KR101960946B1

KR101960946B1 - 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템 및 이의 동작 방법

Info

Publication number: KR101960946B1
Application number: KR1020180069446A
Authority: KR
Inventors: 신원영
Original assignee: 한화시스템 주식회사
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2019-03-20

Abstract

본 발명은 항공기 내 전력 및 영상에 대한 전송 체계에 적용될 수 있는 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템은 항공기내 전원을 공급받아 무선으로 전력 및 영상을 송출하는 무선 통합 송신기, 및 상기 무선 통합 송신기로부터 무선으로 전력 및 영상을 수신하여 사용자에게 제공하는 무선 통합 수신기를 포함할 수 있다.

Description

항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템 및 이의 동작 방법{Wireless integrated system transmitting power and video for aircraft and operating method of thereof}

본 발명은 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항공기 내 전력 및 영상에 대한 전송 체계에 적용될 수 있는 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.

최근 주목받는 분야인 무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer) 즉, 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공명 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.

자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(Magnetic Flux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 모바일 기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 킬로 와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만, 최대 전송 거리가 상대적으로 짧아 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.

자기 공명 방식은 공진 주파수가 동일한 코일 간의 자기 공명 현상을 이용하여 전력을 전달할 수 있다. 자기 공명 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로, 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 자기 유도 방식에 비해서는 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다. 최근 자기 공명 방식은 전기차 충전이나 휴대폰 충전 등에 상용화되고 있다.

RF 전송 방식은 에너지가 라디오 파(Radio Wave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 원격장 방사 원리를 활용한 것으로서, 최근 전력 전송 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

그러나 이러한 무선 전력 전송 기술의 발전에도 불구하고, 항공기에 무선 전력 전송 기술이 적용 내지 응용된 사례를 찾아볼 수 없었다.

본 발명은 항공기 내에서 무선으로 전력 및 영상의 송수신이 가능한 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템은 항공기내 전원을 공급받아 무선으로 전력 및 영상을 송출하는 무선 통합 송신기; 및 상기 무선 통합 송신기로부터 무선으로 전력 및 영상을 수신하여 사용자에게 제공하는 무선 통합 수신기를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 무선 통합 송신기와 상기 무선 통합 수신기는 서로 독립적인 보드로 구성될 수 있다.

실시예에 따라, 상기 무선 통합 수신기는 MFD(Multi-Function Display) 또는 HUD(Head Up Display)일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템은, 항공기내 전원을 공급받아 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 영상을 안테나를 통해 송출될 수 있는 형태로 변환하는 무선 통합 송신기; 및 상기 무선 통합 송신기로부터 무선으로 전력 및 영상을 수신하여 사용자에게 제공하는 무선 통합 수신기를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템은, 항공기내 직류 전원을 공급받아 특정 전압의 직류 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터, 상기 변환된 직류 전력을 이용해 무선으로 송출될 교류 전력을 생성하는 송신 제어부 및 상기 변환된 직류 전력을 공급받아 무선으로 송출될 영상을 생성하는 A/V 프로세서를 포함하는 무선 통합 송신기; 및 상기 무선 통합 송신기로부터 무선으로 전력 및 영상을 수신하여 사용자에게 제공하는 무선 통합 수신기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템의 동작 방법은, 무선 통합 송신기가 항공기내 전원을 공급받아 무선으로 전력 및 영상을 송출하는 단계; 및 무선 통합 수신기가 상기 무선 통합 송신기로부터 무선으로 전력 및 영상을 수신하여 사용자에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템의 동작 방법은, 무선 통합 송신기가 항공기내 전원을 공급받아 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 단계; 상기 무선 통합 송신기가 영상을 안테나를 통해 송출될 수 있는 형태로 변환하는 단계; 및 무선 통합 수신기가 상기 무선 통합 송신기로부터 무선으로 전력 및 영상을 수신하여 사용자에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템의 동작 방법은, 무선 통합 송신기가 항공기내 직류 전원을 공급받아 특정 전압의 직류 전력으로 변환하는 단계; 상기 무선 통합 송신기가 상기 변환된 직류 전력을 이용해 무선으로 송출될 교류 전력을 생성하는 단계; 상기 무선 통합 송신기가 상기 변환된 직류 전력을 공급받아 무선으로 송출될 영상을 생성하는 단계; 및 무선 통합 수신기가 상기 무선 통합 송신기로부터 무선으로 전력 및 영상을 수신하여 사용자에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템 및 이의 동작 방법에 의하면, 디스플레이 장치의 전력 및 고해상도 영상을 무선으로 전달하여 항공기에 탑재되는 전력 케이블 및 영상 전송 케이블을 생략할 수 있어 전체적인 무게 감소를 가져올 수 있고, 항공기 설계, 제작시의 자유도를 제공할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 무선 통합 송신기를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 무선 통합 수신기를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시 예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서 언급되는 "단말"은 네트워크를 통해 서버나 타 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터나 휴대용 단말기로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등을 포함하고, 휴대용 단말기는 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(WCode Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet), LTE(Long Term Evolution) 통신 기반 단말, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 또한, “네트워크”는 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN) 또는 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN) 등과 같은 유선 네트워크나 이동 통신망(mobile radio communication network) 또는 위성 통신망 등과 같은 모든 종류의 무선 네트워크로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템(10)은 고정익 또는 회전익 항공기에 적용될 수 있으며, 하나의 보드에 전력 및 영상을 통합해 무선으로 송신 및 수신하는 시스템이다.

항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템(10)은 무선 통합 송신기(100) 및 무선 통합 수신기(200)를 포함할 수 있다.

무선 통합 송신기(100)는 항공기내 전원(예컨대, 28V)을 공급받아 무선 통합 수신기(200)로 무선으로 전달할 전력 및 영상을 생성할 수 있다.

무선 통합 수신기(200)는 무선 통합 송신기(100)로부터 무선으로 전력 및 영상을 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 무선 통합 수신기(200)는 MFD(Multi-Function Display), HUD(Head Up Display) 등의 고정된 항공기용 디스플레이 장치 또는 이동 가능한 디스플레이 장치에 구비될 수 있다.

무선 통합 송신기(100) 및 무선 통합 수신기(200) 각각은 서로 독립적인 보드로 구성될 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치의 전력 및 고해상도 영상을 무선으로 전달하여 항공기에 탑재되는 전력 케이블 및 영상 전송 케이블을 생략할 수 있어 전체적인 무게 감소를 가져올 수 있고, 항공기 설계, 제작시의 자유도를 제공할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 무선 통합 송신기를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 무선 통합 송신기(100)는 DC 입력(102), DC/DC 컨버터(104), 송신 제어부(110), 송신 코일(120), 노이즈 검출 코일(130), 매칭 회로(140), A/V 프로세서(150), 네트워크 프로세서(160), RF 트랜시버(170) 및 빔포밍 안테나(180)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 무선 통합 송신기(100)의 구성은 예시적인 것이며, 적어도 하나의 구성이 추가되거나, 적어도 하나의 구성이 생략될 수도 있다.

DC 입력(102)은 항공기내 내부 전원(예컨대, 28V)을 입력 받는 전원 포트일 수 있다.

DC/DC 컨버터(104)는 DC 입력(102)으로부터 공급된 DC(Direct Current) 전력을 특정 전압의 DC 전력으로 변환할 수 있다. 변환된 DC 전력은 송신 제어부(110)와 A/V 프로세서(150)를 비롯한 무선 통합 송신기(100)의 내부 구성에 전달되어 필요한 전력을 공급할 수 있다.

송신 제어부(110)는 무선 통합 송신기(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, MCU(Micro Control Unit, 112), DC/DC 부스터(114), 파워 증폭기(116) 및 PLL(Phase-Locked Loop, 118)을 포함할 수 있다. 송신 제어부(110) 및 송신 코일(120)은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 또는 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 무선 충전 기술 표준에 부합되도록 설계될 수 있다.

MCU(112)는 DC/DC 부스터(114)로 DC/DC 컨버터(104)에 의해 변환된 DC 전력을 전달할 수 있다. 또한, MCU(112)는 PLL(118)을 제어하여 파워 증폭기(116)가 생성하는 교류 전력의 동작 주파수를 제어할 수 있다.

MCU(112)는 매칭 회로(140)로부터 노이즈 검출 신호를 분석하여 현재의 노이즈 상태를 판단하고, 판단 결과에 따라 PLL(118)을 제어하여 파워 증폭기(116)가 생성하는 교류 전력의 동작 주파수를 제어할 수 있다. 또한, MCU(112)는 동작 주파수를 변경하기 전, 무선 통합 수신기(200)로 동작 주파수가 변경된다는 주파수 변경 신호를 송신하고 이에 대한 응답 신호를 무선 통합 수신기(200)로부터 수신할 수 있다. 이 때, 주파수 변경 신호 및 응답 신호는 파워 증폭기(116)와 송신 코일(120)을 통한 인밴드(in-band) 통신에 의하거나, RF 트랜시버(170)와 빔포밍 안테나(180)를 통한 아웃 오브 밴드(out-of-band) 통신에 의할 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.

아울러, 현재의 노이즈 상태에 따라, MCU(112)는 RF 트랜시버(170)를 제어하여 출력 신호의 세기를 조정할 수 있다.

DC/DC 부스터(114)는 MCU(112)로부터 변환된 DC 전력을 전달받아 DC 전력을 승압하여 파워 증폭기(116)로 전달할 수 있다.

파워 증폭기(116)는 승압된 DC 전력을 PLL(118)이 생성하는 동작 주파수를 가진 교류 전력으로 변환할 수 있다. 여기서, 동작 주파수는 수십 KHz ~ 수 MHz 범위의 주파수일 수 있다.

송신 코일(120)은 변환된 교류 전력을 무선으로 무선 통합 수신기(200)로 송출할 수 있는 코일이고, 나선형으로 감긴 형태의 코일일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 송신 코일(120)은 전력 전송의 효율을 향상시키기 위해 복수의 코일들을 포함하고, 각 코일은 MCU(112)에 의해 제어될 수 있다.

노이즈 검출 코일(130)은 송신 코일(120)로부터 송출된 교류 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 노이즈 검출 코일(130)은 무선 통합 수신기(200)의 수신 코일(202)와 유사한 규격을 갖되 상대적으로 매우 작은 소형 코일일 수 있다. 이는 노이즈 검출 코일(130)은 송신 코일(120)로부터 송출된 교류 전력을 수신하여 내부에 전력을 공급하기 위한 코일이 아니고, 해당 동작 주파수에 대한 무선 전력 송수신 시 노이즈의 개입 정도를 추정하기 위한 코일이기 때문이다.

매칭 회로(140)는 노이즈 검출 코일(130)이 송신 코일(120)과 임피던스 매칭을 이룰 수 있도록 임피던스를 제어하고, 노이즈 검출 코일(130)이 수신한 PLL(118)의 동작 주파수를 갖는 교류 전력을 수신하여 MCU(112)로 전달할 수 있다. MCU(112)는 교류 전력 중 PLL(118)의 동작 주파수에 해당하는 교류 전력의 세기를 미리 저장된 기준 세기와 비교하여, 현재의 노이즈 상태를 판단하고, 판단 결과에 따라 PLL(118)을 제어하여 파워 증폭기(116)가 생성하는 교류 전력의 동작 주파수를 제어할 수 있다.

여기서, 미리 저장된 기준 세기는 노이즈 상태가 양호할 경우에 노이즈 검출 코일(130)로부터 전달되는 교류 전력의 세기를 실험적으로 결정한 값일 수 있다. 또한, 매칭 회로(140)가 전달하는 교류 전력은 앞서 설명한 노이즈 검출 신호에 해당할 수 있다.

노이즈 검출 코일(130)과 매칭 회로(140)는 노이즈 검출 회로로 정의될 수 있다.

A/V 프로세서(150)는 DC/DC 컨버터(104)로부터 변환된 전력을 공급받아 무선 통합 수신기(200)를 통해 표시될 영상을 생성할 수 있다. 여기서, 영상은 항공기에 대한 각종 상태 정보, 제어 정보, 제어 옵션 등을 사용자가 육안으로 확인할 수 있도록 하는 영상일 수 있다. 영상은 해당 디스플레이의 해상도에 부합하는 프레임 단위의 신호일 수 있다.

네트워크 프로세서(160)는 A/V 프로세서(150)가 생성한 영상을 RF 트랜시버(170)와 빔 포밍 안테나를 통해 송출될 수 있는 포맷의 신호로 변환할 수 있다. 실시예에 따라, 네트워크 프로세서(160)는 영상을 특정 포맷으로 압축하거나, 암호화할 수 있다.

RF 트랜시버(170)는 변환된 영상을 빔 포밍 안테나(180)를 통해 송출될 수 있도록 특정 세기로 신호를 생성하거나 수신할 수 있다. 여기서, RF 트랜시버(170)는 MCU(112)의 제어에 따라 신호의 세기를 증가 또는 감소시킬 수 있다.

빔포밍 안테나(180)는 안테나에서 방사된 에너지가 특정한 방향을 따라 집중적으로 방사되는 지향성 안테나이며, 특정한 방향은 무선 통합 수신기(200)의 빔포밍 안테나(240)를 향해 고정될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 무선 통합 송신기(100)가 복수의 무선 통합 수신기로 영상을 전달할 수 있도록 MCU(112)의 제어에 따라 빔포밍 안테나(180)가 회전될 수도 있다.

RF 트랜시버(170)가 생성하고 빔포밍 안테나(270)를 통해 송출되는 신호는 60 GHz의 주파수 대역 기반의 밀리미터파일 수 있어 고해상도(예컨대, 720P, 1080P 등)의 영상이 무압축으로 전송될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 무선 통합 수신기를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.

도 3을 참조하면, 무선 통합 수신기(200)는 수신 코일(202), 매칭 회로(204), 수신 제어부(210), DC/DC 컨버터(220), 시스템 로드(230), 빔포밍 안테나(240), 하이패스 필터(250), RF 트랜시버(260), 네트워크 프로세서(270), A/V 프로세서(280) 및 디스플레이 컨트롤러(290)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 무선 통합 수신기(200)의 구성은 예시적인 것이며, 적어도 하나의 구성이 추가되거나, 적어도 하나의 구성이 생략될 수도 있다.

수신 코일(202)은 송신 코일(120)로부터 송출된 교류 전력을 무선으로 수신할 수 있는 코일이고, 나선형으로 감긴 형태의 코일일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.

매칭 회로(204)는 수신 코일(202)이 송신 코일(120)과 임피던스 매칭을 이룰 수 있도록 임피던스를 제어하고, 수신 코일(202)이 수신한 PLL(118)의 동작 주파수를 갖는 교류 전력을 수신하여 수신 제어부(210)로 전달할 수 있다. 매칭 회로(204)는 수신 제어부(210)의 MCU(210)의 제어에 따라 임피던스를 조정할 수 있다.

수신 제어부(210)는 무선 통합 수신기(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 밴드패스 필터(band-pass filter, 211), DC 정류기(212), MCU(214), 충전 회로(216) 및 배터리(218)를 포함할 수 있다. 수신 제어부(210) 및 수신 코일(202)은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC 또는 PMA에서 정의된 무선 충전 기술 표준에 부합되도록 설계될 수 있다.

밴드패스 필터(211)는 정해진 주파수 대역을 제외한 주파수에 해당하는 신호를 제거하는 필터로서, 수십 KHz ~ 수 MHz 범위의 주파수의 통과 대역을 가질 수 있다. 따라서, 밴드패스 필터(211)는 송신 코일(120)이 송출하는 교류 전력의 동작 주파수에 해당하는 통과 대역을 제외한 노이즈 성분을 제거함으로써, 원하는 주파수 대역의 전력을 효율적으로 수신할 수 있다.

DC 정류기(212)는 밴드패스 필터(211)를 통과한 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 이를 위해, DC 정류기(212)는 브릿지 회로를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.

MCU(214)는 DC 정류기(212)와 배터리(218)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 무선 통합 수신기(200)의 작동이 비활성화 되거나, 배터리(218)의 충전이 완료되었을 경우, 각각 MCU(214)는 DC 정류기(212)의 출력을 차단하거나, 배터리(218)의 입력을 차단할 수 있다.

MCU(214)는 A/V 프로세서(280)를 제어하여 디스플레이 컨트롤러(290)가 출력하는 영상을 제어할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(200) 내의 전력이 충분치 못할 경우, MCU(214)는 A/V 프로세서(280)를 제어하여 디스플레이 컨트롤러(290)가 출력하는 영상의 밝기를 감소시키고, 전력 공급이 원할하지 못하다는 경고 화면을 출력하도록 할 수 있다.

또한, MCU(214)는 무선 통합 송신기(100)로부터 동작 주파수가 변경된다는 주파수 변경 신호를 수신하고 이에 대한 응답 신호를 무선 통합 송신기(100)로 전송할 수 있다. 이 때, 주파수 변경 신호 및 응답 신호는 매칭 회로(204)와 수신 코일(202)을 통한 인밴드(in-band) 통신에 의하거나, RF 트랜시버(260)와 빔포밍 안테나(240)를 통한 아웃 오브 밴드(out-of-band) 통신에 의할 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.

MCU(214)는 주파수 변경 신호에 대응하는 임피던스로 매칭 회로(204)의 임피던스를 변경시킬 수 있다.

충전 회로(216)는 DC 정류기(212)로부터 직류 전력을 수신하여 배터리(218)의 충전을 위한 전압으로 변환하여 배터리(218)와 DC/DC 컨버터(220)에 직류 전력을 공급할 수 있다.

배터리(218)는 직류 전력을 공급받아 전기 에너지로 변환 및 저장할 수 있다. 예를 들어, 배터리(218)는 리튬-이온 배터리일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 배터리(218)는 충전이 완료된 경우 MCU(214)의 제어에 따라 입력을 차단할 수 있고, 시스템 로드(230)로 공급되어야 할 전력이 부족할 경우(예컨대, 수신 코일(202)을 통해 무선 전력이 수신되지 못하는 경우) DC/DC 컨버터(220)로 직류 전력을 방전시킬 수 있다.

DC/DC 컨버터(220)는 충전 회로(216) 또는 배터리(218)로부터 공급되는 직류 전력을 시스템 로드(230)에 적합한 전압으로 변환하여 시스템 로드(230)로 전달할 수 있다.

시스템 로드(230)는 무선 통합 수신기(200)가 전력을 공급할 수 있는 기타 장치(예를 들어, LCD 백라이트, 버튼 조명 등)와 연결된 전원 포트일 수 있다.

빔포밍 안테나(270)는 안테나에서 방사된 에너지가 특정한 방향을 따라 집중적으로 방사되는 지향성 안테나이며, 특정한 방향은 무선 통합 송신기(100)의 빔포밍 안테나(180)를 향해 고정될 수 있다. 빔포밍 안테나(270)는 무선 통합 송신기(100)의 빔포밍 안테나(180)로부터 송출되는 신호를 수신하여 하이패스 필터(250)로 전달하거나, RF 트랜시버(260)의 신호를 빔포밍 안테나(180)로 송출할 수 있다.

하이패스 필터(240)는 정해진 차단 주파수 이하의 신호를 제거하는 필터로서, 60 GHz보다 일정 주파수 낮은 차단 주파수를 가질 수 있다. 따라서, 하이패스 필터(240)는 빔포밍 안테나(180)가 송출하는 신호에 해당하는 주파수 대역 이하의 노이즈 성분을 제거함으로써, 무선 통합 송신기(100)와 무선 통합 수신기(200) 간의 전송 가능 거리가 향상되고 수신되는 영상의 수신 품질이 개선될 수 있다.

RF 트랜시버(260)는 빔포밍 안테나(240)를 통해 수신되어 필터링된 신호를 수신하고, 무선 통합 송신기(100)와의 통신을 위해 특정 세기로 신호를 생성하여 빔포밍 안테나(240)로 전달할 수 있다. RF 트랜시버(260)는 주파수 변경 신호를 감지한 MCU(214)의 제어에 따라 신호의 세기를 증가 또는 감소시킬 수 있다.

네트워크 프로세서(270)는 RF 트랜시버(260)로부터 수신된 신호를 A/V 프로세서(150)에 의해 해석될 수 있는 포맷의 영상으로 변환할 수 있다. 실시예에 따라, 네트워크 프로세서(270)는 영상을 특정 포맷으로 압축해제하거나, 복호화할 수 있다.

A/V 프로세서(280)는 네트워크 프로세서(270)로부터 수신한 영상을 디스플레이 컨트롤러(290)를 통해 재생될 수 있는 영상으로 변환할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(290)는 A/V 프로세서(280)의 영상을 디스플레이 패널(미도시)을 통해 화면으로 출력될 수 있도록 전기 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 여기서, 디스플레이 패널은 LCD(Liquid Crystal Display)일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.

도 4는 도 1에 도시된 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 무선 통합 송신기(100)와 무선 통합 수신기(200) 간에 정상적으로 무선으로 전력 및 영상이 송수신되는 동안, 무선 통합 송신기(100)의 노이즈 검출 코일(130)과 매칭 회로(140)로 구성된 노이즈 검출 회로를 통해 MCU(112)는 노이즈 검출량을 확인할 수 있다(S10).

구체적으로, 매칭 회로(140)는 송신 코일(120)과 임피던스 매칭된 노이즈 검출 코일(130)로부터 수신된 교류 전력을 MCU(112)로 전달할 수 있다. MCU(112)는 교류 전력 중 PLL(118)의 동작 주파수에 해당하는 교류 전력의 세기를 검출하고, 교류 전력의 세기를 미리 저장된 기준 세기와 비교하여, 현재의 노이즈 검출량을 확인할 수 있다. 여기서, 미리 저장된 기준 세기는 노이즈 상태가 양호할 경우에 노이즈 검출 코일(130)로부터 전달되는 교류 전력의 세기를 실험적으로 결정한 값일 수 있다.

만일, 교류 전력의 세기가 미리 저장된 기준 세기 이하인 경우(S20의 NO) 현재의 노이즈 상태가 양호한 상태이므로, MCU(112)는 PLL(118)을 제어하여 파워 증폭기(116)가 생성하는 교류 전력의 동작 주파수를 유지할 수 있고, RF 트랜시버(170)의 신호 세기를 유지할 수 있고, 이후 S10 단계가 계속 수행될 수 있다.

만일, 교류 전력의 세기가 미리 저장된 기준 세기를 초과하는 경우(S20의 YES) 현재의 노이즈 상태가 불량한 상태이므로, MCU(112)는 RF 트랜시버(170)가 출력하는 신호의 세기를 감소시킬 수 있다(S30). 이는 빔포밍 안테나(180)와 송신 코일(120) 간의 간섭에 의해 빔포밍 안테나(180)가 출력하는 신호가 송신 코일(120)과 수신 코일(202) 간의 전력 전송에 있어 노이즈로 작용할 수 있으므로, RF 트랜시버(170)의 출력을 일시적으로 줄이기 위함이다. 이후, 동작 주파수의 변경이 완료되면 RF 트랜시버(170)의 출력은 원래의 세기로 복원될 수 있다.

MCU(112)는 무선 통합 수신기(200)로 동작 주파수가 변경된다는 것을 알리기 위한 주파수 변경 신호를 송신하고 이에 대한 응답 신호를 무선 통합 수신기(200)로부터 수신할 수 있다(S40). 이 때, 주파수 변경 신호 및 응답 신호는 파워 증폭기(116)와 송신 코일(120)을 통한 인밴드 통신에 의하거나, RF 트랜시버(170)와 빔포밍 안테나(180)를 통한 아웃 오브 밴드 통신에 의할 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 주파수 변경 신호를 수신한 무선 통합 수신기(200)의 MCU(214)는 주파수 변경 신호에 대응하는 임피던스로 매칭 회로(204)의 임피던스를 변경시킬 수 있다. 이를 위해, 주파수 변경 신호에는 변경될 동작 주파수에 대한 정보가 포함될 수 있다.

MCU(112)는 PLL(118)을 제어하여 파워 증폭기(116)가 생성하는 교류 전력의 동작 주파수를 변경하고, 변경된 동작 주파수로 무선 전력을 전송할 수 있다(S50). 따라서, 수신 코일로 유입되는 노이즈 양이 증가하였음을 감지한 경우 최대 전력을 전송할 수 있도록 동작 주파수를 변경하여 전력 전송을 수행함으로써, 전력 전송 효율을 높일 수 있다.

상기와 같이 설명된 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

항공기내 전원을 공급받아 무선으로 전력 및 영상을 송출하는 무선 통합 송신기; 및
상기 무선 통합 송신기로부터 무선으로 전력 및 영상을 수신하여 사용자에게 제공하는 무선 통합 수신기를 포함하고,
상기 무선 통합 수신기는,
MFD(Multi-Function Display) 또는 HUD(Head Up Display)에 구비되며,
상기 무선 통합 송신기와 상기 무선 통합 수신기는 서로 독립적인 보드로 구성되며,
상기 무선 통합 송신기는,
항공기내 28[V]의 DC 전력을 입력받는 DC 입력;
상기 DC 입력에서 입력받은 28[V]의 DC 전력을 소정의 다른 전압의 DC 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터;
상기 DC/DC 컨버터에서 변환된 DC 전력을 전달하며 매칭 회로로부터 노이즈 검출 신호를 수신하여 분석하고 분석 결과에 따라 현재의 노이즈 상태를 판단하는 MCU(micro control unit)과, 상기 MCU로부터 DC 전력을 전달받아 승압하는 DC 부스터와, 상기 DC 부스터에서 승압된 DC 전력을 증폭하여 교류 전력으로 변환하는 파워 증폭기와, 상기 MCU의 노이즈 상태 판단 결과 및 제어에 따라 상기 파워 증폭기에서 생성되는 교류 전력의 동작 주파수를 제어하는 PLL(phase-lock loop)을 포함하는 송신 제어부;
상기 파워 증폭기에서 변환된 교류 전력을 상기 무선 통합 수신기로 무선 송출하는 송신 코일;
상기 송신 코일로부터 무선 송출되는 교류 전력을 무선 수신하고, 상기 MCU가 상기 동작 주파수에 대한 무선 전력 송수신시 노이즈의 개입 정도를 추정할 수 있도록 무선 수신된 교류 전력의 동작 주파수를 상기 MCU로 전달하는 노이즈 검출 코일;
상기 노이즈 검출 코일이 상기 송신 코일과 임피던스 매칭을 이루도록 임피던스를 제어하는 매칭 회로;
상기 DC/DC 컨버터에서 변환된 DC/DC 전력을 상기 무선 통합 수신기에서 표시될 영상을 생성하는 A/V 프로세서;
상기 A/V 프로세서에서 생성된 영상을 소정의 송출 가능한 포맷의 영상 신호로 변환하는 네트워크 프로세서;
상기 네트워크 프로세서에서 변환된 영상 신호를 송출 가능한 소정 세기의 60 GHz 주파수 대역의 밀리미터 파로 변환하는 RF 트랜시버;
상기 RF 트랜시버에서 변환된 밀리미터파를 소정의 방향으로 지향하여 방사하는 빔포밍 안테나를 포함하도록 구성되며,
상기 무선 통합 수신기는,
상기 송신 코일로부터 무선 송출되는 교류 전력을 무선 수신하는 수신 코일;
상기 수신 코일에서 무선 수신되는 교류 전력과 임피던스 매칭을 이룰 수 있도록 임피던스를 제어하는 매칭 회로;
상기 수신 코일에서 무선 수신된 교류 전력에서 상기 송신 코일이 무선 송출하는 동작 주파수의 통과 대역을 제외한 노이즈 성분을 제거하는 밴드패스 필터와, 상기 밴드패스 필터에서 노이즈 성분이 제거된 교류 전력을 DC 전력으로 변환하는 DC 정류기와, 상기 무선 통합 송신기로부터 동작 주파수의 주파수 변경 신호를 수신하고 수신된 주파수 변경 신호에 대응하여 상기 매칭 회로의 임피던스를 변경하도록 제어하는 MCU와, 상기 DC 정류기의 DC 전력을 충전용 전압으로 변환하는 충전 회로와, 상기 충전 회로에서 변환된 충전용 전압이 충전되며 상기 수신 코일을 통해 무선 전력이 무선 수신되지 못하는 경우 상기 충전된 충전용 전압을 방전하는 배터리를 포함하는 수신 제어부;
상기 충전 회로에서 변환된 충전용 전압 또는 상기 배터리에서 방전되는 충전용 전압을 공급받아 소정의 다른 DC 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터;
상기 DC/DC 컨버터에서 변환된 DC 전압을 공급하기 위한 전원 포트로 구성되는 시스템 로드;
상기 무선 통합 송신기의 빔포밍 안테나를 향해 고정되며 상기 무선 통합 송신기의 빔포밍 안테나로부터 송출되는 밀리미터파를 수신하는 빔포밍 안테나;
상기 무선 통합 송신기의 빔포밍 안테나에서 수신되는 밀리미터파 이하 대역의 노이즈 성분을 제거하는 하이패스 필터;
상기 하이패스 필터에서 노이즈 성분이 제거된 밀리미터파를 상기 무선 통합 송신기와의 통신을 위한 소정 세기의 신호로 변환하는 RF 트랜시버;
상기 RF 트랜시버에서 변환된 신호를 영상 해석이 가능한 소정 포맷의 신호로 변환하는 네트워크 프로세서;
상기 네트워크 프로세서에서 변환된 신호를 영상 신호로 변환하는 A/V 프로세서;
상기 A/V 프로세서에서 변환된 영상 신호를 디스플레이 패널을 통해 출력할 수 있도록 변환하여 출력하는 디스플레이 컨트롤러를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 항공기용 전력 및 영상 무선 통합 시스템.
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