KR101861282B1 - Method of detemrining azimuth angle of wide bem for receiving of multiplexed datalink for image information - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영상정보용 데이터링크의 다중수신을 위한 광역 빔 안테나 방위각 결정 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 감시정찰 유·무인기체계의 영상 및 신호탐지 센서가 획득한 영상(image) 데이터와 신호(intelligence) 데이터를 원거리에 이격된 지상 통신장비로 송신하는 영상정보용 데이터링크 통신시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method for determining azimuth angle of a wide beam antenna for multiple reception of a data link for video information. More particularly, the present invention relates to a system and method for transmitting image data and intelligence data acquired by an image and signal detection sensor of a surveillance reconnaissance / unmanned aerial system to a terrestrial communication apparatus spaced at a long distance, Communication system.
유사한 방향에 위치한 다수 비행체에서 동일한 위치의 지상 통신장비로 송신한 영상 및 신호정보를 빔 폭이 넓고 지향성이 있는 광역 빔 안테나로 동시에 수신하는 다중수신 구조에서 광역 빔 안테나의 방위각 결정 방법을 제안한다. We propose a method of determining the azimuth angle of a wide - area beam antenna in a multiple - receiving structure that simultaneously receives image and signal information transmitted from a plurality of aircraft in a similar direction to a terrestrial communication equipment at the same location by using a wide beam antenna with wide beam width.
전통적인 영상정보용 데이터링크는 감시정찰 비행체가 촬영한 영상 데이터나 감청한 신호 데이터를 수십 내지 수백km의 장거리에 떨어진 지상 통신장비로 송신하는 1 대 1의 구조의 무선 통신시스템이다. 영상정보용 데이터링크 통신 시스템은 수십 Mbps 이상의 대용량의 정보를 수십 내지 수백km까지 송, 수신할 수 있도록 지상 통신장비와 비행체에 지향성이 높은 고 이득의 안테나를 탑재하고 운용 중에도 대향하는 안테나를 상호 추적할 수 있는 기술구조를 보유하고 있으며 이와 관련한 추적 방법 및 추적이탈 복구 방법에 관한 여러 방법이 제시되어 있다.A conventional data link for image information is a one-to-one wireless communication system that transmits image data captured by a surveillance scouting vehicle or intercepting signal data to a ground communication device that is located at a distance of several tens of kilometers to several hundred km. The data link communication system for video information is equipped with a high-gain antenna with a high directivity in terrestrial communication equipment and a flight system to transmit and receive a large amount of information of several tens of Mbps or more up to several tens of hundreds of kilometers. And a number of methods for tracking and disengaging recovery are presented.
최근 영상정보용 데이터링크는 감시정찰체계의 영상, 신호 정보를 송, 수신하는 기존 역할에 더하여 공중계층에서 공중과 지상, 공중과 공중, 공중과 위성 등의 링크를 구성함으로써 공중(Airborne)을 중심으로 다 계층(지상, 공중, 위성 등)의 통신망을 구축하는데 중요한 역할을 수행하는 방향으로 발전하고 있다.Recently, the data link for image information is composed of links of air and ground, air and air, air and satellite in the public hierarchy in addition to the existing role of transmitting and receiving image and signal information of the surveillance and reconnaissance system, And it is developing in a direction to play an important role in building multi-layer (ground, air, satellite, etc.) communication network.
영상정보용 데이터링크는 비교적 단거리에서 무 지향성 안테나를 이용하면서 다수의 인접 통신장비와 연결성을 지원하는 민간 분야의 이동통신 시스템이나 무전기와 같은 전술통신 시스템과는 달리 수십 km 이상의 장거리 통신이 필요하기 때문에 지향성이 높은 안테나를 운용하며 네트워크 구성에 앞서 물리적인 링크가 우선 구성되어야 하며 이 과정에서 가장 우선적으로 링크를 구성하는 통신장비 간에 안테나 정렬이 필요하다.The data link for image information requires a long distance communication of several tens of kilometers or more, unlike a tactical communication system such as a private sector mobile communication system or a walkie-talkie that supports connectivity with a plurality of adjacent communication equipments while using a relatively short distance omnidirectional antenna The directional antenna should be operated and the physical link must be configured prior to the network configuration. In this process, the antenna arrangement is required among the communication devices constituting the link as the first priority.
공중 네트워크에서 영상정보용 데이터링크의 네트워크 구조는 물리적인 링크의 구조에 따라 종속적으로 결정되므로 본 명세서에서 링크구조 또는 OO 구조라고 표현하는 용어는 해당 링크구조에 맞는 네트워크 구조가 함께 포함된 의미로 해석되어야 한다.Since the network structure of the data link for image information in the public network is determined depending on the structure of the physical link, the term 'link structure' or 'OO structure' in this specification refers to a meaning including the network structure corresponding to the link structure .
공중 네트워크를 구성하기 위한 영상정보용 데이터링크의 링크구조는 다음과 같이 지상과 공중을 1 대 1로 연결하는 ‘점대점 구조’, 중계 비행체를 이용하여 데이터를 중계하는 ‘중계 구조’, 공중에서 지상의 다수 통신장비에 동일한 데이터를 송신하는 ‘방송 구조’와 지상의 단일 통신장비에서 다수의 비행체가 송신한 데이터를 동시에 수신하는 ‘다중수신 구조’의 4가지 링크구조가 대표적이다. The link structure of the image data link for constructing the public network is composed of a 'point-to-point structure' linking the ground and the air one by one, a 'relay structure' for relaying data using a transit vehicle, There are four types of link structures: a 'broadcast structure' that transmits the same data to multiple communication devices on the ground, and a 'multiplexed reception structure' that simultaneously receives data transmitted from multiple vehicles in a single communication device on the ground.
이와 관련하여, 도 1은 영상정보용 데이터링크의 네트워크 구조의 개념도를 도시한다. 영상정보용 데이터링크를 이용하는 공중 네트워크는 상기 4가지 링크구조 중 운용에 필요한 링크구조의 전체를 이용하거나 또는 선별적으로 결합하여 도 1의 예시와 같은 네트워크 구조를 구성한다.In this regard, Fig. 1 shows a conceptual diagram of the network structure of the data link for video information. The public network using the data link for video information uses the entire link structure necessary for the operation among the four link structures or selectively combines them to form a network structure as shown in FIG.
상기 서술한 바와 같이 영상정보용 데이터링크는 지향성을 가지는 안테나를 운용하기 때문에 각 링크구조에서는 링크를 구성하는 통신장비 간에 안테나를 지향, 추적 및 이탈 시 복구하는 방법이 필요하다. 이와 관련된 특허로는 점대점 구조에서 안테나 이탈을 복구하는 특허(등록번호 10-1278108), 지면 반사파의 영향을 줄이면서 안테나를 지향하는 특허(등록번호 10-1677990) 등이 있다.As described above, since the data link for video information uses directivity antennas, there is a need for a method of directing, tracking, and recovering the antenna between the communication devices constituting the link in each link structure. Patents related to this include a patent (registration number 10-1278108) for restoring the antenna from the point-to-point structure, and a patent for registering the antenna while reducing the influence of ground reflection waves (registration number 10-1677990).
안테나를 지향해야 할 대향의 통신장비가 지정되어 있는 점대점 구조와 중계 구조와 달리 다중수신 구조에서는 지상 통신장비는 다수의 비행체가 송신하는 데이터를 동시에 수신해야 한다. 이 때 비행체는 지상 통신장비의 위치가 고정되어 있고 자신의 위치 및 이동방향을 알 수 있기 때문에 비행체에 탑재된 지향성 안테나를 지상 통신장비 방향으로 지향할 수 있다. 반면에 지상 통신장비는 서로 다른 위치에서 송신하는 다수 비행체의 데이터를 동시에 수신하기 위해서는 무지향성의 안테나를 사용해야 하는데 이 경우에는 영상정보용 데이터링크의 높은 전송속도와 높은 운용 주파수에 의해 통신거리가 매우 제한되는 문제가 있다.Unlike the point-to-point and relay structures in which the opposite communication equipment to which the antenna is to be directed is designated, the terrestrial communication equipment must simultaneously receive data transmitted by a plurality of air vehicles. In this case, since the position of the ground communication equipment is fixed and the position of the ground communication device can be known, the directional antenna mounted on the air vehicle can be oriented toward the ground communication device. On the other hand, terrestrial communication equipment must use an omnidirectional antenna to simultaneously receive data of multiple vehicles transmitting at different positions. In this case, communication distance is very high due to high transmission speed and high operating frequency of image data link. There is a limited problem.
따라서 영상정보용 데이터링크 네트워크의 다중수신 구조에서 지상 통신장비는 무지향성 안테나에 비해서는 이득이 높지만 점대점 구조의 고 지향성 안테나에 비해서는 안테나 빔 폭이 넓은 ‘광역 빔 안테나’를 사용한다. 광역 빔 안테나는 이득에 따라 무지향성 안테나에 비해 통신거리를 최대 10배까지 증가시킬 수 있지만 무지향성 안테나와는 달리 특정 범위의 방향으로만 신호를 송신/수신하므로 비행체의 위치에 따른 안테나 지향 방법이 필요하다.Therefore, the terrestrial communication equipment has a higher gain than the omnidirectional antenna in the multiplexing structure of the data link network for video information, but uses a wide beam antenna having a wide antenna beam width as compared with the point-to-point high-directional antenna. A wide beam antenna can increase the communication distance up to 10 times compared to the omnidirectional antenna according to the gain. Unlike the omnidirectional antenna, however, need.
영상정보용 데이터링크 네트워크 구조 중에서 점대점 구조와 중계 구조는 안테나를 추적할 대향 단말이 하나의 단말로 지정되기 때문에 해당 단말의 위치로 최적의 안테나 추적이 가능하다. 반면에 다중수신 구조에서 지상 통신장비의 광역 빔 안테나는 특정 비행체의 위치가 아닌 다수의 비행체에서 송신하는 신호를 최적으로 수신할 수 있는 방향으로 안테나를 지향해야 한다.In the point - to - point structure and the relay structure of the data link network structure for image information, since the opposite terminal to track the antenna is designated as one terminal, optimum antenna tracking is possible to the position of the terminal. On the other hand, in the multi - receiving structure, the wide - area beam antenna of the terrestrial communication equipment should aim the antenna in the direction that can best receive signals transmitted from a plurality of aviation bodies rather than the position of a specific aviation body.
도 2는 지상 통신장비가 비행체와 점대점 구조로 연결될 때 지상 통신장비의 고 지향성 안테나가 특정 비행체를 대상으로 안테나를 추적하는 개념도를 나타낸다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a high-directional antenna of a terrestrial communication equipment tracking an antenna for a specific air vehicle when the terrestrial communication equipment is connected to the air vehicle by point-to-point communication.
도 3은 지상 통신장비가 다수의 비행체와 다중수신 구조로 연결될 때 지상 통신장비의 광역 빔 안테나가 다수의 비행체 신호를 함께 수신하는 개념도를 나타낸다.FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating that a wide-area beam antenna of a terrestrial communication equipment receives a plurality of aircraft signals together when the terrestrial communication equipment is connected to a plurality of airplanes through a multiple reception structure.
기존의 영상정보용 데이터링크는 특정 비행체를 대상으로 안테나를 추적하는 방법을 제공한다. 반면에 다중수신 구조에서는 최대한 많은 수의 비행체가 목표로 하는 통신성능을 만족할 수 있도록 광역 빔 안테나를 지향하는 방법이 필요하기 때문에 기존의 특정 비행체를 대상으로 안테나를 추적하는 방법으로는 일부 비행체의 통신성능은 만족할 수 있지만 다중수신 구조를 구성하는 또 다른 일부 비행체에서는 통신성능을 만족할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.Conventional data link for image information provides a method of tracking an antenna for a specific object. On the other hand, in the multi-receiving structure, a method of directing a wide-area beam antenna to satisfy the target communication performance is required as much as possible. Therefore, as a method of tracking an antenna for a specific object, The performance can be satisfactory, but the communication performance can not be satisfactorily obtained in some other aircraft constituting the multiple reception structure.
본 발명의 목적은, 지상 통신장비의 광역 빔 안테나를 이용하여 유사한 방향의 범위에서 위치가 서로 다른 다수의 비행체를 지향할 때 최대한 많은 수의 비행체가 통신성능을 만족할 수 있도록 광역 빔 안테나의 방위각을 지향하는 방법을 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide a method of controlling an azimuth angle of a wide beam antenna so that a maximum number of aviation bodies can satisfy a communication performance when a plurality of aviation bodies having different positions are oriented in a range of similar directions using a wide- Oriented manner.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 안테나 지향 방법은, 영상정보용 데이터링크에서 다수의 비행체가 송신하는 영상정보를 하나의 지상 통신장비의 광역 빔 안테나로 수신하는 다중수신 구조에서 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 방위각을 결정하는 방법이다. 상기 방법은, 비행체 별로 각 비행체의 방향으로 상기 지상 통신장비의 광역 빔 안테나를 지향했을 때의 통신성능 마진을 계산하는 단계; 상기 비행체 별 통신성능 마진과 상기 지상 통신장비의 광역 빔 안테나의 이득 특성을 이용하여, 통신성능을 만족하는 비행체 수가 최대가 되는 제1방위각으로 광역 빔 안테나를 개략적으로 지향하는 단계; 및 상기 제1방위각을 정밀 후보 방위각으로 결정하고, 해당 정밀 후보 방위각으로 지향했을 때 비행체의 링크 가용도의 평균이 최대가 되는 제2방위각으로 광역 빔 안테나를 정밀하게 지향하는 단계로 구성되고, 기존 점대점 구조에서 특정 비행체 방향으로 안테나의 방위각을 결정하는 방법에서는 수행할 수 없었던 다수 비행체의 통신성능을 최적으로 수신할 수 있는 방위각 결정 방법을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an antenna-oriented method for receiving an image information transmitted from a plurality of air vehicles in a data link for image information by using a wide- Equipment This is a method of determining the azimuth angle of a wide beam antenna. Calculating a communication performance margin when directing the wide-area beam antenna of the terrestrial communication equipment in the direction of each air vehicle for each air vehicle; Directing the wide-area beam antenna at a first azimuth angle that maximizes the number of air vehicles satisfying the communication performance, using the communication performance margin of each air vehicle and the gain characteristics of the wide-area beam antenna of the terrestrial communication equipment; And precisely directing the wide-area beam antenna to a second azimuth angle at which the average of the link availability of the air vehicle is maximized when the first azimuth angle is determined as a precise candidate azimuth angle and oriented to the accurate candidate azimuth angle, It is possible to provide an azimuth determination method capable of optimally receiving the communication performance of a plurality of vehicles which can not be performed in the method of determining the azimuth angle of the antenna in the point-to-point structure.
일 실시 예에서, 상기 광역 빔 안테나를 개략적으로 지향하는 단계에서, 기 통신성능을 만족하는 비행체 수가 최대가 되는 방위각이 단수일 경우에는 해당 방위각으로 지향하고, 통신성능을 만족하는 비행체 수가 최대가 되는 방위각이 다수인 경우에는 광역 빔 안테나를 정밀하게 지향하는 단계를 추가적으로 수행할 수 있다.In one embodiment, in the step of roughly directing the wide beam antenna, if the azimuth angle at which the number of flying objects satisfying the base communication performance is the maximum is a single azimuth, the azimuth is oriented to the azimuth angle, When there are a plurality of azimuth angles, a step of precisely directing the wide beam antenna can be additionally performed.
일 실시 예에서, 상기 광역 빔 안테나를 개략적으로 지향하는 단계에서, 전체 360도의 방위각 중에서 진북을 기준으로 다중수신 구조를 구성하는 모든 비행체의 방위각을 계산하고 상기 모든 비행체가 후보 방위각들 중에서 길이가 짧은 원호(圓弧)를 후보 방위각의 범위로 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, in the step of roughly directing the wide beam antenna, azimuth angles of all the flying objects constituting the multiple receiving structure are calculated based on the true north among the 360 degrees of azimuth of the entire 360 degrees, And the circular arc is determined as the range of the candidate azimuth angle.
일 실시 예에서, 상기 광역 빔 안테나를 정밀하게 지향하는 단계에 있어서, 상기 제1 방위각을 포함하여, 후보 방위각의 시작 각도, 및 종료 각도를 결정하고, 상기 비행체 별로 방위각 이격 가능 각도를 결정하고, 상기 비행체 별로 상기 후보 방위각에 따른 통신성능 만족 여부를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the step of precisely directing the wide beam antenna includes determining a starting angle and an ending angle of the candidate azimuth, including the first azimuth, determining an azimuth angle capable of being separated for each air vehicle, And determines whether the communication performance is satisfied according to the candidate azimuth angle for each flight object.
일 실시 예에서, 상기 통신성능을 만족하는 비행체 수가 최대가 되는 방위각이 다수인 경우, 각 후보 방위각으로 지향했을 때 각 비행체와 상기 지상 통신장비 간의 링크가 가용할 확률을 계산하여 상기 링크가 가용할 확률의 평균이 최대가 되도록 보다 정밀하게 광역 빔 안테나의 방위각을 정밀 지향하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, when there are a plurality of azimuth angles at which the number of aviation vehicles satisfying the communication performance is maximum, when the aviation azimuth angle is oriented toward each candidate azimuth angle, the probability of link availability between the aviation vehicle and the terrestrial communication equipment is calculated, And the azimuth angle of the wide-beam antenna is precisely oriented so that the average of the probabilities is maximized.
일 실시 예에서, 상기 광역 빔 안테나의 방위각을 정밀 지향하는 경우의 제1안테나 빔의 제1 빔폭은 상기 광역 빔 안테나를 개략적으로 지향하는 경우의 제2안테나 빔의 제2 빔폭보다 좁고, 상기 제1안테나 빔의 제1 빔이득(beam gain)은 상기 제2안테나 빔의 제2 빔 이득보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the first beamwidth of the first antenna beam when precisely orienting the azimuth of the wide-beam antenna is narrower than the second beamwidth of the second antenna beam when the broadband beam antenna is oriented generally, Wherein the first beam gain of the one antenna beam is greater than the second beam gain of the second antenna beam.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 영상정보용 데이터링크의 다중수신 구조에서 지상 통신장비의 광역 빔 안테나 방위각 결정 방법을 제공할 수 있다는 장점이 있다.According to at least one embodiment of the present invention, there is an advantage in that it is possible to provide a method for determining a wide-beam antenna azimuth angle of a terrestrial communication equipment in a multiplex reception structure of a data link for video information.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 기존 점대점 구조에서 특정 비행체 방향으로 안테나의 방위각을 결정하는 방법에서는 수행할 수 없었던 다수 비행체의 통신성능을 최적으로 수신할 수 있는 방위각 결정 방법을 제공할 수 있다는 장점이 있다.According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide an azimuth determination method capable of optimally receiving communication performance of a plurality of vehicles, which can not be performed in a method of determining an azimuth angle of an antenna in a specific aviation direction in an existing point- .
도 1은 영상정보용 데이터링크의 네트워크 구조의 개념도를 나타낸다.
도 2는 ‘점대점 구조’에서 지상 통신장비 고 지향성 안테나의 추적 개념도를 나타낸다.
도 3은 ‘다중수신 구조’에서 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 지향 개념도를 나타낸다.
도 4는 ‘다중수신 구조’에서 지상 통신장비와 다수 비행체 간 데이터링크 통신 구성도를 나타낸다.
도 5는 지상 통신장비의 광역 빔 운용 시 데이터링크 통신 세부 구성도를 나타낸다.
도 6은 지상 통신장비의 광역 빔 안테나 지향 흐름도 중 통신성능 마진을 계산하는 단계에 해당한다.
도 7은 ‘다중수신 구조’에서 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 고각과 방위각 개념도를 나타낸다.
도 8은 지상 통신장비의 광역 빔 안테나 지향 흐름도 중 개략 안테나 지향 단계에 해당한다.
도 9는 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 지향 후보 방위각의 시작점과 끝점을 결정하는 개념도를 나타낸다.
도 10은 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 지향 이격 시 안테나 이득 감소를 나타내는 개념도를 나타낸다.
도 11은 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 후보 방위각 중에서 각 비행체가 통신성능을 만족하는 후보 방위각의 범위를 결정하는 표의 예시에 해당한다.
도 12는 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 후보 방위각 중에서 통신성능을 만족하는 비행체의 총 수를 계산하는 표의 예시에 해당한다.
도 13은 지상 통신장비의 광역 빔 안테나 지향 흐름도 중 정밀 안테나 지향 단계에 해당한다.
도 14는 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 정밀 후보 방위각 중에서 각 비행체의 링크 가용도를 계산하는 표의 예시에 해당한다.1 shows a conceptual diagram of a network structure of a data link for video information.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the tracking of a high-directional antenna of a terrestrial communication equipment in a "point-to-point structure".
FIG. 3 shows a conceptual diagram of a terrestrial communication equipment wide-area beam antenna in a 'multiple reception structure'.
FIG. 4 shows a data link communication configuration diagram between a terrestrial communication equipment and a plurality of vehicles in a 'multiple reception structure'.
FIG. 5 shows a detailed configuration diagram of a data link communication in a wide-area beam operation of a terrestrial communication equipment.
6 is a diagram for calculating a communication performance margin in a wide beam antenna directional flow chart of a terrestrial communication equipment.
7 shows a conceptual diagram of the elevation angle and the azimuth angle of the terrestrial communication equipment wide-area beam antenna in the 'multiple reception structure'.
FIG. 8 corresponds to the schematic antenna direction step in the wide beam antenna directional flowchart of the terrestrial communication equipment.
9 is a conceptual diagram for determining a starting point and an end point of the oriented candidate azimuth angle of the terrestrial communication equipment wide-area beam antenna.
FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating reduction in antenna gain when the wide-angle beam antenna is oriented away from the ground communication equipment.
11 is an example of a table for determining the range of candidate azimuth angles satisfying the communication performance among the candidate azimuth angles of the wide area beam antenna of the terrestrial communication equipment.
12 is an example of a table for calculating the total number of vehicles satisfying the communication performance among the candidate azimuth angles of the terrestrial communication equipment wide-area beam antenna.
FIG. 13 corresponds to a fine antenna direction step in the wide beam antenna direction flow chart of the terrestrial communication equipment.
14 is an example of a table for calculating the link availability of each vehicle among the accurate candidate azimuth angles of the terrestrial communication equipment wide-area beam antenna.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It will be possible. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Should not.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "블록" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. The suffix "module "," block ", and "part" for components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification only and do not have their own distinct meanings or roles .
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
이하에서는, 본 발명에 따른 영상정보용 데이터링크의 다중수신을 위한 광역 빔 안테나 방위각 결정 방법에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of determining a wide-angle beam antenna azimuth angle for multiple reception of a data link for image information according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 영상정보용 데이터링크 네트워크 구조 중 다중수신 구조에서 지상 통신장비가 다수 비행체에서 송신하는 신호를 동시에 수신할 때 최대한 많은 수의 비행체가 통신성능을 만족할 수 있도록 광역 빔 안테나의 방위각을 지향하는 방법에 관한 것이다.The present invention is directed to an azimuth angle of a wide-beam antenna so that when a terrestrial communication equipment simultaneously receives a signal transmitted from a plurality of air vehicles in a multiple reception structure among image data link network structures for image information, a maximum number of air vehicles can satisfy the communication performance ≪ / RTI >
본 발명에 따른 다중수신 구조에서 지상 통신장비의 광역 빔 안테나의 방위각을 지향하는 방법은 비행체의 위치와 고도정보를 이용하여 지상 통신장비의 광역 빔 안테나가 특정 방위각으로 지향했을 때 각 비행체의 통신성능을 분석하고 최대한 많은 수의 비행체가 통신성능을 만족하는 방위각으로 광역 빔 안테나를 지향하는 것을 특징으로 한다.The method of orienting the azimuth angle of the wide beam antenna of the terrestrial communication equipment in the multiple receiving structure according to the present invention is characterized in that when the wide beam antenna of the terrestrial communication equipment is oriented to a specific azimuth angle using the position and altitude information of the aviation object, And it is characterized in that a large number of air vehicles are oriented to a wide-area beam antenna with an azimuth that satisfies the communication performance.
또한, 최대한 많은 수의 비행체가 통신성능을 만족하는 방위각이 다수인 경우에는 각 후보 방위각으로 지향했을 때 각 비행체와 지상 통신장비 간의 링크가 가용할 확률을 계산하여 링크가 가용할 확률의 평균이 최대가 되도록 보다 정밀하게 광역 빔 안테나의 방위각을 지향하는 것을 특징으로 한다. 이때, 광역 빔 안테나의 방위각을 정밀 지향하는 경우의 제1안테나 빔의 제1 빔폭(beamwidth)은 상기 광역 빔 안테나를 개략적으로 지향하는 경우의 제2안테나 빔의 제2 빔폭보다 좁을 수 있다. 반면에, 상기 제1안테나 빔의 제1 빔이득(beam gain)은 상기 제2안테나 빔의 제2 빔 이득보다 클 수 있다. In addition, when there are many azimuth angles that satisfy the communication performance of the maximum number of aviation bodies, the probability of availability of the link between each aviation body and the ground communication apparatus when each candidate azimuth is oriented is calculated, So that the azimuth angle of the wide-beam antenna can be more accurately directed. In this case, the first beamwidth of the first antenna beam when the azimuth angle of the wide-beam antenna is precisely directed may be narrower than the second beamwidth of the second antenna beam when the wide-angle beam antenna is roughly oriented. On the other hand, the first beam gain of the first antenna beam may be greater than the second beam gain of the second antenna beam.
따라서, 안테나를 개략적으로 지향하는 경우에는 넓은 빔폭(을 갖도록 전체 안테나의 일부만을 사용하거나, 배열 안테나 중 일부 안테나 소자들로 전력을 인가할 수 있다. 이와 같은 넓은 빔폭에 따라 빔 스캔 시간이 감소하여 비행체에 대한 빠른 탐색이 가능하다. 반면에, 안테나를 정밀하게 지향하는 경우에는 좁은 빔폭을 갖도록 안테나 전체를 사용하거나, 배열 안테나 중 더 많은 안테나 소자들로 전력을 인가할 수 있다. 이와 같은 좁은 빔폭에 따라 빔 이득은 증가하여 정밀한 비행체 식별 분해능을 가질 수 있다. 하지만, 좁은 빔폭에 따라 빔 스캔 시간이 증가하는 단점이 있지만, 정밀 지향에서는 더 좁은 영역에 대한 빔 스캔만을 수행하므로 빔 스캔 시간 증가 문제는 해결될 수 있다.Therefore, when the antenna is roughly oriented, only a part of the entire antenna may be used or a power may be applied to some antenna elements of the array antenna so as to have a wide beam width. According to such a wide beam width, On the other hand, when the antenna is precisely oriented, it is possible to use the entire antenna to have a narrow beam width, or to apply power to more antenna elements of the array antenna. However, since the beam scanning time is increased according to the narrow beam width, in the precision direction, only the beam scanning is performed for the narrower region, so that the beam scanning time increase problem Can be solved.
상기의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면의 상세한 설명을 통해 보다 명확해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the detailed description of the accompanying drawings. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 지상 통신장비가 다수의 비행체와 다중수신 구조로 연결되고 지상 통신장비의 광역 빔 안테나가 다수의 비행체 신호를 수신하는 구조를 개념적으로 나타낸 것이다. 도 3에서 지상 통신장비의 광역 빔 안테나는 다중수신 구조로 운용될 때에는 특정 비행체를 향하여 안테나를 추적하는 대신 다중수신 구조를 이루는 다수 비행체의 신호를 동시에 수신할 수 있도록 안테나를 지향해야 한다.3 is a conceptual diagram illustrating a structure in which a terrestrial communication equipment is connected to a plurality of air vehicles with a multiple receiving structure and a wide beam antenna of a terrestrial communication equipment receives a plurality of air vehicle signals. In FIG. 3, when a wide-area beam antenna of a terrestrial communication equipment is operated as a multi-receiving structure, the antenna should be oriented so as to simultaneously receive signals of multiple vehicles constituting a multiple receiving structure, instead of tracking the antenna toward a specific flying object.
도 3에서 지상 통신장비는 광역 빔 안테나의 방위각을 지향하기 위해 다중수신 구조를 구성하는 각 비행체의 위치, 고도와 비행체에 탑재된 영상정보용 데이터링크의 송신이득과 같은 비행체의 상태정보가 필요하다. 반면 지상 통신장치 광역빔 안테나의 정렬이 이루어지기 전이기 때문에 영상정보용 데이터링크를 통해서는 비행체의 상태정보를 획득할 수 없다.In FIG. 3, in order to orient the azimuth angle of the wide-area beam antenna, the state information such as the position and altitude of the respective flying objects constituting the multiplex receiving structure and the transmission gain of the data link for image information mounted on the flying object is required . On the other hand, the status information of the aircraft can not be obtained through the data link for image information since the alignment of the wide-area beam antenna is performed.
도 4는 감시정찰 체계에서 지상 통신장비와 다수 비행체 간의 데이터링크 통신의 개략적인 구성을 나타낸다. 대용량 영상과 신호정보를 송, 수신하는 감시정찰 체계 데이터링크 통신은 영상정보용 데이터링크(CDL: Common Data Link)와 조종통제 데이터링크(C2 DL : Command & Control Data Link)로 이중화되어 구성된다. 4 shows a schematic configuration of a data link communication between a terrestrial communication equipment and a plurality of vehicles in a surveillance and reconnaissance system. Surveillance Reconnaissance System for transmitting and receiving large-capacity video and signal information Data link communication is composed of a data link (CDL: Common Data Link) and a C2D (Command & Control Data Link).
영상정보용 데이터링크와 조종통제 데이터링크는 공통적으로 지상 통신장비에서 비행체 방향으로 비행체를 제어하는 정보를 송신하고, 비행체에서 지상통신 장비 방향으로 비행체 상태정보를 송신한다. 영상정보용 데이터링크는 추가적으로 대용량의 영상정보를 비행체에서 지상 통신장비 방향으로 송신하는데 이때 대용량 정보를 송, 수신하기 위해 안테나 추적이 필요한 고 지향성 안테나 또는 광역 빔 안테나를 네트워크 구조에 따라 선택적으로 사용한다.Data link for image information and control data link commonly transmit information to control the aircraft in the direction of the aircraft from the terrestrial communication equipment and transmit the status information of the aircraft in the direction of the aircraft to the terrestrial communication equipment. The data link for image information additionally transmits a large amount of image information from the air vehicle to the terrestrial communication equipment. At this time, a high directional antenna or a wide-area beam antenna requiring antenna tracking is selectively used according to the network structure .
반면에 조종통제 데이터링크는 비행체 제어 및 상태정보를 UHF 주파수 대역에서 송, 수신한다. 영상정보용 데이터링크와는 달리 조종통제 데이터링크는 안테나 추적이 불필요하기 때문에 영상정보용 데이터링크에 오류가 발생하거나 안테나 추적이 이탈한 경우에 일시적으로 비행체를 통제하는 보조링크로 운용된다. 본 발명에서는 영상정보용 데이터링크가 다중수신 구조로 운용되어 지상 통신장비의 광역 빔 안테나의 지향이 완료되기 전까지는 비행체의 위치, 고도, 성능정보를 조종통제 데이터링크를 통해 수신한다.On the other hand, the steering control data link transmits and receives flight control and status information in the UHF frequency band. Unlike the data link for image information, the control-controlled data link is operated as an auxiliary link that temporarily controls the air vehicle in the case that an error occurs in the data link for image information or the antenna tracking is deviated because antenna tracking is unnecessary. In the present invention, the position, altitude, and performance information of the air vehicle are received through the steering control data link until the data link for image information is operated as a multiple receiving structure and the direction of the wide beam antenna of the terrestrial communication equipment is completed.
도 5는 도 4의 감시정찰 체계 데이터링크의 개략적인 구성에서 지상 통신장비의 영상정보용 데이터링크와 조종통제 데이터링크의 세부 구성도를 나타낸 것이다. 위에서 설명한 바와 같이 영상정보는 영상정보용 데이터링크를 통해 수신되며 비행체 제어정보와 비행체 상태정보는 영상정보용 데이터링크와 조종통제 데이터링크를 통해 송신 또는 수신된다. 본 발명은 다중수신 구조를 통해 영상정보용 데이터링크의 광역 빔 안테나를 지향하는 방법에 관한 발명이므로 본 발명에서 지상 통신장비가 광역 빔 안테나의 지향 방향을 결정하기 위해 필요한 모든 비행체의 상태정보는 조종통제 데이터링크를 통해 수신된다.FIG. 5 is a detailed configuration diagram of a data link for image information and a control-data link of a terrestrial communication equipment in a schematic configuration of the surveillance reconnaissance system data link of FIG. As described above, the image information is received through the data link for image information, and the flight control information and the flight status information are transmitted or received through the image information data link and the steering control data link. Since the present invention relates to a method for directing a wide beam antenna of a data link for image information through a multiple receiving structure, all the state information of a flying object necessary for determining the directing direction of a wide- Control data link.
도 6은 다중수신 구조에서 지상 통신장비가 광역 빔 안테나의 지향 지점(방위각)을 결정하기 위한 흐름도의 일부를 나타낸 것이다. 도 6의 흐름도의 목적은 지상 통신장비가 다중수신 구조를 구성하는 각 비행체 방향으로 광역 빔 안테나를 최적으로 지향했을 때 해당 비행체가 지상 통신장비로 송신한 영상정보용 데이터링크가 목표성능을 만족하기 위한 최저 수신감도보다 얼마나 높은 전력으로 수신되는지를 계산하는 것이다. 도 6을 참조하면, 광역 빔 안테나 방위각 결정 방법은 아래와 같은 단계(과정)들을 포함할 수 있다.FIG. 6 shows a part of a flow chart for a land mobile communication equipment in a multiple reception structure to determine a point of orientation (azimuth) of a wide beam antenna. The object of the flowchart of FIG. 6 is to provide a method and system for a land mobile communication system in which when a terrestrial communication equipment optimally directs a wide beam antenna in the direction of each vehicle constituting a multiple reception structure, Lt; RTI ID = 0.0 > power < / RTI > Referring to FIG. 6, the wide-angle-beam antenna azimuth determination method may include the following steps.
도 6에 도시된 바와 같이, 지상 통신장비의 수신 이득, 수신감도 정보를 입력(S100)하고, 조종통제 데이터 링크로 각 비행체의 위치, 고도정보, 송신이득 정보가 수신(S105)할 수 있다. 또한, 지상 통신장비 기준으로 비행체의 통신 거리, 방위각이 계산(S110)할 수 있다. 또한, 비행체와 지상 통신장비 간의 무선채널을 자유공간(Free space) 채널로 가정하고 통신성능 마진을 계산(S115)한다. 이때 자유공간채널에서의 통신성능 마진 계산방법은 통상적인 방법으로 널리 알려진 방법이다. 통신성능 마진은 수신되는 신호전력과 통신장비의 수신감도(수신 가능한 최저 수신전력)의 차이를 나타내며 예를 들어 80dBm의 수신감도를 가지는 통신장비에 70dBm의 신호전력이 수신될 경우 통신성능 마진은 10dB가 된다.As shown in FIG. 6, the reception gain and reception sensitivity information of the terrestrial communication equipment may be input (S100), and the position, altitude information, and transmission gain information of each air vehicle may be received (S105). Also, the communication distance and the azimuth of the air vehicle can be calculated (S110) based on the ground communication equipment standard. In addition, the communication performance margin is calculated (S115) assuming that the wireless channel between the air vehicle and the terrestrial communication equipment is a free space channel. At this time, the method of calculating the communication performance margin in the free space channel is a well-known method in a conventional method. The communication performance margin represents the difference between the received signal power and the receiving sensitivity of the communication equipment (the lowest receiving power). For example, when a signal power of 70 dBm is received in a communication device having a receiving sensitivity of 80 dBm, the communication performance margin is 10 dB .
도 6에서 통신장비의 수신감도는 지상 통신장비의 수신기 규격으로 미리 정해져 있으며 자유공간 채널에서의 수신신호 전력은 (송신기 이득 + 수신기 이득 자유공간채널 손실)로 계산할 수 있으며 송신기 이득과 수신기 이득은 비행체와 지상 통신장비의 규격에 따르며 자유공간채널 손실(FSPL: Free Space Path Loss)은 
도 6에서는 자유공간손실 모델에서의 통신성능 마진을 구한 후에 다시 채널 가용도 모델을 적용하여 영상정보용 데이터링크의 비행체와 지상 통신장비 간의 보다 정확한 통신성능을 예측한다. 즉, 본 발명의 방법에 따르면, 채널 가용도 모델에서의 추가 손실을 계산(S120)한다. 이와 관련하여, 공중과 지상 간의 무선채널 환경은 자유공간손실 채널모델과 유사하지만 완전히 일치하지는 않으며 예를 들어 비가 올 경우에는 강우확률과 강우량에 따라 자유공간손실 채널모델에 부가하여 추가적으로 수신 신호전력이 감소한다. 이러한 공중-지상 간의 무선채널 환경에서 강우 또는 다중경로 영향으로 확률적으로 추가적인 신호전력이 감소하는 영향을 분석한 여러 모델이 있으며 대표적으로는 2-Ray 채널모델, ITU-R P.530 모델, ITU-R P.528 모델 등이 있다.In FIG. 6, after calculating the communication performance margin in the free space loss model, the channel availability model is again applied to predict more accurate communication performance between the image data link and the ground communication device. That is, according to the method of the present invention, the additional loss in the channel availability model is calculated (S120). In this regard, the radio channel environment between air and ground is similar to the free space loss channel model, but it does not completely coincide. For example, in the case of rain, in addition to the free space loss channel model, . There are several models that analyze the effect of probabil- ically reducing the additional signal power due to rainfall or multipath effects in the air-ground inter-terrestrial radio channel environment. Typical examples are 2-Ray channel model, ITU-R P.530 model, ITU -R P.528 models.
공중-지상 무선채널 환경에서 채널 가용도 모델을 적용했을 때 예를 들어 5%의 확률로 자유공간손실 채널모델에 비해 4dB가 낮게 수신된다고 분석된다면 해당 통신링크가 95%의 가용도를 가지기 위해서는 자유공간손실 모델에 비해 4dB의 손실을 추가해야 한다.If the channel availability model is applied in the air-ground radio channel environment and it is analyzed that 4 dB is received lower than the free space loss channel model with a probability of 5%, for example, We have to add 4 dB loss compared to the spatial loss model.
도 6을 통해 계산된 각 비행체를 최적으로 지향했을 때 지상 통신장비가 각 비행체에서 송신한 영상정보용 데이터링크는 목표 가용도(예: 95%)의 확률로 수신할 수 있는 수신전력이 지상 통신장비 수신기의 수신감도보다 높을 경우에 통신성능에 마진이 있다고 표현한다. 예를 들어 목표 가용도가 95%일 때 지상 통신장비로 수신되는 수신 신호전력이 95%의 확률로 75dBm 이상으로 수신되고 수신기의 수신감도가 80dBm이라면 5dB의 통신성능에 마진이 있다고 할 수 있다.When the respective flight objects calculated through FIG. 6 are optimally oriented, the data link for image information transmitted by the ground communication device from each flight object is set such that the reception power that can be received at a probability of the target availability (for example, 95% If the reception sensitivity of the equipment receiver is higher than the reception sensitivity, the communication performance is expressed as a margin. For example, when the target availability is 95%, the reception signal power received by the terrestrial communication equipment is 95 dB and the reception sensitivity is 80 dBm, the margin is 5 dB.
본 발명에서는 통신성능 마진이 높을수록 광역 빔 안테나를 해당 비행체 방향으로 최적으로 지향하지 않더라도 링크를 유지할 수 있는 확률이 높아진다. 이와 관련하여, 본 발명의 방법에 따르면, 각 비행체의 최적 추적 시 통신성능 마진을 계산(S125)한다. 만약 지상 통신장비가 광역 빔 안테나를 특정 비행체의 방향으로 정확하게 지향했을 때 영상정보용 데이터링크 링크의 최저 수신감도보다 5dB 높은 전력으로 영상정보용 데이터링크 링크가 수신된다고 가정하면 지상 통신장비는 광역 빔 안테나를 해당 비행체를 직접 지향하지 않고 5dB 낮은 광역 빔 안테나의 이득 방향으로 지향하더라도 영상정보용 데이터링크 링크를 유지할 수 있다.In the present invention, the higher the communication performance margin, the higher the probability of maintaining the link even if the wide-beam antenna is not oriented optimally in the direction of the corresponding aircraft. In this regard, according to the method of the present invention, the communication performance margin at optimal tracking of each flight is calculated (S125). Assuming that the terrestrial communication equipment receives the data link for image information at a
도 7은 지상 통신장비 광역 빔 안테나가 ‘다중수신 구조’에서 다수의 비행체가 포함되도록 지향하는 도 3의 개념도를 고각과 방위각으로 구분하여 나타낸 것이다. 본 발명에서는 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 방위각을 최적으로 결정하는 방법을 결정한다. 영상정보용 데이터링크의 ‘다중수신 구조’에서 비행체의 운용 고도에 비해 광역 빔 안테나의 빔 폭이 충분히 넓기 때문에 고각 방향으로는 특별한 제어가 필요하지 않을 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 광역 빔 안테나의 지향은 방위각의 방향을 결정하는 것과 동일한 의미를 나타낸다. FIG. 7 is a conceptual diagram of FIG. 3 in which a wide area beam antenna of a terrestrial communication equipment is oriented to include a plurality of air vehicles in a 'multiple reception structure', which is divided into elevation angle and azimuth angle. The present invention determines a method for optimally determining an azimuth angle of a terrestrial communication equipment wide-area beam antenna. In the 'multiple reception structure' of the data link for image information, the beam width of the wide-beam antenna is sufficiently wide as compared with the operational altitude of the flight vehicle, so that special control may not be necessary in the elevation direction. Therefore, the direction of the wide beam antenna according to the present invention has the same meaning as the direction of the azimuth angle.
한편, 도 7의 방법을 참조하면, 후보 방위각의 시작 각도, 및 종료 각도를 결정(S130)하고, 비행체 별로 방위각 이격 가능 각도가 결정(S135)될 수 있다. 또한, 본 방법에 따르면, 비행체 별로 후보 방위각에 따른 통신성능 만족 가능성이 표시(S140)될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 후보 방위각 별로 통신성능 만족하는 비행체 수를 계산(S145)할 수 있다. 한편, 최대 가능 비행체 후보 방위각이 1개/복수인지를 결정(S150)할 수 있다. 이때, 최대 가능 비행체 후보 방위각이 1개 (단독)이면 해당 후보 방위각으로 광역 빔 안테나를 지향(S155)한다. 반면에, 최대 가능 비행체 후보 방위각이 복수이면, 정밀 안테나 추적(S160)을 수행한다.7, the starting angle and the ending angle of the candidate azimuth are determined (S130), and the angle of azimuth separation can be determined for each air vehicle (S135). In addition, according to the present method, the possibility of satisfaction of communication performance according to the candidate azimuth angle can be displayed (S140) for each air vehicle. Further, according to the present invention, it is possible to calculate the number of flights satisfying the communication performance for each candidate azimuth (S145). On the other hand, it is possible to determine whether the maximum possible vehicle candidate azimuth is one or more (S150). At this time, if the maximum possible aviation candidate azimuth is one (single), the wide beam antenna is directed to the corresponding azimuth (S155). On the other hand, if there is a plurality of the maximum possible vehicle candidate azimuth angles, the fine antenna tracking (S160) is performed.
도 8은 지상 통신장비가 광역 빔 안테나의 지향하는 방향을 개략적으로 결정하는 흐름도를 나타낸다. 도 9는 지상 통신장비에서 광역 빔 안테나를 지향할 후보 방위각의 시작점과 끝 점을 결정하는 방법을 나타낸 것이다. 진북을 기준으로 ‘다중수신 구조’를 구성하는 모든 비행체의 방위각을 계산하고 모든 비행체가 후보 방위각이 포함되면서 길이가 짧은 원호(圓弧)를 후보 방위각의 범위로 결정한다. 도 9에서 후보 방위각의 범위에서 시계 방향으로 후보 방위각의 시작점과 끝 점을 결정한다.8 shows a flowchart for roughly determining the direction in which the terrestrial communication equipment is directed by the wide-area beam antenna. 9 shows a method for determining a starting point and an ending point of a candidate azimuth for directing a wide-area beam antenna in a terrestrial communication equipment. Calculate the azimuths of all the vehicles that constitute the 'multiple receiving structure' based on the true north and determine the range of the candidate azimuth with the arc of shortest length including all the aviators' candidate azimuths. In FIG. 9, the starting point and the ending point of the candidate azimuth are determined clockwise in the range of the candidate azimuth angle.
도 10은 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 이득 특성으로부터 지상 통신장비가 광역 빔 안테나를 지향했을 때 지향지점과 실제 비행체 지점 간의 방위각 차이와 그 때의 광역 빔 안테나의 이득 감소를 나타낸 것이다. 도 10의 예시에서는 3dB 빔 폭이 30도인 광역 빔 안테나를 예시로 나타내었으며 광역 빔 안테나의 중심에서 22도 벗어난 방위각에서 빔 중심의 최대 안테나 이득과 비교하여 이득이 5dB 감소한다. 이를 역으로 생각하면 광역 빔 안테나가 특정 비행체를 최적으로 지향했을 때에 통신성능 마진이 5dB인 경우에는 해당 비행체의 방위각보다 ± 22도 범위에서 광역 빔 안테나를 지향하면 해당 비행체의 통신성능이 만족함을 의미한다.FIG. 10 is a graph showing the difference in azimuth angle between a directivity point and an actual flight point when a terrestrial communication apparatus directs a broadband beam antenna from a gain characteristic of a broadband beam antenna of a terrestrial communication equipment, and a gain reduction of the broadband beam antenna at that time. In the example of FIG. 10, a wide beam antenna with a 3-dB beam width of 30 degrees is shown as an example, and the gain is reduced by 5 dB compared with the maximum antenna gain at the center of the beam at an azimuth angle of 22 degrees from the center of the wide beam antenna. Conversely, if the wide-beam antenna directs a specific flight object optimally, if the communication performance margin is 5 dB, it means that the communication performance of the corresponding flight object is satisfied if the wide-beam antenna is oriented in the range of ± 22 degrees from the azimuth angle of the corresponding object do.
도 11은 후보 방위각의 시작점과 끝 점의 범위에서 각 비행체에서 지상 통신장비로 송신한 신호가 통신 가능한 지상 통신장비 광역 빔 안테나 방위각의 시작점과 끝점을 결정하는 테이블이다. 또한, 도 12는 후보 방위각의 시작점과 끝 점의 범위에서 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 방위각을 지향했을 때 각 비행체가 통신성능을 만족하는지를 표시하고 광역 빔 안테나의 방위각에 따라 통신성능을 만족하는 비행체의 총 수량을 계산하는 테이블이다.11 is a table for determining a starting point and an end point of the azimuth angle of the terrestrial communication equipment wide area beam antenna capable of communicating a signal transmitted from each air vehicle to the terrestrial communication equipment in the range of the starting and ending points of the candidate azimuth angle. 12 is a graph showing the degree of azimuth of the wide-area beam antenna of the terrestrial communication equipment in the range of the starting point and the ending point of the candidate azimuth angle, Is a table that computes the total quantity of.
도 8의 흐름도에 따라 전체 후보 방위각에서 통신성능을 만족하는 비행체의 총 수량을 비교하여 가장 많은 수의 비행체의 통신성능을 만족하는 후보 방위각을 지상 통신장비 광역 빔 안테나가 지향할 방위각으로 결정한다. 이 때 비행체의 통신성능을 만족하는 후보 방위각이 다수인 경우에는 보다 통신성능이 우수한 후보 방위각을 결정하기 위한 추가적인 정밀 방위각 지향 단계를 수행한다.According to the flowchart of FIG. 8, the total azimuth angle of the aircraft satisfying the communication performance at all candidate azimuth angles is compared to determine the azimuth angle at which the terrestrial communication equipment wide-area beam antenna should orient the candidate azimuth satisfying the communication performance of the largest number of aviation bodies. In this case, when there are a plurality of candidate azimuths satisfying the communication performance of the air vehicle, an additional precise azimuth-oriented step for determining a candidate azimuth angle with better communication performance is performed.
도 13은 다중수신 구조에서 지상 통신장비가 광역 빔 안테나의 지향하는 방향을 정밀하게 결정하는 흐름도를 나타낸다. 도 8의 흐름도에 따른 가장 많은 수의 비행체의 통신성능을 만족하는 다수의 후보 방위각을 정밀 후보 방위각으로 결정한다. 그리고 각 정밀 후보 방위각으로 광역 빔 안테나를 지향했을 때 다중수신 구조를 구성하는 각 비행체의 링크 가용도를 구한 후 모든 비행체의 링크 가용도의 평균이 최대가 되는 정밀 후보 방위각으로 지상 통신장비 광역 빔 안테나의 방위각을 최종적으로 결정한다. 13 shows a flow chart for precisely determining the direction in which the terrestrial communication equipment directs the wide beam antenna in the multiple reception structure. A plurality of candidate azimuths satisfying the communication performance of the largest number of objects according to the flowchart of FIG. 8 is determined as the accurate candidate azimuth angle. And, when the broadband beam antenna is aimed at each precision candidate azimuth angle, the link availability of each of the flying objects constituting the multiple receiving structure is obtained. Then, And finally determines the azimuth angle.
도 13에서 링크 가용도의 계산은 도 6의 설명한 채널 가용도 모델을 이용하여 구할 수 있다. 단지 도 6에서는 목표 링크 가용도(예: 95%)를 만족하기 위한 추가적인 전력(예: 4dB)를 구하는 과정이 있다면 도 13에서는 도 6의 역과정으로 추가적인 전력(예: 4dB)으로부터 링크 가용도(예: 95%)를 구하는 과정이 있다. 만약 위 예시에서 추가적인 전력이 4dB가 아닌 더 높은 전력이라면 링크 가용도도 95% 보다 높은 링크 가용도를 얻을 수 있다.In Fig. 13, the calculation of the link availability can be obtained by using the channel availability model described in Fig. 6, if there is a process of obtaining additional power (for example, 4 dB) to satisfy the target link availability (for example, 95%), (For example, 95%). If, in the above example, the additional power is higher than 4dB, link availability can be higher than 95%.
본 발명에 따른 개략 안테나 지향이 목표 통신성능(예: 링크 가용도 95%)를 만족하는 비행체 수를 최대로 하는 방위각을 결정하는 것이라면 정밀 안테나 지향 단계에서 정밀 후보 방위각은 목표 통신성능(예: 링크 가용도 95%)은 이미 만족하고 있으며 광역 빔 안테나 정밀 지향에 따라 평균 링크 가용도가 가장 높은 방위각으로 안테나를 지향할 수 있음을 의미한다.If the general antenna orientation in accordance with the present invention is to determine an azimuth angle that maximizes the number of vehicles satisfying the target communication performance (e.g., link availability 95%), then the precision candidate azimuth in the precision antenna orientation step will be the target communication performance 95% availability) is already satisfied and it means that the antenna can be oriented with the azimuth angle with the highest average link availability according to the precise direction of the wide beam antenna.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 영상정보용 데이터링크의 다중수신 구조에서 지상 통신장비의 광역 빔 안테나 방위각 결정 방법을 제공할 수 있다는 장점이 있다.According to at least one embodiment of the present invention, there is an advantage in that it is possible to provide a method for determining a wide-beam antenna azimuth angle of a terrestrial communication equipment in a multiplex reception structure of a data link for video information.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 기존 점대점 구조에서 특정 비행체 방향으로 안테나의 방위각을 결정하는 방법에서는 수행할 수 없었던 다수 비행체의 통신성능을 최적으로 수신할 수 있는 방위각 결정 방법을 제공할 수 있다는 장점이 있다.According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide an azimuth determination method capable of optimally receiving communication performance of a plurality of vehicles, which can not be performed in a method of determining an azimuth angle of an antenna in a specific aviation direction in an existing point- .
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들에 대한 설계 및 파라미터 최적화는 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.According to a software implementation, the design and parameter optimization for each component as well as the procedures and functions described herein may be implemented as separate software modules. Software code can be implemented in a software application written in a suitable programming language. The software code is stored in a memory and can be executed by a controller or a processor.
Claims (5)
비행체 별로 각 비행체의 방향으로 상기 지상 통신장비의 광역 빔 안테나를 지향했을 때의 통신성능 마진을 계산하는 단계;
상기 비행체 별 통신성능 마진과 상기 지상 통신장비의 광역 빔 안테나의 이득 특성을 이용하여, 통신성능을 만족하는 비행체 수가 최대가 되는 제1방위각으로 광역 빔 안테나를 개략적으로 지향하는 단계; 및
상기 제1방위각을 정밀 후보 방위각으로 결정하고, 해당 정밀 후보 방위각으로 지향했을 때 비행체의 링크 가용도의 평균이 최대가 되는 제2방위각으로 광역 빔 안테나를 정밀하게 지향하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는, 광역 빔 안테나의 방위각 결정 방법.A method for determining an azimuth angle of a terrestrial communication equipment wide-area beam antenna in a multiple receiving structure for receiving image information transmitted by a plurality of air vehicles in a data link for image information by using a wide-area beam antenna of one terrestrial communication equipment,
Calculating a communication performance margin when directing the wide-area beam antenna of the terrestrial communication equipment in the direction of each air vehicle for each air vehicle;
Directing the wide-area beam antenna at a first azimuth angle that maximizes the number of air vehicles satisfying the communication performance, using the communication performance margin of each air vehicle and the gain characteristics of the wide-area beam antenna of the terrestrial communication equipment; And
Determining the first azimuth angle as a precise candidate azimuth angle and precisely directing the wide-area beam antenna at a second azimuth angle at which an average of the link availability of the aviation object is maximized when the azimuth angle is oriented toward the accurate candidate azimuth angle. Of the azimuth angle of the wide beam antenna.
상기 광역 빔 안테나를 개략적으로 지향하는 단계에서,
상기 통신성능을 만족하는 비행체 수가 최대가 되는 방위각이 단수일 경우에는 해당 방위각으로 지향하고, 통신성능을 만족하는 비행체 수가 최대가 되는 방위각이 다수인 경우에는 광역 빔 안테나를 정밀하게 지향하는 단계를 추가적으로 수행하는 것을 특징으로 하는, 광역 빔 안테나의 방위각 결정 방법.The method according to claim 1,
In the step of roughly directing the wide beam antenna,
When the azimuth angle at which the number of flying objects satisfying the communication performance is a single number is oriented to the azimuth angle and when the azimuth angle at which the number of flying objects satisfying the communication performance is maximum is large, Of the azimuth angle of the wide-beam antenna.
상기 광역 빔 안테나를 개략적으로 지향하는 단계에서,
전체 360도의 방위각 중에서 진북을 기준으로 다중수신 구조를 구성하는 모든 비행체의 방위각을 계산하고 상기 모든 비행체가 후보 방위각들 중에서 길이가 짧은 원호(圓弧)를 후보 방위각의 범위로 결정하는 것을 특징으로 하는, 광역 빔 안테나의 방위각 결정 방법.The method according to claim 1,
In the step of roughly directing the wide beam antenna,
Calculating azimuth angles of all the flying objects constituting the multiple reception structures with respect to the true north among the entire 360 degrees of azimuths and determining the arc having a shortest length among the candidate azimuth angles as the range of the candidate azimuth angle Method of determining the azimuth angle of a wide - area beam antenna.
상기 광역 빔 안테나를 정밀하게 지향하는 단계에 있어서,
상기 제1 방위각을 포함하여, 후보 방위각의 시작 각도, 및 종료 각도를 결정하고, 상기 비행체 별로 방위각 이격 가능 각도를 결정하고, 상기 비행체 별로 상기 후보 방위각에 따른 통신성능 만족 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 광역 빔 안테나의 방위각 결정 방법.The method according to claim 1,
In precisely directing the wide beam antenna,
Determining a starting angle and an ending angle of the candidate azimuth angle including the first azimuth angle, determining an azimuth angle capable of being separated for each air vehicle, and determining whether communication performance is satisfied according to the candidate azimuth angle for each air vehicle. Of the azimuth angle of the wide beam antenna.
상기 통신성능을 만족하는 비행체 수가 최대가 되는 방위각이 다수인 경우, 각 후보 방위각으로 지향했을 때 각 비행체와 상기 지상 통신장비 간의 링크가 가용할 확률을 계산하여 상기 링크가 가용할 확률의 평균이 최대가 되도록 보다 정밀하게 광역 빔 안테나의 방위각을 정밀 지향하는 것을 특징으로 하는, 광역 빔 안테나의 방위각 결정 방법.3. The method of claim 2,
Calculating a probability that a link between each air vehicle and the terrestrial communication equipment is available when the air vehicle has a plurality of azimuth angles at which the number of air vehicles satisfying the communication performance is maximum is oriented to each candidate azimuth angle, And the azimuth angle of the wide-beam antenna is precisely directed so that the azimuth angle of the wide-angle beam antenna becomes the azimuth angle of the wide-angle beam antenna.
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| KR102006191B1 (en) * | 2019-03-05 | 2019-08-01 | 국방과학연구소 | Apparatus for directional antenna tracking in multiple air-vehicle communication system and the method thereof |
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