KR102066507B1

KR102066507B1 - 선박의 안티 재머(Ａｎｔｉ-Ｊａｍｍｅｒ) 위성항법시스템의 작동 방법

Info

Publication number: KR102066507B1
Application number: KR1020120109967A
Authority: KR
Inventors: 김재형; 김대중; 김원기
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2020-01-15
Also published as: KR20140044048A

Abstract

본 발명은 선박의 안티 재머(Anti-Jammer) 위성항법시스템에 관한 것이다.
현재 선박 및 함정에 설치되어 있는 GYRO의 INS(Intertial Navigation System)을 이용하여 수신되는 DGPS 신호 및 GPS 신호와 비교함으로써 DGPS신호와 GPS 신호의 오류를 검증하는 선박의 안티 재머(Anti-Jammer) 위성항법시스템을 제공하기 위한 목적은, DDU, INS, GYRO, GPS DGPS와 GPS 신호 및 DGPS 신호를 자함의 INS(Inertial Navigation System) 신호와 비교하여 기준 오차범위 초과시 수신되는 GPS 신호와 DGPS 신호를 재밍(Jamming)으로 간주하고 INS 자체 계산 값으로 GPS신호와 DGPS 신호를 대체하는 안티 재머 시스템(Anti-Jammer System)에 의해 달성된다.

Description

선박의 안티 재머(Ａｎｔｉ-Ｊａｍｍｅｒ) 위성항법시스템의 작동 방법{Method for operating a global navigation satellite system having anti-jammer for vessels}

본 발명은 선박의 안티 재머(Anti-Jammer) 위성항법시스템에 관한 것으로, 특히 현재 선박 및 함정에 설치되어 있는 GYRO의 INS(Intertial Navigation System)을 이용하여 수신되는 DGPS 신호 및 GPS 신호와 비교함으로써 DGPS신호와 GPS 신호의 오류를 검증하는 선박의 안티 재머(Anti-Jammer) 위성항법시스템에 관한 것이다.

현재에는 선박 및 함정의 주요 항법 시스템의 기준 위치정보로 DGPS(Differential GPS) 신호와 GPS 신호를 이용하며 직접 또는 DDU(Data Distribution Unit)를 통해 탑재되는 항해 장비 및 무장체계에 신호를 분배한다. DGPS 신호의 경우 기준 주파수가 필요한 통신 시스템에 주로 운용된다. DGPS 신호 및 GPS 신호 분배 시 DDU를 운용할 경우 두 신호는 DDU로 전송되고 DDU가 필요한 시스템에 해당 신호를 분배하며 DGPS 신호 장애발생 시 GPS 신호로 대체한다

DGPS 신호 대역과 GPS 신호 대역이 인접하여 재밍(Jamming)의 발생시 두 신호 대역에 동시에 전파방해로 인한 주파수 교란이 발생할 수 있다. 현재에는 재밍 기술의 발달로 DGPS 및 GPS 신호에 대한 전파 방해로 인해 잘못된 GPS 신호가 수신되더라도 해당 신호의 오류를 검증할 수 있는 수단이 별로 없는 실정이다.

DGPS 신호와 GPS 신호 오류 발생시 선박 및 함정의 주요 항법 시스템의 운용이 제한되며, 함정의 경우 최고의 정밀도를 요구하는 무장체계의 운용이 불가능하여 아군에게 큰 피해를 줄 수 있는 문제가 있다.

선행기술문헌 없음

본 발명은 상기와 같은 배경하에서 안출된 것으로, 본 발명의 일 목적은 현재 선박 및 함정에 설치되어 있는 GYRO의 INS(Intertial Navigation System)을 이용하여 수신되는 DGPS 신호 및 GPS 신호와 비교함으로써 DGPS신호와 GPS 신호의 오류를 검증하는 선박의 안티 재머(Anti-Jammer) 위성항법시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 외부의 도움 없이 자신의 위치를 결정할 수 있는 특성으로 지형, 기상 등에 영향을 받지 않으며 GPS로 구현이 곤란한 자세 정보까지 제공 가능한 INS(Inertial Navigation System)를 이용하여 DGPS 및 GPS를 DDU에 연동시켜 수신되는 정보를 Anti-Jammer System과 연동하여 INS 신호와 비교 후 오차범위 이상의 신호 수신 시 탑재 항해장비 및 무장체계로 DGPS 오류 신호와 GPS 오류신호 대신 INS 신호를 분배하는 선박의 안티 재머(Anti-Jammer) 위성항법시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은, 선박의 안티 재머(Anti-Jammer) 위성항법시스템으로서,

GPS 신호 및 DGPS 신호를 자함의 INS(Inertial Navigation System) 신호와 비교하여 기준 오차범위 초과시 수신되는 GPS 신호와 DGPS 신호를 재밍(Jamming)으로 간주하고 INS 자체 계산 값으로 GPS신호와 DGPS 신호를 대체하는 안티 재머 시스템(Anti-Jammer System);

입력되는 다수의 항해 센서들의 정보를 수집하여 선박 운용에 필요한 시스템으로 전달하는 역할을 하는 장비로서 각 센서와 시스템간의 복잡하고 중복되는 연동문제를 중간 매개체 역할을 수행하여 연동 및 장비 확장 용이하도록 지원하는 DDU(Data Distribution Unit);

외부 도움 없이 자신의 위치를 결정할 수 있는 특성으로 지형·기상에 영향을 받지 않으며 GPS로 구현이 곤란한 자세 정보까지 얻을 수 있어 위치 및 자세정보를 필요로 하는 무기체계에 필수적 장비이며, 또 전파방해 없이 위치·자세를 감지할 수 있어 GPS보다 유용한 장점을 갖는 INS(Inertial Navigation System);

선체운동에 영향을 받지 않고 회전축을 중심으로 균형을 유지해 선체가 기준 좌표계로부터 얼마나 틀어진 방향으로 진행하는지 알 수 있는 원리를 활용하고, 기준좌표를 설정, 선체 진행방향을 계측하고, 진행방향으로의 가속도를 감지하는 가속도계 및 GYRO와 가속도계에서 감지한 각가속도·가속도를 종합계산, 차체의 위치·속도·자세 등의 정보를 제공하는 컴퓨터를 포함하는 GYRO;

선박 등의 어느 곳에서든지 인공위성을 이용하여 자신의 위치를 정확히 알 수 있는 시스템으로서, 위치 정보는 GPS 수신기로 3개 이상의 위성으로부터 정확한 시간과 거리를 측정하여 3개의 각각 다른 거리를 삼각 방법에 따라서 현 위치를 정확히 계산할 수 있는 장비인 GPS; 및

서로 가까운 거리에 있는 두 수신기가 가지는 공통의 오차를 서로 상쇄시킴으로써 보다 정밀한 데이터를 얻는 DGPS(Differential GPS)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 안티 재머 위성항법시스템을 제공한다.

상기 일 실시예에 있어서, 상기 DGPS 또는 GPS로부터의 데이터가 전파방해 및 교란이 없는 정상 데이터 값이면 DGPS 또는 GPS에서 DDU로 정상 데이터를 출력하여 선박 또는 함정에서 위성 데이터를 이용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선박의 안티 재머 위성항법시스템의 작동 방법으로서,

일정 시간 간격으로 입력된 DGPS(Differential GPS)의 에러 비트(체크섬(Check Sum))를 소정 기준횟수 확인하고 DGPS 선택시간이 기준시간 인지를 확인하여 DGPS 선택시간이 기준시간 이상인 경우 INS 정보와 비교하여 수신된 정보의 정확성을 확인하고 DGPS 신호가 INS 정보와 비교하여 오차범위 이상일 경우 GPS 데이터 검사 루틴으로 이동하고, 오차범위 이하일 경우는 DGPS 데이터를 DDU 출력하는 것을 특징으로 하는 선박의 안티 재머 위성항법시스템의 작동 방법이 제공된다.

상기 다른 실시예에 있어서, 상기 GPS 데이터 검사 루틴은 일정 간격으로 입력된 GPS의 에러 비트(체크섬(Check Sum))를 소정 기준횟수 확인하고, GPS 선택시간이 기준시간인 인지를 확인하여 기준시간 이상인 경우 INS 정보와 비교하여 수신된 정보의 정확성을 확인하고, GPS 신호가 INS 정보와 비교하여 오차범위 이상일 경우 INS 데이터를 출력하고 오차범위 이하일 경우는 GPS 데이터를 DDU로 출력하는 것임을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 포화상태에 이르는 많은 통신망 운용으로 발생하는 전파 공해 및 전파간섭 현상과 최근 자주 발생하는 북한의 전파 방해위협으로부터 벗어나 안전한 항해를 지원하여 선박의 안전한 운항에 기여할 수 있게 된다.

또한, 종래의 DGPS 및 GPS 신호에 대한 오류검증으로 정밀 항해가 가능하며 전파간섭 이외 DGPS 및 GPS 장비 고장 시에도 INS로 대처하여 지속적인 기준 위치정보를 제공할 수 있어 이중화된 장비 운영으로 안전망을 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 안티 재머 위성항법시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 선박의 안티 재머 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 안티 재머 위성항법시스템을 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 안티 재머 위성항법시스템의 블록도를 도시한다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 시스템은 GPS 신호 및 DGPS 신호를 자함의 INS(Inertial Navigation System) 신호와 비교하여 기준 오차범위 초과시 수신되는 GPS 신호와 DGPS 신호를 재밍(Jamming)으로 간주하고 INS 자체 계산 값으로 GPS신호와 DGPS 신호를 대체하는 안티 재머 시스템(Anti-Jammer System;100), 입력되는 다수의 항해 센서들의 정보를 수집하여 선박 운용에 필요한 시스템으로 전달하는 역할을 하는 장비로서 각 센서와 시스템간의 복잡하고 중복되는 연동문제를 중간 매개체 역할을 수행하여 연동 및 장비 확장 용이하도록 지원하는 DDU(200), 외부 도움 없이 자신의 위치를 결정할 수 있는 특성으로 지형·기상 등에 영향을 받지 않으며 GPS로 구현이 곤란한 자세 정보까지 얻을 수 있어 위치 및 자세정보를 필요로 하는 무기체계에 필수적 장비이며, 또 전파방해 없이 위치·자세를 감지할 수 있어 GPS보다 유용하다는 장점을 갖는 INS(300), 선체운동에 영향을 받지 않고 회전축을 중심으로 균형을 유지해 선체가 기준 좌표계로부터 얼마나 틀어진 방향으로 진행하는지 알 수 있는 원리를 활용하고, 기준좌표를 설정, 선체 진행방향을 계측하고, 진행방향으로의 가속도를 감지하는 가속도계 및 GYRO와 가속도계에서 감지한 각가속도·가속도 등을 종합계산, 차체의 위치·속도·자세 등의 정보를 제공하는 컴퓨터를 포함하는 GYRO(400)를 포함하고 있다.

본 발명의 시스템은 또한, 선박 등의 어느 곳에서든지 인공위성을 이용하여 자신의 위치를 정확히 알 수 있는 시스템으로서, 위치 정보는 GPS 수신기로 3개 이상의 위성으로부터 정확한 시간과 거리를 측정하여 3개의 각각 다른 거리를 삼각 방법에 따라서 현 위치를 정확히 계산할 수 있는 장비인 GPS(500), 및 서로 가까운 거리에 있는 두 수신기가 가지는 공통의 오차를 서로 상쇄시킴으로써 보다 정밀한 데이터를 얻는 DGPS(Differential GPS; 600)를 포함한다.

도면을 참조하면, 상기 DGPS(600) 또는 GPS(500)로부터의 데이터가 전파방해 및 교란이 없는 정상 데이터 값이면 DGPS(600) 또는 GPS(500)에서 DDU(200)로 정상 데이터를 출력하여 선박 또는 함정에서 위성 데이터를 이용할 수 있도록 한다.

그러나, 상기 DGPS(600)과 GPS(500)로부터 에러 신호가 출력되는 경우는 수동 모드에서는 오퍼레이터는 INS(300)로부터의 데이터를 상기 DDU(200)로 출력한다.

도 2는 본 발명의 선박의 안티 재머 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.

도면을 참조하면, 도 2의 흐름은 자동 모드를 도시한 것인데, 먼저 DGPS(600)가 메인 장치이므로 DGPS(600)로부터의 데이터를 체크하는데, 1초 간격으로 입력된 DGPS(600)의 에러 비트(체크섬(Check Sum))를 확인한다(S20, S40).

체크섬이 비정상이면 에러 비트를 다시 체크하고 체크섬 에러 횟수가 기준인 5회 이상인지를 체크하여 이하이면 다시 체크하고 이상이면, GPS 데이터 검사 루틴으로 이동한다(S60).

이어 DGPS 선택시간이 기준시간인 10초 이하인지를 확인하여(S80) 이하이면, DGPS 데이터를 DDU(200)로 출력하고, 루틴이 종료하여 다시 단계 S20으로 리턴하여 1초 간격으로 입력된 DGPS(600)의 에러 비트를 확인한다. 다음으로, DGPS 선택시간이 기준시간인 10초 이상인 경우 INS 정보와 비교하여 수신된 정보의 정확성을 확인한다(S100). DGPS 신호가 INS 정보와 비교하여 오차범위 이상일 경우 GPS 데이터 검사 루틴으로 이동하고, 오차범위 이하일 경우는 DGPS 데이터를 DDU(200)로 출력한다(S120).

전술한 바와 같이, 체크섬 에러 횟수가 5회 이상이거나 DGPS 신호가 오차범위 이상일 경우는 GPS 데이터 검사 루틴으로 이동한다.

이 GPS 검사 루틴은 DGPS 검사 루틴과 동일하게 같은 프로세스로 데이터 체크를 실시한다. 즉, GPS(500)로부터의 데이터를 체크하는데, 1초 간격으로 입력된 GPS(500)의 에러 비트(체크섬(Check Sum))를 확인한다(S140, S160).

체크섬이 비정상이면 에러 비트를 다시 체크하고 체크섬 에러 횟수가 기준인 5회 이상인지를 체크하여 이하이면 다시 체크하고 이상이면, INS 데이터를 출력한다(S180, S260).

이어 GPS 선택시간이 기준시간인 10초 이하인지를 확인하여(S200) 이하이면, GPS 데이터를 DDU(200)로 출력하고, 루틴이 종료하여 다시 단계 S140으로 리턴한다. 다음으로, GPS 선택시간이 기준시간인 10초 이상인 경우 INS 정보와 비교하여 수신된 정보의 정확성을 확인한다(S220). GPS 신호가 INS 정보와 비교하여 오차범위 이상일 경우 INS 데이터를 출력하고(S260) 오차범위 이하일 경우는 GPS 데이터를 DDU(200)로 출력한다(S240).

이상 기술한 바와 같은 본 발명의 구성에 의하면 포화상태에 이르는 많은 통신망 운용으로 발생하는 전파 공해 및 전파간섭 현상과 최근 자주 발생하는 북한의 전파 방해위협으로부터 벗어나 안전한 항해를 지원하여 선박의 안전한 운항에 기여할 수 있게 된다.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 안티 재머(Ａｎｔｉ-Ｊａｍｍｅｒ) 위성항법 시스템을 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명하였으나 이와 같은 설명은 예시 목적이지 전술한 바로 본 발명을 한정하는 것이 아님을 이해해야 할 것이며, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명이라기보다는 이하의 부속청구범위에 의해 특정되어 지며, 이러한 본 발명의 특허청구범위는 그 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 형태 또한 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 하며 또한, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되지 않아야 한다.

100: 안티 재머(Anti-Jammer) 시스템 200: DDU
300: INS 400: GYRO
500: GPS 600: DGPS

Claims

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선박의 안티 재머 위성항법시스템의 작동 방법으로서,
일정 시간 간격으로 입력된 DGPS(Differential GPS)의 에러 비트(체크섬(Check Sum))를 확인하여
비정상이면 에러 비트를 다시 체크하고,
에러 횟수가 기준인 5회 이상이면, GPS 데이터 검사 루틴으로 이동하며,
에러 횟수가 기준인 5회 이하이면, DGPS 선택시간이 기준시간 인지를 확인하여
DGPS 선택시간이 기준시간 10초 이하인 경우, DGPS 데이터를 DDU로 출력하고,
DGPS 선택시간이 기준시간 10초 이상인 경우, INS 정보와 비교하여 수신된 정보의 정확성을 확인하고, DGPS 신호가 INS 정보와 비교하여
오차범위 이하일 경우, DGPS 데이터를 DDU로 출력하며,
오차범위 이상일 경우, GPS 데이터 검사 루틴으로 이동하는
것을 특징으로 하는 선박의 안티 재머 위성항법시스템의 작동 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 GPS 데이터 검사 루틴은,
일정 시간 간격으로 입력된 GPS의 에러 비트(체크섬(Check Sum))를 확인하여
비정상이면 에러 비트를 다시 체크하고,
에러 횟수가 기준인 5회 이상이면, , INS 데이터를 출력하며,
에러 횟수가 기준인 5회 이하이면, GPS 선택시간이 기준시간 인지를 확인하여
GPS 선택시간이 기준시간 10초 이하인 경우, GPS 데이터를 DDU로 출력하고,
GPS 선택시간이 기준시간 10초 이상인 경우, INS 정보와 비교하여 수신된 정보의 정확성을 확인하고, GPS 신호가 INS 정보와 비교하여
오차범위 이하일 경우, GPS 데이터를 DDU로 출력하며,
오차범위 이상일 경우, INS 데이터를 출력하는
것을 특징으로 하는 선박의 안티 재머 위성항법시스템의 작동 방법.