KR102020788B1 - 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법 - Google Patents

다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 수신되는 모든 위성신호에 대한 위성 NID 정보 없이도, 미리 저장되어 있는 위성궤도 정보들을 이용하여 확률적으로 타겟위성을 추정하고 이를 추적하여 위성신호를 수신할 수 있는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법에 관한 것이다.

Description

다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법 {Satellite tracking antenna system and method in plurality of satellite environments}
본 발명은 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IDU(Indoor Unit) 없이도, 다수의 위성 환경에서 원하는 위성을 추정하여 추적할 수 있는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법에 관한 것이다.
유럽에는 위성이 많고 각 위성에는 동일한 편파와 중계기가 많아서 위성신호가 겹치는 경우가 많다.
각 위성마다 상이한 궤도로 설정되어 있기 때문에, 앙각 및 방위각은 상이하지만, 그 궤도의 간격이 조밀하여 별도의 위성 판별 없이는 수신받고 있는 위성신호가 타겟위성의 위성신호인지 확신할 수 없다.
그렇기 때문에, 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 위성 중계기의 정보를 통해 획득하는 편파 정보와 주파수 정보 등을 통해서 타겟위성을 1차 추정하고, IDU(Indoor Unit)에서 타겟위성의 편파, Symbol rate, 주파수 등을 확인하여 일치하는지 판단하고 NID(Network ID) 데이터베이스를 통해서 검출된 위성신호에 포함되어 있는 NID와 일치하는지 판단함으로써, 타겟위성을 추정의 정확도를 향상시키고 있다.
즉, 종래의 IDU는 안테나의 온/오프를 제어하며, 안테나의 상태를 모니터링할 수 있으며, 튜너 제어를 통해서 다수의 위성 환경에서 타겟위성의 추정 및 추적할 수 있어, 안테나 시스템의 필수 구성이였다. 그렇지만, 안테나와 IDU 그리고 셋톱박스의 연결 및 설치 방법이 매우 복잡하여 전문가가 아닌 일반 사용자는 직접 설치하거나 유지 보수의 어려움이 존재한다.
또한, 위성상황이 변함에 따라 추적 주파수, 편파 등을 업데이트하기 위한 안테나의 펌웨어 업데이트를 수행하기 위해서는 별도의 저장수단을 통한 다운로드 과정을 진행한 후 이를 IDU에 다운받은 펌웨어 업데이트 데이터를 업로드하여 안테나의 펌웨어 업데이트가 이루어지도록 하는 번거로운 문제점이 있다.
더불어, 기존 안테나 시스템은 IDU에서 전원을 공급하기 때문에, 전류 소모량에 제한을 두지 않고 있어, 차량 배터리의 소모가 커지는 것은 불가피하다.
이와 관련해서, 국내등록특허 제10-0392253호("다중위성신호 이동 수신용 능동안테나 시스템 및 추적제어방법")에서는 동일 편파 및 동일 주파수의 다중의 위성 신호가 존재하는 환경에서 이동 중에 원하는 위성 신호를 수신할 수 있으며, 수신지역의 변경에 따른 위성의 수신신호레벨, 추적주파수 및 추적채널의 대역폭 등의 변화에 대처할 수 있는 능동 안테나 시스템 및 추적제어방법을 개시하고 있다.
이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법에서는, IDU 연결없이도 다수의 위성 환경에서 원하는 위성(타겟위성)을 추정 및 추적하고자 한다.
국내등록특허 제10-0392253호(등록일 2003.07.09.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, IDU(Indoor Unit) 없이도, 다수의 위성 환경에서 원하는 위성을 추정하여 추적할 수 있는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법을 제공하는 것이다.
또한, IDU를 사용하지 않기 때문에, 전류 소모가 적은 저전류 안테나 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서, 적어도 하나의 위성으로부터 위성신호를 수신받는 안테나(110)와, 상기 안테나(110)로 수신된 상기 위성신호를 중간 주파수의 위성신호로 하향 변환하는 위성신호 변환부(120)와, 상기 위성신호 변환부(120)에서 주파수 하향 변환한 상기 위성신호의 세기를 감지하는 신호세기 검출부(130)와, 상기 신호세기 검출부(130)에서 감지한 상기 위성신호의 세기 정보와 기저장된 다수의 위성에 대한 위성궤도 정보를 이용하여, 상기 위성신호에 해당하는 타겟위성을 추정하여 추적하는 제어부(140)를 포함하는 안테나부(100) 및 상기 안테나부(100)로부터 전송되는 상기 위성신호를 출력수단(300)으로 전송하는 위성방송 수신기(200)를 포함하며, 상기 제어부(140)는 상기 신호세기 검출부(130)에서 감지한 상기 위성신호에 해당하는 위치관련정보를 연산한 후, 연산한 상기 위치관련정보들과 기저장되어 있는 다수의 위성의 궤도관련정보들을 비교 분석하여 타겟위성을 추정하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 신호세기 검출부(130)는 상기 위성신호의 세기가 기설정된 임계값보다 큰 경우에만 감지하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 안테나부(100)는 다수의 위성의 궤도관련정보들을 데이터베이스화하여 저장 및 관리하는 메모리부(141)를 더 포함하여 구성되되, 상기 제어부(140)는 상기 메모리부(141)의 상기 궤도관련정보들과 상기 위치관련정보들을 비교 분석하여, 상기 안테나(110)를 기준으로 상기 위성들의 간격정보들을 연산하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 제어부(140)는 연산한 상기 위성들의 간격정보들 중 가장 근접한 간격의 위성을 타겟위성으로 추정하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 안테나부(100)는 추정한 상기 타겟위성의 위치로 상기 안테나(110)를 이동시키는 모터부(150) 및 상기 제어부(140)의 구동신호에 따라 상기 모터부(150)를 구동시키는 모터 구동부(160)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템은 입력신호에 따라, 상기 안테나부(100)를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 어플리케이션이 설치된 사용자 단말부(400)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 안테나부(100)는 상기 사용자 단말부(400)와 근거리 통신을 수행하기 위한 통신부(170)를 더 포함하여 구성되며, 상기 통신부(170)는 상기 사용자 단말부(400)와의 근거리 통신을 통해서 타겟위성을 추정 및 추적을 위한 상기 제어신호를 전송받는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 추적 방법은, 다수의 위성 환경에서의 안테나부에서, 적어도 하나의 위성으로부터 위성신호를 수신받는 위성신호 수신단계(S100), 안테나부에서, 상기 위성신호 수신단계(S100)에 의해 수신된 상기 위성신호를 중간 주파수의 위성신호로 하향 변환하는 주파수 변환단계(S200), 안테나부에서, 상기 주파수 변환단계(S200)에 의해 주파수 하향 변환한 상기 위성신호의 세기를 감지하는 위성세기 감지단계(S300), 안테나부에서, 상기 위성세기 감지단계(S300)에 의해 감지한 상기 위성신호의 세기정보에 해당하는 위치관련정보를 연산하는 위치 연산단계(S400), 안테나부에서, 상기 위치 연산단계(S400)에 의해 연산한 상기 위치관련정보와 기저장된 다수의 위성에 대한 위성궤도 정보를 비교 분석하여, 상기 위성신호에 해당하는 타겟위성을 추정하는 분석단계(S500) 및 안테나부에서, 상기 분석단계(S500)에 의해 추정한 상기 타겟위성의 위치로 안테나를 이동시키는 추적단계(S600)로 이루어지며, 상기 분석단계(S500)는 상기 위치관련정보와 기저장된 다수의 위성에 대한 위성궤도 정보를 비교 분석하여 안테나를 기준으로 상기 위성들의 간격정보들을 연산한 후, 가장 근접한 간격의 위성을 상기 타겟위성으로 추정하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 위성세기 감지단계(S300)는 상기 위성신호의 세기가 기설정된 임계값보다 큰 경우에만 감지하는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 추적 방법은 안테나부에서, 사용자 단말부로부터 타겟위성을 추정 및 추적하기 위한 제어신호를 입력받는 제어단계(S10)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법은 IDU를 사용하지 않고도 다수의 위성 환경에서 원하는 위성(타겟위성)을 추정 및 추적할 수 있어, 저전력 안테나 시스템을 구성할 수 있는 장점이 있다.
또한, IDU가 필요하지 않기 때문에, 안테나 시스템 자체의 설치 비용을 저감할 수 있을 뿐 아니라, 종래의 안테나 시스템 대비 안테나부를 위성방송 수신기에 직접 연결할 수 있어, 연결 및 설치가 간단하여 일반 사용자도 용이하게 관리할 수 있는 장점이 있다.
더불어, 위성환경이 변함에 따라 추적 주파수, 편파 등을 업데이트하기 위한 안테나의 펌웨어 업데이트를 수행할 경우, 사용자 단말부와의 통신을 통해서 펌웨어 업로드 뿐 아니라, 제어를 위한 인터페이스 지원이 가능한 장점이 있다.
도 1은 종래의 위성 추적 안테나 시스템의 구성 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템의 구성 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 위성 추적 방법의 순서도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
더불어, 시스템은 필요한 기능을 수행하기 위하여 조직화되고 규칙적으로 상호 작용하는 장치, 기구 및 수단 등을 포함하는 구성 요소들의 집합을 의미한다.
종래의 위성 추적 안테나 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 안테나, IDU(Indoor Unit), 위성방송 수신기(Set top box) 및 출력수단(TV)로 이루어지는 것이 일반적이다.
유럽과 같이, 다수의 위성이 있는 환경에서는, 각 위성에 대한 동일한 편파와 중계기가 많아 위성신호의 겹침이 불가피하다.
(예를 들자면, 유럽에서는, ASTRA 1, 2, 3, 4, Hotbird, Eutelsat 9E, Eutelsat 5W, Turksat, Hellasat, Hispasat 등의 위성신호가 겹치는 경우가 많다.)
이와 같이, 위성이 많고 주파수 겹침이 많을 경우, 위성 판별 없이 정확한 타겟위성을 확신할 수 없다.
그렇기 때문에, 위성 중계기 정보를 통한 편파 정보와 주파수 정보 등으로 1차 추적을 사용한 후, IDU를 통한 타겟위성의 편파 정보, symbol rate 정보, 추적 주파수 정보 등을 확인하고, NID 데이터베이스를 통한 타겟위성의 동일번호를 대조하여 타겟위성을 추적하는 것이 일반적이다.
이와는 달리, 한국과 일본의 경우, 한국 위성과 일본 위성은 서로 근접하여 위치하고 있지만, 커버리지나 스펙트럼 상의 중계기가 겹치지 않기 때문에, NID 대조 없이도 추적 주파수 선택을 통한 타겟위성을 추적할 수 있다.
즉, 위성이 있다고 판단되면 해당 지점을 추적하도록 설정하기 때문에 IDU 없이도 안테나 단독으로 동작을 수행하기 된다. 그렇지만, 위성방송 수신기를 통한 충분한 동작전원 공급이 곤란하기 때문에 별도의 전원 공급 수단인 Power Insert가 구비되는 것이 일반적이다.
이러한 한국과 일본의 경우에는, 위성신호가 겹치지 않기 때문에 가능하지만, 유럽과 같이 다수의 위성신호가 겹칠 경우, 한국과 일본과 같은 안테나 시스템을 통해서 타겟위성 신호를 전혀 특정할 수 없을 단점이 있다.
뿐만 아니라, 현재 유럽의 안테나 시스템의 경우, 반드시 IDU가 필요하기 때문에 IDU 구성 자체로 인한 안테나 시스템의 비용 증가가 불가피하며, 안테나와 IDU 그리고 위성방송 수신기 간의 연결 및 설치 방법이 복잡하여 일반 사용자가 이를 설치 및 유지보수하는 것이 거의 불가능하다.
또한, 위성상황 변화에 따른 안테나 펌웨어 업데이트를 진행하기 위해서는 반드시 IDU를 통해서만 업데이트 진행이 가능하며, IDU의 전류 소모로 인해 차량 배터리 소모가 커지는 문제점이 있다.
종래의 위성 안테나 시스템에 대해서 일 예를 들자면, 포지셔너 타입 안테나 시스템의 위성 추적 방법으로 방위각과 앙각을 바꾸어가면서 위성신호의 세기를 감지하여 위성을 추적하고, 위성이 있다고 판단되면 해당 자리에서 추적 주파수, 편파, Symbol Rate, DVB-S/S2 방식, NID를 대조하여 위성이 판별될 경우, 해당 위치로 안테나의 자세를 유지하게 된다. 자세를 유지하면서 IDU 전원을 최대 절전모드로 전환하고 수신기 전원으로 LNB(Low Noise Blockdown Converter)를 구동시켜 연결되어 있는 출력수단(TV)을 통해서 시청을 하게 된다.
이와 같이, 종래의 위성 안테나 시스템은 위성이 많고 주파수 겹침이 많을 경우, 위성 판별을 위한 IDU 구성이 반드시 요구되며, IDU 구성을 포함하기 위한 불편함과 IDU에 의한 불필요한 전류 소모 등의 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, IDU 없이도 안테나로 수신되는 위성신호와 해당위성의 궤도정보만을 이용하여 위성의 추정 및 추적을 수행할 수 있는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법에 관한 것이다.
특히, IDU 구성이 없기 때문에, 안테나로 수신기를 통해서 직접 전원 공급이 가능하며, 안테나, 위성방송 수신기(Set top box) 및 출력수단(TV)의 연결을 통해서 이루어지기 때문에 일반 사용자도 용이하게 설치 및 유지보수를 진행할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법은 종래에 안테나를 제어하는 IDU 없이 구성되었기 때문에, 안테나를 제어하기 위한 사용자 단말부(스마트 폰 등)를 통해서 제어신호를 입력받는 것이 바람직하며, 이와 관련해서 상세히 후술하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템의 구성도이며, 도 3을 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나부(100), 상기 안테나부(100)로부터 전송되는 위성신호를 출력수단(300)으로 전송하는 위성방송 수신기(200)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 위성방송 수신기(200)는 set top box를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 상기 출력수단(300)으로는 TV를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템은 상술한 바와 같이, 다수의 위성이 존재하는 환경에서 다수의 위성으로부터 위성신호를 수신받는 와중에 원하는 위성(타겟위성)을 추정하고 이를 추적하기 위한 안테나 시스템으로서, 이를 위해, 상기 안테나부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나(110), 위성신호 변환부(120), 신호세기 검출부(130), 제어부(140)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
각 구성에 대해서 자세히 알아보자면,
상기 안테나(110)는 다수의 위성 환경에서 적어도 하나의 위성으로부터 위성신호를 수신받을 수 있으며, 상기 위성신호 변환부(120)는 상기 안테나(110)로 수신된 상기 위성신호를 중간 주파수의 위성신호로 하향 변환할 수 있다.
이를 위해, 상기 위성신호 변환부(120)는 LNB(Low Noise Blockdown Converter)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 상기 안테나(110)를 통해서 수신된 상기 위성신호를 증폭하고 신호에 포함되어 있는 잡음을 제거하면서, 중간 주파수의 위성신호로 하향 변환하게 된다.
이 때, 상기 위성신호 변환부(120)는 상기 LNB의 구성에 따라 지원가능한 편파(HH, HV, LH, LV)를 상이하게 갖을 수 있으며, 편파는 LNB에 입력되는 전원에 따라 결정되며, 본 발명에서는 LNB의 구성이나 이에 따른 지원가능한 편파에 대해서 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 안테나부(100)는 상기 위성신호 변환부(120)에서 주파수 하향 변환한 상기 위성신호를 동일한 두 개의 동일 주파수의 위성신호로 분배하는 전력 분배기(미도시)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 신호세기 검출부(130)는 상기 전력 분배기로부터 주파수 하향 변환한 상기 위성신호의 세기를 감지할 수 있다.
상세하게는, 상기 신호세기 검출부(130)는 셋팅된 주파수의 AGC(Automatic Gain Control) 신호를 출력하여 상기 위성신호의 세기를 감지하는 것이 바람직하다.
이 때, 주파수의 셋팅은 상술한 바와 같이, 종래에는 IDU의 조작을 통해서 진행했지만, 본 발명에서는 IDU를 포함하고 있지 않기 때문에, 주파수 셋팅을 위한 제어신호를 외부에서 입력하는 것이 바람직하다.
이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 스마트폰을 포함하며, 근거리 통신을 수행할 수 있는 사용자 단말부(400)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상세하게는, 상기 사용자 단말부(400)는 외부 사용자에 의해 입력받은 입력신호에 따라 상기 안테나부(100)를 제어하기 위한 제어신호를 생성할 수 있는 어플리케이션이 미리 설치되는 것이 가장 바람직하다.
상기 안테나부(100)는 상기 사용자 단말부(400)와의 통신을 수행하기 위해 통신부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 때, 상기 안테나부(100)는 상기 사용자 단말부(400)의 GPS 신호를 이용하여 상기 안테나(110)의 위치정보의 예측에 이용할 수 있도록 상기 통신부(170)는 근거리 통신을 수행하는 것이 바람직하다. 더불어, 상기 사용자 단말부(400)의 제어신호를 통해서 상기 위성방송 수신기(200)에서 상기 안테나부(100)로 구동전원을 공급할 수도 있다.
상기 사용자 단말부(400) 역시 블루투스 등의 근거리 통신을 수행하도록 구성되는 것이 바람직하며, 상기 어플리케이션을 통해서 생성된 상기 제어신호를 근거리 통신을 통해서 상기 안테나부(100)로 전송할 수 있다.
즉, 상기 신호세기 검출부(130)에서 셋팅된 주파수의 AGC 신호를 출력하여 상기 위성신호의 세기를 감지함에 있어서, 주파수 셋팅을 위한 제어신호는 상기 사용자 단말부(400)와의 근거리 통신을 통해서 입력받는 것이 가장 바람직하다.
상기 신호세기 검출부(130)에서 출력한 상기 AGC 신호는 AD 변환기(미도시)를 통해서 Analog ?? Digital 변환한 후, 분석함으로써 상기 위성신호의 세기를 감지하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 신호세기 검출부(130)는 상기 위성신호의 감지 자체를 상기 위성신호의 세기가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우에만 감지하거나, 모든 위성신호를 감지하되 상기 위성신호의 세기가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우에만 상기 제어부(140)로 상기 위성신호의 세기 정보를 전송하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 신호세기 검출부(130)는 상기 위성신호의 세기가 미리 설정된 임계값인 해당지역의 노이즈(noise)보다 큰 경우에만 상기 제어부(140)로 상기 위성신호의 세기 정보를 전송하는 것이 바람직하다.
이를 통해서, 상기 안테나(110)를 통해서 수신되는 다수의 위성신호 중 신호 세기가 미약한 위성신호에 대해서는 더 이상의 추정 및 추적을 진행하지 않는 것이 바람직하다.
상기 제어부(140)는 상기 신호세기 검출부(130)에서 감지한 상기 위성신호의 세기 정보와 미리 저장된 다수의 위성에 대한 위성궤도 정보를 이용하여, 상기 위성신호에 해당하는 타겟위성을 추정하여 추적하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 상기 안테나부(100)는 메모리부(141)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 상기 메모리부(141)는 다수의 위성들에 대한 궤도관련정보들을 데이터베이스화하여 저장 및 관리하는 것이 바람직하다.
상기 궤도관련정보들이란, 다수의 위성들에 대한 궤도정보인 앙각 및 방위각 등을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 제어부(140)는 상기 신호세기 검출부(130)에서 감지한 상기 위성신호에 해당하는 위치관련정보를 연산할 수 있다.
이 때, 상기 신호세기 검출부(130)에서 감지한 상기 위성신호는 상술한 바와 같이, 그 세기가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우에 해당한다.
상기 제어부(140)는 상기 신호세기 검출부(130)에서 감지한 상기 위성신호에 해당하는 위치관련정보, 다시 말하자면, 상기 위성신호가 감지되는 곳의 앙각과 방위각을 계산하여 상기 위치관련정보로 연산하는 것이 바람직하다.
이 때, 상술한 바와 같이, 상기 사용자 단말부(400)의 GPS 신호를 전송받아 이용할 경우, 상기 위성신호가 감지되는 곳에 대한 위치정보가 좀 더 정확해짐으로써, 감지한 상기 위성신호에 대한 앙각과 방위각을 계산하여 상기 위치관련정보로 연산의 정확도를 향상시킬 수 있다.
즉, 이를 통해서, 상기 제어부(140)는 상기 메모리부(141)에서 저장 및 관리하고 있는 궤도관련정보들과 연산한 상기 위치관련정보들을 비교 분석하여, 상기 안테나(110)를 기준으로 상기 위성들의 간격정보들을 연산할 수 있다.
다시 말하자면, 상기 제어부(140)는 상기 신호세기 검출부(130)에서 감지한 상기 위성신호에 해당하는 위치관련정보를 연산하여 해당 위성신호가 감지되는 곳의 앙각과 방위각을 계산할 수 있으며, 미리 저장하고 있는 다수의 위성들의 궤도정보와 연산한 위치관련정보를 비교 분석하게 된다.
이에 따라, 상기 위성신호가 감지되는 곳을 기준으로 상기 위성들의 궤도 간격정보들을 연산할 수 있다.
이를 이용하여, 상기 제어부(140)는 연산한 상기 위성들의 궤도 간격정보들 중 가장 근접한 간격의 위성을 타겟위성으로 추정하는 것이 바람직하다.
다시 말하자면, 상기 위성신호가 감지되는 곳과 가장 근접한 궤도 간격정보를 갖고 있는 위성을 타겟위성으로 추정하게 된다.
상세하게는, 상기 제어부(140)는 상기 신호세기 검출부(130)에서 감지한 상기 위성신호들 중에서 신호라고 인식되는 신호들의 집합을 생성한 후, 생성한 집합 안에서 각 신호들과의 위성의 각도값을 연산하고, 연산한 위성의 각도값과 집합 내에서의 상관관계를 이용하여 타겟위성을 추정(검출)하는 알고리즘을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이 후, 상기 안테나부(100)는 상기 제어부(140)를 통해서 추정한 상기 타겟위성을 추적하기 위하여, 모터부(150) 및 모터 구동부(160)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 모터부(150)는 상기 제어부(140)에서 추정한 상기 타겟위성의 위치로 상기 안테나(110)를 이동시킬 수 있으며, 상기 모터 구동부(160)는 상기 제어부(140)의 구동신호에 따라 상기 모터부(150)를 구동시키는 것이 바람직하다.
이렇게 이동된 상기 안테나(110)의 자세를 고정한 후 상기 위성방송 수신기(200)로 상기 위성신호를 전송함으로써, 상기 출력수단(300)에 출력되는 것이 바람직하며, 이 때, 상기 위성방송 수신기(200)로 전송되는 상기 위성신호는 상기 전력 분배기를 통해서 분배된 중간 주파수로 하향 변환된 상기 위성신호인 것이 가장 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 추적 방법의 순서도이며, 도 4를 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 추적 방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 추적 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 위성신호 수신단계(S100), 주파수 변환단계(S200), 위성세기 감지단계(S300), 위치 연산단계(S400), 분석단계(S500) 및 추적단계(S600)로 이루어지는 것이 바람직하다.
각 단계에 대해서 자세히 알아보자면,
상기 위성신호 수신단계(S100)는 다수의 위성 환경에서의 안테나부(100)에서, 적어도 하나의 위성으로부터 상기 위성신호를 수신받을 수 있다.
즉, 상기 위성신호 수신단계(S100)는 상기 안테나부(100)의 안테나(110)를 통해서 다수의 위성 환경에서 적어도 하나의 위성으로부터 위성신호를 수신받는 것이 바람직하다.
상기 주파수 변환단계(S200)는 상기 안테나부(100)에서, 상기 위성신호 수신단계(S100)에 의해 수신된 상기 위성신호를 중간 주파수의 위성신호로 하향 변환할 수 있다.
상세하게는, 상기 주파수 변환단계(S200)는 상기 안테나부(100)의 위성신호 변환부(120)에서, 수신된 상기 위성신호를 중간 주파수의 위성신호로 하향 변환하며, 이를 위해 LNB(Low Noise Blockdown Converter)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며 수신된 상기 위성신호를 증폭하고 신호에 포함되어 있는 잡음을 제거하면서, 중간 주파수의 위성신호로 하향 변환하게 된다.
상기 위성세기 감지단계(S300)는 상기 안테나부(100)에서, 상기 주파수 변환단계(S200)에 의해 주파수 하향 변환한 상기 위성신호의 세기를 감지할 수 있다.
상기 위성세기 감지단계(S300)는 상기 안테나부(100)의 신호세기 검출부(130)에서, 전력 분배기(미도시)를 통해서 동일한 두 개의 동일 주파수의 위성신호로 분배한 주파수 하향 변환한 상기 위성신호의 세기를 감지하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 상기 위성세기 감지단계(S300)는 상기 안테나부(100)의 신호세기 검출부(130)에서, 셋팅된 주파수의 AGC(Automatic Gain Control) 신호를 출력하여 상기 위성신호의 세기를 감지하는 것이 바람직하다.
이 때, 주파수의 셋팅은 상술한 바와 같이, 종래에는 IDU의 조작을 통해서 진행했지만, 본 발명에서는 IDU를 포함하고 있지 않기 때문에, 주파수 셋팅을 위한 제어신호를 외부에서 입력하는 것이 바람직하다.
이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 추적 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 제어단계(S10)를 더 수행하는 것이 바람직하다.
상기 제어단계(S10)는 상기 사용자 단말부(400)로부터 타겟위성을 추정 및 추적하기 위한 다양한 제어신호를 입력받을 수 있다.
상술한 바와 같이, 주파수 셋팅을 위한 제어신호를 입력받거나, 안테나의 추적 편파 설정, 미세조정, 안테나부의 온/오프 제어신호 등 다양한 제어신호를 해당 단계별로 입력받을 수 있다.
상기 위성세기 감지단계(S300)는 상기 위성신호의 세기가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우에만 감지하는 것이 바람직하며, 또는 상기 위성신호의 세기가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우에만 상기 위치 연산단계(S400)를 수행하도록 전송할 수 있다.
이를 통해서, 상기 안테나(110)를 통해서 수신되는 다수의 위성신호 중 신호 세기가 미약한 위성신호에 대해서는 더 이상의 추정 및 추적을 진행하지 않는 것이 바람직하다.
상기 위치 연산단계(S400)는 상기 안테나부(100)에서, 상기 위성세기 감지단계(S300)에 의해 감지한 상기 위성신호의 세기정보에 해당하는 상기 위치관련정보를 연산할 수 있다.
다시 말하자면, 상기 위치 연산단계(S400)는 상기 안테나부(100)의 제어부(140)에서, 상기 위성세기 감지단계(S300)에 의해 감지한 상기 위성신호에 해당하는 위치관련정보, 다시 말하자면, 상기 위성신호가 감지되는 곳의 앙각과 방위각을 계산하여 상기 위치관련정보로 연산하는 것이 바람직하다.
이 때, 상술한 바와 같이, 상기 사용자 단말부(400)의 GPS 신호를 전송받아 이용할 경우, 상기 위성신호가 감지되는 곳에 대한 위치정보가 좀 더 정확해짐으로써, 감지한 상기 위성신호에 대한 앙각과 방위각을 계산하여 상기 위치관련정보로 연산의 정확도를 향상시킬 수 있다.
상기 분석단계(S500)는 상기 안테나부(100)에서, 상기 위치 연산단계(S400)에 의해 연산한 상기 위치관련정보와 미리 저장된 다수의 위성에 대한 위성궤도 정보를 비교 분석하여, 상기 위성신호에 해당하는 타겟위성을 추정할 수 있다.
상세하게는, 상기 분석단계(S500)는 상기 안테나부(100)의 제어부(140)에서, 상기 메모리부(141)에서 저장 및 관리하고 있는 궤도관련정보들과 연산한 상기 위치관련정보들을 비교 분석하여, 상기 안테나(110)를 기준으로 상기 위성들의 간격정보들을 연산한 후, 가장 근접한 간격의 위성을 상기 타겟윗어으로 추정할 수 있다.
즉, 감지한 상기 위성신호에 해당하는 위치관련정보를 연산하여 해당 위성신호가 감지되는 곳의 앙각과 방위각을 계산할 수 있으며, 미리 저장하고 있는 다수의 위성들의 궤도정보와 연산한 위치관련정보를 비교 분석하게 된다.
이에 따라, 상기 위성신호가 감지되는 곳을 기준으로 상기 위성들의 궤도 간격정보들을 연산할 수 있다.
이를 이용하여, 연산한 상기 위성들의 궤도 간격정보들 중 가장 근접한 간격의 위성을 타겟위성으로 추정하는 것이 바람직하다.
다시 말하자면, 상기 위성신호가 감지되는 곳과 가장 근접한 궤도 간격정보를 갖고 있는 위성을 타겟위성으로 추정하게 된다.
상기 추적단계(S600)는 상기 안테나부(100)에서, 상기 분석단계(S500)에 의해 추정한 상기 타겟위성의 위치로 상기 안테나(110)를 이동시킬 수 있다.
상기 추적단계(S600)는 상기 제어부(140)를 통해서 추정한 상기 타겟위성을 추적하기 위하여, 모터부(150) 및 모터 구동부(160)의 구동 제어를 통해서 상기 안테나(110)를 추정한 상기 타겟위성의 위치로 이동시킨 후, 이렇게 이동된 상기 안테나(110)의 자세를 고정한 후 상기 위성방송 수신기(200)로 상기 위성신호를 전송함으로써, 상기 출력수단(300)에 출력되는 것이 바람직하며, 이 때, 상기 위성방송 수신기(200)로 전송되는 상기 위성신호는 상기 전력 분배기를 통해서 분배된 중간 주파수로 하향 변환된 상기 위성신호인 것이 가장 바람직하다.
즉, 다시 말하자면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 추적 방법은, 이러한 구성들을 통한 동작을 통해서, 수신되는 모든 위성신호에 대한 위성 NID 정보 없이도, 미리 저장되어 있는 위성궤도 정보들을 이용하여 확률적으로 타겟위성을 추정하고 이를 추적하여 위성신호를 수신받을 수 있는 장점이 있다.
더불어, 변하지 않는 위성궤도 정보를 이용하여 타겟위성을 추정하기 때문에, 위성 중계기 또는 위성방송 정보, 위성의 NID 정보가 변경되더라도 별도의 업데이트가 필요하지 않아, 유지보수가 매우 용이하다. 또한, IDU를 사용하지 않기 때문에 저전류 안테나로 구성할 수 있어, 차량 배터리의 전류 소모를 줄일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 안테나부
110 : 안테나 120 : 위성신호 변환부
130 : 신호세기 검출부 140 : 제어부
141 : 메모리부 150 : 모터부
160 : 모터 구동부 170 : 통신부
200 : 위성방송 수신기
300 : 출력수단

Claims (10)

  1. 다수의 위성 환경에서, 적어도 하나의 위성으로부터 위성신호를 수신받는 안테나(110)와,
    상기 안테나(110)로 수신된 상기 위성신호를 중간 주파수의 위성신호로 하향 변환하는 위성신호 변환부(120)와,
    상기 위성신호 변환부(120)에서 주파수 하향 변환한 상기 위성신호의 세기를 감지하는 신호세기 검출부(130)와,
    상기 신호세기 검출부(130)에서 감지한 상기 위성신호의 세기 정보와 기저장된 다수의 위성에 대한 위성궤도 정보를 이용하여, 상기 위성신호에 해당하는 타겟위성을 추정하여 추적하는 제어부(140)를 포함하는 안테나부(100); 및
    상기 안테나부(100)로부터 전송되는 상기 위성신호를 출력수단(300)으로 전송하는 위성방송 수신기(200);
    를 포함하며,
    상기 제어부(140)는
    상기 신호세기 검출부(130)에서 감지한 상기 위성신호에 해당하는 위치관련정보를 연산한 후, 연산한 상기 위치관련정보들과 기저장되어 있는 다수의 위성의 궤도관련정보들을 비교 분석하여 상기 안테나(110)를 기준으로 상기 위성들의 간격정보들을 연산하여, 연산한 상기 위성들의 간격정보들 중 가장 근접한 간격의 위성을 상기 타겟위성으로 추정하는 것을 특징으로 하는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신호세기 검출부(130)는
    상기 위성신호의 세기가 기설정된 임계값보다 큰 경우에만 감지하는 것을 특징으로 하는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 안테나부(100)는
    다수의 위성의 궤도관련정보들을 데이터베이스화하여 저장 및 관리하는 메모리부(141)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나부(100)는
    추정한 상기 타겟위성의 위치로 상기 안테나(110)를 이동시키는 모터부(150); 및
    상기 제어부(140)의 구동신호에 따라 상기 모터부(150)를 구동시키는 모터 구동부(160);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템은
    입력신호에 따라, 상기 안테나부(100)를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 어플리케이션이 설치된 사용자 단말부(400);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 안테나부(100)는
    상기 사용자 단말부(400)와 근거리 통신을 수행하기 위한 통신부(170);
    를 더 포함하여 구성되며,
    상기 통신부(170)는
    상기 사용자 단말부(400)와의 근거리 통신을 통해서 타겟위성을 추정 및 추적을 위한 상기 제어신호를 전송받는 것을 특징으로 하는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템.
  8. 다수의 위성 환경에서의 안테나부에서, 적어도 하나의 위성으로부터 위성신호를 수신받는 위성신호 수신단계(S100);
    안테나부에서, 상기 위성신호 수신단계(S100)에 의해 수신된 상기 위성신호를 중간 주파수의 위성신호로 하향 변환하는 주파수 변환단계(S200);
    안테나부에서, 상기 주파수 변환단계(S200)에 의해 주파수 하향 변환한 상기 위성신호의 세기를 감지하는 위성세기 감지단계(S300);
    안테나부에서, 상기 위성세기 감지단계(S300)에 의해 감지한 상기 위성신호의 세기정보에 해당하는 위치관련정보를 연산하는 위치 연산단계(S400);
    안테나부에서, 상기 위치 연산단계(S400)에 의해 연산한 상기 위치관련정보와 기저장된 다수의 위성에 대한 위성궤도 정보를 비교 분석하여, 상기 위성신호에 해당하는 타겟위성을 추정하는 분석단계(S500); 및
    안테나부에서, 상기 분석단계(S500)에 의해 추정한 상기 타겟위성의 위치로 안테나를 이동시키는 추적단계(S600);
    로 이루어지며,
    상기 분석단계(S500)는
    상기 위치관련정보와 기저장된 다수의 위성에 대한 위성궤도 정보를 비교 분석하여 안테나를 기준으로 상기 위성들의 간격정보들을 연산한 후, 가장 근접한 간격의 위성을 상기 타겟위성으로 추정하는 것을 특징으로 하는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 추적 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 위성세기 감지단계(S300)는
    상기 위성신호의 세기가 기설정된 임계값보다 큰 경우에만 감지하는 것을 특징으로 하는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 추적 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 추적 방법은
    안테나부에서, 사용자 단말부로부터 타겟위성을 추정 및 추적하기 위한 제어신호를 입력받는 제어단계(S10);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템을 이용한 추적 방법.
KR1020190036449A 2019-03-29 2019-03-29 다수의 위성 환경에서의 위성 추적 안테나 시스템 및 이를 이용한 위성 추적 방법 KR102020788B1 (ko)

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