KR102061381B1 - 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하기 위한 방법 - Google Patents

신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하기 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102061381B1
KR102061381B1 KR1020157001444A KR20157001444A KR102061381B1 KR 102061381 B1 KR102061381 B1 KR 102061381B1 KR 1020157001444 A KR1020157001444 A KR 1020157001444A KR 20157001444 A KR20157001444 A KR 20157001444A KR 102061381 B1 KR102061381 B1 KR 102061381B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
antennas
emitting object
platform
change
Prior art date
Application number
KR1020157001444A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150037852A (ko
Inventor
스벤 홀테
Original Assignee
사브 에이비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사브 에이비 filed Critical 사브 에이비
Publication of KR20150037852A publication Critical patent/KR20150037852A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102061381B1 publication Critical patent/KR102061381B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/48—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/04—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using angle measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04—Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/286—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons substantially flush mounted with the skin of the craft
    • H01Q1/287—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons substantially flush mounted with the skin of the craft integrated in a wing or a stabiliser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/12—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

본 발명은 기지의 거리만큼 떨어진 적어도 2개의 안테나를 포함하는 플랫폼에 의해 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 그 방법은 제1 위치에서 신호-방출 물체로부터의 신호를, 상기 적어도 2개의 안테나의 각각으로, 수신하는 단계, 상기 적어도 2개의 안테나 간 상기 신호의 제1 위상 관계를 결정하는 단계, 적어도 제2 위치에서 상기 신호-방출 물체로부터의 신호를, 상기 적어도 2개의 안테나의 각각으로, 수신하는 단계, 및 상기 적어도 2개의 안테나 간 상기 신호의 적어도 제2 위상 관계를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 2개의 안테나 중 적어도 하나의 안테나의 위치(들)의 변화(들)를 결정하는 단계, 및 상기 제1 위상 관계, 상기 적어도 제2 위상 관계 및 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 위치(들)의 변화(들)에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하는 단계를 특징으로 한다. 본 발명은 더욱 신호-방출 물체에 대한 방향의 결정을 수행하는 플랫폼에 관한 것이다.

Description

신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하기 위한 방법{A METHOD FOR DETERMINING A DIRECTION TO A SIGNAL-EMITTING OBJECT}
본 발명은 방향 탐지에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하도록 안테나를 사용하여 신호-방출 물체로부터 수신된 신호를 상관시키는 것에 관한 것이다.
레이더는 물체의 레인지, 고도, 방향 또는 속도를 결정하도록 라디오파를 사용하는 물체-검출 시스템이다. 그것은 항공기, 선박, 우주선, 유도 미사일, 자동차 및 지형을 검출하도록 사용될 수 있다. 레이더 안테나는 그 경로에 있는 어느 물체로부터 튀어나오는 마이크로파 또는 라디오파의 펄스를 송신한다. 물체는 보통은 송신기와 동일한 사이트에 위치하는 안테나에 파의 에너지의 아주 적은 부분을 반환한다.
안테나가 다른 신호-방출 물체로부터 보내진 펄스를 수신할 뿐인 수동 기술을 물체 검출에 사용하는 것도 가능하다. 안테나는 운송수단, 위성 또는 유사물과 같은 플랫폼 상에 배열된다. 이 방법의 자명한 이점은 어떠한 다른 신호-수신 물체도 물체 검출에 수동 기술을 사용하는 것에 의해서는 그 플랫폼의 위치를 추적할 수 없다는 것이다. 그 플랫폼은 능동 펄스 송신 레이더 기술에 의해 검출될 수 있을 뿐이다.
그 가장 단순한 형태의 위상 간섭법 기술은, 파에 의해 순회되는 경로 길이 차이에 기인하여, 한 쌍의 안테나에 상대적인 소정 각도로 도달하는 평면파가 하나의 안테나에 의해 다른 하나보다 더 이른 시점에서 수신되게 되도록 이동 플랫폼 상에 기지의 거리만큼 이격되어 배치된 그 쌍의 안테나를 이용한다. 2개의 안테나로부터의 신호가 프로세싱되면, 그들 위상차는 안테나 쌍에 상대적인 신호-방출 물체에 대한 방향의 간접적 측정을 제공한다.
전형적 라디오 주파수 간섭계 시스템은 어레이의 개개의 안테나에 도달하는 신호-방출 물체 신호의 위상차 또는 위상 관계를 이용함으로써 신호-방출 물체에 대한 방향을 컴퓨팅한다. 간섭계의 위상 측정은 안테나 간 떨어짐인 기선이 수신되는 신호의 반파장보다 더 크면 모호할 수 있다.
간섭계 기선 길이가 증가하여, 그로써 모호성(ambiguity)의 수를 증가시킴에 따라, 방향 측정 정확도는 증가한다. 그리하여, 간섭계 장기선(long interferometer baseline)의 소망은 단기선(short baseline)으로 성취하기가 더 쉬운 강건한 위상 또는 모호성 분해능에 대한 필요성과 상충한다. 부가적으로, 장기선은 수신하는 장치가 항공기 상에 있을 때에는 달성하기가 어렵다.
전형적 방향 탐지(direction finding: DF) 간섭계 시스템은 개개의 안테나에 도달하는 신호-방출 물체 신호의 위상차를 이용함으로써 신호-방출 물체의 위치를 찾아낸다. 그러한 시스템의 DF 정확도는 DF 시스템의 안테나 어레이의 다수의 안테나 간 간격에 의해 결정되는 DF 어레이 사이즈에 직접 관련된다. DF 안테나의 수를 증가시킴이 없이 단순히 간섭계 기선을 증가시키는 것은 증가된 모호성 수의 결과에 이른다. 그래서, 그러한 종래 기술 DF 시스템은 많은 안테나 및 DF 수신기를 요건으로 하고 비용이 매우 많이 든다. 더 많은 안테나 및 더 많은 DF 수신기에 대한 필요성은 항공기 상에서의 그들 사용에 부정적 영향을 미친다.
미국 특허 제5,835,060호 발명의 명칭 "자가-분해 LBI 삼각측량"은 또한 신호-방출 물체의 위치를 결정하기 위한 장기선 간섭계(long baseline interferometer: LBI) 시스템을 교시하고 있다. 그 시스템은 2개의 안테나를 갖고, 장기선의 각각의 종단에서의 안테나에 의해 수신된 신호 간 위상차는 간섭계가 측정 경로를 따라 분포된 반복적 위상차 측정값을 획득하도록 측정 경로를 따라 이동함에 따라 모니터링된다.
인식될 바와 같이, 항공 DF 간섭계 시스템이 요건으로 하는 안테나 소자의 수는 항공기의 외부 상의 다른 센서를 위한 공간량을 한정하게 된다. 그리하여, 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하는 정확도가 종래 기술 시스템과 동일하거나 더 크면서 소수의 안테나만을 필요로 하는 항공기용 DF 간섭계 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
위 단점 중 적어도 일부를 없애고 소수의 안테나만으로 신호-방출 물체에 대한 방향의 결정을 개선하는 것이 본 발명의 하나의 목적이다.
이것의 기지의 거리만큼 떨어진 적어도 2개의 안테나를 포함하는 플랫폼에 의해 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하기 위한 방법에 의해 성취되었다. 그 방법은,
- 제1 위치에서 신호-방출 물체로부터의 신호를, 적어도 2개의 안테나의 각각으로, 수신하는 단계,
- 적어도 2개의 안테나 간 신호의 제1 위상 관계를 결정하는 단계,
- 적어도 제2 위치에서 신호-방출 물체로부터의 신호를, 적어도 2개의 안테나의 각각으로, 수신하는 단계,
- 적어도 2개의 안테나 간 신호의 적어도 제2 위상 관계를 결정하는 단계,
- 적어도 2개의 안테나 중 적어도 하나의 안테나의 위치(들)의 변화(들)를 결정하는 단계, 및
- 제1 위상 관계, 적어도 제2 위상 관계 및 적어도 하나의 안테나의 위치(들)의 변화(들)에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하는 단계를 포함한다.
이 방법으로는 적어도 하나의 안테나의 위치(들)를 변화시키고 그로써 신호-방출 물체에 대한 방향이 결정되어 나오는 가상 안테나 어레이 애퍼처(virtual antenna array aperture)를 생성함으로써 소수의 안테나만으로 상관 간섭계가 성취된다.
그 효과는 가상 안테나 어레이 애퍼처가 안테나(들)의 위치(들)의 변화(들)에 의해 형성되는 것이다. 신호-방출 물체에 대한 방향의 결정은 안테나(들)의 위치 변화에 의해 형성되는 가상 안테나 어레이 애퍼처에 기반한다. 적어도 2개의 안테나는 회전될 때 신호-방출 물체에 대한 방향이 결정되어 나오는 가상 애퍼처를 형성한다.
서로 다른 안테나 위치에서의 2개의 측정만으로 방향 탐지 방법은 신호-방출 물체에 대한 수개의 가능한 방향을 제시할 수 있다. 제시되는 가능한 방향은 위상차 더하기 2π 정수배를 표현한다. 방향이 더 적은 모호성으로 결정되는 정확한 결과를 얻기 위하여, 신호 방출 물체에 대한 방향은 제1 위상 관계 및 복수의 제2 위상 관계에 기반하여 결정된다. 일례에서는, 총 5-15개의 위상 관계 및 연관된 위치 변화가 신호 방출 물체에 대한 방향을 결정하도록 사용된다.
하나의 옵션에서는, 적어도 모호성이 목적으로 하는 정확도로 분해되었을 때까지 새로운 제2 위상 관계 및 연관된 위치 변화가 결정된다. 그로써, 각각의 주어진 경우에서는 사전-설정된 값을 설정하여, 주어진 환경에 따라 "충분히 양호"하다는 측정값을 표현하는 것이 가능하다.
신호-방출 물체에 대한 방향의 결정은 신호-방출 물체에 대한 방향이 결정되어 나오는 적어도 하나의 안테나의 위치(들)의 변화(들)에 의해 형성되는 가상 안테나 어레이 애퍼처에 기반한다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 신호-방출 물체에 대한 거리 및 가능하게는 또한 그 위치가 결정된다. 하나의 옵션에 있어서, 신호-방출 물체에 대한 거리 및 가능하게는 또한 그 위치가 소정 시간 기간에 걸친 신호-방출 물체에 대한 결정된 방향에서의 변량에 기반하여 결정되되, 결정된 방향에서의 변량은 플랫폼의 주행 방향과 실질적으로 일치하는 방향으로의 주행 운동의 결과이다. 신호-방출 물체에 대한 거리는 삼각측량에 기반하여 결정될 수 있다.
하나의 옵션에 있어서, 신호-방출 물체에 대한 거리 및 가능하게는 또한 그 위치는 지상 신호 방출 물체에 대한 방향에 기반하여 그리고 항공 플랫폼의 고도에 기반하여 결정된다.
하나의 옵션에 있어서, 신호-방출 물체에 대한 거리 및 가능하게는 또한 그 위치는 교차 방위 기술(cross bearing technique)을 사용하여 서로 다른 지리적 위치를 갖는 적어도 2개의 플랫폼으로부터의 결정된 방향에 기반하여 결정된다.
일 실시예에 의하면, 본 발명은 기지의 거리만큼 떨어진 적어도 2개의 안테나, 및 적어도 2개의 안테나로 수신된 신호(들)에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하도록 배열된 프로세싱 유닛을 포함하는 플랫폼에 관한 것이다. 프로세싱 유닛은 제1 위치에서 적어도 2개의 안테나 간 신호의 제1 위상 관계, 및 적어도 2개의 안테나 간 신호(들)의 적어도 제2 위상 관계를 결정하도록 배열된다. 프로세싱 유닛은 적어도 하나의 안테나의 위치(들)의 변화(들)를 결정하고, 제1 위상 관계, 적어도 제2 위상 관계 및 적어도 하나의 안테나의 위치(들)의 변화(들)에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하도록 더 배열된다.
또 다른 태양에 의하면, 적어도 2개의 안테나는 플랫폼 상에 탑재되고, 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 위치(들)의 변화(들)는 플랫폼의 배향(orientation) 변화에 기반하여 결정된다.
이것의 이점은 적어도 하나의 안테나의 위치(들)의 변화(들)가 전체 플랫폼의 배향 변화에 의해 성취된다는 것이다. 또 다른 이점은 그것이 안테나의 위치를 추적하기가 더 쉽다는 것이다.
본 발명의 추가적 태양에 의하면, 플랫폼은 항공기이고, 배향 변화는 항공기의 횡전(roll) 또는 선회(turn)이다. 측정은 항공기가 선회하고 있을 때, 또는 항공기가 계속 앞으로 나아가고 있는 경우에는, 항공기가 횡전하고 있을 때, 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 추가적 태양에 의하면, 배향 변화는 항공기의 주행 운동에 직각인 평면에서의 횡전 또는 선회이다. 이것의 효과는 항공기가 신호-방출 물체와 무관하게 하여간 행해졌을 선회를 수행하면서 신호-방출 물체에 대한 방향의 측정을 수행할 수 있다는 것이다. 항공기가 계속 나아가는 것을 목표로 하면, 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하도록 측정을 수행하기 위해 항공기를 횡전하는 동안 측정이 수행될 수 있다.
신호-방출 물체에 대한 방향의 결정은 플랫폼의 주행 운동에 직각인 평면에서 적어도 하나의 안테나의 위치(들)의 변화(들)에 의해 형성되는 가상 안테나 어레이 애퍼처에 기반할 수 있다. 이것의 효과는, 안테나 간 거리에 기반하여, 큰 가상 안테나 어레이 애퍼처가 형성된다는 것이다.
안테나의 위치는 플랫폼의 관성 항법 시스템(Inertial Navigation System: INS)을 사용하여 결정될 수 있다. 이것의 효과는 안테나의 위치가 높은 정확도로 결정된다는 것이다.
본 발명은 수반 도면을 참조하여 더 설명될 것이다.
도 1은 플랫폼의 방향에 직각인 평면에서 플랫폼의 위치 변화에 의해 형성되는 가상 안테나 어레이 애퍼처를 도시한 도면;
도 2a는 일 실시예에 따라 신호 방출 물체의 위치의 결정을 예시하는 위로부터의 장면을 개략적으로 도시한 도면;
도 2b는 제2 실시예에 따라 신호 방출 물체의 위치의 결정을 예시하는 장면을 개략적으로 도시한 측면도;
도 2c는 제3 실시예에 따라 신호 방출 물체의 위치의 결정을 예시하는 위로부터의 장면을 개략적으로 도시한 측면도;
도 3은 필수 디바이스를 포함하는 플랫폼을 도시한 도면; 및
도 4는 본 발명의 설명하는 방법을 도시한 도면.
이하의 설명은 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하도록 배열된 항공기와 같은 플랫폼을 설명한다. 플랫폼은 또한 풍력 플랜트와 같은 정지 유형의 것일 수 있다. 본 개시에서 사용되는 용어 "플랫폼" 및 "항공기"는 본 발명에 의해 설명되는 바와 같이 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하는 플랫폼을 항상 지칭한다. "신호-방출 물체"는 그 자체가 또 다른 운송수단 또는 정지 물체일 수 있다. 본 개시에서 사용되는 용어 "가상 안테나 어레이 애퍼처"는, 공간을 달리하는 측정 포인트 간 위상 관계를 비교함으로써 신호-방출 물체의 방향이 결정되어 나오는 항공기와 같은 플랫폼 상에 배열되어, 장기선 간섭계(LBI)를 형성하는 안테나로부터 기반하는 안테나(들)의 변위(들)에 의해 형성되는 가상 애퍼처를 지칭한다. 용어 "위상 관계"는 서로 다른 공간 지점에서 수신되는 신호 간 관계를 지칭한다. 단지 2개의 다른 공간 지점에서만 수신되는 하나의 신호를 비교하는 경우에, 그 용어는 "위상차"와 동등하게 사용된다. 위상 관계는 일례에서는 위상 관계의 절대값이 알려져 있게 되도록 교정될 수 있다. 다른 일례에서는, 위상 관계의 절대값이 알려져 있지 않지만, 그것은 일련의 측정에 걸쳐 불변이다.
도 1은 플랫폼의 방향에 직각인 평면에서 플랫폼(10)의 위치 변화에 의해 형성되는 가상 안테나 어레이 애퍼처(11)를 도시한 도면이다. 신호-방출 물체에 대한 방향은 적어도 하나의 안테나(12, 13)의 위치(들)의 변화(들)에 의해 형성되는 가상 안테나 어레이 애퍼처(11) 상에 기반하여 결정된다. 위치(들)의 변화(들)는 신호-방출 물체에 대한 방향이 결정되어 나오는 플랫폼의 주행 운동에 직각인 평면에 투영되어 결정될 수 있다.
신호-방출 물체가 어디에 위치결정되어 있는지에 무관하게 신호-방출 물체에 대한 방향이 결정될 수 있다. 그래도, 가상 안테나 어레이 애퍼처의 평면과 신호-방출 물체에 대한 방향 간 각도가 클수록, 투영된 가상 안테나 어레이 애퍼처는 신호-방출 물체에 대한 방향으로 더 크다.
플랫폼은 항공기일 수 있다. 그 후 위치 변화는 항공기의 횡전 또는 선회일 수 있다. 측정은 항공기가 선회하고 있을 때, 또는 항공기가 계속 앞으로 나아가고 있는 경우에는, 항공기가 횡전하고 있을 때, 수행된다. 위치 변화는 항공기의 주행 운동에 직각인 방향으로 횡전 또는 선회일 수 있다. 안테나는 항공기의 날개 상에, 바람직하게는 큰 가상 안테나 어레이 애퍼처가 형성되도록 날개의 선단 상에 탑재될 수 있다.
도 3은 신호를 수신하는 제1 안테나(31), 신호를 수신하는 제2 안테나(32) 및 위치 결정 유닛(33)을 포함하는, 항공기와 같은, 플랫폼(30)을 예시하고 있다. 위치 결정 유닛(33)은 외부 참조에 대한 필요성 없이 예를 들어 플랫폼의 운동의 속도, 방향, 배향 및/또는 위치를 계속 교정하도록 회전 센서 및 모션 센서를 사용한다. 위치 결정 유닛(33)은 관성 항법 시스템(INS)을 포함할 수 있다. 도시된 예에 있어서, 플랫폼(30)은 위치결정 데이터를 제공하도록 배열된 GPS 수신기(34)를 더 포함한다. 플랫폼(30)은 제1 안테나(31), 제2 안테나(32), 위치 결정 유닛(33) 및 GPS 수신기(34)로부터의 입력에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 방향 및/또는 거리 및/또는 그 위치를 결정하도록 배열된 프로세싱 유닛(35)을 더 포함한다. 프로세싱 유닛(35)은 타이밍 정보 및 위치 정보와 제1 안테나(31) 및 제2 안테나(32)로부터의 수신된 신호를 제공하도록 배열된다. 타이밍 정보는 GPS 수신기(34)로부터 제공될 수 있다. 위치 정보는 위치 결정 유닛(33)으로부터의 정보 및 위치 결정 유닛(33)과 각각의 안테나(31, 32) 간 기지의 위치 관계에 기반하여 결정된다. 프로세싱 유닛(35)은, 예를 들어 수신되는 신호의 주파수 또는 주파수 스펙트럼에 의존하는 기설정된 기준에 기반하여, 수신되는 신호가 관심 있는 것인지 정하도록 배열된다. 일례에서는, 레이더 신호와 같은 수신되는 신호의 주된 로브(main lobe)만이 관심 있는 것이다. 일례에 있어서, 프로세싱 유닛(35)은 수신된 신호를 서명 라이브러리(36)로부터의 정보와 비교하되, 라이브러리는 여러 다른 신호-방출 물체의 전기 서명을 포함한다. 신호(들)가 관심 있는 것이라고 결정되면, 프로세싱 유닛(35)은 안테나(31) 중 적어도 하나의 변위(들)에 의해 형성되는 가상 안테나 어레이 애퍼처에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 방향 및/또는 거리 및/또는 그 위치를 결정하도록 배열된다. 신호-방출 물체에 대한 방향 및/또는 거리 및/또는 그 위치는 도시된 예에서는 디스플레이 유닛(37)에 의해 제시된다. 위 설명에서는, 2개의 안테나(31, 32)만이 언급되었다. 플랫폼 상에 3개 이상의 안테나가 있을 수 있음을 이해해야 한다. 위상 관계를 비교하는 원리는 여전히 동일할 것이다.
플랫폼(30)은 다른 플랫폼으로부터 보내진 레이더 파와 같은 신호를 등록하도록 사용된다. 신호는 펄스로 또는 연속형으로 보내질 수 있다. 안테나가 수신할 수 있는 신호는 예를 들어 100㎒ 내지 100㎓ 간격 내, 레이더 파와 같은, 라디오파일 수 있다. 수신하는 안테나는 감도를 개선하기 위해 협소한 빔을 가지거나 광범위한 커버리지를 위해 광범위한 빔을 가질 수 있다. 본 발명에서는 안테나가 신호를 송신하지는 않고 신호를 수신만 하도록 사용될 뿐일 수 있다.
도 4는 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하기 위한 방법을 예시하고 있다. 그 방법은 플랫폼의 프로세싱 유닛(35)에서 구현될 수 있다. 적어도 2개의 안테나(31, 32)에서의 제1 신호(41a)는 제1 위치(들)에서 수신된다. 프로세싱 유닛(35)은, 예를 들어 주파수 성분에 기반하여, 수신된 제1 신호(41a)가 관심 있는 것인지 평가한다(42). 적어도 하나의 안테나로부터의 신호가 이 평가에서 사용될 수 있다. 수신된 제1 신호(41a)가 관심 있는 것이 아니면, 수신된 제1 신호(41a)의 정보는 폐기되고 프로세싱 유닛(35)은 새로운 제1 신호를 기다린다. 수신된 제1 신호(41a)가 관심 있는 것이면, 플랫폼은 안테나(31, 32)의 위치를 변화시키도록 명령을 받을 수 있다. 제1 신호가 관심 있는 것이라고 결정되었을 때, 적어도 2개의 안테나(31, 32)에서의 적어도 제2 신호(41b)는 적어도 제2 위치(들)에서 수신된다. 프로세싱 유닛(35)은 제1 위상 관계, 제2 위상 관계 및 적어도 하나의 안테나의 위치 변화(들)에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정한다(44). 이후에, 결정된 방향의 결과(47)는 디스플레이 유닛(37)에 의해 제시될 수 있다.
모호성이 적거나 전혀 없이 방향이 결정되는 정확한 결과를 제공하기 위하여, 신호 방출 물체에 대한 방향은 제1 위상 관계 및 복수의 제2 위상 관계에 기반하여 결정된다. 일례에서는, 총 5-15개의 위상 관계 및 연관된 위치 변화가 신호 방출 물체에 대한 방향을 결정하도록 사용된다. 그 방법에서는, 적어도 모호성이 목적으로 하는 정확도로 분해되었을 때까지 새로운 제2 위상 관계 및 연관된 위치 변화가 결정될 수 있다. 그로써, 각각의 주어진 경우에서는 사전-설정된 값을 설정하여, 주어진 환경에 따라 "충분히 양호"하다는 측정값을 표현하는 것이 가능하다.
도시된 예에 있어서, 그 방법은 수신된 신호들이 전부 동일한 신호-방출 물체와 관련된 것임을 담보하기 위한 단계를 더 포함한다.
그 방법은 또한 신호 방출 물체의 거리 또는 위치를 결정하는 단계(46)를 포함할 수 있다. 이 단계보다 거리/위치 결정을 위해 데이터를 수집하는 단계 형태(45)가 선행할 수 있다. 일례에 있어서, 거리/위치 결정을 위해 수집된 데이터는 복수의 방향 결정으로부터 기원하는 결정된 방향을 포함한다. 그 후 거리/위치 결정 단계(46)에서 프로세싱 유닛(35)은 서로 다른 결정된 방향 결정 간 방향 차이에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 거리 및/또는 위치를 결정하도록 배열될 수 있다. 신호-방출 물체에 대한 거리의 결정은 일례에서는 플랫폼의 주행 운동에 의해 야기된 삼각법에 기반할 수 있다. 이것은 예를 들어 도 2a에 도시되어 있다. 결정된 거리 및/또는 위치의 결과(47)는 디스플레이 유닛(37)에 의해 제시될 수 있다.
도 2b에는, 거리/위치 결정을 위한 데이터 수집(45)이 항공기 형태의 플랫폼의 고도 및 지상 신호 방출 물체에 대한 방향에 관한 데이터를 수집하는 것을 포함하는 일례가 도시되어 있다. 그때 신호-방출 물체에 대한 거리(46)는 지상 신호 방출 물체에 대한 방향에 기반하여 그리고 항공 플랫폼의 고도에 기반하여 결정된다.
도 2c에는, 거리/위치 결정을 위한 데이터 수집(45)이 복수의 이격된 플랫폼으로부터 신호 방출 물체에 대한 방향에 관한 데이터를 수집하는 것을 포함하는 일례가 도시되어 있다. 그때 상기 신호-방출 물체에 대한 거리(46)는 교차 방위 기술을 사용하여 서로 다른 플랫폼으로부터의 수집된 방향에 기반하여 결정되되, 서로 다른 플랫폼의 지리적 위치는 알려져 있다.
그 방법은 여러 이유로 중단될 수 있다. 하나의 가능성은 신호-방출 물체에 대한 방향/거리/위치가 높은 정확도로 결정된 것이다. 또 다른 가능성은 플랫폼이 방향 탐지를 계속하는 것과 양립가능하지 않은 명령을 받는 것이다. 또 다른 가능성은 관심 주파수 성분을 갖는 신호(들)가 손실된 것이다.
본 발명은 제시된 특정 순서도에 국한되지 않고, 본 청구항들의 범위 내 모든 변형을 포함한다. 물론, 여러 다른 시점에서 수신된 신호 간 위상 관계에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하는데 도달하기 위한 단계의 내부 시퀀스는 비행 방향의 요구, 수신된 신호의 펄스, 플랫폼 선회 속도, 측정 시간 등에 따라 달라질 수 있다.
인식될 바와 같이, 본 발명은 다양한 자명한 측면에서 전부 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어남이 없이 수정을 할 수 있다. 따라서, 도면 및 설명은 본질이 예시적인 것이고 제한적인 아닌 것으로 간주되어야 한다.

Claims (14)

  1. 기지의 거리만큼 떨어진 적어도 2개의 안테나를 포함하는 플랫폼에 의해 지상 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정(44)하기 위한 방법으로서,
    - 제1 위치에서 상기 신호-방출 물체로부터의 신호를, 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32)의 각각으로, 수신하는 단계(41a),
    - 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32) 간 상기 신호의 제1 위상 관계를 결정하는 단계,
    - 적어도 제2 위치에서 상기 신호-방출 물체로부터의 신호를, 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32)의 각각으로, 수신하는 단계(41b), 및
    - 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32) 간 상기 신호의 적어도 제2 위상 관계를 결정하는 단계를 포함하되,
    - 상기 플랫폼의 배향(orientation) 변화에 기반하여 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32) 중 적어도 하나의 안테나(31)의 위치(들)의 변화(들)(43)를 결정하는 단계로서, 상기 배향 변화는 상기 플랫폼의 주행 운동에 직각인 방향으로 횡전(roll) 또는 선회(turn)인 것인, 단계; 및
    - 상기 제1 위상 관계, 상기 적어도 제2 위상 관계 및 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 위치(들)의 변화(들)(43)에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하는 단계(44);
    를 더 포함하고,
    상기 적어도 2개의 안테나(31, 32)는 장기선 간섭계(long base interferometer)를 형성하고 상기 플랫폼 상에 탑재되고, 상기 플랫폼은 항공기이고, 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32)는 회전될 때 상기 신호-방출 물체에 대한 방향이 결정되어 나오는 가상 애퍼처(virtual aperture)를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 상기 적어도 제2 신호의 수신은 상기 신호-방출 물체로부터의 안테나 방사 패턴의 주된 로브(main lobe)가 상기 플랫폼에 대향하고 있을 때에만 고려되는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 신호-방출 물체에 대한 방향의 결정(44)은 상기 적어도 하나의 안테나(31)의 상기 위치(들)의 변화(들)(43)에 의해 형성되는 가상 안테나 어레이 애퍼처(virtual antenna array aperture)에 기반하는 것인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 소정 시간 기간에 걸친 상기 신호-방출 물체에 대한 결정된 방향에서의 변량에 기반하여 상기 신호-방출 물체에 대한 거리를 결정하는 단계(46)를 포함하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 지상 신호 방출 물체에 대한 상기 방향에 기반하여 그리고 항공 플랫폼의 고도에 기반하여 상기 신호-방출 물체에 대한 거리를 결정하는 단계(46)를 포함하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 교차 방위 기술(cross bearing technique)을 사용하여 서로 다른 지리적 위치를 갖는 적어도 2개의 플랫폼으로부터의 결정된 방향에 기반하여 상기 신호-방출 물체에 대한 거리를 결정하는 단계(46)를 포함하는 방법.
  7. 기지의 거리만큼 떨어진 적어도 2개의 안테나(31, 32), 및 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32)에 의해 수신된 신호에 기반하여 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정(44)하도록 배열된 프로세싱 유닛(35)을 포함하는 플랫폼으로서, 상기 프로세싱 유닛(35)은 제1 위치에서 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32) 간 신호의 제1 위상 관계, 및 적어도 제2 위치에서 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32) 간 신호(들)의 적어도 제2 위상 관계를 결정하도록 배열되되, 상기 프로세싱 유닛(35)은 적어도 하나의 안테나(31)의 위치(들)의 변화(들)(43)를 결정하고, 상기 제1 위상 관계, 상기 적어도 제2 위상 관계 및 상기 적어도 하나의 안테나(31)의 상기 위치(들)의 변화(들)(43)에 기반하여 상기 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정(44)하도록 더 배열되고, 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32)는 상기 플랫폼(30) 상에 탑재되고, 상기 적어도 하나의 안테나(31)의 상기 위치(들)의 변화(들)(43)는 상기 플랫폼(30)의 배향(orientation) 변화에 기반하여 결정되되, 상기 배향 변화는 상기 플랫폼(30)의 주행 운동에 직각인 방향으로 횡전(roll) 또는 선회(turn)이고, 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32)는 장기선 간섭계(long base interferometer)를 형성하고, 상기 플랫폼(30)은 항공기이고, 상기 적어도 2개의 안테나(31, 32)는 회전될 때 상기 신호-방출 물체에 대한 방향이 결정되어 나오는 가상 애퍼처(virtual aperture)를 형성하는 것을 특징으로 하는 플랫폼(30).
  8. 제7항에 있어서, 상기 적어도 2개의 안테나의 상기 위치는 상기 플랫폼(30)의 관성 항법 시스템(Inertial Navigation System: INS)으로부터의 데이터에 기반하여 결정되는 것인 플랫폼(30).
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 적어도 2개의 안테나는 100㎒ 내지 100㎓ 범위 내의 라디오파를 수신할 수 있는 것인 플랫폼(30).
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
KR1020157001444A 2012-07-03 2012-07-03 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하기 위한 방법 KR102061381B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SE2012/000103 WO2014007686A1 (en) 2012-07-03 2012-07-03 A method for determining a direction to a signal-emitting object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150037852A KR20150037852A (ko) 2015-04-08
KR102061381B1 true KR102061381B1 (ko) 2019-12-31

Family

ID=49882313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157001444A KR102061381B1 (ko) 2012-07-03 2012-07-03 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하기 위한 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9625562B2 (ko)
EP (1) EP2870489B1 (ko)
KR (1) KR102061381B1 (ko)
BR (1) BR112014033119B1 (ko)
ES (1) ES2771524T3 (ko)
IL (1) IL236065B (ko)
WO (1) WO2014007686A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013217869A1 (de) * 2013-09-06 2015-03-12 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren und Kommunikationsvorrichtung zur Validierung eines Dateninhalts eines drahtlos empfangenen Kommunikationssignals sowie Verwendung der Kommunikationsvorrichtung
SE1700098A1 (en) 2017-05-17 2018-11-18 Atletor Ab Method and apparatus for detecting and jamming transmitters and receivers
US10935668B2 (en) * 2018-08-28 2021-03-02 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. System and method for determining geolocation of a signal source
EP3809526A1 (en) 2019-10-18 2021-04-21 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Antenna system and antenna controlling method
KR102093888B1 (ko) * 2019-11-28 2020-03-26 국방과학연구소 보조 항법 장치 및 보조 항법 장치의 제어 방법
US11667379B1 (en) * 2020-11-17 2023-06-06 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Systems, apparatus, and methods for airborne data retrieval
CN117110980B (zh) * 2023-10-23 2024-01-12 中国航天科工集团八五一一研究所 基于fpga的自适应单脉冲测向方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005525559A (ja) * 2002-05-13 2005-08-25 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 機体座標において目標に対する干渉角を決定するための方法および装置
US20060114157A1 (en) * 2004-08-11 2006-06-01 James Kolanek Precision geolocation system and method using a long baseline interferometer antenna system
JP2009510487A (ja) * 2005-09-28 2009-03-12 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 干渉レーダ・システムにおいて高品質位相角測定値を識別する方法及びシステム

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2825900A (en) * 1950-02-17 1958-03-04 Rand Corp Directional receiver
US4328499A (en) * 1979-10-24 1982-05-04 The Marconi Company Limited Radio direction finding systems
US4734702A (en) * 1986-02-25 1988-03-29 Litton Systems, Inc. Passive ranging method and apparatus
US5457466A (en) * 1993-09-07 1995-10-10 Litton Systems Inc. Emitter azimuth and elevation direction finding using only linear interferometer arrays
US5519403A (en) * 1993-11-29 1996-05-21 Motorola, Inc. Global positioning system communications multi-interface
US5714964A (en) * 1995-11-07 1998-02-03 Condor Systems, Inc. Horned interferometer antenna apparatus
US5835060A (en) * 1996-10-07 1998-11-10 Lockheed Martin Corporation Self-resolving LBI triangulation
US5870056A (en) * 1996-12-05 1999-02-09 Lockheed Martin Corporation Air-to-air passive location system
JP3586569B2 (ja) * 1998-07-31 2004-11-10 日本電気株式会社 複数の反射レーダ波による画像合成方法およびこれを利用した航空機搭載用画像レーダ装置
JP3791249B2 (ja) * 1999-07-12 2006-06-28 株式会社日立製作所 携帯端末
DE10143561B4 (de) * 2001-09-05 2011-12-15 Eads Deutschland Gmbh Verfahren und System zur Lokalisierung von Emittern
US7711375B2 (en) * 2002-08-06 2010-05-04 Hang Liu Method and system for determining a location of a wireless transmitting device and guiding the search for the same
US6784840B2 (en) 2002-12-23 2004-08-31 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method for determining azimuth and elevation angles using a single axis direction finding system
JP4086237B2 (ja) * 2003-07-07 2008-05-14 本田技研工業株式会社 車両用ナビゲーションシステム
WO2008157736A1 (en) * 2007-06-19 2008-12-24 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for determining distances to selected targets on a golf course using a wireless communication device
US8294610B2 (en) 2010-04-22 2012-10-23 L-3 Communications Integrated Systems L.P. Systems and methods for resolving interferometric angle-of-arrival ambiguities due to local multipath reflections

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005525559A (ja) * 2002-05-13 2005-08-25 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 機体座標において目標に対する干渉角を決定するための方法および装置
US20060114157A1 (en) * 2004-08-11 2006-06-01 James Kolanek Precision geolocation system and method using a long baseline interferometer antenna system
JP2009510487A (ja) * 2005-09-28 2009-03-12 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 干渉レーダ・システムにおいて高品質位相角測定値を識別する方法及びシステム

Also Published As

Publication number Publication date
EP2870489A1 (en) 2015-05-13
EP2870489B1 (en) 2019-12-25
WO2014007686A1 (en) 2014-01-09
IL236065A0 (en) 2015-01-29
BR112014033119A2 (pt) 2017-06-27
US9625562B2 (en) 2017-04-18
IL236065B (en) 2020-06-30
EP2870489A4 (en) 2016-02-17
KR20150037852A (ko) 2015-04-08
US20150168534A1 (en) 2015-06-18
ES2771524T3 (es) 2020-07-06
BR112014033119B1 (pt) 2022-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102061381B1 (ko) 신호-방출 물체에 대한 방향을 결정하기 위한 방법
US7295150B2 (en) Methods and systems for identifying high-quality phase angle measurements in an interferometric radar system
US6727851B2 (en) System for signal emitter location using rotational doppler measurement
EP1910860B1 (en) A positioning system and method
KR101773112B1 (ko) 무선 주파수 이미터들의 수동적 지리적 위치에 대한 위상 변화율 기법들
NO178415B (no) Fremgangsmåte og system for passiv avstandsbestemmelse
US8791859B2 (en) High precision radio frequency direction finding system
CN105044711B (zh) 追踪空中目标的高精准雷达
AU2017232034B2 (en) Ground-based, multi-bistatic interferometric radar system for measuring 2d and 3d deformations
US6806828B1 (en) Passive range and angle measurement system and method
US5708443A (en) Method and apparatus for using signal doppler change to resolve long baseline interferometer ambiguous phase change measurements for locating a radar emitter
US7940205B2 (en) Method using radar to detect a known target likely to be positioned at approximately a given height, near other targets positioned at approximately the same height
US10775496B2 (en) Method of guidance of an aerial target, in particular in the vertical landing phase, and radar system implementing such a method
US20030210195A1 (en) Methods and apparatus for radar signal reception
RU2660159C1 (ru) Способ определения угла сноса летательного аппарата бортовой радиолокационной станцией
Wang A landslide monitoring technique based on dual-receiver and phase difference measurements
CN112455503A (zh) 基于雷达的列车定位方法及装置
Hu et al. A knowledge-based target relocation method for wide-area GMTI mode
Johnsen et al. Bi-and multistatic radar
Chen et al. System phase calibration of VHF spaced antennas using the echoes of aircraft and incorporating the frequency domain interferometry technique
US9348011B2 (en) Location system for a flying craft
RU2546967C1 (ru) Способ измерения угловых координат воздушных целей с помощью доплеровской рлс
Wang et al. A GMTI method via comparing two consecutive phase difference maps of the same target area for small UAVs
El-Ghoboushi et al. A 2D multilateration algorithm used for air traffic localization and tracking
KR20170137423A (ko) 이동표적을 추적하거나 이용할 수 있는 지형참조 항법장치를 위한 전파고도계

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant