KR101859424B1 - 재밍 추정 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR101859424B1
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jamming
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jamming signal
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천세범
임덕원
허문범
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한국항공우주연구원
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Abstract

본 발명은 재밍 추정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 시스템은 자신의 위치 정보 및 재밍 신호의 수신 세기 정보를 전송하는 복수의 IOT 단말, 그리고 복수의 IOT 단말에서 전송된 복수의 위치 정보 및 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 수집하고, 수집된 복수의 위치 정보 및 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 이용하여 재밍 신호 발생지의 위치를 추정하는 재밍 서버를 포함한다. 본 발명에 의하면, 다량의 IOT 단말로 센서 네트워크를 구성하고, 다량의 IOT 단말에서 측정된 재밍 신호의 세기를 수집하여 적은 비용으로 재머의 위치를 보다 효과적으로 추정할 수 있다.

Description

재밍 추정 시스템 및 방법{Jamming Estimation System and Method}
본 발명은 재밍 추정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 IOT를 기반으로 재밍 신호의 수신 세기를 감지하여 재머의 위치를 추정할 수 있는 재밍 추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 재밍(jamming)은 무선 주파수 대역에 의도적으로 혼신을 발생시켜 통신 시스템 등을 혼란시키거나 방해하는 행위로서, 전파를 수신함에 있어 다른 전파 등에 의해서 수신 장애가 발생될 수 있다. 특히 수신되는 신호의 크기가 작을수록 재밍의 영향을 많이 받을 수 있다.
최근 들어, 항공기 운항 장애를 비롯한 재밍 신호에 의한 피해가 급격히 증가하고 있으며, 이에 따라 재밍 신호에 의한 피해를 줄이기 위한 방법이 연구되고 있다.
특히 안테나를 이용하여 재밍 신호를 발생시키는 재머(jammer)의 위치를 추정하는 기술이 활발하게 연구되고 있으며, 이러한 재머의 위치를 추정하기 위해 제안된 기법으로서 신호의 전파 도달 시간을 이용하는 TOA(Time Of Arrival) 기법, 신호의 전파 도달 시간의 차이를 이용하는 TDOA(Time Difference Of Arrival) 기법 또는 신호의 도달 각도를 이용하는 AOA(Angel Of Arrival) 기법 등이 있다.
하지만, TOA 기법 및 TDOA 기법은 송/수신기 간의 시각 동기화(synchronization)가 필요하고, AOA 기법은 정확한 위치 추정 성능이 떨어질 뿐만 아니라 높은 비용으로 인해 적은 수가 설치되기 때문에 넓은 지역을 감시하기 어려운 문제점이 있었다.
특히 산악 지형이 많은 우리나라에서는 한정된 개수로 전 지역의 재밍을 감시하기에는 한계가 있었다.
한국등록특허공보 제10-1221978호 (등록일 2013. 01. 08.)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다량의 IOT 단말로 센서 네트워크를 구성하고, 다량의 IOT 단말에서 측정된 재밍 신호의 세기를 수집하여 적은 비용으로 재머의 위치를 보다 효과적으로 추정할 수 있는 재밍 추정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 명시적으로 언급된 목적 이외에도, 후술하는 본 발명의 구성으로부터 달성될 수 있는 다른 목적도 포함한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 재밍 추정 시스템은 자신의 위치 정보 및 재밍 신호의 수신 세기 정보를 전송하는 복수의 IOT 단말, 그리고 상기 복수의 IOT 단말에서 전송된 복수의 위치 정보 및 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 수집하고, 상기 수집된 복수의 위치 정보 및 상기 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 이용하여 재밍 신호 발생지의 위치를 추정하는 재밍 서버를 포함한다.
상기 IOT 단말은 상기 재밍 신호를 수신하여 상기 재밍 신호의 세기를 측정하는 GPS 수신 모듈, 그리고 상기 자신의 위치 정보 및 상기 측정된 재밍 신호의 수신 세기 정보를 상기 재밍 서버로 전송하는 IOT 통신 모듈을 포함할 수 있다.
상기 IOT 단말의 위치 정보는 상기 IOT 단말에 미리 저장되거나 상기 GPS 수신 모듈에서 GPS 위성 신호를 수신하여 획득될 수 있다.
상기 IOT 통신 모듈은 IOT 통신망에 접속하여 상기 재밍 서버와 통신할 수 있다.
상기 IOT 통신망은 LoRa(Long Range), LTE-M, 3G(generation)및 4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi) 및 LTE(Long Term Evolution) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 재밍 서버는 상기 수집된 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 자유 공간 경로 손실(Free space path loss) 모델에 의해 거리로 환산하여 상기 재밍 신호 발생지의 위치를 추정하는데 이용할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 재밍 추정 방법은 복수의 IOT 단말이 자신의 위치 정보 및 재밍 신호의 수신 세기 정보를 각각 전송하는 단계, 재밍 서버가 상기 복수의 IOT 단말에서 전송된 복수의 위치 정보 및 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 수집하는 단계, 그리고 상기 수집된 복수의 위치 정보 및 상기 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 이용하여 재밍 신호 발생지의 위치를 추정하는 단계를 포함한다.
상기 IOT 단말은 상기 재밍 신호를 수신하여 상기 재밍 신호의 세기를 측정하는 GPS 수신 모듈, 그리고 상기 자신의 위치 정보 및 상기 측정된 재밍 신호의 수신 세기 정보를 상기 재밍 서버로 전송하는 IOT 통신 모듈을 포함할 수 있다.
상기 IOT 단말의 위치 정보는 상기 IOT 단말에 미리 저장되거나 상기 GPS 수신 모듈에서 GPS 위성 신호를 수신하여 획득될 수 있다.
상기 IOT 통신 모듈은 IOT 통신망에 접속하여 상기 재밍 서버와 통신할 수 있다.
상기 IOT 통신망은 LoRa(Long Range), LTE-M, 3G(generation)및 4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi) 및 LTE(Long Term Evolution) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 재밍 서버는 상기 수집된 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 자유 공간 경로 손실(Free space path loss) 모델에 의해 거리로 환산하여 상기 재밍 신호 발생지의 위치를 추적하는데 이용할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 재밍 추정 시스템 및 방법에 따르면, 다량의 IOT 단말로 센서 네트워크를 구성하고, 다량의 IOT 단말에서 측정된 재밍 신호의 세기를 수집하여 재머의 위치를 보다 효과적으로 추적할 수 있는 장점이 있다.
그리고, IOT 통신망 서비스 개시에 따른 통신 비용의 절감으로 인해 개별 IOT 단말의 비용이 저렴하기 때문에 전체 재밍 추정 시스템의 구축 비용이 절감되는 장점이 있다.
게다가 종래 기술은 넓은 지역의 전개가 어렵고 설치 시간이 오래 걸리는 반면에 본 발명에 따른 IOT 단말은 특정 지역에 쉽게 전개가 가능한 장점이 있다.
한편, 본 발명의 효과는 상술된 것에 국한되지 않고 후술하는 본 발명의 구성으로부터 도출될 수 있는 다른 효과도 본 발명의 효과에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재밍 추정 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 IOT 단말의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 재밍 추정 과정을 보여주는 동작 흐름도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재밍 추정 시스템의 구성도 및 도 2는 도 1에 도시한 IOT 단말의 상세 구성도를 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 재밍 추정 시스템(1)은 복수의 IOT 단말(100) 및 재밍 서버(200)를 포함하여 구성된다.
IOT 단말(100)은 스마트폰(Smart Phone), 태블릿(Tablet) PC, 개인 휴대 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA)나 웹 패드(Web Pad) 등과 같은 단말기로 이루어질 수 있으며, 택시 또는 화물차 등에서 사용 가능한 단말로 이루어질 수 있다. 또한 IOT 단말(100)은 각종 공공 인프라에 설치 가능한 전용 단말로 이루어질 수 있는데, IOT 단말(100)이 전용 단말일 경우 저전력으로 동작하고, 태양 전지 등을 이용하여 충전 가능하도록 구성될 수 있다.
IOT 단말(100)은 센서 네트워크를 구성하도록 대략 수백 내지 수천 개로 이루어져 소정의 지역에 대량으로 배치될 수 있다.
IOT 단말(100)은 자신의 위치 정보 및 재밍 신호의 수신 세기 정보(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 재밍 서버(200)에 전송할 수 있다.
보다 자세하게는, IOT 단말(100)은 GPS 수신 모듈(120) 및 IOT 통신 모듈(140)을 포함할 수 있다. GPS 수신 모듈(120)은 재밍 신호 발생지(재머)로부터 발생되는 재밍 신호를 수신하여 재밍 신호의 수신 세기를 측정할 수 있다. 재밍 신호의 수신 세기를 측정하는 방식은 이미 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
그리고 GPS 수신 모듈(120)은 GPS 위성 신호를 이용하여 자신의 위치 정보를 획득할 수 있다. IOT 단말(100)의 위치 정보는 GPS 수신 모듈(120)에서 GPS 위성 신호를 수신하여 획득될 수 있으나, IOT 단말(100)이 일정한 위치에 고정 설치되어 있을 경우, 이전에 측정된 자신의 위치 정보를 저장하였다가 필요시 전송하도록 구성될 수 있다.
IOT 통신 모듈(140)은 자신의 위치 정보 및 재밍 신호의 수신 세기 정보를 재밍 서버(200)로 전송할 수 있다.
IOT 통신 모듈(140)은 IOT 통신망(50)에 접속하여 재밍 서버(200)와 통신할 수 있다. IOT 통신망(50)은 LoRa(Long Range), LTE-M, 3G(generation) 및 4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi) 또는 LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 무선 통신 수단이나 다양한 통신 방법이 적용될 수 있다.
IOT 통신망(50)은 IOT에서 전용하는 통신망인 LoRa(Long Range) 또는 LTE-M을 사용할 수 있는데, LoRa(Long Range)는 저전력 저비용 고신뢰 무선 통신 기술을 의미하고, LTE-M은 사물 인터넷에 특화된 글로벌 표준 네트워크 기술을 의미한다.
이외에 IOT 통신망(50)은 3G(generation) 및 4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 다양한 무선망을 이용하거나 설치 장소에 네트워크가 설치되는 경우 유선망을 이용할 수 있다.
재밍 서버(200)는 복수의 IOT 단말(100)에서 전송된 복수의 위치 정보 및 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 수집하고, 수집된 복수의 위치 정보 및 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 이용하여 재밍 신호 발생지의 위치를 추적할 수 있다.
보다 자세하게는, 재밍 서버(200)는 수집된 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 자유 공간 경로 손실(Free space path loss) 모델에 의해 거리로 환산하여 재머의 위치를 추적하는데 이용할 수 있다. 자유 공간 경로 손실은 자유 공간에서 통신시 전자기파 신호의 손실로서, 통신 시스템이 사용하는 주파수(또는 파장)와 통신 거리를 알면 신호의 손실이 얼마나 되는지 알 수 있다. 이와 같이 재밍 신호의 수신 세기는 재머와의 거리에 대하여 일정 순으로 감쇄하므로 이 방식을 이용하여 재머의 위치를 추정할 수 있게 된다.
이와 같이, 불특정 다수의 사물들과 정보를 교환하는 IOT 기술과 센서 네트워크 기술을 융합하여 재머의 위치를 추정하는 기술을 향상시킬 수 있게 된다. 즉 개별 단말의 위치 추정 성능은 종래의 재머 위치 추정 시스템에 비하여 다소 떨어지나, 대량의 IOT 단말로 센서 네트워크를 구성하여 재머의 위치를 추정할 경우, 재머 위치 추정 시스템의 구축 비용은 절감시키면서도 재머의 위치 정확도는 향상시킬 수 있게 된다. 그리고 종래 기술은 넓은 지역의 전개가 어렵고 설치 시간이 오래 걸리는 반면에 본 발명은 특정 지역에 쉽게 전개가 가능한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 재머를 추정하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 재밍 추정 과정을 보여주는 동작 흐름도를 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 IOT 단말이 자신의 위치 정보 및 재밍 신호의 수신 세기 정보를 각각 전송할 수 있다(S300).
IOT 단말은 GPS 수신 모듈 및 IOT 통신 모듈을 포함할 수 있다. GPS 수신 모듈은 재밍 신호 발생지(재머)로부터 발생되는 재밍 신호를 수신하여 재밍 신호의 수신 세기를 측정할 수 있다. 재밍 신호의 수신 세기를 측정하는 방식은 이미 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
그리고 GPS 수신 모듈은 GPS 위성 신호를 이용하여 자신의 위치 정보를 획득할 수 있다. IOT 단말의 위치 정보는 GPS 수신 모듈에서 GPS 위성 신호를 수신하여 획득될 수 있으나, IOT 단말이 일정한 위치에 고정 설치되어 있을 경우, 이전에 측정된 자신의 위치 정보를 저장하였다가 필요시 전송하도록 구성될 수 있다.
IOT 통신 모듈은 자신의 위치 정보 및 재밍 신호의 수신 세기 정보를 재밍 서버로 전송할 수 있다.
IOT 통신 모듈은 IOT 통신망에 접속하여 재밍 서버와 통신할 수 있다. IOT 통신망은 LoRa(Long Range), LTE-M, 3G(generation)/4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi) 또는 LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 무선 통신 수단이나 다양한 통신 방법이 적용될 수 있다.
IOT 통신망은 IOT에서 전용하는 통신망인 LoRa(Long Range) 또는 LTE-M을 사용할 수 있는데, LoRa(Long Range)는 저전력 저비용 고신뢰 무선 통신 기술을 의미하고, LTE-M은 사물 인터넷에 특화된 글로벌 표준 네트워크 기술을 의미한다.
이외에 IOT 통신망은 3G(generation) 및 4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 무선망을 이용하거나 설치 장소에 네트워크가 설치되는 경우 유선망을 이용할 수 있다.
그리고 재밍 서버가 복수의 IOT 단말에서 전송된 복수의 위치 정보 및 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 수집(S310)하고, 수집된 복수의 위치 정보 및 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 이용하여 재밍 신호 발생지의 위치를 추정할 수 있다 (S320).
보다 자세하게는, 재밍 서버는 수집된 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 자유 공간 경로 손실(Free space path loss) 모델에 의해 거리로 환산하여 재머의 위치를 추적하는데 이용할 수 있다. 자유 공간 경로 손실은 자유 공간에서 통신시 전자기파 신호의 손실로서, 통신 시스템이 사용하는 주파수(또는 파장)와 통신 거리를 알면 신호의 손실이 얼마나 되는지 알 수 있다. 이와 같이 재밍 신호의 수신 세기는 재머와의 거리에 대하여 일정 순으로 감쇄하므로 이 방식을 이용하여 재머의 위치를 추정할 수 있게 된다.
이와 같이, 불특정 다수의 사물들과 정보를 교환하는 IOT 기술과 센서 네트워크 기술을 융합하여 재머의 위치를 추정하는 기술을 향상시킬 수 있게 된다. 즉 개별 단말의 위치 추정 성능은 종래의 재머 위치 추정 시스템에 비하여 다소 떨어지나, 대량의 IOT 단말로 센서 네트워크를 구성하여 재머의 위치를 추정할 경우, 재머 위치 추정 시스템의 구축 비용은 절감시키면서도 재머의 위치 정확도는 향상시킬 수 있게 된다. 그리고 종래 기술은 넓은 지역의 전개가 어렵고 설치 시간이 오래 걸리는 반면에 본 발명은 특정 지역에 쉽게 전개가 가능한 장점이 있다.
본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 앞서 설명한 재밍 추정 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 재밍 추정 시스템
100: IOT 단말
120: GPS 수신 모듈
140: IOT 통신 모듈
200: 재밍 서버

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 자신의 위치 정보 및 재밍 신호의 수신 세기 정보를 전송하는 복수의 IOT 단말, 그리고
    상기 복수의 IOT 단말에서 전송된 복수의 위치 정보 및 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 수집하고, 상기 수집된 복수의 위치 정보 및 상기 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 이용하여 재밍 신호 발생지의 위치를 추정하는 재밍 서버
    를 포함하고,
    상기 IOT 단말은,
    상기 재밍 신호를 수신하여 상기 재밍 신호의 세기를 측정하는 GPS 수신 모듈, 그리고
    상기 자신의 위치 정보 및 상기 측정된 재밍 신호의 수신 세기 정보를 상기 재밍 서버로 전송하는 IOT 통신 모듈을 포함하고,
    상기 IOT 통신 모듈은,
    IOT 통신망에 접속하여 상기 재밍 서버와 통신하며,
    상기 IOT 통신망은,
    LoRa(Long Range), LTE-M, 3G(generation)및 4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi) 및 LTE(Long Term Evolution) 중 어느 하나인 재밍 추정 시스템.
  3. 제 2 항에서,
    상기 IOT 단말의 위치 정보는,
    상기 IOT 단말에 미리 저장되거나 상기 GPS 수신 모듈에서 GPS 위성 신호를 수신하여 획득되는 재밍 추정 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 2 항에서,
    상기 재밍 서버는,
    상기 수집된 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 자유 공간 경로 손실(Free space path loss) 모델에 의해 거리로 환산하여 상기 재밍 신호 발생지의 위치를 추정하는데 이용하는 재밍 추정 시스템.
  7. 삭제
  8. 복수의 IOT 단말이 자신의 위치 정보 및 재밍 신호의 수신 세기 정보를 각각 전송하는 단계,
    재밍 서버가 상기 복수의 IOT 단말에서 전송된 복수의 위치 정보 및 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 수집하는 단계, 그리고
    상기 수집된 복수의 위치 정보 및 상기 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 이용하여 재밍 신호 발생지의 위치를 추정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 IOT 단말은,
    상기 재밍 신호를 수신하여 상기 재밍 신호의 세기를 측정하는 GPS 수신 모듈, 그리고
    상기 자신의 위치 정보 및 상기 측정된 재밍 신호의 수신 세기 정보를 상기 재밍 서버로 전송하는 IOT 통신 모듈을 포함하고,
    상기 IOT 통신 모듈은,
    IOT 통신망에 접속하여 상기 재밍 서버와 통신하며,
    상기 IOT 통신망은,
    LoRa(Long Range), LTE-M, 3G(generation)및 4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi) 및 LTE(Long Term Evolution) 중 어느 하나인 재밍 추정 방법.
  9. 제 8 항에서,
    상기 IOT 단말의 위치 정보는,
    상기 IOT 단말에 미리 저장되거나 상기 GPS 수신 모듈에서 GPS 위성 신호를 수신하여 획득되는 재밍 추정 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 8 항에서,
    상기 재밍 서버는,
    상기 수집된 복수의 재밍 신호의 수신 세기 정보를 자유 공간 경로 손실(Free space path loss) 모델에 의해 거리로 환산하여 상기 재밍 신호 발생지의 위치를 추적하는데 이용하는 재밍 추정 방법.
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