KR102038471B1 - 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공중 무인 중계 시스템을 이용한 공중 통신 네트워크에서 다수의 임무기(예를 들면, 드론)가 다양한 고도에 위치할 때, 공중 무인 중계 시스템과 임무기 사이의 경로 손실을 예측하여 공중 무인 중계 시스템의 중계 위치를 최적화하기 위한 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은, 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치에서 공중에서 운용중인 다수의 임무기 사이의 간 경로 손실을 예측하는 단계; 상기 예측된 경로 손실을 기반으로 상기 다수의 임무기간 신호대잡음비를 각각 산출하는 단계; 상기 산출된 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기 사이의 신호대 잡음비중 신호대잡음비가 작은 적어도 하나 이상의 신호대잡음비와 기 설정된 목표 신호대 잡음비를 비교하고, 비교 결과에 따라 위치 보정 벡터를 연산하여 상기 신호대잡음비가 작은 적어도 하나 이상의 임무기를 상기 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 가상 위치 이동된 적어도 하나 이상의 임무기 및 나머지 임무기들의 위치 정보에 따라 공중 무인 중계 시스템의 최종 중심위치를 결정하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 공중 무인 중계 시스템을 이용한 공중 통신 네트워크에서 다수의 임무기(예를 들면, 드론)가 다양한 고도에 위치할 때, 공중 무인 중계 시스템과 임무기 간 경로 손실을 예측하여 공중 무인 중계 시스템의 중계 위치를 최적화하기 위한 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
지상파 통신 시스템에서 중계기의 위치를 찾는 방법은, 클러스터링을 통해 중계기의 위치를 찾는 방법을 사용하는 것이 일반적이다.
이러한 방법은 사용자가 지상에 위치하고 있다고 가정하므로, k-평균화 방법을 통해 최적의 중계기 위치를 추정하였다.
즉, 종래에는, 사용자가 지상에 위치하므로, 2차원 평면상에 사용자로 가정할 수 있다. 따라서, 중계기와 사용자 간의 신호대잡음비는 제곱근 거리의 선형적인 함수로 표현이 가능하기 때문에 k-평균화 방법을 통해 쉽게 중계 위치를 선정할 수 있다.
그러나, 현대전의 전장 환경은 네트워크 중심으로 변화하면서 전장 상황에 대한 정보 수집 및 정보 공유가 핵심적인 요소가 되었다. 그러나, 국내의 경우 대부분의 국토가 산악지형으로 이루어져 있어 통신 음영 지역이 발생한다.
이러한 환경을 극복하기 위한 방안으로 공중 중계기 통신은 무선 통신을 활용한 서비스 분야뿐만 아니라 군 작전에 필수적인 요소로 자리잡고 있다.
따라서 국내 통신 환경의 어려움을 극복하며 효과적인 군 전술/작전 수행을 위해 상황 인지 정보 공유 방식이 필요하며, 공중 중계기와 공중 임무기(예를 들면, 드론)들과의 원활한 통신을 위해 공중 중계기의 정확한 위치 설정이 필요하게 된 것이다.
또한, 공중에서 임무기들과 공중 중계기간의 원활한 통신을 위해서는 대기에 의한 경로 손실과 자유공간 경로 손실을 예측하여 공중 중계기의 위치를 설정하는 기술이 반드시 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 공중 무인 중계 시스템을 이용한 공중 통신 네트워크에서 다수의 임무기(예를 들면, 드론)가 다양한 고도에 위치할 때, 공중 무인 중계 시스템과 임무기 간 경로 손실을 예측하여 공중 무인 중계 시스템의 중계 위치를 최적화하기 위한 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 공중 무인 중계 시스템에 가입된 다수의 임무기들의 위치 정보를 이용하여 대기에 의한 경로 손실과 자유공간 경로손실을 예측하여 각 임무기와의 신호대 잡음비를 산출함으로써, 최악의 상태에서 신호대잡음비를 최대화하는 공중 무인 중계 시스템의 중계 최적 위치를 선정할 수 있도록 한 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치는, 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치에서 공중에서 운용중인 다수의 임무기와 공중 무인 시스템 사이의 경로 손실을 예측하는 경로 손실 예측부; 상기 예측된 경로 손실을 기반으로 상기 다수의 임무기간 신호대잡음비를 각각 산출하는 신호대잡음비 산출부; 상기 산출된 다수의 임무기들 간 신호대 잡음비 중 신호대잡음비가 작은 적어도 하나 이상의 신호대잡음비와 기 설정된 목표 신호대 잡음비를 비교하고, 비교 결과에 따라 위치 보정 벡터를 연산하여 상기 신호대잡음비가 작은 적어도 하나 이상의 임무기를 상기 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 제어부; 및 상기 가상 위치로 이동된 적어도 하나 이상의 임무기 및 나머지 임무기들의 위치 정보에 따라 공중 무인 중계 시스템의 최종 위치를 결정하는 위치 결정부를 포함할 수 있다.
상기 위치 결정부는, 상기 가상의 위치로 이동된 적어도 하나 이상의 임무기 및 나머지 임무기들의 위치 정보를 기반으로 유클리디안 제곱근 거리를 활용한 k-평균화 방법을 통해 공중 무인 중계 시스템의 위치를 결정할 수 있다.
상기 경로 손실 예측부는, 상기 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기 사이의 거리 정보, 상대적 고도 정보, 대기 상태 정보 및 지리적 위치 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 이용하여 예측할 수 있다.
상기 신호대잡음비 산출부는, 상기 경로 손실 예측부에서 예측된 경로 손실과, 공중 무인 중계 시스템 내 송신 단말기 특성 및 수신 단말기 특성을 이용하여 산출할 수 있다.
상기 송신 단말기 특성은, 송신 출력, 송신 안테나이득, 레이돔 손실, 케이블 손실, 변복조 방식 및 대역폭 중 적어도 하나 이상일 수 있고, 상기 수신 단말기 특성은, 수신 안테나 이득, 빔 포인팅 손실, 레이돔 손실, 케이블 손실, 잡음지수 및 수신단말 요구 신호대잡음비 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
상기 연산된 위치 보정 벡터의 방향은 공중무인 중계 시스템의 반대 방향이며, 위치 보정 벡터의 스칼라는 상기 가상의 위치로 이동된 임무기의 신호대잡음비 다음으로 작은 신호대잡음비를 갖는 임무기와의 상대적 거리에 따라 결정될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 신호대잡음비 산출부에서 산출된 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달한 경우, 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치를 최적의 위치로 결정하고, 상기 산출된 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달되지 않은 경우, 해당 임무기에 대한 위치 보정 벡터를 연산하여 해당 임무기를 상기 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 신호대잡음비 산출부에서 산출된 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달한 경우, 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치를 최적의 위치로 결정하고, 상기 산출된 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달되지 않은 경우, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생하는지 판단하고, 판단 결과, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생하지 않을 경우에는 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치를 최적의 위치로 결정하고, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생할 경우에는 해당 임무기에 대한 위치 보정 벡터를 연산하여 해당 임무기를 연산된 위치 보정 벡터에 대응되는 가상의 위치로 이동시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법은, 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치에서 공중에서 운용중인 다수의 임무기 간 경로 손실을 예측하는 단계; 상기 예측된 경로 손실을 기반으로 상기 다수의 임무기간 신호대잡음비를 각각 산출하는 단계; 상기 산출된 다수의 임무기들 간 신호대 잡음비 중 신호대잡음비가 작은 적어도 하나 이상의 신호대잡음비와 기 설정된 목표 신호대 잡음비를 비교하고, 비교 결과에 따라 위치 보정 벡터를 연산하여 상기 신호대잡음비가 작은 적어도 하나 이상의 임무기를 상기 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 가상 위치 이동된 적어도 하나 이상의 임무기 및 나머지 임무기들의 위치 정보에 따라 공중 무인 중계 시스템의 최종 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 공중 무인 중계 시스템의 최종 중심위치를 결정하는 단계는, 상기 가상의 위치로 이동된 적어도 하나 이상의 임무기 및 나머지 임무기들의 위치 정보를 기반으로 유클리디안 제곱근 거리를 활용한 k-평균화 방법을 통해 공중 무인 중계 시스템의 위치를 결정할 수 있다.
상기 경로 손실을 예측하는 단계는, 상기 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기 사이의 거리 정보, 상대적 고도 정보, 대기 상태 정보 및 지리적 위치 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 이용하여 예측할 수 있다.
상기 신호대잡음비를 각각 산출하는 단계는, 상기 예측된 경로 손실과, 공중 무인 중계 시스템 내 송신 단말기 특성 및 수신 단말기 특성을 이용하여 산출할 수 있다.
상기 송신 단말기 특성은, 송신 출력, 송신 안테나이득, 레이돔 손실, 케이블 손실, 변복조 방식 및 대역폭 중 적어도 하나 이상일 수 있고, 상기 수신 단말기 특성은, 수신 안테나 이득, 빔 포인팅 손실, 레이돔 손실, 케이블 손실, 잡음지수 및 수신단말 요구 신호대잡음비 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
상기 연산된 위치 보정 벡터의 방향은 공중무인 중계 시스템의 반대 방향이며, 위치 보정 벡터의 스칼라는 상기 가상의 위치로 이동된 임무기의 신호대잡음비 다음으로 작은 신호대잡음비를 갖는 임무기와의 상대적 거리에 따라 결정될 수 있다.
상기 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 단계는, 상기 산출된 각 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달하였는지를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과, 산출된 각 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달한 경우, 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치를 최적의 위치로 결정하고, 상기 산출된 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달되지 않은 경우, 해당 임무기에 대한 위치 보정 벡터를 연산하여 해당 임무기를 상기 연산된 위치 보정벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. .
상기 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 단계는, 상기 산출된 각 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달하였는지를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 산출된 각 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달한 경우 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치를 최적의 위치로 결정하는 단계; 상기 산출된 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달되지 않은 경우, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생하는지 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생하지 않을 경우에는 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치를 최적의 위치로 결정하고, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생할 경우에는 해당 임무기에 대한 위치 보정 벡터를 연산하여 해당 임무기를 상기 연산된 위치 보정벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 공중 무인 중계 시스템을 이용한 공중 통신 네트워크에서 다수의 임무기(예를 들면, 드론)가 다양한 고도에 위치할 때, 공중 무인 중계 시스템과 임무기 간 경로 손실을 예측하여 공중 무인 중계 시스템의 중계 위치를 최적화함으로써, 다수의 임무기들이 비행 및 임무를 수행하기 위한 최소함의 전송률을 보장하기 위한 신호대잡음비를 제공할 수 있다.
또한, 기후 및 대기 환경, 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기들 사이의 상대 위치의 변화에 따른 비선형적 경로 감쇠 특성을 고려하여 공중 무인 중계 시스템의 위치 설정을 최적할 수 있는 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시 예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기들 간의 네트워크 연결 관계를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 위치 보정 벡터 설정 및 공중 무인 중계 시스템의 위치 설정 동작을 설명하기 위한 참고 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기들 간의 네트워크 연결 관계를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 위치 보정 벡터 설정 및 공중 무인 중계 시스템의 위치 설정 동작을 설명하기 위한 참고 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
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 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기들 간의 네트워크 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)와 무선 네트워크를 통해 공중 무인 중계 시스템(100)이 연결된다. 여기서, 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)은 서로 다른 위치 및 고도에서 운용되는 드론과 같은 무인 항공기이며, 상기 공중 무인 중계 시스템(100)은 고정된 고도에서 운용되는 장기 체공 무인 중계 시스템일 수 있다.
다수의 임무기(200-1 ~200-n)는 공중 무인 중계 시스템(100)에 가입되어 있어 무선 네트워크를 통해 상호 통신을 수행한다. 여기서, 무선 네트워크는, RF 통신을 포함 다양한 무선 통신 네트워크 적용할 수 있음을 이해해야 할 것이다.
상기 공중 무인 중계 시스템(100)은 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)에 장착된 통신 단말(미도시)과 무선 통신을 수행하여, 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)의 통신 단말로부터 무선 네트워크를 통해 자신의 위치 정보를 수신한다.
상기 공중 무인 중계 시스템(100)은 다수의 임무기(200-1 ~200-n)로부터 무선 네트워크를 통해 수신된 각 임무기(200-1 ~200-n)들의 위치 정보를 기반으로 유클리디안 제곱근 거리에 대하여 k-평균화를 통해 자신의 초기 중심 위치를 산출한다.
그리고, 상기 공중 무인 중계 시스템(100)은 상기 산출된 초기 중심 위치와 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)간 상대 위치를 이용하여 대기에 의한 경로 손실 및 자유공간 경로손실을 예측한다.
상기 공중 무인 중계 시스템(100)은 상기 예측된 대기에 의한 경로 손실과, 자유 공간 경로손실에 따라 공중 무인 중계 시스템(100)과 각 임무기(200-1 ~ 200-n) 사이의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio:SNR)를 각각 계산하여 계산된 신호대 잡음비가 작은 순서대로 정렬한다.
그리고, 상기 공중 무인 중계 시스템(100)은 신호대잡음비가 작은 2대의 임무기를 선정하여 공중 무인 중계 시스템(100)으로부터 반대방향으로 방향 벡터 및 스칼라값을 계산하여 위치 보정 벡터를 설정한다.
한편, 공중 무인 중계 시스템(100)은 상기 설정된 위치보정벡터를 이용하여 상기 신호대잡음비가 작은 2대의 임무기를 가상의 공간으로 임의로 위치시키고, 신호대잡음비가 목표값에 도달하거나 개선 한계점에 도달할 때까지 상기 동작을 반복적으로 수행한다.
마지막으로, 상기 동작을 반복적으로 수행하여, 해당 임무기가 목표 신호대잡음비에 도달되는 경우, 다시 k-평균화를 통해 산출된 중심위치를 공중 무인 중계 시스템(100)의 최적 위치를 확정하여 공중 무인 중계 시스템(100)을 확정된 위치로 이동시키게 되는 것이다.
이하, 상기한 공중 무인 중계 시스템(100)의 구체적인 구성 및 동작에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명해 보기로 하자.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 위치 보정 벡터 설정 및 공중 무인 중계 시스템의 위치 설정 동작을 설명하기 위한 참고 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템(100)은 통신부(110), k- 평균화부(120), 경로 손실 예측부(130), 신호대잡음비 산출부(140), 제어부(150), 위치 보정 벡터 연산부(160) 및 구동부(170)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 도 1에 도시된 바와 같은 공중에 위치한 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)와 무선 네트워크를 통해 접속되어 각 임무기(200-1 ~200-n)로부터 자신들의 위치 정보(예를 들어, 좌표 정보)를 수신하고, 수신된 각 임무기(200-1 ~ 200-n)들의 위치 정보들을 k-평균화(120)로 제공한다.
상기 k평균화(120)는 상기 통신부(110)를 통해 수신되는 각 임무기(200-1 ~ 200-n) 즉, 자신을 중심으로 다양한 위치에 존재하는 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)들의 좌표 정보를 이용하여 공중 무인 중계 시스템(100)의 초기 중심 위치를 결정한다.
즉, K-평균화(120)는 공중 무인 중계 시스템(100) 자신을 중심으로 다양한 위치에 존재하는 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)들의 좌표 정보를 기반으로 유클리디안 제곱근 거리를 활용한 k-평균화 방법을 통해 공중 무인 중계 시스템(100)의 초기 중심 위치(도 3에서의 a 위치)를 결정하고, 결정된 공중 무인 중계 시스템(100)의 초기 중심 위치 정보를 경로 손실 예측부(130)로 제공한다. 여기서, k-평균화 방법을 이용하여 설정한 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심 위치는 대기에 의한 경로 손실의 비선형성을 고려하지 않은 초기 중심 위치이다.
상기 경로 손실 예측부(130)는 상기 k-평균화(120)에서 결정된 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심 위치 정보를 기반으로, 해당 위치에서 다수의 임무기(200-1 ~200-n)사이의 상대 위치를 이용하여 대기에 의한 경로 손실과 자유공간 경로 손실을 예측하여 경로 손실 예측 정보를 신호대잡음비 산출부(140)로 제공한다.
즉, 공중 무인 중계 시스템(100)은 고정된 고도에서 운용되는 장기 체공 임무기로써, 공중 무인 중계 시스템(100)과 각 임무기(200-1 ~ 200-n) 사이의 거리, 상대적 고도, 대기의 현재 상태, 지리적 위치 등에 의해 통신시 경로 손실에 영향을 미칠 수 밖에 없다. 따라서, 경로 손실 예측부(130)는 상기 K-평균화(120)에서 결정된 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심 위치를 기준으로 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n) 사이의 거리 정보, 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)간 상대적 고도 정보, 현재의 대기 상태 정보(기후 인자) 및 지리적 위치 정보 등을 이용하여 공중 무인 중계 시스템(100)과 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n) 사이의 경로 손실을 예측한다. 여기서, 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심 위치를 기준으로 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n) 사이의 거리 정보와 상대적 고도 정보는, 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)로부터 수신되는 자신들의 좌표 정보와 자신의 좌표 정보를 이용하여 산출될 수 있고, 대기 상태 정보는 공중 무인 중계 시스템(100)에 다수의 대기 상태를 감지할 수 있는 센서(예를 들면, 풍량 센서, 온도 센서, 습도 센서, 우량 센서 등, 미도시)들을 설치하여 해당 센서들로부터 감지된 정보를 이용할 수 있다. 또한, 상기 대기 상태 정보는 통신부(110)를 통해 지상의 관제 시스템으로부터 수신하여 경로 손실을 예측하는데 이용할 수도 있음을 이해해야 할 것이다.
상기 신호대잡음비 산출부(140)는 상기 경로 손실 예측부(130)에서 예측한 경로손실과 공중 무인 중계 시스템(100)내 통신 단말의 송수신기 특성을 고려하여 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)간 신호대잡음비를 산출하고, 산출된 공중 무인 중계 시스템(100)과 다수의 임무기(200-1~ 200-n) 사이의 신호대잡음비는 제어부(150)로 제공된다. 즉, 상기 공중 무인 중계 시스템(100)과 다수의 임무기(200-1 ~ 200n)사이의 신호대잡음비는 공중 무인 중계 시스템(100)내 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)와 신호 송수신을 수행하는 송신기의 송신출력, 송신 안테나 이득, 레이돔 손실, 케이블 손실, 변복조 방식, 대역폭 등을 고려하고, 수신기의 수신 안테나 이득, 빔포인팅 손실, 레이돔 손실, 케이블 손실, 잡음지수, 수신기 요구 신호대잡음비 등을 고려하여 산출할 수 있다.
상기 제어부(150)는 상기 신호대잡음비 산출부(140)에서 산출된 각 임무기(200-1 ~ 200-n) 사이의 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비를 기 설정된 목표 신호대잡음비와 비교한다.
비교 결과, 산출된 각 임무기(200-1 ~ 200-n) 사이의 신호대잡음비들 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달한 경우, 제어부(150)는 상기 k- 평균화부(120)에서 결정한 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심위치를 최종 위치(도 3에서의 a위치)로 확정한다.
다른 실시 예로, 상기 산출된 신호대잡음비를 크기 순서로 정렬한 값들 중에서 가장 작은 신호대잡음비가 목표 신호대잡음비에 도달하는 경우, 제어부(150)는 가장 작은 신호대잡음비와 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상으로 차이가 나는지를 비교 판단하여, 기 설정된 임계값 이상으로 차이가 나지 않을 경우에는 상기 k-평균화(120)에서 결정된 공중 무인 중계 시스템(100)의 위치 즉, 초기 k-평균화(120)에서 결정한 중심위치(eh 3에서의 a 위치)를 최종적으로 확정한다.
그러나, 상기 산출된 각 임무기(200-1 ~ 200-n) 사이의 신호대잡음비들 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달하지 않았을 경우와, 상기 다른 실시 예에서, 상기 산출된 각 임무기(200-1 ~ 200-n) 사이의 신호대잡음비를 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달하였으나, 가장 작은 신호대잡음비와 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상으로 차이가 나는 경우, 제어부(150)는 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심 위치를 보정하기 위한 위치 보정 요구신호를 위치 보정 벡터 연산부(160)로 제공한다.
상기 위치 보정 벡터 연산부(160)는 제어부(150)의 위치 보정 요구신호에 따라 최초 k-평균화(120)에서 중심위치를 결정 후, 신호대잡음비산출부(140)에서 산출된 각 임무기(200-1 ~ 200-n) 사이의 신호대잡음비 중 신호대잡음비가 가장 낮은 2대의 임무기를 최초 k-평균화(120)에서 결정된 공중 무인 중계 시스탬(100)의 중심위치로부터 더 멀리 떨어진 것처럼 가상의 위치로 이동시킨다.
즉, 도 3에 도시된 신호대잡음비가 가장 작은 임무기를 각각 P 지점에서 P' 지점으로 
만큼 가상으로 이동시키고, 그 다음으로 신호대 잡음비가 작은 임무기를 P1 지점에서 P1' 지점으로 
만큼 가상으로 이동시킨다. 이는 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심위치가 그 방향으로 더 이동하도록 하기 위한 목적이다.
상기 위치보정벡터 
와 
의 방향은 공중 무인 중계 시스템(100)이 위치하는 반대방향이며, 스칼라는 상기 산출된 신호대잡음비들 중 세 번째로 작은 신호대잡음비를 갖는 임무기와의 상대적 크기를 비교하여 결정한다. 여기서, 만약 신호대잡음비의 차이가 클 경우 위치보정벡터의 스칼라는 더 커지고, 신호대잡음비의 차이가 작을 경우 위치보정벡터의 스칼라는 더 작아진다.
한편, 위치보정벡터를 통해 신호대잡음비가 가장 작은 1대의 임무기만 위치보정을 할 경우에는 상기한 동작의 반복 횟수가 증가할 수 있기 때문에 본 발명의 실시 예에서는 신호대잡음비가 가장 작은 두 개의 임무기를 동시에 위치 보정 함으로써 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심으로 수렴하는 반복 횟수를 줄일 수 있도록 한 것이다.
이와 같이 신호대잡음비가 가장 작은 2대의 임무기에 대한 위치 보정이 가상으로 이루어진 해당 위치에서 제어부(150)는 상기 k-평균화부(120)로 k-평균화 과정을 수행하기 위한 제어신호를 제공한다.
k-평균화(120)는 상기 해당 임무기 즉, 신호대잡음비가 가장 작은 2대의 임무기에 대한 위치 보정이 가상으로 이루어진 해당 위치에서의 k-평균화를 수행하여 공중 무인 중계 시스템(100)의 최종 중심 위치를 결정한 후, 결정된 최종적인 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심 위치 정보를 제어부(150)로 제공한다.
제어부(150)는 상기 k-평균화(1200에서 최종 결정한 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심위치를 최종적인 최적의 중계 위치로 결정한 후, 해당 위치로 공중 무인 중계 시스템(100)을 이동시키기 위한 제어신호를 구동부(170)로 제공한다. 여기서, k-평균화(120)에서 최종 결정된 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심위치는 도 3에 도시된 바와 같이 b 지점으로 변경되는 것이다.
따라서, 구동부(170)는 상기 결정된 공중 무인 중계 시스템(100)의 최종 중심위치인 b 지점으로 공중 무인 중계 시스템(100)을 이동시키는 것이다.
이하, 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치의 동작과 상응하는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법에 대하여 도 4를 참조하여 단계적으로 살펴보기로 하자.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 먼저 임의의 고도에서 다수의 임무기들과 통신을 수행하는 공중 무인 중계 시스템은 임의의 고도와 위치에서 구동중인 다수의 임무기들로부터 각각 자신들의 위치 정보를 각각 수신한다(S401).
다수의 임무기들로부터 위치정보가 각각 수신되면, 공중 무인 중계 시스템은 상기 수신되는 각 임무기 즉, 자신을 중심으로 다양한 위치에 존재하는 다수의 임무기들의 좌표 정보를 이용하여 자신의 초기 중심 위치를 결정한다(S402). 즉, 상기 S402 단계는, 자신(공중 무인 중계 시스템)을 중심으로 다양한 위치에 존재하는 다수의 임무기들의 좌표 정보를 기반으로 유클리디안 제곱근 거리를 활용한 k-평균화 방법을 통해 공중 무인 중계 시스템의 초기 중심 위치(도 3에서의 a 위치)를 결정한다. 여기서, k-평균화 방법을 이용하여 설정한 공중 무인 중계 시스템(100)의 중심 위치는 대기에 의한 경로 손실의 비선형성을 고려하지 않은 초기 중심 위치이다.
이어, 상기 k-평균화 방법을 이용하여 결정된 중심 위치 정보를 기반으로, 공중 무인 중계 시스템은 해당 중심 위치에서 다수의 임무기 간 상대 위치를 이용하여 대기에 의한 경로 손실과 자유공간 경로 손실을 예측한다(S403). 즉, 공중 무인 중계 시스템은 고정된 고도에서 운용되는 장기 체공 임무기로써, 다수의 임무기 간 거리, 상대적 고도, 대기의 현재 상태, 지리적 위치 등에 의해 통신시 경로 손실에 영향을 미칠 수밖에 없다. 따라서, 상기 k-평균화 방법을 통해 결정된 공중 무인 중계 시스템의 중심 위치를 기준으로 다수의 임무기 간 거리 정보, 다수의 임무기 간 상대적 고도 정보, 현재의 대기 상태 정보(기후 인자) 및 지리적 위치 정보 등을 이용하여 다수의 임무기 간 경로 손실을 예측한다.
상기 다수의 임무기간 거리 정보 및 상대적 고도 정보는 다수의 임무기로부터 수신되는 위치정보(좌표정보)와 자신의 위치 정보(좌표정보)를 이용하여 산출될 수 있고, 대기 상태 정보는 공중 무인 중계 시스템에 다수의 대기 상태를 감지할 수 있는 센서(예를 들면, 풍량 센서, 온도 센서, 습도 센서, 우량 센서 등, 미도시)들을 설치하여 해당 센서들로부터 감지된 정보를 이용할 수 있다. 또한, 상기 대기 상태 정보는 지상의 관제 시스템으로부터 수신하여 경로 손실을 예측하는데 이용할 수도 있음을 이해해야 할 것이다.
이어, 상기 S403 단계를 통해 예측한 경로손실과 공중 무인 중계 시스템 내 통신 단말의 송수신기 특성을 고려하여 다수의 임무기(200-1 ~ 200-n)간 신호대잡음비를 산출한다(S404).
즉, 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기 사이의 신호대잡음비는 다수의 임무기들과 통신하는 공중 무인 중계 시스템 내 장착된 송신기의 송신출력, 송신 안테나 이득, 레이돔 손실, 케이블 손실, 변복조 방식, 대역폭 등을 고려하고, 수신기의 수신 안테나 이득, 빔 포인팅 손실, 레이돔 손실, 케이블 손실, 잡음지수, 수신기 요구 신호대잡음비 등을 고려하여 신호대잡음비를 산출할 수 있다.
그리고, S404단계를 통해 산출된 각 임무기 사이의 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비를 기 설정된 목표 신호대잡음비와 비교한다(S405).
비교 결과, 산출된 각 임무기 사이의 신호대잡음비들 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달한 경우, S402 단계를 통해 k- 평균화 방법으로 결정한 공중 무인 중계 시스템의 중심위치를 최종 위치(도 3에서의 a위치)로 확정한다(S407).
여기서, 도면에는 도시되지 않았지만, 다른 실시 예로, 상기 S405단계에서 산출된 신호대잡음비를 크기 순서로 정렬한 값들 중에서 가장 작은 값이 목표 신호대잡음비에 도달하는 경우, 가장 작은 신호대잡음비와 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상으로 차이가 나는지를 비교 판단한 후, 기 설정된 임계값 이상으로 차이가 나지 않을 경우에는 상기 S402 단계에서 결정된 공중 무인 중계 시스템의 위치 즉, 초기 결정된 중심위치(도 3에서의 a 위치)를 최종적으로 공중 무인 중계 시스템의 위치로 확정할 수 있다.
그러나, 상기 S404단계에서 산출된 각 임무기 사이의 신호대잡음비들 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달하지 않았을 경우와, 상기 다른 실시 예에서, 상기 산출된 각 임무기 사이의 신호대잡음비를 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달하였으나, 가장 작은 신호대잡음비와 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상으로 차이가 나는 경우, 공중 무인 중계 시스템의 중심 위치를 통신 효율을 높일 수 있는 이상적인 위치로 보정하기 위한 위치 보정 벡터를 연산한다(S406).
상기 S406 단계의 동작을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 S402단계를 통해 중심위치를 결정 후, 상기 S403단계를 통해 산출된 각 임무기 사이의 신호대잡음비 중 신호대잡음비가 가장 작은 2대의 임무기를 상기 S402 단계를 통해 결정된 공중 무인 중계 시스템의 중심위치로부터 더 멀리 떨어진 것처럼 가상의 위치로 이동시킨다.
즉, 도 3에 도시된 신호대잡음비가 가장 작은 임무기 2대를 각각 P 지점에서 P' 지점으로 
만큼 가상으로 이동시키고, 그 다음으로 신호대 잡음비가 작은 임무기를 P1 지점에서 P1' 지점으로 
만큼 가상으로 이동시킨다. 이는 공중 무인 중계 시스템의 중심위치가 동일 방향으로 더 이동되도록 하기 위한 목적이다.
상기 위치보정벡터 
와 
의 방향은 공중 무인 중계 시스템이 위치하는 반대방향이며, 스칼라는 상기 S404 단계를 통해 산출된 신호대잡음비들 중 세 번째로 작은 신호대잡음비를 갖는 임무기와의 상대적 크기를 비교하여 결정할 수 있다. 여기서, 만약 신호대잡음비의 차이가 클 경우 위치보정벡터의 스칼라는 더 커지고, 신호대잡음비의 차이가 작을 경우 위치보정벡터의 스칼라는 더 작아진다.
여기서, 위치보정벡터를 통해 신호대잡음비가 가장 작은 1대의 임무기만 위치보정을 할 경우에는 상기한 동작의 반복 횟수가 증가할 수 있기 때문에 본 발명의 실시 예에서는 신호대잡음비가 가장 작은 두 개의 임무기를 동시에 위치 보정함으로써 공중 무인 중계 시스템의 중심으로 수렴하는 반복 횟수를 줄일 수 있도록 한 것이다.
이와 같이, S406 단계를 통해 신호대잡음비가 가장 작은 2대의 임무기에 대한 위치 보정이 가상으로 이루어진 후, 가상 위치 보정이 이루어진 해당 위치를 기준으로 상기 S402 단계를 통해 다시 k-평균화 과정을 수행하여 공중 무인 중계 시스템의 최종 중심 위치를 결정하는 것이다. 즉, k-평균화 방법을 수행하여 최종 결정된 공중 무인 중계 시스템의 중심위치는 도 3에 도시된 바와 같이 b 지점으로 변경되는 것이다
따라서, 공중 무인 중계 시스템의 최종 중심위치의 보정이 이루어지면, 보정이 이루어진 해당 위치(도 3의 b위치)로 공중 무인 중계 시스템을 이동시키게 되는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법에 대하여 도 3을 참조하여 요약해 보기로 하자.
도 3에 도시된 바와 같이, ●는 다양한 위치에서 임의의 고도를 가지고 운행되는 다수의 임무기들이고, ▲ 고정된 일정 고도에서 운용되는 공중 무인 중계 시스템이라 가정하자.
먼저, 공중 무인 중계 시스템은 각 임무기들의 위치 정보(좌표 정보)를 기반으로 k-평균화 방법을 통해 공중 무인 중계 시스템의 초기 중심 위치(도 3의 a 위치)를 연산한다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 공중 무인 중계 시스템의 a 위치에서 다수의 임무기 간 상대 위치를 이용하여 대기에 의한 경로 손실 및 자유공간 경로손실을 예측한 후, 각 임무기간 신호대잡음비를 각각 계산하여 계산된 신호대잡음비를 순서대로 정렬한다.
그리고, 상기 공중 무인 중계 시스템은 신호대잡음비가 작은 2대의 임무기 예를 들어, P 위치의 임무기와 P1 위치의 임무기를 결정하여 공중 무인 중계 시스템으로부터 반대방향으로 방향 벡터 및 스칼라를 계산하여 위치 보정 벡터를 설정한다.
한편, 공중 무인 중계 시스템은 상기 설정된 위치보정벡터를 이용하여 상기 신호대잡음비가 작은 2대의 임무기(P, P1위치의 임무기)를 가상의 공간 즉, P' 및 P1'로 임의로 이동시키고, 신호대잡음비가 목표값에 도달하거나 개선 한계점에 도달할 때까지 상기 동작을 반복적으로 수행한다.
마지막으로, 상기 동작을 반복적으로 수행하여, 해당 임무기가 목표 신호대잡음비에 도달되는 경우, 상기 k-평균화를 통해 산출된 중심위치(a 위치)를 공중 무인 중계 시스템의 최적 위치(b 위치)를 확정하여 공중 무인 중계 시스템을 확정된 b 위치로 이동시켜 임무기들과의 통신 효율이 극대화될 수 있는 이상적인 위치에서 각 임무기들과 통신을 수행하게 되는 것이다
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합되어 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 기능 혹은 모든 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치 및 그 방법을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 공중 무인 중계 시스템
110 : 통신부
120 : k-평균화
130 : 경로 손실 예측부
140 : 신호대잡음비 산출부
150 : 제어부
160 : 위치보정 벡터 연산부
170 : 구동부
200-1 ~ 200-n : 임무기
110 : 통신부
120 : k-평균화
130 : 경로 손실 예측부
140 : 신호대잡음비 산출부
150 : 제어부
160 : 위치보정 벡터 연산부
170 : 구동부
200-1 ~ 200-n : 임무기
Claims (18)
- 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치에 있어서,
공중 무인 중계 시스템의 현재 위치에서 공중에서 운용중인 다수의 임무기와 공중 무인 시스템 사이의 경로 손실을 예측하는 경로 손실 예측부;
상기 예측된 경로 손실을 기반으로 상기 다수의 임무기간 신호대잡음비를 각각 산출하는 신호대잡음비 산출부;
상기 산출된 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기 사이의 신호대 잡음비 중 신호대잡음비가 작은 적어도 하나 이상의 신호대잡음비와 기 설정된 목표 신호대잡음비를 비교하고, 비교 결과에 따라 위치 보정 벡터를 연산하여 상기 신호대잡음비가 작은 적어도 하나 이상의 임무기를 상기 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 제어부; 및
상기 가상 위치 이동된 적어도 하나 이상의 임무기 및 나머지 임무기들의 위치 정보에 따라 공중 무인 중계 시스템의 최종 위치를 결정하는 위치 결정부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 신호대잡음비 산출부에서 산출된 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달한 경우, 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치를 최적의 위치로 결정하고,
상기 산출된 신호대잡음비들 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달되지 않은 경우, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생하는지 판단하고,
판단 결과, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생하지 않을 경우에는 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치를 최적의 위치로 결정하고,
두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생할 경우에는 해당 임무기에 대한 위치 보정 벡터를 연산하여 해당 임무기를 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 위치 결정부는,
상기 가상의 위치로 이동된 적어도 하나 이상의 임무기 및 나머지 임무기들의 위치 정보를 기반으로 유클리디안 제곱근 거리를 활용한 k-평균화 방법을 통해 공중 무인 중계 시스템의 위치를 결정하는 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 경로 손실 예측부는,
상기 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기 사이의 거리 정보, 상대적 고도 정보, 대기 상태 정보 및 지리적 위치 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 이용하여 예측하는 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 신호대잡음비 산출부는,
상기 경로 손실 예측부에서 예측된 경로 손실과, 공중 무인 중계 시스템 내 송신 단말기 특성 및 수신 단말기 특성을 이용하여 산출하는 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 송신 단말기 특성은, 송신 출력, 송신 안테나이득, 레이돔 손실, 케이블 손실, 변복조 방식 및 대역폭 중 적어도 하나 이상인 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 수신 단말기 특성은, 수신 안테나 이득, 빔 포인팅 손실, 레이돔 손실, 케이블 손실, 잡음지수 및 수신단말 요구 신호대잡음비 중 적어도 하나 이상인 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 연산된 위치 보정 벡터의 방향은 공중무인 중계 시스템의 반대 방향이며, 위치 보정 벡터의 스칼라는 상기 가상의 위치로 이동된 임무기의 신호대잡음비 다음으로 작은 신호대잡음비를 갖는 임무기와의 상대적 거리에 따라 결정되는 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 장치.
- 삭제
- 삭제
- 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법에 있어서,
공중 무인 중계 시스템의 현재 위치에서 공중에서 운용중인 다수의 임무기와 상기 공중 무인 중계 시스템 사이의 경로 손실을 예측하는 단계;
상기 예측된 경로 손실을 기반으로 상기 다수의 임무기간 신호대잡음비를 각각 산출하는 단계;
상기 산출된 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기 사이의 신호대 잡음비 중 신호대잡음비가 작은 적어도 하나 이상의 신호대잡음비와 기 설정된 목표 신호대 잡음비를 비교하고, 비교 결과에 따라 위치 보정 벡터를 연산하여 상기 신호대잡음비가 작은 적어도 하나 이상의 임무기를 상기 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 단계; 및
상기 가상 위치 이동된 적어도 하나 이상의 임무기 및 나머지 임무기들의 위치 정보에 따라 공중 무인 중계 시스템의 최종 위치를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 단계는,
상기 산출된 각 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달하였는지를 판단하는 단계;
상기 판단 결과, 산출된 각 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달한 경우 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치를 최적의 위치로 결정하는 단계;
상기 산출된 신호대잡음비 중 가장 작은 신호대잡음비가 기 설정된 목표 신호대잡음비에 도달되지 않은 경우, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생하는지 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생하지 않을 경우에는 공중 무인 중계 시스템의 현재 위치를 최적의 위치로 결정하고, 두 번째로 작은 신호대잡음비가 세 번째로 작은 신호대잡음비와 기 설정된 임계값 이상 차이가 발생할 경우에는 해당 임무기에 대한 위치 보정 벡터를 연산하여 해당 임무기를 상기 연산된 위치 보정 벡터에 대응하는 가상의 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 공중 무인 중계 시스템의 최종 위치를 결정하는 단계는,
상기 가상의 위치로 이동된 적어도 하나 이상의 임무기 및 나머지 임무기들의 위치 정보를 기반으로 유클리디안 제곱근 거리를 활용한 k-평균화 방법을 통해 공중 무인 중계 시스템의 위치를 결정하는 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 경로 손실을 예측하는 단계는,
상기 공중 무인 중계 시스템과 다수의 임무기 사이의 거리 정보, 상대적 고도 정보, 대기 상태 정보 및 지리적 위치 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 이용하여 예측하는 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 신호대잡음비를 각각 산출하는 단계는,
상기 예측된 경로 손실과, 공중 무인 중계 시스템 내 송신 단말기 특성 및 수신 단말기 특성을 이용하여 산출하는 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 송신 단말기 특성은, 송신 출력, 송신 안테나이득, 레이돔 손실, 케이블 손실, 변복조 방식 및 대역폭 중 적어도 하나 이상인 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 수신 단말기 특성은, 수신 안테나 이득, 빔 포인팅 손실, 레이돔 손실, 케이블 손실, 잡음지수 및 수신단말 요구 신호대잡음비 중 적어도 하나 이상인 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 연산된 위치 보정 벡터의 방향은 공중무인 중계 시스템의 반대 방향이며, 위치 보정 벡터의 스칼라는 상기 가상의 위치로 이동된 임무기의 신호대잡음비 다음으로 작은 신호대잡음비를 갖는 임무기와의 상대적 거리에 따라 결정되는 것인 공중 무인 중계 시스템의 위치 최적화 방법.
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