도이다.
도 11은 도 3의 소프트웨어 플랫폼의 사용 사례에서 시스템의 종료 절차를 나타낸 블록도이다.
도 12는 도 3의 소프트웨어 플랫폼의 사용 사례에서 시스템의 재생 절차를 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템(이하 '교육 서비스 플랫폼 시스템'이라 한다)은, 교육용 소프트웨어(100)와, 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a)과, 하드웨어 플랫폼(300)을 포함한다.
상기 교육용 소프트웨어(100)는, 교육 서비스를 운용하기 위한 공지의 교육 소프트웨어 또는 학습 툴을 포함한다. 한편, 상기 교육 서비스 플랫폼 시스템은, 도시된 바와 같이 상기한 교육용 소프트웨어(100) 외에 SDR레이더 개발 지원툴, 매트랩(Matlab) 랩뷰(LabVIEW)와 같은 상용 설계/개발툴과, 다양한 응용 소프트웨어를 적용할 수 있음은 물론이다.
상기 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a)은, SDR 레이더(Software defined radio radar)를 기반으로 하여 상기 교육 서비스를 위한 프로그램 형태의 교육 서비스 프로그램을 실행 및 상기 교육용 소프트웨어(100)를 제어하기 위한 플랫폼을 제공한다. 이를 위해 신호처리기의 라이브러리 구성 및 각 라이브러리의 파마미터 설정, 검지 결과를 도시하는 등의 레이더 하드웨어를 사용하기 위한 인터페이스를 개방형 API(Application programming interface)형태로 구현한다.
상세하게, 상기 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a)은, 사용자가 기동 후 데이터베이스를 통하여 시스템 및 운용모드를 설정 및 운용하고 제어파라미터를 설정하여 신호처리기로 제어 정보를 전달하고, 상기 시스템을 종료 및 재생을 수행하며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a)은, 데이터 관리모듈(210a)과, 하드웨어 플랫폼 인터페이스(220a)를 포함한다. 상기 데이터 관리모듈(210a)은, 개방형 API를 기반으로 하며, 설정관리자와, 모니터링 관리자와, 신호처리 라이브러리와, 레이더데이터를 포함한다.
상기 하드웨어 플랫폼(300) 인터페이스는, 상기 데이터 관리모듈(210a)과 상기 하드웨어어 플랫폼을 서로 연결하며, 기기제어 프로토콜과, 신호처리 라이브러리 연동 인터페이스와, 데이터 수신 프로토콜을 포함한다. 상세하게, 상기 하드웨어 플랫폼(300)은, 다중대역 안테나, 다중대역 RF모듈(Radio frequency module) 및 다중모드 신호처리기 등으로서 상기한 목적을 수행할 수 있다면 다양한 구성이 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기와 달리 상기 개방형 소프트웨어 플랫폼(200b)은, 서비스 인터페이스(Service interface;210b)와, 하드웨어 인터페이스(Hardware interface;220b)와, 인터널 미들웨어(Internal middleware;230b)를 포함한다. 상기 서비스 인터페이스(210b)는, 커뮤니케이션 매니저(Communication manager)와, 개방형 API(Application programming interface)와, 디스플레이 응용 소프트웨어를 포함한다.
상기 커뮤니케이션 매니저는, 하이퍼 텍스트 전송 프로토콜 서버(HTTP server)와 소켓서버(Socket server)를 포함하여 상기 교육용 소프트웨어(100)로 상기 교육 서비스 프로그램과 상기 교육용 소프트웨어(100) 제어정보를 전송한다.
상기 하드웨어 인터페이스(220b)는, 제어와 검지와 블록을 포함하는 명령 매퍼(Command Mapper)와, 상기 교육 서비스에 대한 리포트를 생성하는 리포트 생성부(Report generator)와, TCP(Transmission Control Protocol) 또는 UDP((User Datagram Protocol) 또는 DB(Data base)를 통하여 전송하는 커넥션 매니저(Connection manager)를 포함한다.
상기 개방형 API는 레이더 제어명령 또는 검지명령을 수행하기 위한 역할을 한다.
상기 하드웨어 인터페이스(220b)는, 상기 하드웨어와 이더넷(Ethernet) 통신을 통해 상기 교육용 소프트웨어(100) 제어 또는 상태정보를 송수신하고, 데이터베이스를 포함하여 상기 데이터베이스의 데이터를 저장 및 재생할 수 있도록 한다.
상기 인터널 미들웨어(230b)는, 메시지 브로커(Message broker)와, 명령채널(command channel)과 리포트채널(Report channel)을 포함하는 채널 매니저(Channel manager)를 포함한다. 상기 인터널 미들웨어(230b)는, 상기 서비스 인터페이스(210b)와 상기 하드웨어 인터페이스(220b) 각각의 데이터를 공통 데이터포맷으로 변환하고 내부 큐(Queue)를 이용하여 상기 서비스 인터페이스(210b)와 상기 하드웨어 인터페이스(220b) 각각의 데이터를 연동하도록 한다.
상기 하드웨어 플랫폼(300)은, SDR(Software defined radar) 레이더를 기반으로 하고 상기 개방형 소프트웨어 플랫폼(200b)과 연계되어 상기 교육 서비스를 수행하는 역할을 한다.
도 3은 상기 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)의 내부 사용사례(Use cases)를 나타낸 도면으로서, 도면을 참조하면, 상기 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)은 기동, 시스템 설정, TX 신호생성, 운용, 제어 파라미터 설정, 검지 데이터 수신, 운용모드 설정, 종료단계로 시스템이 수행되며, 별도로 재생을 위한 단계를 수행할 수 있다.
도 4는 도 3의 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)에서 시스템의 기동을 위한 절차로서, 시스템 기동은 사용자에 의하여 장비 사용 등록을 수행하고, 장비와의 연결을 설정한 후 장비 상태를 점검하여 정상상태일 경우 기동이 가능하도록 한다.
도 5는 도 3의 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)에서 시스템 설정을 위한 절차를 나타낸 도면으로서, 시스템 설정은 사용자의 접근 권한을 획득한 후, 송신 모듈 설정, 수신 모듈 설정 및 송출 파형 등을 장비에 설정한다.
도 6은 도 3의 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)에서 TX 신호생성을 위한 절차를 나타낸 도면으로서, TX 신호생성은 시스템 설정에서 설정된 송출신호 설정 값에 의해 시스템 자체에서 생성하도록 한다.
도 7은 도 3의 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)에서 운용모드 설정을 위한 절차를 나타낸 도면으로서, 운용모드 설정은 사용자 인증 후, 중간 단계 처리 신호를 도시하는 디버그 모드와 최종 결과 값을 도시하는 실행 모드 중 하나로 설정하도록 하며, 이후 운영 시작 및 중지 신호를 전달할 수 있다.
도 8은 도 3의 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)에서 운용을 위한 절차를 나타낸 도면으로, 운영 절차는 수신된 검지 데이터를 데이터 베이스로 저장하고, 최신의 검지 데이터를 시스템 내부 버퍼에 갱신하며, 사용자에 의해 임의의 시점에 제어 파라미터가 설정 가능하고, 검지 데이터를 화면에 도시하는 절차를 포함한다.
도 9는 도 3의 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)에서 제어 파라미터 설정을 위한 절차를 나타낸 도면으로서, 사용자에 의해 수정되는 제어 파라미터는 장비에 설정이 성공하면 데이터 베이스에도 같이 저장하도록 한다.
도 10은 도 3의 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)에서 검지 데이터 수신을 위한 절차를 나타낸 도면으로서, 검지 데이터 수신은 폴(Poll) 방식과 푸시(Push)방식을 모두 지원하도록 되어 있다. ]
도 11은 도 3의 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)에서 종료 절차를 나타낸 도면으로서, 사용자의 접속 시간이 만료되면 종료 절차를 자동 수행하거나, 사용자의 요청에 의해 종료 절차를 수행할 수 있다.
도 12는 도 3의 개방형 소프트웨어 플랫폼(200a,200b)에서 재생 절차를 나타낸 도면으로서, 재생은 재생 기간을 입력하고 재생을 시작하면, 데이터 베이스에 저장된 각종 설정값과 처리 결과 값을 타임 스템프를 참조하여 재생을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100... 교육용 소프트웨어 200a,200b... 개방형 소프트웨어 플랫폼
210a... 데이터 관리모듈 210b... 서비스 인터페이스
220a... 하드웨어 플랫폼 인터페이스 220b... 하드웨어 인터페이스
230b... 인터널 미들웨어 300... 하드웨어 플랫폼

Claims (8)

  1. 교육 서비스를 운용하기 위한 교육용 소프트웨어;
    SDR(Software defined radar) 레이더를 기반으로 전자파를 대상물에 발사해 그 반사파를 검지하는 레이더(Radar)를 이용하여 상기 교육 서비스를 위한 프로그램 형태의 교육 서비스 프로그램을 실행 및 상기 교육용 소프트웨어를 제어하며, 레이더 하드웨어를 사용하기 위한 레이더 제어명령 또는 검지명령을 수행하기 위한 개방형 소프트웨어 플랫폼; 및
    SDR 레이더를 기반으로 하고 상기 개방형 소프트웨어 플랫폼과 연계되어 상기 교육 서비스를 수행하기 위한 하드웨어들을 포함하는 하드웨어 플랫폼을 포함하되,
    상기 개방형 소프트웨어 플랫폼은,
    하이퍼 텍스트 전송 프로토콜 서버(HTTP server)와 소켓서버(Socket server)를 포함하여 상기 교육 서비스 프로그램과 상기 교육용 소프트웨어 제어정보를 전송하기 위한 서비스 인터페이스(Service interface)와,
    상기 하드웨어와 이더넷(Ethernet) 통신을 통해 상기 교육용 소프트웨어 제어 또는 상태정보를 송수신하고, 데이터베이스를 포함하여 상기 데이터베이스의 데이터를 저장 및 재생할 수 있는 하드웨어 인터페이스(Hardware interface)와,
    상기 서비스 인터페이스와 상기 하드웨어 인터페이스 각각의 데이터를 공통 데이터포맷으로 변환하고 내부 큐(Queue)를 이용하여 상기 서비스 인터페이스와 상기 하드웨어 인터페이스 각각의 데이터를 연동하기 위한 인터널 미들웨어(Internal middleware)와,
    개방형 API(Application programming interface)를 기반으로 하고, 설정관리자와, 모니터링 관리자와, 신호처리 라이브러리와, 레이더데이터를 포함하는 데이터 관리모듈과,
    상기 데이터 관리모듈과 상기 하드웨어 플랫폼을 서로 연결하며, 기기제어 프로토콜과, 신호처리 라이브러리 연동 인터페이스와, 데이터 수신 프로토콜을 포함하는 하드웨어 플랫폼 인터페이스를 포함하고,
    상기 하드웨어 인터페이스는,
    제어와 검지와 블록을 포함하는 명령 매퍼(Command Mapper)와,
    상기 교육 서비스에 대한 리포트를 생성하는 리포트 생성부(Report generator)와,
    TCP(Transmission Control Protocol) 또는 UDP((User Datagram Protocol) 또는 DB(Data base)를 통하여 전송하는 커넥션 매니저(Connection manager)를 포함하며,
    상기 인터널 미들웨어는,
    메시지 브로커(Message broker)와,
    명령채널(command channel)과 리포트채널(Report channel)을 포함하는 채널 매니저(Channel manager)를 포함하고,
    상기 개방형 소프트웨어 플랫폼은,
    사용자에 의하여 장비 사용 등록을 수행하고, 장비와의 연결을 설정한 후 장비 상태를 점검하여 정상상태일 경우 기동이 가능하도록 하며, 사용자가 기동 후 데이터베이스를 통하여 시스템 및 운용모드를 설정 및 운용하고 상기 사용자에 의해 임의의 시점에 제어파라미터를 설정하여 신호처리기로 제어 정보를 전달하고, 상기 시스템을 종료 및 재생을 수행하는 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 서비스 인터페이스는,
    상기 교육용 소프트웨어로 상기 교육 서비스 프로그램 및 상기 교육용 소프트웨어 제어정보를 전송하기 위한 커뮤니케이션 매니저(Communication manager)와,
    상기 레이더 제어명령 또는 검지명령을 수행하기 위한 개방형 API(Application programming interface)와,
    디스플레이 응용 소프트웨어를 포함하는 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드웨어 플랫폼은,
    다중대역 안테나, 다중대역 RF모듈 및 다중모드 신호처리기 중 선택된 어느 하나 이상인 SDR 레이더를 이용하는 교육 서비스 플랫폼 시스템.
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