KR102071494B1 - 함정용 다기능 레이더 빔 정렬 시 전파 간섭에 강한 태양 위치 자동 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 태양 위치 후보 좌표를 기반으로 측정 주파수 대역을 변동시키며 상기 안테나의 구동을 제어하는 제어 명령 신호를 생성하는 제어부 및 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 수신되는 상기 태양의 열잡음 신호를 기반으로, 실시간으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 추적 위치 계산부를 포함하여 태양의 열잡음의 위치를 측정하여 태양의 위치를 정확히 산출하는 태양 위치 자동 측정 장치 및 방법이 개시된다.

Description

함정용 다기능 레이더 빔 정렬 시 전파 간섭에 강한 태양 위치 자동 측정 장치 및 방법 {Apparatus and Method for Automatic Measurement of Sun Position which is Resistant to Radio Interference when MFR beam alignment for Warship}

본 발명은 태양 위치 자동 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 함정용 다기능 레이더(MFR) 빔 정렬 시 전파 간섭에 강한 태양 위치 자동 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

태양의 열잡음을 수신하여 빔정렬에 이용하는 레이더 장치에서는 태양의 열잡음과 주변환경에 의한 간섭이 동시에 존재할 때 간섭의 영향을 줄이고 태양의 열잡음의 위치를 정확히 측정하여 태양의 위치를 정확히 산출하는 기술이 이용된다.

종래에는 열센서를 이용하는 기술을 이용하여 태양열을 기반으로 태양광을 추적하여 태양의 위치를 추적하고 모니터링 하는 방법을 이용하였다.

종래의 경우 외부 잡음보다 상대적으로 신호레벨이 낮은 태양 열잡음을 탐지해야 함에도 외부 간섭에 대한 고려가 없어 외부 간섭신호 전력이 태양 열잡음 탐지에 영향을 발생시켜 정확도를 열화 시키게 된다.

이에 따라, 태양 위치 측정 시 잡음 영향을 억제할 수 있는 기술이 필요하다.

본 발명은 태양 위치 자동 측정 장치 및 방법으로 태양 위치 후보 좌표를 기반으로 측정 주파수 대역을 변동시키며 상기 안테나의 구동을 제어하는 제어 명령 신호를 생성하는 제어부 및 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 수신되는 상기 태양의 열잡음 신호를 기반으로, 실시간으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 추적 위치 계산부를 포함하여 태양의 열잡음의 위치를 측정하여 태양의 위치를 정확히 산출하는데 그 목적이 있다.

또한, 1차 추출부와 잡음 제거부를 적용하여 태양위치 측정 시 잡음영향을 억제하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치는, 태양의 위치를 측정하고자 하는 이동체의 위치가 포함되는 지도 데이터를 기반으로, 안테나를 제어하는 위치를 설정하기 위한 태양 위치 후보 좌표를 계산하는 설정 위치 계산부, 상기 태양 위치 후보 좌표를 기반으로 측정 주파수 대역을 변동시키며 상기 안테나의 구동을 제어하는 제어 명령 신호를 생성하는 제어부 및 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 수신되는 상기 태양의 열잡음 신호를 기반으로, 실시간으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 추적 위치 계산부를 포함한다.

여기서, 위치 측정 장치로부터 태양의 위치를 측정하고자 하는 이동체의 위치가 포함되는 지도 데이터를 수신 받는 지도 데이터 수신부를 더 포함한다.

여기서, 상기 설정 위치 계산부는, 상기 지도 데이터와 상기 이동체의 위치가 포착된 시점의 시각 데이터를 입력 받고, 상기 지도 데이터와 상기 시각 데이터를 이용하여 태양 위치 후보 좌표를 계산한다.

여기서, 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 상기 태양의 열잡음 신호를 수신 받는 신호 수신부를 더 포함한다.

여기서, 상기 추적 위치 계산부는, 상기 신호 수신부로부터 상기 태양의 열잡음 신호 전력을 입력 받고, 상기 안테나로부터 방위각 및 고각정보를 입력 받는 입력부를 포함하며, 상기 신호 전력과 상기 방위각 및 고각정보를 이용하여 자동으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산한다.

여기서, 상기 추적 위치 계산부는, 상기 신호 전력에서 상기 방위각 별로 잡음 전력을 분류하고, 상기 잡음 전력이 측정된 발생 빈도를 카운팅하여 최대 발생 빈도의 위치를 추출하는 1차 추출부 및 상기 최대 발생 빈도에 인접한 위치에서 발생한 간섭 신호를 제거하는 잡음 제거부를 포함한다.

여기서, 상기 잡음 제거부는, 상기 최대 발생 빈도의 방위각을 중심으로 측정된 잡음 전력을 방위각과 신호의 크기에 대하여 2차 다항식으로 근사화하고, 근사화한 다항식에 대하여 기 설정된 오차 범위를 벗어난 값을 제거한다.

여기서, 상기 추적 위치 계산부는, 상기 간섭 신호가 제거된 신호 전력을 2차 다항식으로 곡선 맞춤(curve fitting)을 수행하고, 다항식에서 최대 위치를 계산하여 상기 추적 위치 좌표를 계산하는 위치 계산부를 더 포함한다.

여기서, 상기 추적 위치 계산부는, 상기 안테나가 설치되는 레이더 플랫폼의 요동 및 속도를 입력 받아, 상기 위치 계산부가 상기 추적 위치 좌표를 계산 시 상기 요동에 관한 움직임을 보상하는 요동 보상부를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 방법은, 설정 위치 계산부가 태양의 위치를 측정하고자 하는 이동체의 위치가 포함되는 지도 데이터를 기반으로, 안테나를 제어하는 위치를 설정하기 위한 태양 위치 후보 좌표를 계산하는 단계, 제어부가 상기 태양 위치 후보 좌표를 기반으로 측정 주파수 대역을 변동시키며 상기 안테나의 구동을 제어하는 제어 명령 신호를 생성하는 단계 및 추적 위치 계산부가 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 수신되는 상기 태양의 열잡음 신호를 기반으로, 실시간으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 단계를 포함한다.

여기서, 신호 수신부가 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 상기 태양의 열잡음 신호를 수신 받는 단계를 더 포함한다.

여기서, 상기 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 단계는, 입력부가 상기 신호 수신부로부터 상기 태양으로부터 반사되는 신호 전력을 입력 받고, 상기 안테나로부터 방위각 및 고각정보를 입력 받는 단계, 1차 추출부가 상기 신호 전력에서 상기 방위각 별로 잡음 전력을 분류하고, 상기 잡음 전력이 측정된 발생 빈도를 카운팅하여 최대 발생 빈도의 위치를 추출하는 단계 및 잡음 제거부가 상기 최대 발생 빈도에 인접한 위치에서 발생한 간섭 신호를 제거하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 간섭 신호를 제거하는 단계는, 상기 최대 발생 빈도의 방위각을 중심으로 측정된 잡음 전력을 방위각과 신호의 크기에 대하여 2차 다항식으로 근사화하고, 근사화한 다항식에 대하여 기 설정된 오차 범위를 벗어난 값을 제거한다.

여기서, 상기 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 단계는, 위치 계산부가 상기 간섭 신호가 제거된 신호 전력을 2차 다항식으로 곡선 맞춤(curve fitting)을 수행하고, 다항식에서 최대 위치를 계산하여 상기 추적 위치 좌표를 계산하는 단계를 더 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 태양 위치 후보 좌표를 기반으로 측정 주파수 대역을 변동시키며 상기 안테나의 구동을 제어하는 제어 명령 신호를 생성하는 제어부 및 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 수신되는 상기 태양의 열잡음 신호를 기반으로, 실시간으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 추적 위치 계산부를 포함하여 태양의 열잡음의 위치를 측정하여 태양의 위치를 정확히 산출할 수 있다.

또한, 1차 추출부와 잡음 제거부를 적용하여 태양위치 측정 시 잡음영향을 억제할 수 있다.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치의 추적 위치 계산부를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치의 1차 추출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치의 잡음 제거부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명에 관련된 전파 간섭에 강한 태양 위치 자동 측정 장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

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.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은 전파 간섭에 강한 태양 위치 자동 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치를 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 태양 위치 자동 측정 장치(10)는 지도 데이터 수신부(100), 설정 위치 계산부(200), 제어부(300), 신호 수신부(400), 추적 위치 계산부(500)를 포함한다.

태양 위치 자동 측정 장치(10)는 태양의 열잡음을 수신하여 빔정렬에 이용하는 레이더 장치에서 태양의 열잡음과 주변환경에 의한 간섭이 동시에 존재할 때 간섭의 영향을 줄이고 태양의 열잡음의 위치를 정확히 측정하여 태양의 위치를 정확히 산출하는 장치이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치(10)는 외부 간섭에 대한 간섭 제거 기술을 적용하여 열잡음 탐지 정확도를 개선할 수 있다.

종래 기술은 태양만을 추적하기 때문에 간섭이 발생할 가능성이 적으나 실제 환경에서는 동일 대역에서 타 장비의 방사에 의해 현재 장비가 간섭 받아 자동 탐지 시 간섭 영향으로 측정오차를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치(10)는 1차 추출부와 잡음 제거부를 적용하여 태양 위치 측정 시 잡음영향을 억제할 수 있다.

지도 데이터 수신부(100)는 위치 측정 장치(20)로부터 태양의 위치를 측정하고자 하는 이동체의 위치가 포함되는 지도 데이터를 수신 받는다.

위치 측정 장치(20)는 GPS(Global Positioning System)로 구현되는 것이 바람직하다. GPS 위치측정장치는 GPS 로부터 위도, 경도, 고도 등을 나타내는 전파를 수신하여 이동체의 현재 위치를 검색한 후, 상기 현재위치가 포함되는 지도정보를 사용자에게 표시시켜 준다.

지도 데이터 수신부(100)는 측정위치와 시각 정보를 태양 위치를 계산하는 설정 위치 계산부(200)로 입력한다.

설정 위치 계산부(200)는 태양의 위치를 측정하고자 하는 이동체의 위치가 포함되는 지도 데이터를 기반으로, 안테나를 제어하는 위치를 설정하기 위한 태양 위치 후보 좌표를 계산한다.

여기서, 안테나는 열잡음을 수신하며, 안테나의 제어는 안테나가 추적하고자 하는 태양을 바라보는 위치로 구동하도록 제어하는 것이다.

설정 위치 계산부(200)는 상기 지도 데이터와 상기 이동체의 위치가 포착된 시점의 시각 데이터를 입력 받고, 상기 지도 데이터와 상기 시각 데이터를 이용하여 태양 위치 후보 좌표를 계산한다.

여기서, 태양 위치 후보 좌표는 태양이 존재하는 것으로 예상되는 태양의 위치 후보 좌표이다. 태양 위치 후보 좌표는 위치와 시각 정보로부터 계산된 태양의 방위, 고각 위치를 포함하며, 레이더의 제어부에 입력된다.

설정 위치 계산부(200)는 위치와 시각 정보로부터 계산된 태양의 방위, 고각위치를 레이더 플랫폼의 요동 및 속도를 고려하여 제어부(300)로 입력한다.

제어부(300)는 태양 위치 후보 좌표를 기반으로 송출하는 측정 주파수 대역을 변동시키며 상기 안테나의 구동을 제어하는 제어 명령 신호를 생성한다.

제어부(300)는 안테나의 방향은 태양 위치 후보 좌표로 설정된 방위각 고각의 위치로 설정한 후, 열잡음을 측정하기 위해 주파수 범위를 변동시킨다.

주파수 대역을 변동시키며 열잡음 신호를 수신하는 것은 유사 레이더 통신장치와의 간섭을 피하기 위한 것으로, 유사 통신 장치의 간섭원은 주파수의 변동에 따라 측정 여부가 달라지게 되지만, 태양 열잡음은 주파수의 변동에도 고정적으로 수신이 되므로, 주파수를 변동시키면 다른 간섭원의 영향을 받는 것을 줄일 수 있으며, 이를 이용하여 방위각 별로 측정된 잡음 전력에서 태양의 위치를 구별할 수 있게 된다.

안테나(30)는 회전하면서 태양을 추적하며, 태양을 추적한 신호를 신호 수신부로 전송한다.

신호 수신부(400)는 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 상기 태양의 열잡음 신호를 수신 받는다. 수신부는 신호 전력을 추적 위치 계산부(500)로 전송한다.

추적 위치 계산부(500)는 태양 위치를 자동으로 계산하며, 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 수신되는 상기 태양의 열잡음 신호를 기반으로, 실시간으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산한다.

추적 위치 계산부(500)는 태양의 위치를 자동으로 계산하며, 신호 전력과 안테나(30)로부터 방위각, 고각 정보를 수신하여 태양의 위치를 계산한다. 위치 계산시에는 레이더 플랫폼의 요동 및 속도를 보상할 수 있다.

기존의 태양 추적 장치는 태양의 위치를 측정할 때 주변 간섭에 대한 고려가 적어 자동 산출 시 간섭에 의해 태양의 실제 위치와 오차가 0.1도 이상 생기지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치(10)는 태양열잡음을 측정하여 실제 태양의 위치와 오차를 0.04도 미만으로 줄일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치의 추적 위치 계산부를 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 추적 위치 계산부(500)는 입력부(510), 1차 추출부(520), 잡음 제거부(530), 위치 계산부(540), 요동 보상부(550)를 포함한다.

추적 위치 계산부(500)는 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 수신되는 상기 태양의 열잡음 신호를 기반으로, 실시간으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산한다.

구체적으로, 상기 태양의 열잡음 신호 전력을 입력 받고 방위각 및 고각정보를 이용하여 자동으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산한다.

태양 위치를 자동으로 계산하는 추적 위치 계산부(500)는 외부 간섭으로부터 태양의 위치를 정확히 추출하기 위하여 1차 추출부와 잡음 제거부, 위치 계산부를 포함한다.

입력부(510)는 상기 신호 수신부로부터 상기 태양의 열잡음 신호 전력을 입력 받고, 상기 안테나로부터 방위각 및 고각정보를 입력 받는다. 방위각은 천체를 포함하는 수직권과 관측자가 서 있는 위치를 포함하는 자오선(meridian)이 이루는 각도이며, 고각은 고저선(line of site)과 포신축이 이루어지는 수직각이다.

1차 추출부(520)는 상기 신호 전력에서 상기 방위각 별로 잡음 전력을 분류하고, 상기 잡음 전력이 측정된 발생 빈도를 카운팅하여 최대 발생 빈도의 위치를 추출한다.

1차 추출부(520)는 태양열 잡음과 같은 광대역 잡음의 위치를 다른 간섭신호와 구분하여 대략적으로 잡을 수 있도록 한다.

잡음 제거부(530)는 상기 최대 발생 빈도에 인접한 위치에서 발생한 간섭 신호를 제거한다.

이를 위하여 잡음 제거부는 최대발생 빈도 방위각을 중심으로 측정된 열잡음의 방위각-크기에 대하여 2차 다항식으로 근사화하고 다항식에 대하여 ±2σ 범위 밖의 샘플은 제거한다.

2차 다항식은 수학식 1로 구현되며, 각 계수는 MMSE(Minimum Mean Square Error)방식으로 계산한다.

여기서 Y는 신호의 크기이고 x는 방위각이다. a,b,c는 데이터에 가장 잘 맞는 값으로 결정된다.

이 결과는 다음과 같다. 측정된 잡음(Measurement)(531)에 대하여 위 수식으로부터 Fitting Function을 구하고 이에 대해 상한값과 하한값을 결정하고 범위 밖의 샘플은 제거한다.

여기서, 최소 평균제곱오차(MMSE) 추정 방식은 미지의 변수에 대해 최적의 추정치를 얻기 위해 사용되는 방법으로, 추정오차 최소화의 정량적 판단 기준을 평균제곱오차(MSE)의 최소화로써 사용한다.

위치 계산부(540)는 상기 간섭 신호가 제거된 신호 전력을 2차 다항식으로 곡선 맞춤(curve fitting)을 수행하고, 다항식에서 최대 위치를 계산하여 상기 추적 위치 좌표를 계산한다.

여기서, 곡선 맞춤(curve fitting)은 평면 위에 흩어진 점에 대하여 그들에게 알맞는 곡선을 계산하고 산출하는 것이다. 예를 들면, 어떤 파형을 표본화(sampling) 하고 데이터를 얻는다. 이 표본화한 데이터에 대하여 원래 파형 곡선의 함수(function)를 계산하고 적당한 것 등을 표시한다.

다항식은 수학식 2로 구현되며, 다항식에서 최대위치(x)를 계산하면 다음과 같이 방위각과 신호크기를 결정할 수 있다.

요동 보상부(550)는 상기 안테나가 설치되는 레이더 플랫폼의 요동 및 속도를 입력 받아, 상기 위치 계산부가 상기 추적 위치 좌표를 계산 시 상기 요동에 관한 움직임을 보상한다.

요동 보상부(550)는 레이더 플랫폼의 이동 및 Yaw, Roll, Pitch 움직임을 보상한다.

Roll은 X축을 기준으로 회전하는 움직임으로 레이더 플랫폼의 전, 후 방향을 기준으로 회전하는 것이다.

Pitch는 Y축을 기준으로 회전하는 움직임으로 레이더 플랫폼의 좌, 우 방향을 기준으로 회전하는 것이다.

Yaw는 Z축을 기준으로 회전하는 것으로 레이더 플랫폼의 수직 방향을 기준으로 회전하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 실시에에 따르면, 태양 위치 자동 측정 장치는 태양 위치 자동 측정 시스템 형태로 구현될 수 있다. 태양 위치 자동 측정 시스템은, 상술한 태양 위치 자동 측정 장치와, 안테나를 구동하기 위한 안테나 구동부, 위치 측정 장치, 수신부와 연결된 증폭기를 더 포함할 수 있다.

태양 위치 자동 측정 장치는, 구체적으로 프로세서, 메모리를 포함하며, 상술한 태양 위치 측정을 위한 연산은 소프트웨어 형태로 구현되어 메모리에 저장되며, 상기 프로세서에서 수행되도록 구현될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치의 1차 추출부를 설명하기 위한 도면이다.

도 3의 (a)는 방위각 별로 측정된 잡음 전력을 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 방위각 별 발생 빈도를 나타낸 것이다.

도 3의 (a)에 나타난 바와 같이, 1차 추출부(520)는 상기 신호 전력에서 상기 방위각 별로 잡음 전력(521)을 분류하고, 상기 잡음 전력이 측정된 발생 빈도를 카운팅하여 최대 발생 빈도(523)의 위치를 추출한다.

1차 추출부(520)는 태양열 잡음과 같은 광대역 잡음의 위치를 다른 간섭신호와 구분하여 대략적으로 잡을 수 있도록 한다.

수신기와 안테나로부터 신호전력과 방위, 고각정보를 받아 잡음이 가장 많이 발생하는 각도를 간섭 제거부(530)으로 넘겨준다. 간섭 제거부와 연결되어 간섭의 영향이 억제된 태양의 열잡음 측정을 가능하게 한다.

예를 들어 측정한 잡음전력을 방위-전력으로 나타내면 최대발생빈도위치와 기타 잡음 발생 위치를 구분할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 장치의 잡음 제거부를 설명하기 위한 도면이다.

잡음 제거부(530)는 상기 최대 발생 빈도에 인접한 위치에서 발생한 간섭 신호를 제거한다.

구체적으로, 최대 발생 빈도의 방위각을 중심으로 측정된 잡음 전력을 방위각과 신호의 크기에 대하여 2차 다항식으로 근사화하고, 근사화한 다항식에 대하여 기 설정된 오차 범위를 벗어난 값을 제거한다.

잡음 제거부(530)는 최대 발생 빈도 근처에 발생한 간섭신호를 제거한다. 이를 위하여 잡음 제거부는 최대발생 빈도 방위각을 중심으로 측정된 열잡음의 방위각-크기에 대하여 2차 다항식으로 근사화하고 다항식에 대하여 ±2σ 범위 밖의 샘플은 제거한다.

2차 다항식은 상기 수학식 1로 구현되며, 각 계수는 MMSE(Minumum Mean Square Error)방식으로 계산한다.

여기서 Y는 신호의 크기이고 x는 방위각이다. a,b,c는 데이터에 가장 잘 맞는 값으로 결정된다.

이 결과는 다음과 같다. 측정된 잡음(Measurement)(531)에 대하여 위 수식으로부터 적합 함수(Fitting Function)를 구하고 이에 대해 상한값과 하한값을 결정하고 범위 밖의 샘플은 제거한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 위치 자동 측정 방법은 설정 위치 계산부가 태양의 위치를 측정하고자 하는 이동체의 위치가 포함되는 지도 데이터를 기반으로, 안테나를 제어하는 위치를 설정하기 위한 태양 위치 후보 좌표를 계산하는 단계 (S100)에서 시작한다.

단계 S200에서 제어부가 상기 태양 위치 후보 좌표를 기반으로 측정 주파수 대역을 변동시키며 상기 안테나의 구동을 제어하는 제어 명령 신호를 생성한다.

단계 S300에서 신호 수신부가 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 상기 태양의 열잡음 신호를 수신 받는다.

단계 S400에서 추적 위치 계산부가 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 수신되는 상기 태양의 열잡음 신호를 기반으로, 실시간으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산한다.

도 6을 참조하면, 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 단계(S400)는 단계 S410에서 입력부가 신호 수신부로부터 상기 태양의 열잡음 신호 전력을 입력 받고, 상기 안테나로부터 방위각 및 고각정보를 입력 받는다.

단계 S420에서 1차 추출부가 상기 신호 전력에서 상기 방위각 별로 잡음 전력을 분류하고, 상기 잡음 전력이 측정된 발생 빈도를 카운팅하여 최대 발생 빈도의 위치를 추출한다.

단계 S430에서 잡음 제거부가 상기 최대 발생 빈도에 인접한 위치에서 발생한 간섭 신호를 제거한다.

여기서, 상기 최대 발생 빈도의 방위각을 중심으로 측정된 잡음 전력을 방위각과 신호의 크기에 대하여 2차 다항식으로 근사화하고, 근사화한 다항식에 대하여 기 설정된 오차 범위를 벗어난 값을 제거한다.

단계 S440에서 위치 계산부가 상기 간섭 신호가 제거된 신호 전력을 2차 다항식으로 곡선 맞춤(curve fitting)을 수행하고, 다항식에서 최대 위치를 계산하여 상기 추적 위치 좌표를 계산한다.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

1. 태양의 위치를 측정하고자 하는 이동체의 위치가 포함되는 지도 데이터를 기반으로, 안테나를 제어하는 위치를 설정하기 위한 태양 위치 후보 좌표를 계산하는 설정 위치 계산부;
   상기 태양 위치 후보 좌표를 기반으로 측정 주파수 대역을 변동시키며 상기 안테나의 구동을 제어하는 제어 명령 신호를 생성하는 제어부;
   상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 수신되는 상기 태양의 열잡음 신호를 기반으로, 실시간으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 추적 위치 계산부; 및
   상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 상기 태양의 열잡음 신호를 수신 받는 신호 수신부;를 포함하며,
   상기 추적 위치 계산부는, 상기 신호 수신부로부터 상기 태양의 열잡음 신호 전력을 입력 받고, 상기 안테나로부터 방위각 및 고각정보를 입력 받는 입력부;
   상기 신호 전력에서 상기 방위각 별로 잡음 전력을 분류하고, 상기 잡음 전력이 측정된 발생 빈도를 카운팅하여 최대 발생 빈도의 위치를 추출하는 1차 추출부; 및
   상기 최대 발생 빈도에 인접한 위치에서 발생한 간섭 신호를 제거하는 잡음 제거부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 위치 자동 측정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   위치 측정 장치로부터 태양의 위치를 측정하고자 하는 이동체의 위치가 포함되는 지도 데이터를 수신 받는 지도 데이터 수신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 위치 자동 측정 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 설정 위치 계산부는,
   상기 지도 데이터와 상기 이동체의 위치가 포착된 시점의 시각 데이터를 입력 받고, 상기 지도 데이터와 상기 시각 데이터를 이용하여 상기 태양 위치 후보 좌표를 계산하는 것을 특징으로 하는 태양 위치 자동 측정 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 추적 위치 계산부는,
   상기 신호 전력과 상기 방위각 및 고각정보를 이용하여 자동으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 것을 특징으로 하는 태양 위치 자동 측정 장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 잡음 제거부는,
   상기 최대 발생 빈도의 방위각을 중심으로 측정된 잡음 전력을 방위각과 신호의 크기에 대하여 2차 다항식으로 근사화하고, 근사화한 다항식에 대하여 기 설정된 오차 범위를 벗어난 값을 제거하는 것을 특징으로 하는 태양 위치 자동 측정 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 추적 위치 계산부는,
   상기 간섭 신호가 제거된 신호 전력을 2차 다항식으로 곡선 맞춤(curve fitting)을 수행하고, 다항식에서 최대 위치를 계산하여 상기 추적 위치 좌표를 계산하는 위치 계산부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 위치 자동 측정 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 추적 위치 계산부는,
   상기 안테나가 설치되는 레이더 플랫폼의 요동 및 속도를 입력 받아, 상기 위치 계산부가 상기 추적 위치 좌표를 계산 시 상기 요동에 관한 움직임을 보상하는 요동 보상부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 위치 자동 측정 장치.
10. 설정 위치 계산부가 태양의 위치를 측정하고자 하는 이동체의 위치가 포함되는 지도 데이터를 기반으로, 안테나를 제어하는 위치를 설정하기 위한 태양 위치 후보 좌표를 계산하는 단계;
    제어부가 상기 태양 위치 후보 좌표를 기반으로 측정 주파수 대역을 변동시키며 상기 안테나의 구동을 제어하는 제어 명령 신호를 생성하는 단계;
    추적 위치 계산부가 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 수신되는 상기 태양의 열잡음 신호를 기반으로, 실시간으로 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 단계; 및
    신호 수신부가 상기 안테나가 태양을 추적하는 상태에서 상기 태양의 열잡음 신호를 수신 받는 단계;를 포함하고,
    상기 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 단계는, 입력부가 상기 신호 수신부로부터 상기 태양의 열잡음 신호 전력을 입력 받고, 상기 안테나로부터 방위각 및 고각정보를 입력 받는 단계;
    1차 추출부가 상기 신호 전력에서 상기 방위각 별로 잡음 전력을 분류하고, 상기 잡음 전력이 측정된 발생 빈도를 카운팅하여 최대 발생 빈도의 위치를 추출하는 단계; 및
    잡음 제거부가 상기 최대 발생 빈도에 인접한 위치에서 발생한 간섭 신호를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 위치 자동 측정 방법.
11. 삭제
12. 삭제
13. 제10항에 있어서,
    상기 간섭 신호를 제거하는 단계는,
    상기 최대 발생 빈도의 방위각을 중심으로 측정된 잡음 전력을 방위각과 신호의 크기에 대하여 2차 다항식으로 근사화하고, 근사화한 다항식에 대하여 기 설정된 오차 범위를 벗어난 값을 제거하는 것을 특징으로 하는 태양 위치 자동 측정 방법.
14. 제10항에 있어서,
    상기 태양의 추적 위치 좌표를 계산하는 단계는,
    위치 계산부가 상기 간섭 신호가 제거된 신호 전력을 2차 다항식으로 곡선 맞춤(curve fitting)을 수행하고, 다항식에서 최대 위치를 계산하여 상기 추적 위치 좌표를 계산하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 위치 자동 측정 방법.

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