KR102006191B1 - Apparatus for directional antenna tracking in multiple air-vehicle communication system and the method thereof - Google Patents

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KR102006191B1
KR102006191B1 KR1020190025420A KR20190025420A KR102006191B1 KR 102006191 B1 KR102006191 B1 KR 102006191B1 KR 1020190025420 A KR1020190025420 A KR 1020190025420A KR 20190025420 A KR20190025420 A KR 20190025420A KR 102006191 B1 KR102006191 B1 KR 102006191B1
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antenna
vector
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flight
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김재민
권영갑
고광렬
이상범
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국방과학연구소
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, provided is an antenna directing method for performing simultaneous communications with a plurality of flight vehicles, which comprises the following steps. For collecting information, a communication unit receives flight information including information regarding at least one of a position and a mission of each of the plurality of flight vehicles from a mission controller. For calculating, a calculation unit uses the flight information to calculate an antenna directing vector maximizing a reception signal of the antenna. For controlling, a control unit controls the antenna to be oriented in a direction in accordance with the antenna directing vector. For calculating, the calculation unit sets a position of the antenna as an origin to obtain a vector from the origin to a position of each of the plurality of flight vehicles, and applies a weight in accordance with a distance between the origin and each position to the vector to calculate the antenna directing vector.

Description

다수의 비행체와 동시 통신을 수행하기 위한 안테나 지향 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DIRECTIONAL ANTENNA TRACKING IN MULTIPLE AIR-VEHICLE COMMUNICATION SYSTEM AND THE METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an antenna directing apparatus and method for performing simultaneous communication with a plurality of air vehicles,

본 발명은 단일 안테나를 이용하여 다수의 비행체와 동시 통신을 수행하기 위한 안테나 지향 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna directing apparatus and method for performing simultaneous communication with a plurality of air vehicles using a single antenna.

최근 드론 산업의 발전으로, 다수의 비행체를 동시 제어하기 위한 무선통신 기술이 요구되고 있다. 다수 비행체와 통신하기 위해서는 전방향성 안테나를 주로 활용한다. Recently, with the development of the drone industry, a wireless communication technology for simultaneously controlling a plurality of air vehicles is required. An omnidirectional antenna is mainly used to communicate with multiple vehicles.

하지만 원거리의 비행체와 통신하기 위해서는 송신출력을 높이거나, 비행체 비행 방향 및 공간을 제한하여 지향성 안테나를 활용해야 한다. 기존 안테나 지향 방식은 좁은 빔 폭으로 단일 비행체만을 정밀 지향하거나, 배열안테나를 활용하여 고속 빔 조향을 통해 다수의 비행체를 추적 통신한다. However, in order to communicate with a distant object, it is necessary to increase the transmission output, or to limit the direction and space of the object to fly and utilize the directional antenna. The existing antenna directing method is to precisely direct a single vehicle only with a narrow beam width, or to track and communicate a large number of vehicles through high-speed beam steering using an array antenna.

도 1은 지향성 안테나의 방위각(

Figure 112019022651505-pat00001
)이 0도(P1), 45도(P2), 90도(P3) 일 때의 안테나 빔 패턴을 고각(
Figure 112019022651505-pat00002
)을 기준으로 도시한 그래프이다. 상기 그래프에서 지향성 안테나가 지향하는 방향(
Figure 112019022651505-pat00003
)에 따라 빔 패턴이 상이하게 된다. 도 2를 참조하면, 안테나(20)가 지향하는 방향에 따른 빔 패턴에 완전히 포함되는 비행체1(10-1)과의 통신은 원활할 수 있으나, 상기 빔 패턴에 일부만 포함되는 비행체(10-2, 10-3)와의 통신은 그 품질이 상대적으로 열악할 수 있다. 따라서 빔 폭이 넓은 단일 지향성 안테나를 활용하여 다수의 비행체와 정상적인 통신을 수행하기 위해서는 다른 방식의 안테나 지향 방법이 요구된다. FIG. 1 is a view illustrating an azimuth angle
Figure 112019022651505-pat00001
) Is 0 degree (P1), 45 degrees (P2), and 90 degrees (P3)
Figure 112019022651505-pat00002
) As a reference. In the graph, the direction in which the directional antenna is oriented
Figure 112019022651505-pat00003
The beam pattern becomes different. 2, communication with the flying object 1 (10-1) completely included in the beam pattern according to the direction in which the antenna 20 is directed can be smoothly performed, but the flying object 10-2 , 10-3) may be relatively poor in quality. Therefore, in order to perform normal communication with a large number of aviation objects by using a single directional antenna having a wide beam width, another type of antenna directing method is required.

종래 기술의 경우, 예상되는 후보 지향 각에 대한 전수조사를 통해 최적 지향 각을 결정하고 있으나 비행체의 개수가 많아질수록 계산 부하가 높아진다는 문제점이 있다.In the case of the prior art, the optimal angle of directivity is determined through an examination of the expected candidate orientation angle, but the calculation load is increased as the number of flight objects increases.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서 계산 부하를 줄이면서 다수의 비행체와 정상적으로 동시 통신을 수행할 수 있는 방향성 안테나 지향 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a directional antenna directing apparatus and method capable of normally performing simultaneous communication with a plurality of air vehicles while reducing calculation load.

본 발명의 다른 목적은 각 비행체의 임무를 고려하여 안테나를 지향하는 것이다.Another object of the present invention is to orient the antenna considering the mission of each air vehicle.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 방법은 통신부가 임무통제기로부터 복수의 비행체 각각의 위치 및 임무 중에서 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는 비행 정보를 수신하는 정보 수집 단계, 계산부가 상기 비행 정보를 이용하여 안테나의 수신 신호가 최대가 되는 안테나 지향 벡터를 계산하는 계산 단계 및 제어부가 상기 안테나 지향 벡터에 따른 방향으로 지향하도록 상기 안테나를 제어하는 제어 단계를 포함하고, 상기 계산 단계에서 상기 계산부는 상기 안테나의 위치를 원점으로 하여 상기 원점에서 상기 복수의 비행체 각각의 위치를 향하는 벡터를 구하고, 상기 원점과 상기 각각의 위치간 거리에 따른 가중치를 상기 벡터에 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an antenna-oriented method for simultaneous communication with a plurality of air vehicles, the method comprising: receiving, from a mission controller, A calculation step of calculating an antenna directivity vector in which a calculation signal of the antenna is maximized using the flight information, and a control step of controlling the antenna so as to direct the antenna in a direction corresponding to the antenna directivity vector Wherein the calculation unit calculates a vector pointing to a position of each of the plurality of air vehicles at the origin with the position of the antenna as an origin, and calculates a weight based on the distance between the origin and each of the positions And the antenna vector is applied to the vector .

상기 비행 정보는 상기 가중치에 관한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The flight information may further include information on the weight.

상기 계산 단계에서 상기 계산부는 상기 가중치에 관한 정보에 따라 하기 수학식

Figure 112019022651505-pat00004
을 이용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하고, 여기서
Figure 112019022651505-pat00005
은 상기 안테나 지향 벡터이고 N은 상기 비행체의 수이며 n은 자연수이고
Figure 112019022651505-pat00006
은 상기 원점에서 n번째 비행체를 향하는 벡터이고
Figure 112019022651505-pat00007
은 상기 원점에서 n번째 비행체까지의 거리인 것을 특징으로 한다.In the calculating step, the calculating unit may calculate a weighting factor
Figure 112019022651505-pat00004
To calculate the antenna steering vector,
Figure 112019022651505-pat00005
Is the antenna-oriented vector, N is the number of the aircraft, n is a natural number
Figure 112019022651505-pat00006
Is the vector from the origin to the nth flight
Figure 112019022651505-pat00007
Is the distance from the origin to the nth flight.

상기 계산 단계에서 상기 계산부는 상기 가중치에 관한 정보에 따라 하기 수학식

Figure 112019022651505-pat00008
을 이용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하고, 여기서
Figure 112019022651505-pat00009
은 상기 안테나 지향 벡터이고 N은 상기 비행체의 수이며
Figure 112019022651505-pat00010
은 상기 원점에서 n번째 비행체를 향하는 벡터이고 n은 자연수이며
Figure 112019022651505-pat00011
은 상기 원점에서 n번째 비행체까지의 거리인 것을 특징으로 한다.In the calculating step, the calculating unit may calculate a weighting factor
Figure 112019022651505-pat00008
To calculate the antenna steering vector,
Figure 112019022651505-pat00009
Is the antenna direction vector and N is the number of the flying objects
Figure 112019022651505-pat00010
Is the vector from the origin to the nth flight and n is a natural number
Figure 112019022651505-pat00011
Is the distance from the origin to the nth flight.

상기 계산 단계에서 상기 계산부는 상기 복수의 비행체 각각의 임무에 따라 기 설정된 임무 가중치를 추가로 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하는 것을 특징으로 한다.Wherein the calculation unit further calculates the antenna directivity vector by further applying a predetermined mission weight according to the mission of each of the plurality of air vehicles.

상기 제어 단계에서 상기 제어부는 상기 안테나 지향 벡터를 이용하여 안테나 지향각을 계산하고, 상기 안테나 지향각을 상기 안테나의 동작 특성을 이용하여 필터링하며, 필터링된 값을 이용하여 상기 안테나를 제어하는 것을 특징으로 한다.In the control step, the control unit calculates an antenna directivity angle using the antenna directivity vector, filters the antenna directivity angle using an operation characteristic of the antenna, and controls the antenna using the filtered value .

본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 장치는 임무통제기로부터 복수의 비행체 각각의 위치 및 임무 중에서 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는 비행 정보를 수신하는 통신부, 상기 비행 정보를 이용하여 안테나의 수신 신호가 최대가 되는 안테나 지향 벡터를 계산하는 계산부 및 상기 안테나가 상기 안테나 지향 벡터에 따른 방향으로 지향하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 계산부는 상기 안테나의 위치를 원점으로 하여 상기 원점에서 상기 복수의 비행체 각각의 위치를 향하는 벡터를 구하고, 상기 원점과 상기 각각의 위치간 거리에 따른 가중치를 상기 벡터에 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하는 것을 특징으로 한다.The antenna directing apparatus for simultaneous communication with a plurality of air vehicles according to another embodiment of the present invention includes a communication unit for receiving flight information including at least one of positions and duties of each of a plurality of air vehicles from a mission controller, And a control unit for controlling the antenna to direct the antenna in a direction corresponding to the antenna direction vector, wherein the calculation unit calculates the position of the antenna as an origin And a vector corresponding to a distance between the origin and each of the plurality of positions is calculated from the origin and a weight corresponding to the distance between the origin and each position is applied to the vector to calculate the antenna directivity vector.

상기 비행 정보는 상기 가중치에 관한 정보를 더 포함하며 상기 계산부는 상기 가중치에 관한 정보에 따라 하기 수학식

Figure 112019022651505-pat00012
을 이용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하고, 여기서
Figure 112019022651505-pat00013
은 상기 안테나 지향 벡터이고 N은 상기 비행체의 수이며 n은 자연수이고
Figure 112019022651505-pat00014
은 상기 원점에서 n번째 비행체를 향하는 벡터이고
Figure 112019022651505-pat00015
은 상기 원점에서 n번째 비행체까지의 거리인 것을 특징으로 한다.Wherein the flight information further includes information on the weight, and the calculation unit calculates, based on the information on the weight,
Figure 112019022651505-pat00012
To calculate the antenna steering vector,
Figure 112019022651505-pat00013
Is the antenna-oriented vector, N is the number of the aircraft, n is a natural number
Figure 112019022651505-pat00014
Is the vector from the origin to the nth flight
Figure 112019022651505-pat00015
Is the distance from the origin to the nth flight.

상기 비행 정보는 상기 가중치에 관한 정보를 더 포함하며 상기 계산부는 상기 가중치에 관한 정보에 따라 하기 수학식

Figure 112019022651505-pat00016
을 이용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하고, 여기서
Figure 112019022651505-pat00017
은 상기 안테나 지향 벡터이고 N은 상기 비행체의 수이며
Figure 112019022651505-pat00018
은 상기 원점에서 n번째 비행체를 향하는 벡터이고 n은 자연수이며
Figure 112019022651505-pat00019
은 상기 원점에서 n번째 비행체까지의 거리인 것을 특징으로 한다.Wherein the flight information further includes information on the weight, and the calculation unit calculates, based on the information on the weight,
Figure 112019022651505-pat00016
To calculate the antenna steering vector,
Figure 112019022651505-pat00017
Is the antenna direction vector and N is the number of the flying objects
Figure 112019022651505-pat00018
Is the vector from the origin to the nth flight and n is a natural number
Figure 112019022651505-pat00019
Is the distance from the origin to the nth flight.

상기 계산부는 상기 복수의 비행체 각각의 임무에 따라 기 설정된 임무 가중치를 추가로 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하는 것을 특징으로 한다.And the calculation unit further calculates the antenna directivity vector by further applying a predetermined mission weight according to the mission of each of the plurality of air vehicles.

상기 제어부는 상기 안테나 지향 벡터를 이용하여 안테나 지향각을 계산하고, 상기 안테나 지향각을 상기 안테나의 동작 특성을 이용하여 필터링하며, 필터링 된 값을 이용하여 상기 안테나를 제어하는 것을 특징으로 한다.The controller calculates an antenna directivity angle using the antenna directivity vector, filters the antenna directivity angle using an operation characteristic of the antenna, and controls the antenna using the filtered value.

본 발명에 따른 방향성 안테나 지향장치 및 방법은 각 비행체의 위치를 이용하여 안테나 지향각을 계산함으로써 후보 지향각을 전수 조사하는 것에 비해 계산 부하가 줄어드는 바, 복수의 비행체와의 통신 품질이 개선된다.The directional antenna directing apparatus and method according to the present invention improves the communication quality with a plurality of air vehicles by calculating the antenna directivity angle using the position of each air vehicle,

또한 본 발명은 안테나의 수신 신호가 최대가 되는 가중치를 적용하여 계산된 안테나 지향 벡터를 이용하는 바, 안테나 수신 신호의 감쇠를 보상하여 복수의 비행체와의 통신 품질을 보다 개선할 수 있다.Also, the present invention utilizes the antenna directivity vector calculated by applying the weight of the received signal of the antenna to maximize the communication quality with a plurality of vehicles by compensating the attenuation of the antenna received signal.

또한 본 발명은 각 비행체의 임무에 따른 임무 가중치를 추가 적용하여 안테나 지향 벡터를 계산하는 바, 각 비행체별 임무에 최적화된 통신 품질을 제공할 수 있다.In addition, the present invention calculates the antenna directivity vector by applying the mission weight according to the mission of each air vehicle, so that it is possible to provide the communication quality optimized for each air vehicle mission.

도 1은 지향성 안테나의 빔 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 지향성 안테나를 이용하여 복수의 비행체와 동시에 통신을 수행하기 위한 네트워크 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 시뮬레이션 결과를 종래기술과 대비하여 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a beam pattern of a directional antenna.
2 is a view for explaining a network model for performing communication with a plurality of air vehicles at the same time using a directional antenna.
3 is a diagram illustrating a configuration of an antenna directing apparatus for simultaneous communication with a plurality of air vehicles according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an antenna directing method for simultaneous communication with a plurality of air vehicles according to another embodiment of the present invention.
5A to 5C are diagrams for explaining simulation results according to the present invention in comparison with the prior art.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or similar elements are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

본 발명에 따른 방향성 안테나 지향장치 및 방법은 각 비행체의 위치를 이용하여 안테나 지향각을 계산함으로써 후보 지향각을 전수 조사하는 것에 비해 계산 부하가 줄어드는 바, 다수 비행체와의 동시 통신의 품질이 개선된다. The directional antenna directing apparatus and method according to the present invention improves the quality of simultaneous communication with a plurality of vehicles by calculating the antenna directivity angle using the position of each air vehicle, .

또한 본 발명은 최소 신호가 최대가 되는 안테나 지향각을 이용하여 안테나를 지향하는 바, 보다 안정적으로 다수 비행체와의 통신을 수행할 수 있다.Also, since the present invention is directed to an antenna using an antenna directivity angle at which a minimum signal is maximized, it is possible to more reliably communicate with multiple vehicles.

또한 본 발명은 각 비행체의 임무에 따른 가중치를 두어 안테나 지향각을 계산하는 바, 각 비행체별로 각각의 임무에 적합한 통신 품질을 제공할 수 있다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.In addition, the present invention calculates the antenna orientation angle by weighting each mission according to its mission, and it is possible to provide communication quality suitable for each mission for each flight. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 장치의 구성을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of an antenna directing apparatus for simultaneous communication with a plurality of air vehicles according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 장치(100)는 통신부(110), 계산부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the antenna directing apparatus 100 for simultaneous communication with a plurality of air vehicles according to an embodiment of the present invention may include a communication unit 110, a calculation unit 120, and a control unit 130.

안테나 지향 장치(100)는 N개의 비행체(10)와의 통신을 수행할 수 있다. 각 비행체(10)는 전방향성 안테나를 탑재하고 있다. 안테나 지향 장치(100)가 제어하는 안테나(20)는 빔 폭(HPBW:half-power beamwidth)이 A도(예를 들면 40도)인 안테나를 갖고 있다. 상기 빔 폭은 안테나(20)의 특성에 따라 달라질 수 있다.The antenna directing apparatus 100 can perform communication with N air bodies 10. [ Each air vehicle 10 is equipped with an omni-directional antenna. The antenna 20 controlled by the antenna directing apparatus 100 has an antenna with a half-power beamwidth (HPBW) of A degrees (for example, 40 degrees). The beam width may vary depending on the characteristics of the antenna 20.

안테나 지향 장치(100)가 통신을 수행하는 네트워크 모델에서 지향 장치(100)는 모든 비행체(10)의 위치 정보를 알고 있다고 가정한다. 상기 위치 정보는 각 비행체(10)에 장착된 GPS를 통해 비행체(10)와 안테나 지향 장치(100)가 통신하여 얻을 수 있으며 보정된 위치 정보는 후술하는 임무통제기(30)로부터 얻을 수 있다.In the network model in which the antenna directing apparatus 100 performs communication, it is assumed that the directing apparatus 100 knows the position information of all the flying bodies 10. The position information can be obtained by communicating the air vehicle 10 with the antenna directing apparatus 100 via GPS mounted on each air vehicle 10, and the corrected position information can be obtained from the mission controller 30 described later.

통신부(110)는 임무통제기(30)로부터 비행 정보를 수신한다. 구체적으로 통신부(110)는 임무통제기(30)에 각 비행체(10)별 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio)와 각 비행체(10)의 위치에 관한 정보를 전달한다. 임무통제기(30)는 전달 받은 정보를 이용하여 각 비행체(10)별로 보정된 위치 및 임무에 관한 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 비행 정보를 통신부(110)에 전송한다. The communication unit 110 receives the flight information from the mission controller 30. Specifically, the communication unit 110 transmits the signal-to-noise ratio and the information about the position of each air vehicle 10 to the mission controller 30. The mission controller 30 transmits the flight information including at least one of the position and mission information corrected for each air vehicle 10 to the communication unit 110 using the received information.

일 실시예에 의하면, 상기 비행 정보는 후술하는 안테나 지향 벡터의 계산을 위한 가중치에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the flight information may further include information on a weight for calculating an antenna directivity vector, which will be described later.

통신부(110)는 상기 비행 정보를 계산부(120)에 전달한다.The communication unit 110 transmits the flight information to the calculation unit 120.

계산부(120)는 상기 비행 정보를 이용하여 안테나(20)의 수신 신호가 최대가 되는 안테나 지향 벡터를 계산한다. 계산부(120)의 구체적인 계산과 관련하여, 안테나 지향 기법과 함께 이하 설명한다.The calculation unit 120 calculates an antenna directivity vector that maximizes the reception signal of the antenna 20 using the flight information. With respect to the specific calculation of the calculation unit 120, it will be described below together with the antenna-oriented technique.

복수의 비행체(10)와 동시에 통신을 수행하기 위한 안테나 지향 기법은 각 비행체(10) 위치의 중심점을 지향하는 것이다. 안테나(20)의 위치가 원점(0, 0, 0)이고 n번째 비행체(10)의 상대적 위치를 An=

Figure 112019022651505-pat00020
이라고 하면, 상기 안테나 지향 벡터 C는 하기 수학식 1과 같다.An antenna orientation technique for simultaneously communicating with a plurality of air objects 10 is directed to the center point of each air object 10. When the position of the antenna 20 is the origin (0, 0, 0) and the relative position of the nth air vehicle 10 is An =
Figure 112019022651505-pat00020
, The antenna directivity vector C is expressed by the following equation (1).

Figure 112019022651505-pat00021
Figure 112019022651505-pat00021

상기 수학식 1에서 N은 비행체(10)의 수이고 n은 자연수이며

Figure 112019022651505-pat00022
은 상기 원점에서 n번째 비행체(10)를 향하는 벡터이다.In Equation (1), N is the number of the flying objects 10 and n is a natural number
Figure 112019022651505-pat00022
Is a vector from the origin to the nth air vehicle 10.

상기 수학식 1을 통해 계산된 안테나 지향 벡터 C에 따른 방향으로 안테나(20)를 지향하는 경우, 상대적으로 안테나(20)로부터 멀리 떨어진 비행체(10)와의 통신 품질은 저하될 수 있다. 이와 관련, 안테나 지향 벡터 C에 따른 방향으로 지향하였을 때 n번째 비행체(10)

Figure 112019022651505-pat00023
에서 송신한 무선신호가 자유공간손실로 감쇠된 안테나(20)의 수신신호 세기
Figure 112019022651505-pat00024
은 하기 수학식 2와 같다.When the antenna 20 is oriented in the direction corresponding to the antenna directivity vector C calculated through Equation (1), the communication quality with the air vehicle 10 relatively far from the antenna 20 may be degraded. In this case, when the direction is oriented in accordance with the antenna direction vector C,
Figure 112019022651505-pat00023
Received signal strength of the antenna 20 attenuated by the free space loss
Figure 112019022651505-pat00024
Is expressed by the following equation (2).

Figure 112019022651505-pat00025
Figure 112019022651505-pat00025

상기 수학식 2에서

Figure 112019022651505-pat00026
는 비행체(10)의 송신 출력,
Figure 112019022651505-pat00027
는 비행체(10)에 탑재된 안테나의 이득,
Figure 112019022651505-pat00028
는 중심주파수에 따른 파장이다.
Figure 112019022651505-pat00029
은 비행체(10)와 안테나 지향방향의 사잇각이며 하기 수학식 3과 같다.In Equation (2)
Figure 112019022651505-pat00026
The transmission output of the air vehicle 10,
Figure 112019022651505-pat00027
The gain of the antenna mounted on the air vehicle 10,
Figure 112019022651505-pat00028
Is the wavelength along the center frequency.
Figure 112019022651505-pat00029
Is an angle of the direction of the antenna 10 and the antenna direction, and is expressed by the following equation (3).

Figure 112019022651505-pat00030
Figure 112019022651505-pat00030

상기 수학식 2에서

Figure 112019022651505-pat00031
은 안테나(20)의 사잇각
Figure 112019022651505-pat00032
에 따른 이득함수이며 하기 수학식 4와 같다.In Equation (2)
Figure 112019022651505-pat00031
The angle of the antenna 20
Figure 112019022651505-pat00032
Is a gain function according to Equation (4).

Figure 112019022651505-pat00033
Figure 112019022651505-pat00033

상기 수학식 4에서

Figure 112019022651505-pat00034
은 1차 베셀함수이고 D는 안테나(20)의 지름이며, 개구 효율이
Figure 112019022651505-pat00035
일 때,
Figure 112019022651505-pat00036
은
Figure 112019022651505-pat00037
이고
Figure 112019022651505-pat00038
는
Figure 112019022651505-pat00039
이다.In Equation (4)
Figure 112019022651505-pat00034
D is the diameter of the antenna 20, and the aperture efficiency is
Figure 112019022651505-pat00035
when,
Figure 112019022651505-pat00036
silver
Figure 112019022651505-pat00037
ego
Figure 112019022651505-pat00038
The
Figure 112019022651505-pat00039
to be.

상기와 같이 안테나(20) 수신 신호 세기에는 감쇠가 발생하며 이는 안테나 지향 벡터 C와 관련되어 있다. 그러므로 상기 안테나 지향 벡터를 계산함에 있어서 안테나(20)의 수신 신호 세기의 감쇠를 보상하기 위한 가중치를 적용할 필요가 있다. As described above, attenuation occurs in the received signal strength of the antenna 20, which is related to the antenna directivity vector C. Therefore, it is necessary to apply a weight for compensating the attenuation of the received signal strength of the antenna 20 in calculating the antenna directivity vector.

상기 가중치를 도출하기 위한 전제 조건으로서 안테나(20)의 통신 성능에 관한 지표가 요구되는 바, 안테나(20)와 복수의 비행체(10)간의 통신 성능은 하기 수학식 5 또는 수학식 6을 이용하여 평가할 수 있다.An index related to the communication performance of the antenna 20 is required as a precondition for deriving the weight value and the communication performance between the antenna 20 and the plurality of air vehicles 10 is calculated using Equation 5 or Equation 6 Can be evaluated.

Figure 112019022651505-pat00040
Figure 112019022651505-pat00040

상기 수학식 5에 의하면, 복수의 비행체(10) 각각에 대한 안테나(20)의 수신 신호 세기

Figure 112019022651505-pat00041
중에서 가장 낮은 값을 갖는 최소 수신 신호
Figure 112019022651505-pat00042
을 이용하여 통신 성능을 평가할 수 있다.According to Equation (5), the received signal strength of the antenna 20 for each of the plurality of air vehicles 10
Figure 112019022651505-pat00041
The minimum received signal < RTI ID = 0.0 >
Figure 112019022651505-pat00042
Can be used to evaluate the communication performance.

Figure 112019022651505-pat00043
Figure 112019022651505-pat00043

상기 수학식 6에 의하면, 복수의 비행체(10) 각각에 대한 안테나(20)의 수신 신호 세기

Figure 112019022651505-pat00044
의 평균에 해당하는 평균 수신 신호
Figure 112019022651505-pat00045
를 이용하여 통신 성능을 평가할 수 있다. According to Equation (6), the received signal strength of the antenna 20 for each of the plurality of air vehicles 10
Figure 112019022651505-pat00044
≪ / RTI >< RTI ID =
Figure 112019022651505-pat00045
Can be used to evaluate the communication performance.

상기한 성능 지표인 최소 수신 신호(

Figure 112019022651505-pat00046
)와 평균 수신 신호(
Figure 112019022651505-pat00047
)에 따라 기 수행된 시뮬레이션 결과를 토대로 계산부(120)는 안테나(20)의 수신 신호가 최대가 되도록 가중치를 두어 상기 안테나 지향 벡터를 계산할 수 있다. The minimum received signal ("
Figure 112019022651505-pat00046
) And the average received signal (
Figure 112019022651505-pat00047
, The calculation unit 120 may calculate the antenna directivity vector by weighting the received signal of the antenna 20 to a maximum value on the basis of the simulation result.

구체적으로 계산부(120)는 안테나(20)의 위치를 원점으로 하여 상기 원점에서 복수의 비행체(10) 각각의 위치를 향하는 벡터

Figure 112019022651505-pat00048
을 구하고, 상기 원점과 상기 각각의 위치간 거리에 따른 가중치를 상기 벡터
Figure 112019022651505-pat00049
에 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산할 수 있다.More specifically, the calculation unit 120 calculates a vector (a vector) that points from the origin to the position of each of the plurality of air objects 10 with the position of the antenna 20 as the origin
Figure 112019022651505-pat00048
And a weight corresponding to the distance between the origin and each of the positions is calculated as the vector
Figure 112019022651505-pat00049
To calculate the antenna directivity vector.

보다 상세하게는 상기 가중치와 관련하여 임무통제기(30)가 통신부(110)에 전송하는 비행 정보는 상기 가중치에 관한 정보를 포함할 수 있으며 계산부(120)는 상기 가중치에 관한 정보를 이용하여 하기 수학식 7 또는 수학식 8에 따라 상기 안테나 지향 벡터를 계산할 수 있다.More specifically, the flight information transmitted by the mission controller 30 to the communication unit 110 in association with the weight may include information on the weight, and the calculation unit 120 may use the weight information The antenna directivity vector may be calculated according to Equation (7) or (8).

Figure 112019022651505-pat00050
Figure 112019022651505-pat00050

상기 수학식 7에서

Figure 112019022651505-pat00051
은
Figure 112019022651505-pat00052
의 제곱을 가중치로 적용한 안테나 지향 벡터이다. N은 비행체(10)의 수이며 n은 자연수이고
Figure 112019022651505-pat00053
은 원점인 안테나(20)에서 n번째 비행체(10)를 향하는 벡터이고
Figure 112019022651505-pat00054
은 상기 원점에서 n번째 비행체까지의 거리이다. In Equation (7)
Figure 112019022651505-pat00051
silver
Figure 112019022651505-pat00052
Is an antenna-directed vector that is weighted. N is the number of aircraft 10, n is a natural number
Figure 112019022651505-pat00053
Is a vector from the antenna 20, which is the origin, to the nth air vehicle 10
Figure 112019022651505-pat00054
Is the distance from the origin to the nth flight.

Figure 112019022651505-pat00055
Figure 112019022651505-pat00055

상기 수학식 7에서

Figure 112019022651505-pat00056
은
Figure 112019022651505-pat00057
의 역수를 가중치로 적용한 안테나 지향 벡터이다.In Equation (7)
Figure 112019022651505-pat00056
silver
Figure 112019022651505-pat00057
Is an antenna-directed vector with a reciprocal of a weight.

안테나(20)의 규격 및 기타 장비의 성능에 따른 통신 자원을 효율적으로 사용하기 위해서는 상기와 같이 안테나(20)의 수신 신호를 최대로 하는 것 외에 각 비행체(10)의 임무를 추가적으로 고려할 수 있다. 각 비행체(10)의 임무에 따라 통신에서 아예 배제하거나 중요도를 높게 또는 낮게 변경하여 안테나(20)의 지향 방향을 조절할 필요가 있기 때문이다.In order to efficiently use the communication resources according to the specifications of the antenna 20 and the performance of other equipment, the mission of each air vehicle 10 can be additionally considered in addition to maximizing the reception signal of the antenna 20 as described above. This is because it is necessary to control the direction of the antenna 20 by eliminating it from communication or changing its importance to a higher or lower level depending on the mission of each air vehicle 10.

일 실시예에 의하면, 계산부(120)는 상기 비행 정보에 포함되는 각 비행체(10)의 임무에 따라 임무 가중치를 추가로 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산할 수 있다. 상기 임무 가중치의 일 예시를 하기 표 1에 정리하였다.According to an embodiment, the calculation unit 120 can calculate the antenna directivity vector by further applying the mission weight according to the mission of each air vehicle 10 included in the flight information. One example of the above mission weights is summarized in Table 1 below.

임무mission 임무 가중치Mission Weighting AA 1One BB 0.750.75 CC 0.50.5 DD 00

상기 표 1에서 비행체(10)의 임무는 A 내지 D이다. A는 고용량의 파일(이미지, 영상 등) 전송을 요구하는 임무나 전술적으로 중요한 임무에 해당할 수 있다. B는 일반 임무로서 default값에 해당할 수 있다. C는 저용량의 파일 전송을 요구하는 임무로서 상시 임무에 해당할 수 있다. D는 비행체(10)가 RF SILENT 모드인 경우 또는 통신 불능에 해당하는 경우를 포함할 수 있다. In Table 1 above, the mission of the air vehicle 10 is A to D. A may correspond to a task requiring a high-capacity file (image, video, etc.) transmission or a tactically important mission. B is a normal mission and may correspond to the default value. C is a task that requires a low-capacity file transfer, and can be a regular mission. D may include a case where the air vehicle 10 is in the RF SILENT mode or a case in which communication is disabled.

상기 RF SILENT 모드란 비행체(10)가 레이더에 탐지되지 않도록 통신 기능을 끈 채로 비행하는 모드를 의미한다. 따라서 해당 임무를 갖는 비행체(10)와는 통신을 수행할 필요가 없으므로 계산부(120)는 임무 가중치를 0으로 두어 안테나 지향 벡터의 계산에서 배제할 수 있다.The RF SILENT mode means a mode in which the air vehicle 10 is flipped with the communication function turned off so as not to be detected by the radar. Accordingly, since it is not necessary to perform communication with the air vehicle 10 having the corresponding mission, the calculation unit 120 can set the mission weight to zero and exclude it from the calculation of the antenna directivity vector.

상기 표 1의 임무 가중치는 일 예시이며, 비행체(10)의 종류, 안테나(20)의 종류에 따른 특성을 고려하여 보다 세분화된 값으로 설정될 수 있다.The mission weights shown in Table 1 are examples, and may be set to a finer value in consideration of the characteristics of the air vehicle 10 and the type of the antenna 20.

계산부(120)는 상기 임무 가중치를 상기 수학식 7 또는 수학식 8에 따라 계산되는 안테나 지향 벡터에 추가 적용하여 하기 수학식 9 또는 수학식 10에 따라 계산할 수 있다.The calculation unit 120 may calculate the mission weight using an antenna directivity vector calculated according to Equation (7) or Equation (8), and calculate Equation (9) or Equation (10).

Figure 112019022651505-pat00058
Figure 112019022651505-pat00058

Figure 112019022651505-pat00059
Figure 112019022651505-pat00059

상기 수학식 9 및 10에서

Figure 112019022651505-pat00060
은 상기 임무 가중치이다.In the above equations (9) and (10)
Figure 112019022651505-pat00060
Is the above mission weight.

상기와 같이 계산부(120)는 각 비행체(10)의 위치 정보를 이용하여 벡터

Figure 112019022651505-pat00061
을 구하고, 가중치 정보를 이용하여 안테나 지향 벡터를 계산하되 각 비행체(10)의 임무에 따른 임무 가중치를 추가 적용하여 안테나 지향 벡터를 계산할 수 있다. 따라서 상기 안테나 지향 벡터에 따라 안테나(20)를 지향하는 경우 각 비행체(10)별 임무에 최적화된 통신 품질을 제공할 수 있다.As described above, the calculation unit 120 uses the position information of each air vehicle 10,
Figure 112019022651505-pat00061
The antenna directivity vector is calculated using the weight information, and the antenna directivity vector can be calculated by applying the mission weight according to the mission of each air vehicle 10. Therefore, when the antenna 20 is oriented according to the antenna directivity vector, communication quality optimized for each mission 10 can be provided.

계산부(120)는 안테나 지향 벡터의 계산 결과를 제어부(130)에 전달한다.The calculation unit 120 transmits the calculation result of the antenna directivity vector to the controller 130.

제어부(130)는 전달받은 상기 안테나 지향 벡터의 계산 결과를 이용하여 안테나(20)를 제어한다. 구체적으로 제어부(130)는 상기 안테나 지향 벡터를 이용하여 안테나(20)의 고각과 방위각의 정보를 포함하는 안테나 지향각을 계산한다. 제어부(130)는 안테나(20)의 특성에 따라 상기 안테나 지향각을 필터링한다. The controller 130 controls the antenna 20 using the calculated result of the antenna direction vector. Specifically, the controller 130 calculates an antenna directivity angle that includes information of the elevation angle and the azimuth angle of the antenna 20 using the antenna directivity vector. The control unit 130 filters the antenna directivity angle according to the characteristics of the antenna 20.

일 실시예에 의하면, 제어부(130)는 상기 안테나 지향각의 계산 결과를 로우 패스 필터링 할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며 안테나(20)의 특성에 따라 특정 주파수 대역 범위의 신호만이 통과되도록 다른 방식(예를 들면 밴드패스 필터링)으로 상기 안테나 지향각을 필터링 할 수 있다.According to an embodiment, the controller 130 may perform low-pass filtering on the calculation result of the antenna directivity angle. However, the present invention is not limited thereto, and the antenna directivity angle may be filtered by another method (for example, band pass filtering) so that only signals in a specific frequency band range are passed according to the characteristics of the antenna 20.

제어부(130)는 필터링 된 값을 이용하여 안테나(20)가 상기 안테나 지향 벡터에 따른 방향으로 지향하도록 제어할 수 있다.The control unit 130 may control the antenna 20 to direct the antenna 20 in the direction corresponding to the antenna directivity vector using the filtered value.

상기와 같이 본 발명은 각 비행체 (10)의 위치를 이용하여 계산된 안테나 지향 벡터에 따른 방향으로 안테나(20)가 지향하도록 제어하는 바, 안테나(20)의 후보 지향각을 전수 조사하는 것에 비해 계산 부하가 줄어듦과 동시에 복수의 비행체(10)와의 통신 품질이 개선된다.As described above, the present invention controls the antenna 20 to be oriented in the direction corresponding to the calculated antenna directivity vector using the position of each air vehicle 10, and compared to the case in which the candidate directivity angle of the antenna 20 is allotted The calculation load is reduced and the communication quality with the plurality of air vehicles 10 is improved.

또한 본 발명은 안테나의 수신 신호가 최대가 되는 가중치를 적용하여 계산된 안테나 지향 벡터를 이용하는 바, 안테나 수신 신호의 감쇠를 보상하여 복수의 비행체와의 통신 품질을 보다 개선할 수 있다.Also, the present invention utilizes the antenna directivity vector calculated by applying the weight of the received signal of the antenna to maximize the communication quality with a plurality of vehicles by compensating the attenuation of the antenna received signal.

또한 본 발명은 각 비행체(10)의 임무에 따른 임무 가중치를 추가 적용하여 안테나 지향 벡터를 계산하는 바, 각 비행체(10)별 임무에 최적화된 통신 품질을 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, the antenna weighting vector is further calculated by applying the mission weight according to the mission of each air vehicle 10, so that the communication quality optimized for each air vehicle 10 can be provided.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an antenna directing method for simultaneous communication with a plurality of air vehicles according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 방법은 정보 수집 단계(S200), 계산 단계(S300) 및 제어 단계(S400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, an antenna directing method for simultaneous communication with a plurality of air vehicles according to another embodiment of the present invention may include an information collecting step (S200), a calculating step (S300), and a controlling step (S400).

S200에서, 통신부(110)가 임무통제기(30)로부터 복수의 비행체(10) 각각의 위치 및 임무 중에서 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는 비행 정보를 수신한다. 일 실시예에 의하면, 상기 비행 정보는 안테나(20)의 지향 벡터와 관련된 가중치에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.In S200, the communication unit 110 receives flight information including information on at least one of the position and mission of each of the plurality of air vehicles 10 from the mission controller 30. According to one embodiment, the flight information may further include information related to a weight associated with the directivity vector of the antenna 20. [

S300에서, 계산부(120)가 상기 비행 정보를 이용하여 안테나(20)의 수신 신호가 최대가 되는 안테나 지향 벡터를 계산한다. 구체적으로 계산부(120)는 안테나(20)의 위치를 원점으로 하여 상기 원점에서 복수의 비행체(10) 각각의 위치를 향하는 벡터

Figure 112019022651505-pat00062
을 구하고, 상기 원점과 상기 각각의 위치간 거리에 따른 가중치를 상기 벡터
Figure 112019022651505-pat00063
에 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산할 수 있다.In step S300, the calculation unit 120 calculates an antenna directivity vector that maximizes the reception signal of the antenna 20 using the flight information. More specifically, the calculation unit 120 calculates a vector (a vector) that points from the origin to the position of each of the plurality of air objects 10 with the position of the antenna 20 as the origin
Figure 112019022651505-pat00062
And a weight corresponding to the distance between the origin and each of the positions is calculated as the vector
Figure 112019022651505-pat00063
To calculate the antenna directivity vector.

일 실시예에 의하면, 계산부(120)는 상기 비행 정보에 포함되는 가중치 정보를 이용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산할 수 있다.According to an embodiment, the calculation unit 120 may calculate the antenna directivity vector using the weight information included in the flight information.

일 실시예에 의하면, 계산부(120)는 상기 가중치 정보를 이용하여 계산된 안테나 지향 벡터에 각 비행체(10)의 임무에 따른 임무 가중치를 추가 적용하여 안테나 지향 벡터를 계산할 수 있다.According to an embodiment, the calculation unit 120 may calculate an antenna directivity vector by additionally applying mission weights according to the mission of each air vehicle 10 to the antenna directivity vector calculated using the weight information.

S400에서, 제어부(130)가 안테나(20)가 상기 안테나 지향 벡터에 따른 방향으로 지향하도록 제어한다. 구체적으로 제어부(130)는 상기 안테나 지향 벡터를 이용하여 안테나(20)의 고각과 방위각의 정보를 포함하는 안테나 지향각을 계산한다. 제어부(130)는 안테나(20)의 특성에 따라 상기 안테나 지향각을 필터링하고 필터링 된 값을 이용하여 안테나(20)가 상기 안테나 지향 벡터에 따른 방향으로 지향하도록 제어할 수 있다.In step S400, the control unit 130 controls the antenna 20 to be oriented in the direction corresponding to the antenna directivity vector. Specifically, the controller 130 calculates an antenna directivity angle that includes information of the elevation angle and the azimuth angle of the antenna 20 using the antenna directivity vector. The control unit 130 may filter the antenna directivity angle according to the characteristics of the antenna 20 and control the antenna 20 to direct the antenna directivity direction according to the antenna directivity vector using the filtered value.

일 실시예에 의하면, 제어부(130)는 상기 안테나 지향각을 로우 패스 필터링 한 값을 이용하여 안테나(20)가 상기 안테나 지향 벡터에 따른 방향으로 지향하도록 제어할 수 있다.According to an embodiment, the controller 130 may control the antenna 20 to direct the antenna 20 in a direction corresponding to the antenna directivity vector using a value obtained by low-pass filtering the antenna directivity angle.

상기와 같이 본 발명은 각 비행체(10)의 위치를 이용하여 계산된 안테나 지향 벡터에 따른 방향으로 안테나(20)가 지향하도록 제어하는 바, 안테나(20)의 후보 지향각을 전수 조사하는 것에 비해 계산 부하가 줄어듦과 동시에 복수의 비행체(10)와의 통신 품질이 개선된다.As described above, the present invention controls the antenna 20 to be oriented in the direction corresponding to the calculated antenna directivity vector using the position of each air vehicle 10, and compared to the case in which the candidate directivity angle of the antenna 20 is allotted The calculation load is reduced and the communication quality with the plurality of air vehicles 10 is improved.

또한 본 발명은 안테나의 수신 신호가 최대가 되는 가중치를 적용하여 계산된 안테나 지향 벡터를 이용하는 바, 안테나 수신 신호의 감쇠를 보상하여 복수의 비행체와의 통신 품질을 보다 개선할 수 있다.Also, the present invention utilizes the antenna directivity vector calculated by applying the weight of the received signal of the antenna to maximize the communication quality with a plurality of vehicles by compensating the attenuation of the antenna received signal.

또한 본 발명은 각 비행체(10)의 임무에 따른 임무 가중치를 추가 적용하여 안테나 지향 벡터를 계산하는 바, 각 비행체(10)별 임무에 최적화된 통신 품질을 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, the antenna weighting vector is further calculated by applying the mission weight according to the mission of each air vehicle 10, so that the communication quality optimized for each air vehicle 10 can be provided.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 시뮬레이션 결과를 종래기술과 대비하여설명하기 위한 도면이다.5A to 5C are diagrams for explaining simulation results according to the present invention in comparison with the prior art.

도 5a는 시뮬레이션의 조건을 설명하기 위해 각 비행체(A1, A2, A3)를 2차원 좌표에 도시한 그래프이다. 도 5a를 참조하면, 시뮬레이션을 단순화하기 위해 총 3기의 비행체(A1, A2, A3)에 대하여 1000 m × 1000 m의 2차원 공간에서 시뮬레이션을 수행하였다. 각 비행체의 위치와 관련하여, 비행체 A1은

Figure 112019022651505-pat00064
, 비행체 A2는 (-100, 200), 비행체 A3은 (100, 500)으로 설정하였다. 시뮬레이션은 2 GHz 주파수 대역으로
Figure 112019022651505-pat00065
범위에서 수행하였다. 그 때의 성능 지표인
Figure 112019022651505-pat00066
및
Figure 112019022651505-pat00067
를 도 5b 및 도 5c에 각각 도시하였다.5A is a graph showing two-dimensional coordinates of each of the flying objects A1, A2, and A3 in order to explain the conditions of the simulation. Referring to FIG. 5A, in order to simplify the simulation, simulation was performed in a two-dimensional space of 1000 m × 1000 m for a total of three air vehicles (A1, A2, and A3). Regarding the position of each flight, flight A1
Figure 112019022651505-pat00064
, Flight body A2 is set to (-100, 200), and flight body A3 is set to (100, 500). The simulation is in the 2 GHz frequency band.
Figure 112019022651505-pat00065
Lt; / RTI > The performance indicator at that time
Figure 112019022651505-pat00066
And
Figure 112019022651505-pat00067
Are shown in Figs. 5B and 5C, respectively.

도 5b는 수학식 7에 따른 안테나 지향 벡터를 이용하였을 때의 시간에 따른 최소 신호 세기

Figure 112019022651505-pat00068
를 종래 기술과 비교하여 도시한 그래프이다. FIG. 5B is a graph showing a minimum signal intensity according to time when the antenna directivity vector according to Equation (7) is used.
Figure 112019022651505-pat00068
In comparison with the prior art.

도 5b에서 M1은 복수의 비행체(10)의 중심점을 지향하는 방식이고 M2는 본 발명의 일 실시예에 따라 가중치가 적용된 안테나 지향 벡터를 사용하는 방식이며 M3은 안테나(20)의 후보 지향각을 전수 조사하는 종래의 방식이다. In FIG. 5B, M1 is a method of orienting the center points of a plurality of air vehicles 10, M2 is a method of using weighted antenna direction vectors according to an embodiment of the present invention, and M3 is a method of orienting a candidate orientation angle of the antenna 20 This is a conventional method of examining the whole number.

본 발명의 일 실시예에 따른 M2는 중심점을 지향하는 M1보다 좋은 성능을 보이며 전수조사를 수행하는 종래기술 M3과 대체로 유사한 성능을 보여준다.M2 according to an exemplary embodiment of the present invention exhibits a performance comparable to that of the prior art M3 which performs better than the center-oriented M1 and performs all-round survey.

도 5c는 수학식 8에 따른 안테나 지향 벡터를 이용하였을 때 시간에 따른 평균 신호 세기

Figure 112019022651505-pat00069
를 종래 기술과 비교하여 도시한 그래프이다. 도 5c에서 M4는 복수의 비행체(10)의 중심점을 지향하는 방식이고 M5는 본 발명의 일 실시예에 따라 가중치가 적용된 안테나 지향 벡터를 사용하는 방식이며 M6은 안테나(20)의 후보 지향각을 전수 조사하는 종래의 방식이다.FIG. 5c shows an average signal intensity over time when an antenna directivity vector according to Equation 8 is used.
Figure 112019022651505-pat00069
In comparison with the prior art. In FIG. 5C, M4 denotes a method of aiming a center point of a plurality of air vehicles 10, M5 denotes a method of using weighted antenna directivity vectors according to an embodiment of the present invention, and M6 denotes a candidate directivity angle of antenna 20 This is a conventional method of examining the whole number.

도 5c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 M5는 종래기술인 M6과 거의 유사한 성능을 보여주면서 중심점을 지향하는 M4보다 좋은 성능을 보여준다.Referring to FIG. 5C, the M5 according to an exemplary embodiment of the present invention exhibits performance similar to that of the conventional M6, and performs better than the center-oriented M4.

상기 도5b 및 도 5c를 참조하면 본 발명은 각 비행체(A1~A3)의 위치를 고려하여 안테나(20)의 지향 벡터를 계산하여 지향함에도 전수 조사를 수행하는 종래기술과 유사한 성능을 보여준다. 따라서 본 발명은 종래 기술 대비 통신 성능은 유지하면서도 계산 부하는 줄이는 바, 비행체(10)의 수가 더 많아지는 경우에도 복수의 비행체(10)와 안정적으로 통신을 수행할 수 있다.Referring to FIGS. 5B and 5C, the present invention is similar to the conventional art in which the direction vector of the antenna 20 is calculated in consideration of the position of each of the air vehicles A1 to A3, but the survey is performed. Accordingly, the present invention reduces the calculation load while maintaining the communication performance compared to the prior art, so that it is possible to stably communicate with a plurality of air vehicles 10 even when the number of air vehicles 10 is increased.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

10: 비행체
20: 안테나
30: 임무통제기
100: 안테나 지향 장치
110: 통신부
120: 계산부
130: 제어부10: Aircraft
20: Antenna
30: Mission controller
100: Antenna-oriented device
110:
120:
130:

Claims (11)

통신부가 임무통제기로부터 복수의 비행체 각각의 위치 및 임무 중에서 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는 비행 정보를 수신하는 정보 수집 단계;
계산부가 상기 비행 정보를 이용하여 안테나의 수신 신호가 최대가 되는 안테나 지향 벡터를 계산하는 계산 단계; 및
제어부가 상기 안테나 지향 벡터에 따른 방향으로 지향하도록 상기 안테나를 제어하는 제어 단계를 포함하고,
상기 계산 단계에서,
상기 계산부는 상기 안테나의 위치를 원점으로 하여 상기 원점에서 상기 복수의 비행체 각각의 위치를 향하는 벡터를 구하고, 상기 원점과 상기 각각의 위치간 거리에 따른 가중치를 상기 벡터에 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하는 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 방법.An information collecting step in which the communication unit receives flight information including at least one of a position and a mission of each of the plurality of air vehicles from the mission controller;
A calculating step of calculating an antenna directivity vector by which a calculation signal of the antenna is maximized using the flight information; And
And a control step of controlling the antenna so that a control unit directs the antenna in a direction in accordance with the antenna directivity vector,
In the calculating step,
Wherein the calculation unit obtains a vector pointing to a position of each of the plurality of flying objects at the origin with the position of the antenna as an origin, applying a weight according to the distance between the origin and each position to the vector, Wherein the first and second antennas are connected to each other via the antenna. 제1 항에 있어서,
상기 비행 정보는 상기 가중치에 관한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 방법.The method according to claim 1,
Wherein the flight information further includes information about the weight. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제2 항에 있어서,
상기 계산 단계에서,
상기 계산부는 상기 가중치에 관한 정보에 따라 하기 수학식
Figure 112019022651505-pat00070

을 이용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하고, 여기서
Figure 112019022651505-pat00071
은 상기 안테나 지향 벡터이고 N은 상기 비행체의 수이며 n은 자연수이고
Figure 112019022651505-pat00072
은 상기 원점에서 n번째 비행체를 향하는 벡터이고
Figure 112019022651505-pat00073
은 상기 원점에서 n번째 비행체까지의 거리인 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 방법.3. The method of claim 2,
In the calculating step,
Wherein the calculation unit calculates a weighting factor
Figure 112019022651505-pat00070

To calculate the antenna steering vector,
Figure 112019022651505-pat00071
Is the antenna-oriented vector, N is the number of the aircraft, n is a natural number
Figure 112019022651505-pat00072
Is the vector from the origin to the nth flight
Figure 112019022651505-pat00073
Wherein the distance from the origin to the nth flight is the distance from the origin to the nth flight. 제2 항에 있어서,
상기 계산 단계에서,
상기 계산부는 상기 가중치에 관한 정보에 따라 하기 수학식
Figure 112019022651505-pat00074

을 이용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하고, 여기서
Figure 112019022651505-pat00075
은 상기 안테나 지향 벡터이고 N은 상기 비행체의 수이며
Figure 112019022651505-pat00076
은 상기 원점에서 n번째 비행체를 향하는 벡터이고 n은 자연수이며
Figure 112019022651505-pat00077
은 상기 원점에서 n번째 비행체까지의 거리인 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 방법.3. The method of claim 2,
In the calculating step,
Wherein the calculation unit calculates a weighting factor
Figure 112019022651505-pat00074

To calculate the antenna steering vector,
Figure 112019022651505-pat00075
Is the antenna direction vector and N is the number of the flying objects
Figure 112019022651505-pat00076
Is the vector from the origin to the nth flight and n is a natural number
Figure 112019022651505-pat00077
Wherein the distance from the origin to the nth flight is the distance from the origin to the nth flight. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
상기 계산 단계에서,
상기 계산부는 상기 복수의 비행체 각각의 임무에 따라 기 설정된 임무 가중치를 추가로 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하는 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 방법.The method according to claim 3 or 4,
In the calculating step,
Wherein the calculation unit further calculates the antenna directivity vector by further applying a predetermined mission weight according to the mission of each of the plurality of air vehicles. 제1 항에 있어서,
상기 제어 단계에서,
상기 제어부는 상기 안테나 지향 벡터를 이용하여 안테나 지향각을 계산하고, 상기 안테나 지향각을 상기 안테나의 동작 특성을 이용하여 필터링하며, 필터링된 값을 이용하여 상기 안테나를 제어하는 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 방법.The method according to claim 1,
In the control step,
Wherein the controller calculates an antenna directivity angle using the antenna directivity vector, filters the antenna directivity angle using an operation characteristic of the antenna, and controls the antenna using the filtered value. Antenna Oriented Method for Simultaneous Communication with Air Vehicles. 임무통제기로부터 복수의 비행체 각각의 위치 및 임무 중에서 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는 비행 정보를 수신하는 통신부;
상기 비행 정보를 이용하여 안테나의 수신 신호가 최대가 되는 안테나 지향 벡터를 계산하는 계산부; 및
상기 안테나가 상기 안테나 지향 벡터에 따른 방향으로 지향하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 계산부는 상기 안테나의 위치를 원점으로 하여 상기 원점에서 상기 복수의 비행체 각각의 위치를 향하는 벡터를 구하고, 상기 원점과 상기 각각의 위치간 거리에 따른 가중치를 상기 벡터에 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하는 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 장치.A communication unit for receiving flight information including at least one of a position and a mission of each of a plurality of air vehicles from the mission controller;
A calculation unit for calculating an antenna directivity vector that maximizes a received signal of the antenna using the flight information; And
And a controller for controlling the antenna to be oriented in a direction corresponding to the antenna directivity vector,
Wherein the calculation unit obtains a vector pointing to a position of each of the plurality of flying objects at the origin with the position of the antenna as an origin, applying a weight according to the distance between the origin and each position to the vector, Wherein the plurality of flight objects are connected to the antenna. 제7 항에 있어서,
상기 비행 정보는 상기 가중치에 관한 정보를 더 포함하며
상기 계산부는 상기 가중치에 관한 정보에 따라 하기 수학식
Figure 112019022651505-pat00078

을 이용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하고, 여기서
Figure 112019022651505-pat00079
은 상기 안테나 지향 벡터이고 N은 상기 비행체의 수이며 n은 자연수이고
Figure 112019022651505-pat00080
은 상기 원점에서 n번째 비행체를 향하는 벡터이고
Figure 112019022651505-pat00081
은 상기 원점에서 n번째 비행체까지의 거리인 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 장치.8. The method of claim 7,
The flight information further includes information about the weight
Wherein the calculation unit calculates a weighting factor
Figure 112019022651505-pat00078

To calculate the antenna steering vector,
Figure 112019022651505-pat00079
Is the antenna-oriented vector, N is the number of the aircraft, n is a natural number
Figure 112019022651505-pat00080
Is the vector from the origin to the nth flight
Figure 112019022651505-pat00081
Wherein the distance from the origin to the nth flight is the distance from the origin to the nth flight. 제7 항에 있어서,
상기 비행 정보는 상기 가중치에 관한 정보를 더 포함하며
상기 계산부는 상기 가중치에 관한 정보에 따라 하기 수학식
Figure 112019022651505-pat00082

을 이용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하고, 여기서
Figure 112019022651505-pat00083
은 상기 안테나 지향 벡터이고 N은 상기 비행체의 수이며
Figure 112019022651505-pat00084
은 상기 원점에서 n번째 비행체를 향하는 벡터이고 n은 자연수이며
Figure 112019022651505-pat00085
은 상기 원점에서 n번째 비행체까지의 거리인 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 장치.8. The method of claim 7,
The flight information further includes information about the weight
Wherein the calculation unit calculates a weighting factor
Figure 112019022651505-pat00082

To calculate the antenna steering vector,
Figure 112019022651505-pat00083
Is the antenna direction vector and N is the number of the flying objects
Figure 112019022651505-pat00084
Is the vector from the origin to the nth flight and n is a natural number
Figure 112019022651505-pat00085
Wherein the distance from the origin to the nth flight is the distance from the origin to the nth flight. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
상기 계산부는 상기 복수의 비행체 각각의 임무에 따라 기 설정된 임무 가중치를 추가로 적용하여 상기 안테나 지향 벡터를 계산하는 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 장치.10. The method according to claim 8 or 9,
Wherein the calculation unit further calculates the antenna directivity vector by further applying a predetermined mission weight according to the mission of each of the plurality of air vehicles. 제7 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 안테나 지향 벡터를 이용하여 안테나 지향각을 계산하고, 상기 안테나 지향각을 상기 안테나의 동작 특성을 이용하여 필터링하며, 필터링 된 값을 이용하여 상기 안테나를 제어하는 것을 특징으로 하는 복수의 비행체와 동시 통신을 위한 안테나 지향 장치.8. The method of claim 7,
Wherein,
Calculating an antenna directivity angle using the antenna directivity vector, filtering the antenna directivity angle using an operation characteristic of the antenna, and controlling the antenna using the filtered value. Antenna oriented device for communication.
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