KR102024793B1

KR102024793B1 - 전자전 전장환경을 위한 디지털 위협 시뮬레이션 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102024793B1
Application number: KR1020180000779A
Authority: KR
Inventors: 김산해; 송규하; 김소연; 곽현규; 장충수
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2019-11-04
Also published as: KR20190083174A

Abstract

본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치 및 시뮬레이션 방법이 개시된다. 디지털 위협 시뮬레이션 장치는 그래픽 유저 인터페이스를 화면에 출력하여 시뮬레이션 환경 및 파라미터 변수를 입력받는 상황 전시 모듈과, 입력받은 시뮬레이션 환경 및 파라미터 변수에 기초하여, 위협 신호 모의, 이동 경로 모의, 및 시스템 오차 모의를 수행하며, 모의 수행 결과를 저장 및 관리하는 모의 모듈과, 모의 모듈에서 모의된 환경에 기초하여 디지털 위협 데이터를 생성하는 위협데이터 생성 모듈과, 통신포트를 이용하여 외부장치인 수동형 위치탐지시스템과 통신하며, 수동형 위치탐지시스템의 수신기 및 처리기를 통합적으로 성능 시험하는 시험 모듈을 포함하여 이루어진다.

Description

전자전 전장환경을 위한 디지털 위협 시뮬레이션 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF DIGITAL THREAT SIMULATION FOR ELECTRONIC WARFARE ENVIRONMENTS}

본 발명은 전자전 전장환경을 위한 디지털 위협 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것이다.

신호원의 위치를 추정하는 방법으로는 목표물의 도래시간차(TDOA; Time Difference Of Arrival)를 이용한 방법, 도래주파수차(FDOA; Frequency Difference Of Arrival) 및 도래각(AOA; Angle Of Arrival)을 이용한 방법들이 있다. 이 중 도래시간차(TDOA)를 이용한 방법은 방사 신호가 다수의 이격된 수신기에 수신될 때 발생하는 신호의 도래시간차(TDOA)를 이용하여 신호원의 위치를 추정하는 것이며, 도래주파수차(FDOA)를 이용한 방법은 방사 신호가 다수의 이격된 수신기에 수신될 때 발생하는 신호의 도래주파수차(FDOA)를 이용하여 신호원의 위치를 추정하는 것이다.

이와 같은 신호원의 위치 추정 방법들은 항공관제와 같은 민수분야뿐만 아니라 국방분야, 특히 전자전(EW; Electronic Warfare)의 전자전지원(ES; Electronic Support) 장비의 대표적인 기술로 부각되고 있다.

도래시간차, 도래주파수차 및 도래각을 이용한 신호원 위치 추정 방법이 적용된 위치탐지시스템은 다중의 전파가 혼재된 신호 환경에서 각각의 신호를 탐지/식별하고, 이를 기반으로 생성되는 신호의 다양한 정보를 이용하여 표적의 위치를 탐지함으로써, 지속적으로 표적을 감시하는 시스템이다. 이러한 위치탐지시스템은 다수의 이격된 수신기와 처리기로 구성된다.

구체적으로, 상기 위치탐지시스템은 먼저 목표의 방사 신호가 수신기에 수신되면, 각 수신기에서 신호원을 탐지/식별하고, 필요한 신호제원을 처리기로 전송한다. 이후, 처리기는 각 수신기로부터 수신된 신호제원을 이용하여 목표의 위치를 탐지하고 실시간으로 전시 등의 기능을 수행한다.

따라서, 이러한 위치탐지시스템에 대한 성능 시험이 반드시 필요한데, 이를 성공적으로 수행하기 위해서는 전자전 전장환경에 대한 신호제원이 정확히 모의되어 시스템의 각 구성품에 대한 성능 시험이 선행된 다음, 이 후에, 구성품을 통합한 통합 성능 시험이 수행되어야 한다.

한편, 기존의 기술이나 장치는 모의 가능한 신호제원이나 신호형태가 한정되어 있어서, 지속적으로 발전하고 복잡해지는 전자전 전장환경의 현실적인 모의에 한계가 있었다. 또한, 도래시간차, 도래주파수차 및 도래각을 이용한 수동형 위치탐지기술 및 그러한 기술이 적용된 위치탐지시스템의 지속적인 발전으로 인해 다양한 신호제원 및 신호형태가 혼재된 환경에서 보다 정확한 시뮬레이션에 의한 성능 시험이 필요한 실정이다.

이에, 본 발명의 목적은, 다양한 신호제원 및 신호형태가 혼재된 전자전 환경에서 수동형 위치탐지기술이 적용된 위치탐지시스템의 성능을 보다 정확하게 시뮬레이션할 수 있는 전자전 전장환경을 위한 디지털 위협 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치는, 그래픽 유저 인터페이스를 화면에 출력하여 시뮬레이션 환경 및 파라미터 변수를 입력받는 상황 전시 모듈; 상기 입력받은 시뮬레이션 환경 및 파라미터 변수에 기초하여, 위협 신호 모의, 이동 경로 모의, 및 시스템 오차 모의를 수행하며, 모의 수행 결과를 저장 및 관리하는 모의 모듈; 상기 모의 모듈에서 모의된 환경에 기초하여 디지털 위협 데이터를 생성하는 위협데이터 생성 모듈; 통신포트를 이용하여 외부장치인 수동형 위치탐지시스템과 통신하며, 상기 수동형 위치탐지시스템의 수신기 및 처리기를 통합적으로 성능 시험하는 시험 모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 모의 모듈은, 레이더(RADAR; RAdio Detecting And Ranging) 신호, 피아식별기(IFF; Identification Friend or Foe) 신호, 항법장치(TACAN; TACtical Air Navigation) 신호의 신호 제원에 대한 모의하고, 주파수 형태, PRI(Pulse Repetition Interval) 형태, PTI(Pulse Train Interval) 및 방사 신호 세기를 추가로 모의하여 모의 결과를 저장/관리하는 위협 신호 모의 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 레이더(RADAR) 신호의 신호 제원에 대한 모의는, 주파수 형태 모의, PRI 형태 모의, 스캔 형태 모의, 펄스내변조 형태 모의, 및 방사신호 세기 모의를 포함하여 이루어지며, 상기 주파수 형태 모의는 위협 신호의 운용주파수 값, 변조형태, 변조주기, 변조단수, 주파수 변화율을 고려하여 시뮬레이션 수행되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 피아식별기(IFF) 신호의 신호 제원에 대한 모의는, 모드(Mode) 선택, PTI 형태 모의, 선택된 모드에 따른 Squawk Code 모의, 포맷번호 모의, 및 방사 신호 세기 중 적어도 일부를 포함하며, 상기 항법장치(TACAN) 신호의 신호 제원 대한 모의는, 채널타입 선택, 채널 번호 선택, PTI 형태 모의, 및 방사 신호 세기 중 적어도 일부를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 위협데이터 생성 모듈은, 설정된 이동 경로와 위협을 매칭하여 획득된 정보를 이용하여 단일 또는 다수의 위협데이터를 동시에 생성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 시험 모듈은, 상기 상황전시모듈로부터 기설정된 탐색대역에 대응되는 명령이 수신되면 해당 탐색대역정보를 생성하고, 상기 위협데이터 생성 모듈로부터 수신된 디지털 위협데이터(PDW, I/Q) 정보를 이용하여 위협 신호 식별/탐지를 수행하여 각 위협에 대한 AET를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 방법은 관리자 화면에 출력된 그래픽 유저 인터페이스를 이용하여, 수동형 위치탐지시스템의 성능 평가를 위한 시뮬레이션 환경 및 파라미터 변수를 입력받는 단계; 상기 입력받은 시뮬레이션 환경 및 파라미터 변수에 기초하여, 위협 신호 모의, 이동 경로 모의, 및 시스템 오차 모의를 수행하는 단계; 상기 모의된 환경에 기초하여 디지털 위협 데이터를 생성하는 단계; 및 통신포트를 이용하여 외부장치인 수동형 위치탐지시스템과 통신하여, 상기 수동형 위치탐지시스템의 수신기 및 처리기를 통합적으로 성능 시험하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 전자전 전장환경을 위한 디지털 위협 시뮬레이션 장치 및 방법에 의하면, 실제 방사 신호를 이용한 성능 시험에 앞서서 구성 장치 간 연동, 장치 기능 및 전체 시스템 연동/기능 성능 등을 다양한 전자전 전장환경 시뮬레이션을 통해 정확하고 효과적인 시험을 수행함으로써, 위치탐지시스템의 정밀하고 효과적인 개발과 개발 기간 단축의 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에서는 대상 신호가 RADAR 신호뿐만 아니라 IFF, TACAN 신호 등의 다양한 신호제원에 대한 시뮬레이션을 포함하고 있어 실제 전자전 전장환경 대한 보다 정확한 시뮬레이션의 수행이 가능하다. 나아가, 전자전 환경뿐만 아니라, 항공관제시스템 등의 민수분야에도 적극적으로 활용될 수 있다.

도 1은 다수의 이격된 수신기와 처리기로 구성된 수동형 위치탐지시스템을 나타낸 예시 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치의 구성들을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 이동 경로 모의 모듈의 기능 및 절차를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 시스템 오차 모의 모듈의 기능 및 절차를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 위협데이터 생성 모듈의 기능 및 절차를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 수신기 시험 모듈을 이용한 수신기 성능 시험의 예시 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 처리기 시험 모듈을 이용한 처리기 성능 시험의 예시 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 통합 시험 모듈을 이용한 통합 성능 시험의 예시 흐름도이다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 전자전 전장환경을 위한 디지털 위협 시뮬레이션 장치 및 방법은 다양한 신호제원 및 신호형태가 혼재된 전자전 환경에서 수동형 위치탐지기술이 적용되는 전자전, 군사분야, 및 민사분야의 위치탐지시스템에 광범위하게 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.

또한, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 설명되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 즉, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구서요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항복들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이제부터, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 전자전 전장환경을 위한 디지털 위협 시뮬레이션 장치 및 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하겠다.

먼저, 도 1은 다수의 이격된 수신기와 처리기로 구성된 수동형 위치탐지시스템을 나타낸 예시 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 수동형 위치탐지시스템은 신호를 수신하기 위한 다수의 수신기들(1)이 이격되게 설치되고, 수신기(1)로부터 필요한 정보를 수집할 수 있는 처리기(2)가 배치된다. 그리고, 목표(3)로부터 방사된 신호(4)를 다수의 수신기(1) 중 적어도 하나에서 수신하여 신호원을 탐지/식별한다. 이때, 수신된 신호원으로부터 위치탐지에 필요한 TOA, FOA 정보 등의 위협데이터가 측정/추정/추출되어 처리기(2)로 전달한다. 그러면, 처리기(2)는 수신기(1)로부터 전송된 위협데이터를 기반으로 위치탐지를 수행하게 된다.

이러한 위치탐지시스템에 대한 성능 시험이 반드시 필요한데, 본 발명에서는 이하에 기술되는 구성 및 시뮬레이션 방법을 통해, 전자전 전장환경에 대한 신호제원을 보다 정확하게 성능 평가할 수 있다.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치의 구성들을 설명하기 위한 블록도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치는, 상황전시 모듈(100), 모의 모듈(200~400), 위협데이터 생성 모듈(500), 시험 모듈(600~800), 및 통신포트(900)으로 구성된다.

모의 모듈은(200~400)은 세부 구성으로 위협 신호 모의 모듈(200), 이동 경로 모듈(300), 시스템 오차 모의 모듈(400)로 구성된다.

위협 신호 모의 모듈(200)은, 레이더(RADAR; RAdio Detecting And Ranging), 피아식별기(IFF; Identification Friend or Foe) 및 항법장치(TACAN; TACtical Air Navigation) 신호원에 대한 주파수 형태, PRI(Pulse Repetition Interval) 형태, PTI(Pulse Train Interval) 및 방사 신호 세기 등을 모의하고 저장/관리한다. 이동 경로 모듈(300)은 수신기 위치, 위협 위치, 위협 이동 경로 및 위협 속도 등을 모의하고 저장/관리한다. 또한, 시스템 오차 모의 모듈(400)은, 주파수 추정 오차, TOA(Time Of Arrival) 추정 오차, TDOA 및 FDOA 추정 오차, AOA(Angle Of Arrival) 추정 오차, 수신 펄스의 누락률 등을 모의하고 저장/관리한다.

위협데이터 생성 모듈(500)은 모의 모듈(200~400)에서 모의된 환경에 따라 디지털 위협데이터를 생성하는 기능을 수행한다.

시험 모듈(600~800)에서는 통신포트(900)를 이용하여 외부장치(1000)인 위치탐지시스템의 수신기, 처리기 또는 수신기/처리기 통합 시험 기능을 수행한다.

상황전시 모듈(100)은 GUI형태의 사용자 인터페이스로 구성된다. 관리자가 해당 사용자 인터페이스를 이용하여 모의 환경이나 파라미터 변수 등을 입력하면, 통신을 통해 모의 모듈(200~400)로 전송된다. 또한, 상황전시 모듈(100)은 생성된 위협데이터 및 시험 모듈의 시험결과를 관리자가 시각적으로 확인할 수 있도록, 모니터 등의 구성을 포함하여 시험결과를 출력해준다.

이하, 도 3은 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 도 3은 도 2에 도시된 모의 모듈(200~400) 중에서 위협 신호 모의 모듈(200)의 기능 및 동작 흐름을 나타내고 있다. 먼저, 관리자는 대상신호로서 RADAR 신호, IFF 신호, TACAN 신호를 선택하여 각 대상신호에 해당하는 신호제원을 선택 또는 입력함으로써, 위협 신호를 생성 및 저장한다.

RADAR 신호의 신호 제원 모의는 주파수 형태 모의(201), PRI 형태 모의(202), 스캔 형태 모의(203) 및 펄스내변조 형태 모의(204) 등으로 구성된다. 이때에, 주파수 형태 모의(201)는 위협 신호의 운용주파수 값, 변조형태, 변조주기, 변조단수, 주파수 변화율 등을 고려하여 모의를 수행할 수 있고, 다른 신호 제원 모의(202~204)도 RADAR 신호를 구분할 수 있는 일반적으로 사용되는 입력 파라미터를 사용할 수 있다.

IFF 신호의 신호 제원 모의로는, Mode 1, Mode 2, Mode 3/A, Mode 4, Mode C, Mode S 중에 선택하는 Mode 선택(211), PTI 형태 모의(212), Mode에 따라 모의할 수 있는 Squawk Code(Mode 1,2,3/A,C) 모의(213) 및 포맷번호(Mode S) 모의(214)가 있다.

또한, TACAN 신호의 신호 제원 모의로는, 채널타입(X 또는 Y) 선택(221), 채널 번호(주파수) 선택(222), PTI 형태 모의(223)가 있을 수 있다.

한편, 전술한 RADAR, IFF, TACAN 신호의 신호 제원 모의 시 방사신호세기 모의(231)도 수행된다. 도 3에는 전술한 RADAR, IFF, TACAN 신호의 신호 제원 모의 이후에 방사신호세기 모의(231)가 순차적으로 수행되는 것으로 도시되었으나, 다른 예에서는 전술한 신호 제원 모의와 방사신호세기 모의(231)가 동시에 수행되거나 순서를 바꾸어서 수행될 수도 있을 것이다.

이와 같이 모의된 위협 신호는 각각 저장/관리(232)가 가능한다. 이와 같이 저장된 위협 신호는 위협데이터 생성 모듈(500)에서 로드되어서 사용된다.

이하, 도 4는 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 이동 경로 모의 모듈의 기능 및 절차를 나타낸 도면이다.

구체적으로, 도 4는 도 2의 모의 모듈(200~400) 중에서 이동 경로 모의 모듈(300)의 기능 및 동작 절차를 나타내고 있다. 수동형 위치탐지시스템에서는 위협과 수신기들 간의 위치를 기반으로 중요 신호 제원인 TDOA와 FDOA 등을 추출한다. 이를 위해, 관리자는 수신기들의 위치 모의(301), 위협의 위치 모의(302), 위협의 이동경로 생성(303), 위협의 속도 모의(304)를 순차적으로 수행한다. 또한, 모의된 이동 경로는 각각 저장/관리(305)되며, 이 후 위협데이터 생성 모듈(500)에서 저장된 이동 경로 정보를 로드하여 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 시스템 오차 모의 모듈의 기능 및 절차를 나타낸 도면이다.

구체적으로, 도 5는 도 2에 도시된 모의 모듈(200~400) 중 시스템 오차 모의 모듈(400)의 기능 및 동작 절차를 나타낸 것이다. 시스템 오차 모의 모듈(400)에서는 수동형 위치탐지시스템 성능의 주요 오차 요인에 대한 파리미터가 입력된다. 이 후 관리자에 의한 관리를 통해 순차적으로 수행되는 주파수 추정 오차 모의(401), TOA 추정 오차 모의(402), TDOA 추정 오차 모의(403), FDOA 추정 오차 모의(404), AOA 추정 오차 모의(405), 수신 펄스 누락률 모의(406) 과정을 통해 수행된 모의 시스템 오차는 저장/관리(407)된다. 그리고, 전술한 것과 유사하게 위협데이터 생성 모듈(500)에서 로드되어서 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 위협데이터 생성 모듈의 기능 및 절차를 나타낸 도면이다.

도 6은 도 2에서 모의 모듈(200~400)의 수행 후 동작하는 위협데이터 생성 모듈(500)의 기능 및 동작 절차를 나타내고 있다. 위협데이터 생성 모듈(500)은 모의 모듈(200~400)의 동작 결과를 통해 기저장된 위협 신호 정보 로드(501), 이동 경로 정보 로드(502), 시스템 오차 정보 로드(503)을 수행하거나 또는 로드 후에 편집하여 모의된 정보를 기반으로 디지털 정보인 PDW(Pulse Description Word) 데이터를 생성(504)한다.

한편, 관리자의 요청에 따라, 필요시 I/Q 신호 생성(505)과 AET(Active Emitter Table) 생성(506)을 수행할 수 있다. 즉, I/Q 신호 생성(505)과 AET(Active Emitter Table) 생성(506)은 위협데이터 생성 모듈(500)에서 필수적인 동작 과정은 아닐 수 있다.

또한, 위협데이터 생성 모듈(500)에서는 설정된 이동 경로와 위협을 매칭하여 단일 정보 또는 다수의 정보를 이용하여 단일 또는 다수의 위협데이터를 동시에 생성할 수 있다. 또한, 위협데이터 생성 모듈(500)은 생성된 AET의 동일 위협에 대한 관리 기능을 포함하므로, 설정된 시스템 오차는 PDW 및 I/Q 생성 시 설정값의 확률적 분포에 의하여 반영될 수 있을 것이다.

다음으로, 도 7은 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 수신기 시험 모듈을 이용한 수신기 성능 시험의 예시 흐름도이다.

도 7은, 도 2에 도시된 시험 모듈(600~800) 중 수신기 시험 모듈(600)을 이용한 수신기 시험 흐름도를 나타내고 있다. 먼저, 본 발명에 따른 디지털위협 시뮬레이션 장치와 외부장치인 수신기(1000)를 통신포트(900)을 이용하여 데이터 통신이 가능하도록 연결한다. 그런 다음, 관리자가 전술한 모의 모듈(200~400)을 통해 위협 신호 모의, 이동 경로 모의, 시스템 오차 모의를 수행한다. 구체적으로, 상황전시모듈(100)에서의 제어 하에, 위협 신호 모의 모듈(200)에서 대상신호 형태 및 신호제원 기반으로 위협을 생성하고, 이동 경로 모의 모듈(300)은 수신기 위치, 위협 정보의 위치, 경로, 및 속도를 기반으로 경로를 생성하고, 시스템 오차 모의 모듈은 시스템 오차 정보를 생성한다. 이 후, 위협데이터 생성 모듈(500)에서 위협 정보, 이동 경로 정보, 시스템 오차 정보를 로드하여 모의하고자 하는 전자전 전장의 환경설정을 마친다.

한편, 수동형 위치탐지시스템의 수신기 시험은 크게 처리기와의 메시지 연동 시험과 수신기 자체의 성능 시험으로 구분될 수 있다. 메시지 연동 시험을 위해서는 사용자가 시험하고자 하는 메시지를 설정하고 전송 명령을 내리면, 수신기 시험 모듈(600)에서 테스트 메시지를 생성하고 해당 메시지를 수신기(1000)로 전송한다. 수신기(1000)에서 수신된 메시지를 확인하여 내부동작을 처리하고, 해당 메시지에 대한 응답을 디지털위협 시뮬레이션 장치로 전송하면 수신기 시험 모듈(600)을 통해 상황전시모듈(100)로 메시지 송수신 이력을 전송하여 시험 결과를 확인할 수 있다.

반면, 수신기 자체 성능 시험은 수신된 위협 신호의 디지털 위협데이터(PDW, I/Q)를 전송받아, 위협을 식별하고 탐지하는 성능을 확인하는 시험이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 디지털위협 시뮬레이션 장치의 수신기 시험 모듈(600)은 처리기 역할과 모의 위협의 디지털 위협데이터(PDW, I/Q)를 제공하는 역할을 해야 한다. 구체적으로, 관리자가 상황전시모듈(100)에서 탐색대역을 설정하고 명령을 전송하면 수신기 시험 모듈(600)에서 탐색대역정보를 생성하고, 사용자의 수집시작 명령에 따라 수신기(1000)에 수집시작 명령을 전송하게 된다. 이 후, 위협데이터 생성 모듈(500)에 위협데이터 생성을 요청하면 위협데이터 생성 모듈(500)에서 기설정된 모의 정보를 이용하여 단일 또는 다수의 디지털 위협데이터(PDW, I/Q)를 생성하여 수신기 시험 모듈(600)에 전송하고, 데이터 통신을 통해 이를 다시 수신기(1000)에 전송한다.

그에 따라, 수신기(1000)는 수신된 디지털 위협데이터(PDW, I/Q) 정보를 이용하여 위협 신호 식별/탐지를 수행하여 각 위협에 대한 AET를 생성한다. 그리고, 그 결과를 포함한 식별된 위협데이터(AET, PDW, I/Q)를 수신기 시험 모듈(600)로 전송하게 된다. 이를 마치면 관리자는 메시지 송수신 이력을 통해 상황 전시 모듈(으)에서 시험 결과를 확인할 수 있다. 예를 들어, 시험 결과가 스크린 등을 통해 2차원 또는 3차원 그래프로 출력될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 처리기 시험 모듈을 이용한 처리기 성능 시험의 예시 흐름도이다.

구체적으로, 도 8은 도 2에 도시된 시험 모듈(600~800) 중 처리기 시험 모듈(700)을 이용한 처리기 시험 흐름도를 나타내고 있다. 도 7의 수신기 시험과 유사하게 본 발명에 따른 디지털위협 시뮬레이션 장치와 외부장치인 처리기(1000)를 통신포트(900)을 이용하여 데이터 통신이 가능하도록 연결한다. 그런 다음, 관리자가 상황 전시 모듈(700)에 의한 제어에 따라, 모의 모듈(200~400)을 통해 위협 신호 모의, 이동 경로 모의, 시스템 오차 모의를 수행한 후, 위협데이터 생성 모듈(500)에서 이들 정보들을 로드하여 모의하고자 하는 전자전 전장의 환경설정을 마친다.

수동형 위치탐지시스템의 처리기 시험은 수신기와의 메시지 연동 시험과 처리기 자체의 성능 시험으로 구분될 수 있다. 이를 위해, 디지털위협 시뮬레이션 장치는 처리기(1000)의 입장에서 수신기 역할을 해야 한다.

메시지 연동 시험을 위해서는 처리기(1000)에서 시험하고자하는 메시지를 디지털위협 시뮬레이션 장치로 전송하고, 처리기 시험 모듈(700)에서 수신하여 테스트 메시지에 대한 응답을 생성/전송한다. 이에 대한 결과는 처리기(1000) 또는 상황전시모듈(100)의 메시지 송수신 이력을 통해 확인할 수 있다.

한편, 처리기 자체 성능 시험을 위해서는 처리기(1000)에서 탐색대역정보 및 수집시작 명령을 디지털위협모의장치에 전송하면, 처리기 시험 모듈(700)에서 탐색대역에 해당하는 위협데이터 생성을 위협데이터 생성 모듈(500)에 요청하게 된다. 위협데이터 생성 모듈(500)은 해당 위협의 디지털 위협데이터(PDW, I/Q)와 AET를 포함한 위협데이터(AET, PDW, I/Q)를 위협별로 생성하여 처리기 시험 모듈(700)을 통해 데이터 통신을 이용하여 처리기(1000)에 전송한다. 이 후, 처리기(1000)는 수신된 위협데이터(AET, PDW, I/Q)에 포함된 신호제원인 TOA, FOA I/Q, 위상값 등을 기반으로 TDOA, FDOA 등을 추정/추출하여 위치탐지를 수행한다. 이에 대한 위치탐지 결과는 처리기(1000)에서 확인할 수 있으며, 메시지 송수신 이력은 상황전시모듈(100)에서 확인 가능하다.

마지막으로, 도 9는 본 발명에 따른 디지털 위협 시뮬레이션 장치에서, 통합 시험 모듈을 이용한 통합 성능 시험의 예시 흐름도이다.

구체적으로, 도 9는 도 2에 도시된 시험 모듈(600~800) 중 통합 시험 모듈(800)을 이용한 통합 성능 시험 흐름도를 나타내고 있다. 통합 성능 시험을 위해서는 디지털 위협 시뮬레이션 장치의 통신포트(900)을 이용하여 다수의 수신기와 처리기를 모두 외부장치(1000)로 연결해야 한다. 수동형 위치탐지시스템은 수신기에서 위협의 방사신호를 수신하여 각 위협의 위협데이터(AET, PDW, I/Q)를 처리기에 전송하여 처리기에서 이를 기반으로 위치탐지를 수행하는 시스템이다.

특히, 도 9에서 설명하는 통합 성능 시험은 수신기의 수신단 이후에 대한 성능을 시험하는 것을 의미한다. 이를 위해, 디지털위협모의장치의 통합 시험 모듈(800)은 디지털 위협데이터(PDW, I/Q) 정보를 생성하는 수신기의 수신단 역할을 하게 된다. 먼저, 사용자가 모의 모듈(200~400)을 통해 위협 신호 모의, 이동 경로 모의, 시스템 오차 모의를 수행한 후, 위협데이터 생성 모듈(500)에서 로드하여 모의하고자 하는 전자전 전장의 환경설정을 마친다.

통합 성능 시험을 위해서는 처리기에서 탐색대역을 설정하고 탐색대역정보와 함께 수집시작 명령을 수신기와 디지털위협모의장치에 동시에 전송한다. 이 후, 수신기는 수집시작 응답을 송신기에 전송하고, 디지털위협모의장치의 통합 시험 모듈(800)은 위협데이터 생성 모듈(500)로 수신한 탐색대역정보에 해당하는 위협의 디지털 위협데이터(PDW, I/Q) 생성을 요청한다. 위협데이터 생성 모듈(500)에서 디지털 위협데이터(PDW, I/Q) 생성을 마치면, 이를 통합 시험 모듈(800)을 통해 수신기로 전송한다. 수신기는 수신한 디지털 위협데이터(PDW, I/Q)를 기반으로 위협 신호 식별/탐지를 수행하여 각 위협에 대한 AET를 생성하여, 그 결과를 포함한 식별된 위협데이터(AET, PDW, I/Q)를 처리기로 전송한다. 이 후, 처리기에서는 수신기로부터 수신한 위협데이터(AET, PDW, I/Q)에 포함된 신호제원인 TOA, FOA I/Q, 위상값 등을 기반으로 TDOA, FDOA 등을 추정/추출하여 위치탐지를 수행한다. 이에 대한 위치탐지 결과는 처리기에서 확인할 수 있으며, 메시지 송수신 이력은 상황전시모듈(100)에서 확인 가능하다.

한편, 위에서 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 디지털 위협 시뮬레이션 장치의 시험 모듈(600~800)을 이용한 성능 시험 방법은 하나의 예시로 설명한 것이며, 구현하고자 하는 시스템의 ICD(Interface Control Document) 등의 환경에 따라 구성 또는 동작 흐름이 변경될 수 있다. 또는, 수신기와 처리기의 기능 및 역할의 차이에 따라서도 시험 모듈(600~800)을 이용한 구체적인 성능 시험 방법이 변경될 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명에 따른 전자전 전장환경을 위한 디지털 위협 시뮬레이션 장치 및 방법에 의하면, 실제 방사 신호를 이용한 성능 시험에 앞서서 구성 장치 간 연동, 장치 기능 및 전체 시스템 연동/기능 성능 등을 다양한 전자전 전장환경 시뮬레이션을 통해 정확하고 효과적인 시험을 수행함으로써, 위치탐지시스템의 정밀하고 효과적인 개발과 개발 기간 단축의 효과를 제공한다. 또한, 본 발명에서는 대상 신호가 RADAR 신호뿐만 아니라 IFF, TACAN 신호 등의 다양한 신호제원에 대한 시뮬레이션을 포함하고 있어 실제 전자전 전장환경 대한 보다 정확한 시뮬레이션의 수행이 가능하다. 나아가, 전자전 환경뿐만 아니라, 항공관제시스템 등의 민수분야에도 적극적으로 활용될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다. 또한, 여기에서 기술된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장매체(예, 단말내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드디스크, 등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예, 단말 내부 마이크로 프로세서)에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 포함되는 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.

Claims

디지털 위협 시뮬레이션 장치는,
그래픽 유저 인터페이스를 화면에 출력하여 시뮬레이션 환경 및 파라미터 변수를 입력받는 상황 전시 모듈;
상기 입력받은 시뮬레이션 환경 및 파라미터 변수에 기초하여, 위협 신호 모의, 이동 경로 모의, 및 시스템 오차 모의를 수행하며, 모의 수행 결과를 저장 및 관리하는 모의 모듈;
상기 모의 모듈에서 모의된 환경에 기초하여 디지털 위협 데이터를 생성하는 위협데이터 생성 모듈; 및
통신포트를 이용하여 외부장치인 수동형 위치탐지시스템과 통신하며, 상기 수동형 위치탐지시스템의 수신기 및 처리기를 통합적으로 성능 시험하는 시험 모듈을 포함하여 이루어지며,
상기 모의 모듈은, 상기 시스템 오차 모의를 수행하는 시스템 오차 모의 모듈을 포함하고,
상기 시스템 오차 모의 모듈은,
수동형 위치탐지시스템 성능의 주요 오차 요인에 대한 파리미터가 입력되면, 주파수 추정 오차 모의, TOA 추정 오차 모의, TDOA 추정 오차 모의, FDOA 추정 오차 모의, AOA 추정 오차 모의, 수신 펄스 누락률 모의 과정을 통해 모의 시스템 오차를 수행하고,
시스템 오차는 PDW 및 I/Q 생성 시 설정값의 확률적 분포에 의해 반영되는 것을 특징으로 하는 디지털 위협 시뮬레이션 장치.
제1항에 있어서,
상기 모의 모듈은,
레이더(RADAR; RAdio Detecting And Ranging) 신호, 피아식별기(IFF; Identification Friend or Foe) 신호, 항법장치(TACAN; TACtical Air Navigation) 신호의 신호 제원에 대하여 모의하고,
주파수 형태, PRI(Pulse Repetition Interval) 형태, PTI(Pulse Train Interval), 방사 신호 세기를 추가로 모의하여 모의 결과를 저장/관리하는 위협 신호 모의 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 위협 시뮬레이션 장치.
제2항에 있어서,
상기 레이더(RADAR) 신호의 신호 제원에 대한 모의는,
주파수 형태 모의, PRI 형태 모의, 스캔 형태 모의, 펄스내변조 형태, 및 방사 신호 세기 모의를 포함하여 이루어지며, 상기 주파수 형태 모의는 위협 신호의 운용주파수 값, 변조형태, 변조주기, 변조단수, 주파수 변화율을 고려하여 시뮬레이션 수행되는 것을 특징으로 하는 디지털 위협 시뮬레이션 장치.
제3항에 있어서,
피아식별기(IFF) 신호의 신호 제원에 대한 모의는,
모드(Mode) 선택, PTI 형태 모의, 선택된 모드에 따른 Squawk Code 모의, 포맷번호, 및 방사 신호 세기 모의 중 적어도 일부를 포함하며,
상기 항법장치(TACAN) 신호의 신호 제원에 대한 모의는,
채널타입 선택, 채널 번호 선택, PTI 형태 모의, 및 방사 신호 세기 중 적어도 일부를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디지털 위협 시뮬레이션 장치.
제1항에 있어서,
상기 위협데이터 생성 모듈은,
설정된 이동 경로와 위협을 매칭하여 획득된 정보를 이용하여 단일 또는 다수의 위협데이터를 동시에 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 위협 시뮬레이션 장치.
제1항에 있어서,
상기 시험 모듈은,
상기 상황 전시 모듈로부터 기설정된 탐색대역에 대응되는 명령이 수신되면 해당 탐색대역정보를 생성하고,
상기 위협데이터 생성 모듈로부터 수신된 디지털 위협데이터(PDW, I/Q) 정보를 이용하여 위협 신호 식별/탐지를 수행하여 각 위협에 대한 AET를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 위협 시뮬레이션 장치.
관리자 화면에 출력된 그래픽 유저 인터페이스를 이용하여, 수동형 위치탐지시스템의 성능 평가를 위한 시뮬레이션 환경 및 파라미터 변수를 입력받는 단계;
상기 입력받은 시뮬레이션 환경 및 파라미터 변수에 기초하여, 위협 신호 모의, 이동 경로 모의, 및 시스템 오차 모의를 수행하는 단계;
상기 모의된 환경에 기초하여 디지털 위협 데이터를 생성하는 단계; 및
통신포트를 이용하여 외부장치인 수동형 위치탐지시스템과 통신하여, 상기 수동형 위치탐지시스템의 수신기 및 처리기를 통합적으로 성능 시험하는 단계를 포함하며,
상기 시스템 오차 모의를 수행하는 단계는,
수동형 위치탐지시스템 성능의 주요 오차 요인에 대한 파리미터가 입력되면, 주파수 추정 오차 모의, TOA 추정 오차 모의, TDOA 추정 오차 모의, FDOA 추정 오차 모의, AOA 추정 오차 모의, 수신 펄스 누락률 모의 과정을 통해 모의 시스템 오차를 수행하는 단계를 포함하고, 여기서 시스템 오차는 PDW 및 I/Q 생성 시 설정값의 확률적 분포에 의해 반영되는 것을 특징으로 하는 디지털 위협 시뮬레이션 방법.