KR101999835B1 - 위치인식을 통한 라디오존데 전력 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

위치인식을 통한 라디오존데 전력 제어 장치 및 방법이 개시된다. 라디오 존데 시스템은 기상 정보를 수집하고, GPS(Global Positioning System) 정보를 수신하며, 상기 수집된 기상 정보를 포함하는 신호를 송출하는 라디오존데 장치 및 상기 신호를 수신하는 수신 장치를 포함하고, 상기 라디오존데 장치는 상기 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 인식하고 상기 현재 위치와 상기 수신 장치의 위치 간의 거리에 따라 송신출력을 제어할 수 있다.

Description

위치인식을 통한 라디오존데 전력 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RADIOSONDE POWER CONTROL BASED ON POSITION ESTIMAITION}
본 발명의 실시예들은 고층기상 관측을 위한 라디오존데(Radiosonde)의 소모 전력을 절약하기 위한 전력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
라디오존데(Radiosonde)는 고층기상 관측을 위한 것으로, 기구(풍선)에 메달아 공중으로 비양시켜 대기 상층의 기상(온도·습도·기압·위치 등)을 관측하고 관측된 데이터를 지상의 수신 장치로 전송하는 기능을 한다. 라디오존데는 고층기상 관측을 위한 기압계, 온도계, 습도계 등의 기상센서와 위치인식을 위한 GPS 수신기, 측정된 데이터를 전송하기 위한 무선송신기로 구성된다. 고층의 기상을 관측하기 위하여 라디오존데를 헬륨 등 가벼운 기체를 주입한 풍선에 메달아 비양시키는 방법이 일반적이나, 비행기에서 낙하산에 메달아 떨어뜨리는 방법도 있다.
일 예로, 한국공개특허공보 제10-2010-0133106호(공개일 2010년 12월 21일) "대기하층 승강식 관측 실험기"에는 부유되는 기구, 상기 기구에 연결된 연결줄을 권취 또는 권출시켜 상기 기구를 승강시키는 기구 승강기, 상기 기구에 연결된 연결줄의 장력을 측정하는 장력계, 상기 기구 및 기구 승강기 사이의 연결줄에 연결되어 기상 상태를 관측하고 출력하는 관측 센서 및 상기 기구의 위치 신호를 지상에 출력할 수 있도록 GPS 칩이 내장된 라디오존데 및 상기 관측 센서의 관측 신호 및 GPS 칩의 위치 신호를 지상에서 수신하는 GPS 안테나를 포함하는 대기하층 승강식 관측 실험기에 대해 기재되어 있다.
이러한 라디오존데는 지상의 비양장치에서 비양하면 지상 35km 정도의 높이로 상승하지만, 풍향이나 풍속에 따라 수평으로도 이동하게 된다. 라디오존데는 고층으로 상승하는 동안 주기적(예를 들면, 1초)으로 관측된 기상정보를 지상의 수신장치로 전송한다. 이러한 특성을 만족하기 위하여 라디오존데는 중량, 최대전송거리, 동작시간에 대한 요구사항을 만족해야 한다. 예를 들면, 라디오존데는 이동거리를 감안하여 200km 이상 거리에서 수신할 수 있어야 하며, 2시간 이상 라디오존데 자료가 충분히 수신될 정도로 전원공급이 가능하여야 하며, 전원 중량은 140 그램 이하이어야 한다. 따라서, 라디오존데의 소모전력을 효율적으로 관리하기 위한 전력제어 기술이 요구된다.
그리고, 라디오존데는 전 세계적으로 하루에 2번씩 동일한 시간에 비양하여 고층기상을 관측하고, 풍선이 터지면 지상으로 떨어지게 된다. 그러나 일반적으로 한번 비양된 라디오존데는 회수되지 않고 버려짐으로써 환경오염의 원인이 된다. 환경오염의 주요한 원인 중 하나가 배터리로 인한 환경오염이다. 이러한 환경오염을 줄이기 위하여 라디오존데의 배터리 용량을 최소화하는 것이 필요하다.
또한, 무선신호는 여러 방향으로 전파되기 때문에 인접한 다른 전자기기에 전파 간섭을 야기할 수 있고 지상의 라디오존데 수신장치가 수신해야 될 수신신호의 범위가 커지게 되므로, 가까운 거리에서 너무 센 신호가 송출되지 않도록 송신출력을 제어하는 기능이 필요하다.
라디오존데 장치의 소모전력을 효율적으로 관리할 수 있는 위치인식을 통한 라디오존데 전력 제어 장치 및 방법이 제공된다.
라디오존데 장치의 배터리 수명을 최대화하고, 배터리 용량을 줄일 수 있는 위치인식을 통한 라디오존데 전력 제어 장치 및 방법이 제공된다.
라디오존데 장치로 인한 환경오염을 감소시킬 수 있는 위치인식을 통한 라디오존데 전력 제어 장치 및 방법이 제공된다.
라디오존데 시스템은 기상 정보를 수집하고, GPS(Global Positioning System) 정보를 수신하며, 상기 수집된 기상 정보를 포함하는 신호를 송출하는 라디오존데 장치 및 상기 신호를 수신하는 수신 장치를 포함하고, 상기 라디오존데 장치는 상기 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 인식하고 상기 현재 위치와 상기 수신 장치의 위치 간의 거리에 따라 송신출력을 제어할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 라디오존데 장치는 상기 라디오존데 장치의 전력제어 상태를 확인하여 상기 전력제어 상태를 기초로 상기 현재 위치와 상기 수신 장치의 위치 간의 거리에 따라 상기 송신출력을 제어할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 전력제어 상태는 상기 라디오존데 장치의 고도에 따라 초기상태, 비양상태 및 낙하상태 중 적어도 하나의 상태로 천이될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 라디오존데 장치는 현재 고도가 비양임계치보다 높고 직전 고도보다 높은 경우 상기 전력제어 상태를 비양상태로 천이시키고, 상기 현재 고도가 낙하임계치보다 낮고 직전 고도와 같은 경우 상기 전력제어 상태를 낙하상태로 천이시킬 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 라디오존데 장치는 상기 전력제어 상태가 초기상태인 경우 기 설정된 초기상태 송신출력으로 상기 신호를 송출하고, 상기 전력제어 상태가 비양상태인 경우 상기 수신 장치와의 거리를 계산한 후 이에 따라 상기 송신출력을 제어하며, 상기 전력제어 상태가 낙하상태인 경우 기 설정된 낙하상태 송신출력으로 상기 신호를 송출할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 초기상태 송신출력 및 상기 낙하상태 송신출력은 비양상태에서의 송신출력 보다 낮게 설정될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 라디오존데 장치는 기 설정된 상기 송신출력의 갱신주기 마다 상기 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 추정하고, 상기 추정된 현재 위치로부터 상기 수신 장치까지의 거리를 계산한 후 상기 계산된 거리를 이용하여 상기 송신출력을 계산할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 라디오존데 장치는 상기 계산된 송신출력을 기 설정된 최대 송신출력과 비교하여 상기 계산된 송신출력이 상기 최대 송신출력 이하인 경우 상기 계산된 송신출력으로 신호를 송출하고, 상기 계산된 송신출력이 상기 최대 송신출력 보다 큰 경우 상기 라디오존데 장치가 비양된 후 경과한 시간인 경과시간과 상기 라디오존데 장치가 동작할 것으로 기대되는 시간인 기대시간을 기초로 상기 최대 송신출력을 갱신할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 라디오존데 장치는 상기 경과시간과 상기 기대시간을 비교하여 상기 경과시간이 상기 기대시간보다 작을 경우 상기 계산된 송신출력을 상기 최대 송신출력으로 설정하고, 상기 경과시간이 상기 기대시간 이상일 경우 상기 최대 송신출력을 증가시킬 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 수신 장치의 위치는 사전에 내부 메모리에 입력된 위치로 설정되거나, 상기 GPS 정보에 기초하여 초기상태에서 상기 수신 장치의 위치로 인식된 위치로 설정되거나, 상기 전력제어 상태가 비양상태로 천이된 후 자동으로 설정될 수 있다.
라디오존데 장치는 기상 정보를 수집하는 기상센서, GPS(Global Positioning System) 정보를 수신하는 GPS 수신기, 상기 수집된 기상 정보를 포함하는 신호를 송출하는 송신기 및 상기 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 인식하고 상기 현재 위치와 상기 신호를 수신하는 수신 장치 간의 거리에 따라 상기 송신기의 송신출력을 제어하는 전력제어기를 포함할 수 있다.
라디오존데 장치의 전력을 제어하는 방법은 라디오존데 장치가 기상센서를 이용하여 기상 정보를 수집하고 GPS(Global Positioning System) 수신기에서 수신한 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 인식하는 단계 및 상기 라디오존데 장치로부터 송출되는 상기 기상 정보를 포함하는 신호를 수신하는 수신 장치와 상기 현재 위치 간의 거리에 따라 송신기의 송신출력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
라디오존데 장치가 수신 장치와의 거리에 따라 송신출력을 제어하기 때문에 인접한 다른 전자기기에 미치는 전파 간섭을 최소화할 수 있고, 수신장치의 입력 신호 레벨을 줄일 수 있다.
라디오존데 장치와 수신 장치 간의 거리에 따른 효과적인 송신출력 제어를 통해 배터리의 수명을 연장시킬 수 있고 배터리의 용량을 축소시킬 수 있다.
배터리의 용량이 축소될 수 있기 때문에 버려지는 라디오존데 장치로 인한 환경오염을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 장치의 전력 제어를 위한 상태 천이도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 장치의 송신출력을 계산하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 장치에 수신 장치의 위치를 설정하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 장치의 이동경로에 따른 소모전력 평가를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 라디오존데 시스템은 고층 기상 관측을 위하여 라디오존데 장치(110) 및 수신장치(120)를 포함할 수 있다.
라디오존데 장치(110)는 공중으로 비양되어 고층 기상을 관측하고 관측 결과를 송출한다. 이를 위하여 라디오존데 장치(110)는 헬륨 등 가벼운 기체로 채워진 기구에 매달려 공중으로 비양될 수 있다. 이 때, 라디오존데 장치(110)는 공중으로 상승하는 동안 주기적으로 기상을 관측하고 현재 위치를 인식할 수 있으며, 관측 결과를 지상의 수신장치(120)로 전송할 수 있다.
일 예로, 라디오존데 장치(110)는 고층의 기상을 관측하고 관측된 데이터를 지상의 수신장치(120)로 전송하기 위하여 기상 정보를 수집하는 기상센서, GPS(Global Positioning System) 정보를 수신하는 GPS 수신기, 기상센서에 의해 수집된 기상 정보를 포함하는 신호를 송출하는 송신기 및 라디오 존데 장치(110)에 전원을 공급하는 전원장치를 포함할 수 있다. 이 때, 라디오존데 장치(110)는 배터리를 전원장치로 사용할 수 있다.
수신장치(120)는 라디오존데 장치(110)에서 송출된 신호를 수신하여 고층 기상 상태를 분석하고 기상을 예측할 수 있다. 라디오존데 장치(110)는 지상으로부터 약 35km 높이까지 상승하지만 기구에 메달아 비양하기 때문에 풍향이나 풍속에 따라 이동경로가 달라지므로, 수신장치(120)는 지상 200km 이상 거리에서도 정상적으로 신호를 수신할 수 있어야 한다.
이러한 라디오존데 장치(110)는 기상 관측 이후, 지상으로 낙하하여 회수되지 않고 버려진다. 이렇게 버려지는 라디오존데 장치(110)의 배터리는 환경오염의 중요한 원인 중 하나이므로, 배터리 용량을 줄이는 것이 환경오염을 개선하는 방법이 된다.
한편, 라디오존데 장치(110)에서 가장 많은 전력을 소모하는 것은 송신기이다. 따라서, 송신기의 소모전력을 절약하면 배터리의 용량과 무게를 줄일 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 라디오존데 장치(110)는 GPS 정보를 기초로 현재 위치가 인식되면, 현재 위치와 수신 장치(120)의 위치 간의 거리에 따라 송신출력을 제어함으로써 전력 소모가 감소되도록 할 수 있다. 따라서, 라디오존데 장치(110)의 배터리 용량을 줄일 수 있고 사용 후 환경오염 또한 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 장치를 나타내는 블록도이다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 라디오존데 장치를 보다 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 라디오존데 장치는 제어기(210), 기상센서(220), GPS 수신기(230), 송신기(240), 전력증폭기(250), 안테나(260), 전력제어기(270) 및 스위치(280)를 포함할 수 있다.
제어기(210)는 기상 정보를 수집하고, GPS(Global Positioning System) 정보를 수신하며, 수집된 기상 정보를 포함하는 신호를 자상의 수신 장치로 송출하는 라디오존데 장치의 전체적인 동작을 제어한다.
기상센서(220)는 온도, 습도, 기압 등을 측정함으로써 기상 정보를 수집한다.
GPS 수신기(230)는 GPS 위성 등으로부터 GPS 정보를 수신함으로써 라디오 존데 장치의 현재 위치를 인식할 수 있도록 한다.
송신기(240)는 기상센서(220)에 의해 수집된 기상 정보를 포함하는 신호를 지상의 수집 장치로 송출한다.
전력증폭기(250)는 전력제어기(270)에서 계산된 송신출력의 레벨에 따라 전력을 증폭시킴으로써 송신기(240)로부터 송출되는 신호의 세기를 제어한다.
안테나(260)는 송신기(240)로부터 송출되어 전력증폭기(250)를 통해 제어된 신호를 방사한다.
전력제어기(270)는 지상의 수신 장치가 안정적으로 신호를 수신할 수 있도록 송신출력을 제어한다. 여기서, 전력제어기(270)는 라디오존데 장치의 전력제어 상태 및 라디오존데 장치와 수신장치 간의 거리에 따라 송신출력을 제어할 수 있다. 전력제어기(270)는 라디오존데 장치와 수신 장치 간의 거리가 가까우면 송신출력을 작게 할 수 있고, 거리가 멀어지면 송신출력을 크게 할 수 있다.
일 예로, 전력제어기(270)는 라디오존데 장치의 전력제어 상태를 확인하여 전력제어 상태가 비양상태인 경우 현재 위치와 수신 장치의 위치 간의 거리에 따라 송신출력을 제어할 수 있다. 한편, 도 2에는 제어기(210)와 전력제어기(270)가 별도로 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 라디오존데 장치는 제어기(210)와 전력제어기(270)가 하나로 통합된 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 도 2에는 도시되지 않았지만, 라디오존데 장치는 라디오존데 장치에 전원을 공급하기 위한 배터리와 수신 장치의 위치 정보를 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다.
스위치(280)는 수신 장치의 위치를 설정하기 위한 것으로, 수신 장치의 위치는 비양 과정에서 현재 GPS가 인식한 위치로 설정될 수 있고 메모리에 저장될 수 있다. 상기 수신 장치의 위치는 한번 설정되면 다시 초기상태로 천이되지 않는 한 변경되지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 라디오존데 장치의 전력 제어를 위한 상태 천이도이다.
라디오존데 장치는 송신출력(Pout)을 제어하기 위하여 초기상태(310), 비양상태(320) 및 낙하상태(330)로 천이될 수 있다.
라디오존데 장치는 전원이 공급되면 초기상태(310)가 된다. 초기상태(310)에서 라디오존데 장치는 제어기(MCU)의 프로그램에 따라 초기화되고, 초기화된 후 기상센서를 이용하여 기상 정보를 수집한다. 또한, GPS 수신기를 이용하여 현재의 위치를 인식하며, 수집된 기상 정보를 포함하는 신호를 미리 설정된 초기상태 송신출력(P0)으로 송출한다.
이 때, 라디오존데 장치는 비양임계치보다 높게 비양되고, 현재 고도가 직전 고도보다 높으면 전력제어 상태를 비양상태(320)로 천이시킬 수 있다. 비양상태(320)에서 라디오존데 장치는 수신장치와의 거리를 계산하고 이에 따라 송신출력을 갱신할 수 있다.
한편, 라디오존데 장치는 낙하임계치보다 낮게 비양되고, 현재 고도가 직전 고도와 같으면 낙하상태(330)로 천이될 수 있다. 낙하상태가 되면 라디오존데 장치는 미리 설정된 낙하상태 송신출력(Pd)으로 신호를 송출할 수 있다.
초기상태(310)와 낙하상태(330)에서는 송신출력을 낮게 설정함으로써 주변의 다른 전자기기에 미치는 전파간섭을 줄일 수 있다. 비양상태(320)에서는 라디오존데 장치와 수신장치 간의 거리가 가까운 경우에는 낮은 전력으로 송신하며 거리가 멀어짐에 따라 송신출력을 증가시켜서 수신 장치가 안정적 신호를 수신할 수 있도록 할 수 있다.
한편, 라디오존데 장치는 필요에 따라 비양상태(320) 및 낙하상태(330)에서 초기상태(310)로 리셋될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 장치의 송신출력을 계산하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
라디오존데 장치는 기 설정된 송신출력의 갱신주기 마다 주기적으로 송신출력을 갱신할 수 있다. 송신출력의 갱신주기는 GPS 수신기에서 현재 위치를 인식하는 주기보다 같거나 크게 설정될 수 있다. 라디오존데 장치는 송신출력 갱신주기가 되면, GPS 정보를 기초로 현재 위치를 추정하고, 추정된 현재 위치로부터 수신장치까지의 거리(d)를 계산한 후 계산된 거리(d)를 이용하여 송신출력을 계산한다(410). 일 예로, 송신출력(Pout)은 다음의 수학식 1을 통해 계산될 수 있다.
Figure 112013008806910-pat00001
여기서, P0는 초기 출력, d0는 기준거리, n은 상수를 각각 나타낸다. 일반적으로 n은 2 내지 4를 적용할 수 있다.
라디오존데 장치는 계산된 송신출력(Pout)을 미리 설정된 최대 송신출력(Pmax)과 비교한다(420). 이 때, 만약 계산된 송신출력(Pout)이 최대 송신출력(Pmax) 이하이면 계산된 송신출력(Pout)을 그대로 송신출력으로 결정한다. 그러나, 계산된 송신출력(Pout)이 최대 송신출력(Pmax)보다 크면 라디오존데 장치가 비양된 후 경과한 시간인 경과시간(t)과 라디오존데 장치가 동작할 것으로 기대되는 시간으로 미리 정해진 기대시간(texp)을 비교한다(430). 이 때, 경과시간(t)이 기대시간(texp)보다 작으면 계산된 송신출력(Pout)을 최대 송신출력(Pmax)으로 설정하고, 그렇지 않으면 최대 송신출력(Pmax)을 다음의 수학식 2를 이용하여 갱신한다(440).
Figure 112013008806910-pat00002
여기서 texp는 기대시간, Padd는 송신기가 추가로 증가시킬 수 있는 최대출력을 각각 나타낸다.
라디오존데 장치는 비양 후 강한 바람을 타고 짧은 시간에 멀리 날아갈 수 있다. 이 경우 라디오존데 장치는 수신 장치가 안정적으로 수신할 수 있는 범위를 벗어나 있으나, 배터리의 잔존 에너지는 충분한 경우로서 수신 장치가 수신하기 용이하게 하기 위하여 송신출력을 높여서 송신거리를 확장하기 위함이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 장치에 수신 장치의 위치를 설정하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
라디오존데 장치의 송신출력은 라디오존데 장치와 수신 장치 간 거리를 반영하여 계산하므로, 라디오존데 장치는 수신 장치의 위치를 미리 알고 있어야 한다. 일반적으로 수신 장치는 고정된 위치에서 운영되므로 라디오존데 장치에는 초기상태에서 수신 장치의 위치가 설정될 수 있다. 이 경우, 수신 장치의 위치는 제조사나 납품회사에 의해 내부 메모리에 사전에 저장되거나, 현재 GPS 수신기가 인식한 위치로 설정될 수 있다. 한편, 수신 장치의 위치는 라디오존데 장치가 비양상태로 천이된 직후 GPS 수신기가 인식한 위치로 자동 설정될 수도 있다.
일 예로 도 5에 도시된 것과 같이, 라디오존데 장치는 전원이 공급되면 현재의 위치를 수신 장치의 초기 위치로 설정할 수 있다(510). 이를 위해서는 내부 메모리에 수신 장치의 초기 위치와 수신 장치의 위치설정 상태가 설정완료 상태로 설정되어야 한다. 따라서, 라디오존데 장치는 수신 장치의 위치설정 상태가 설정 상태인지를 판단할 수 있다(520). 만약, 수신 장치의 위치설정 상태가 미설정 상태이면, 라디오존데 장치는 GPS 수신상태가 양호할 때까지 기다린 후 GPS 수신상태가 양호하면(530) GPS 수신기가 인식한 현재 위치를 가져온다(540). 그리고, 수신 장치 위치 설정 스위치를 살펴보고 위치설정 스위치가 온(on) 상태이면(550) 수신 장치의 위치를 현재 위치로, 수신장치 위치설정 상태를 완료 상태로 설정한다.
그러나, 라디오존데 장치는 수신 장치 위치 설정 스위치가 오프(off) 상태이면 현재 위치를 확인하고, 현재 위치가 수신 장치의 초기 위치와 같으면(560) 수신 장치 위치를 현재 위치로 설정하고 수신장치 위치설정 상태를 완료 상태로 설정한다.
한편, 라디오존데 장치는 현재 위치가 수신 장치의 초기 위치와 같지 않으면 전력제어 상태가 비양상태인지를 확인하고(570), 비양상태이면 수신장치 위치를 현재위치로, 수신장치 위치설정 상태를 완료로 설정한다(580). 그렇지 않으면 다시 GPS 수신상태를 확인한 후 현재 위치를 읽는 과정을 반복한다.
수신 장치 위치 설정 스위치는 운영자가 라디오존데 비양과정에서 GPS 수신기가 안정적으로 위치를 인식하고 있다고 판단할 때 온 시킬 수 있다. 이 스위치가 오프상태이면 비양상태로 천이된 직후의 현재 위치가 수신 장치의 위치로 자동 설정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 라디오존데 장치의 이동경로에 따른 소모전력 평가를 나타내는 도면이다.
라디오존데는 약 2시간 동안 지상 35km 정도의 높이로 비양하게 되며, 수직상승뿐만 아니라 수평으로도 이동하게 된다. 도 6은 본 발명에 따른 전력절감 효과를 살펴보고자 3가지 이동 경로를 가정하여 전력제어가 없을 때와 전력제어가 있을 때를 비교한 예를 나타낸다.
도 6의 케이스 1은 라디오존데 장치가 수직 상승하는 경우를 나타내고, 케이스 2와 케이스 3은 풍향과 풍속에 의해 라디오존데 장치가 수평으로 이동한 경우를 나타낸다. 3가지 경우의 이동경로를 감안하여 시뮬레이션 한 결과 본 발명에 따라 전력제어를 한 경우에는 전력제어를 하지 않은 경우에 비하여 케이스 1은 소모전력이 0.26배, 케이스 2는 소모전력이 0.32배, 케이스 3은 소모전력이 0.49배로 절감되어 소모전력이 적어도 50% 이상 절감할 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명 따라 전력제어를 하면 배터리 용량이나 무게를 절감할 수 있으며, 사용 후 폐기되는 배터리에 의한 환경오염을 줄일 수 있음을 알 수 있다. 시뮬레이션에서는 n을 2, 초기전력을 60mW, 최대전력을 200mW로, 추가 최대전력을 40mW로 가정하였다. 또한, 초기상태나 낙하상태의 송신출력을 낮게 설정함으로써 근처의 다른 전자기기에 미치는 간섭도 그 만큼 경감되는 효과를 얻는다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
210: 제어기
220: 기상센서
230: GPS 수신기
240: 송신기
250: 전력증폭기
260: 안테나
270: 전력제어기
280: 스위치

Claims (20)

  1. 기상 정보를 수집하고, GPS(Global Positioning System) 정보를 수신하며, 상기 수집된 기상 정보를 포함하는 신호를 송출하는 라디오존데 장치; 및
    상기 신호를 수신하는 수신 장치
    를 포함하고,
    상기 라디오존데 장치는,
    상기 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 인식하고 상기 현재 위치와 상기 수신 장치의 위치 간의 거리에 따라 송신출력을 제어하는 것을 특징으로 하고,
    기 설정된 상기 송신출력의 갱신주기 마다 상기 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 추정하고, 상기 추정된 현재 위치로부터 상기 수신 장치까지의 거리를 계산한 후 상기 계산된 거리를 이용하여 상기 송신출력을 계산하는 것을 특징으로 하고,
    상기 계산된 송신출력을 기 설정된 최대 송신출력과 비교하여 상기 계산된 송신출력이 상기 최대 송신출력 이하인 경우 상기 계산된 송신출력으로 신호를 송출하고, 상기 계산된 송신출력이 상기 최대 송신출력 보다 큰 경우 상기 라디오존데 장치가 비양된 후 경과한 시간인 경과시간과 상기 라디오존데 장치가 동작할 것으로 기대되는 시간인 기대시간을 기초로 상기 최대 송신출력을 갱신하는 것을 특징으로 하는 라디오존데 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라디오존데 장치는,
    상기 라디오존데 장치의 전력제어 상태를 확인하여 상기 전력제어 상태를 기초로 상기 현재 위치와 상기 수신 장치의 위치 간의 거리에 따라 상기 송신출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 라디오존데 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력제어 상태는,
    상기 라디오존데 장치의 고도에 따라 초기상태, 비양상태 및 낙하상태 중 적어도 하나의 상태로 천이되는 것을 특징으로 하는 라디오존데 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 라디오존데 장치는,
    현재 고도가 비양임계치보다 높고 직전 고도보다 높은 경우 상기 전력제어 상태를 비양상태로 천이시키고, 상기 현재 고도가 낙하임계치보다 낮고 직전 고도와 같은 경우 상기 전력제어 상태를 낙하상태로 천이시키는 것을 특징으로 하는 라디오존데 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 라디오존데 장치는,
    상기 전력제어 상태가 초기상태인 경우 기 설정된 초기상태 송신출력으로 상기 신호를 송출하고, 상기 전력제어 상태가 비양상태인 경우 상기 수신 장치와의 거리를 계산한 후 이에 따라 상기 송신출력을 제어하며, 상기 전력제어 상태가 낙하상태인 경우 기 설정된 낙하상태 송신출력으로 상기 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 라디오존데 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 초기상태 송신출력 및 상기 낙하상태 송신출력은,
    비양상태에서의 송신출력 보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 라디오존데 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 라디오존데 장치는,
    상기 경과시간과 상기 기대시간을 비교하여 상기 경과시간이 상기 기대시간보다 작을 경우 상기 계산된 송신출력을 상기 최대 송신출력으로 설정하고, 상기 경과시간이 상기 기대시간 이상일 경우 상기 최대 송신출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 라디오존데 시스템.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 수신 장치의 위치는,
    사전에 내부 메모리에 입력된 위치로 설정되거나, 상기 GPS 정보에 기초하여 초기상태에서 상기 수신 장치의 위치로 인식된 위치로 설정되거나, 상기 전력제어 상태가 비양상태로 천이된 후 자동으로 설정되는 것을 특징으로 하는 라디오존데 시스템.
  11. 기상 정보를 수집하는 기상센서;
    GPS(Global Positioning System) 정보를 수신하는 GPS 수신기;
    상기 수집된 기상 정보를 포함하는 신호를 송출하는 송신기; 및
    상기 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 인식하고 상기 현재 위치와 상기 신호를 수신하는 수신 장치 간의 거리에 따라 상기 송신기의 송신출력을 제어하는 전력제어기
    를 포함하고,
    상기 전력제어기는,
    기 설정된 상기 송신출력의 갱신주기 마다 상기 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 추정하고, 상기 추정된 현재 위치로부터 상기 수신 장치까지의 거리를 계산한 후 상기 계산된 거리를 이용하여 상기 송신출력을 계산하는 것을 특징으로 하고,
    상기 계산된 송신출력을 기 설정된 최대 송신출력과 비교하여 상기 계산된 송신출력이 상기 최대 송신출력 이하인 경우 상기 계산된 송신출력으로 신호를 송출시키고, 상기 계산된 송신출력이 상기 최대 송신출력 보다 큰 경우 라디오존데 장치가 비양된 후 경과한 시간인 경과시간과 라디오존데 장치가 동작할 것으로 기대되는 시간인 기대시간을 기초로 상기 최대 송신출력을 갱신하는 것을 특징으로 하는 라디오존데 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전력제어기는,
    상기 라디오존데 장치의 전력제어 상태를 확인하여 상기 전력제어 상태를 기초로 상기 현재 위치와 상기 수신 장치의 위치 간의 거리에 따라 상기 송신출력을 제어하고,
    상기 전력제어 상태는,
    상기 라디오존데 장치의 고도에 따라 초기상태, 비양상태 및 낙하상태 중 적어도 하나의 상태로 천이되는 것을 특징으로 하는 라디오존데 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전력제어기는,
    현재 고도가 비양임계치보다 높고 직전 고도보다 높은 경우 상기 전력제어 상태를 비양상태로 천이시키고, 상기 현재 고도가 낙하임계치보다 낮고 직전 고도와 같은 경우 상기 전력제어 상태를 낙하상태로 천이시키고,
    상기 송신기는,
    상기 전력제어 상태가 초기상태인 경우 기 설정된 초기상태 송신출력으로 상기 신호를 송출하고, 상기 전력제어 상태가 비양상태인 경우 상기 수신 장치와의 거리에 따라 상기 신호를 송출하며, 상기 전력제어 상태가 낙하상태인 경우 기 설정된 낙하상태 송신출력으로 상기 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 라디오존데 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전력제어기의 제어에 따라 상기 송신출력을 증폭시키는 전력증폭기를 더 포함하고,
    상기 전력제어기는,
    상기 경과시간과 상기 기대시간을 비교하여 상기 경과시간이 상기 기대시간보다 작을 경우 상기 계산된 송신출력을 상기 최대 송신출력으로 설정하고, 상기 경과시간이 상기 기대시간 이상일 경우 상기 최대 송신출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 라디오존데 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 GPS 정보에 기초하여 초기상태에서 상기 수신 장치의 위치로 인식된 위치를 상기 수신 장치의 위치로 설정하거나, 상기 전력제어 상태가 비양상태로 천이된 후 자동으로 상기 수신 장치의 위치로 인식된 위치를 상기 수신 장치의 위치로 설정되는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라디오존데 장치.
  18. 라디오존데 장치의 전력을 제어하는 방법에 있어서,
    라디오존데 장치가 기상센서를 이용하여 기상 정보를 수집하고 GPS(Global Positioning System) 수신기에서 수신한 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 인식하는 단계; 및
    상기 라디오존데 장치로부터 송출되는 상기 기상 정보를 포함하는 신호를 수신하는 수신 장치와 상기 현재 위치 간의 거리에 따라 송신기의 송신출력을 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 라디오존데 장치의 전력제어 상태를 확인하는 단계;
    상기 전력제어 상태가 비양상태인 경우 기 설정된 상기 송신출력의 갱신주기 마다 상기 GPS 정보를 기초로 현재 위치를 추정하는 단계;
    상기 추정된 현재 위치로부터 상기 수신 장치까지의 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 거리를 기초로 송신출력을 계산하는 단계
    를 포함하고,
    상기 계산하는 단계 이후에,
    상기 계산된 송신출력을 기 설정된 최대 송신출력과 비교하는 단계; 및
    상기 계산된 송신출력이 상기 최대 송신출력 이하인 경우 상기 계산된 송신출력으로 신호를 송출시키고, 상기 계산된 송신출력이 상기 최대 송신출력 보다 큰 경우 상기 라디오존데 장치가 비양된 후 경과한 시간인 경과시간과 상기 라디오존데 장치가 동작할 것으로 기대되는 시간인 기대시간을 기초로 상기 최대 송신출력을 갱신하는 단계
    를 더 포함하는 전력 제어 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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