KR102183792B1 - Auto-tracking antenna system and control method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동 추적 안테나 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비행체로부터 원격측정신호를 수신하여 비행체의 추적을 자동으로 제어하는 자동 추적 안테나 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic tracking antenna system, and more particularly, to an automatic tracking antenna system for automatically controlling tracking of an aircraft by receiving a telemetry signal from an aircraft and a control method thereof.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present embodiment and does not constitute the prior art.
추적 안테나 시스템은 위성 발사체, 유도탄, 무인기 등을 포함하는 비행체의 좌표를 실시간으로 측정하고, 비행체의 이동경로와 비행체의 최종위치를 추정할 수 있는 위치 추적 시스템이다. 추적 안테나 시스템은 비행체에 탑재된 원격측정장치에서 발생하는 원격측정신호를 수집하도록 구성된다.The tracking antenna system is a location tracking system that can measure the coordinates of a vehicle including a satellite launch vehicle, a guided missile, and an unmanned aerial vehicle in real time, and estimate the movement path of the vehicle and the final position of the vehicle. The tracking antenna system is configured to collect telemetry signals generated by telemetry devices mounted on the vehicle.
비행체의 비행거리가 먼 경우, 고 지향성 안테나를 이용하여 원격측정신호를 수신하게 되고, 고 지향성 안테나를 이용하여 비행체를 추적하는 방법에는 스텝 추적(STEP-TRACKING) 방식과, 모노 펄스 추적(MONO-PULSE TRACKING) 방식이 있다.If the flying distance of the vehicle is far, the telemetry signal is received using a high directional antenna, and the method of tracking the vehicle using a high directional antenna includes the STEP-TRACKING method and the mono pulse tracking (MONO- There is a PULSE TRACKING) method.
스텝 추적 방식과 모노 펄스 추적 방식 모두 별도의 비콘신호 또는 반송파 신호를 이용하여 추적하는 방식이다. 스텝 추적 방식은 비콘 신호의 크기가 큰 방향을 추적하는 방식으로 3차원 공간을 원형 또는 사각형 형태로 스캔하며 추적한다. 스텝 추적은 추적속도가 느리고 재추적시 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 모노 펄스 추적 방식은 수신한 비콘신호를 모노 펄스 수신기를 통해 기본 모드 및 고차모드 신호로 분리하여 추적하는 방식으로, 별도의 모노 펄스 수신기의 설계가 필요하여, 설계비용이 많이 증가하고, 추적 시스템의 복잡도가 증가하는 문제가 있다. Both the step tracking method and the mono pulse tracking method are tracking methods using separate beacon signals or carrier signals. The step tracking method tracks a direction in which the size of a beacon signal is large, and scans and tracks a 3D space in a circular or rectangular shape. Step tracking has the disadvantage that the tracking speed is slow and it takes a lot of time to re-track. The mono pulse tracking method separates and tracks the received beacon signal into a basic mode and a higher-order mode signal through a mono pulse receiver. It requires a separate mono pulse receiver design, which increases design cost and increases the tracking system There is a problem of increasing complexity.
따라서 본 발명의 목적은 원격측정데이터에 포함된 비행체의 자세정보와 위치정보 그리고 예상 비행 궤적을 융합한 융합 데이터를 기반으로 비행체를 추적할 수 있는 자동 추적 안테나 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an automatic tracking antenna system capable of tracking an aircraft and a control method thereof based on fusion data in which the attitude information and location information of the aircraft included in the telemetry data and the expected flight trajectory are fused.
본 발명의 다른 목적은 방산분야에서 비행체의 성능평가시험을 위한 비행시험시에 원격측정수신기에 적용할 수 있는 자동 추적 안테나 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an automatic tracking antenna system and a control method thereof that can be applied to a telemetry receiver during a flight test for a performance evaluation test of an aircraft in the field of defense.
본 발명의 다른 목적은 드론을 포함한 민간에서 사용하는 비행체의 신호를 수신하고, 추적할 수 있는 자동 추적 안테나 시스템 및 그 제어방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an automatic tracking antenna system capable of receiving and tracking signals of aircraft used in the private sector, including drones, and a control method thereof.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법은, 비행체로부터 전송되는 원격측정신호를 수신하고, 수신된 원격측정신호를 속도정보, 자세정보, 위치정보로 분리하는 1단계; 분리된 자세정보의 이전정보와 현재정보를 비교하여 비행체의 위치정보를 계산하는 2단계; 기산출된 비행체의 예상 비행 궤적정보로부터 현재시점의 위치정보를 출력하는 3단계; 수신된 원격측정신호의 수신신호레벨을 검출하고, 검출된 수신신호레벨에 기초하여 예상 위치정보에 부여할 가중치를 설정하는 4단계; 1단계에서 분리된 위치정보, 2단계에서 계산된 위치정보, 3단계에서 예상 비행 궤적정보에 기반한 위치정보를 융합하고, 4단계에서 설정된 가중치를 부여하여 비행체의 예상위치를 계산하는 5단계; 및 5단계에서 계산된 비행체의 예상위치로 안테나가 지향하도록 제어하는 6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the control method of the automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention receives a telemetry signal transmitted from an aircraft, and transmits the received telemetry signal to speed information, attitude information, and position. The first step of separating into information; A second step of calculating the location information of the vehicle by comparing the previous information and the current information of the separated attitude information; A third step of outputting location information of a current point from the estimated flight trajectory information of the previously calculated vehicle; A fourth step of detecting a received signal level of the received telemetry signal and setting a weight to be assigned to the predicted position information based on the detected received signal level; A fifth step of fusing the position information separated in step 1, the position information calculated in step 2, and position information based on the predicted flight trajectory information in step 3, and assigning a weight set in step 4 to calculate the estimated position of the vehicle; And it characterized in that it comprises a sixth step of controlling the antenna to be directed to the predicted position of the vehicle calculated in step 5.
바람직하게는 1단계에서 분리된 속도정보와 5단계에서 계산된 비행체의 예상 위치정보를 융합하여 비행체의 상대속도를 계산하는 7단계; 상대속도를 바탕으로 도플러 주파수를 계산하고, 원격측정신호에 보상하는 8 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the seventh step of calculating the relative speed of the aircraft by fusing the speed information separated in step 1 and the predicted position information of the aircraft calculated in step 5; It characterized in that it comprises eight steps of calculating the Doppler frequency based on the relative speed and compensating the telemetry signal.
바람직하게는 1단계의 원격측정신호 수신은, 비행체의 비행시험시에 비행체로부터 전송하는 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the reception of the telemetry signal in step 1 is characterized by receiving a signal transmitted from the vehicle during a flight test of the vehicle.
바람직하게는 5단계에서 비행체의 예상위치 계산은, 3가지 위치정보와 가중치 정보를 칼만 필터의 상태모델에 적용하여 예상위치를 계산하는 것을 특징으로 한다.Preferably, in step 5, the estimated position of the vehicle is calculated by applying three types of position information and weight information to the state model of the Kalman filter to calculate the expected position.
바람직하게는 위치정보와 가중치 정보는 위도정보, 경도정보, 고도정보로 정의되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the location information and weight information are characterized by being defined as latitude information, longitude information, and altitude information.
바람직하게는 7단계의 비행체 상대속도 계산은 3가지 위치정보와 가중치 정보 그리고 속도정보를 칼만 필터의 상태모델에 적용하여 상대속도를 계산하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the vehicle relative speed calculation in step 7 is characterized in that the relative speed is calculated by applying three position information, weight information, and speed information to the state model of the Kalman filter.
바람직하게는 속도 정보는 위도, 경도, 고도 방향으로의 속도정보로 정의되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the speed information is characterized in that it is defined as speed information in the direction of latitude, longitude, and altitude.
바람직하게는 1단계에서 분리된 속도정보, 자세정보, 위치정보는 필터링되어 잡음이 제거되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the speed information, attitude information, and position information separated in step 1 are filtered to remove noise.
바람직하게는 3단계의 위치정보는 기산출된 예상 비행 궤적정보로부터 보간되어 얻는 것을 특징으로 한다.Preferably, the location information of the third step is characterized in that it is obtained by interpolating from the previously calculated predicted flight trajectory information.
바람직하게는 비행체의 재추적시에, 추적 실패 전 최종 계산 결과에서 얻은 비행체 상대속도 정보, 비행체 위치정보, 가중치 정보를 읽어오는 9단계; 위치정보와 가중치 정보, 그리고 예상 비행 궤적에 따른 위치정보를 융합하고 비행체 예상위치를 계산하는 10단계; 계산된 비행체의 예상위치로 안테나가 지향하도록 제어하고, 원격측정신호의 수신여부를 확인하여, 재추적 성공여부를 판단하는 11단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, at the time of re-tracking of the vehicle, 9 steps of reading vehicle relative speed information, vehicle location information, and weight information obtained from the final calculation result before tracking failure; 10 steps of fusion of location information, weight information, and location information according to the expected flight trajectory and calculating the expected location of the vehicle; It characterized in that it comprises 11 steps of controlling the antenna to be directed to the calculated predicted position of the vehicle, confirming whether or not the telemetry signal is received, and determining whether or not re-tracking is successful.
바람직하게는 9단계에서 읽어온 상대속도 정보와 10단계에서 계산된 비행체 예상 위치정보를 융합하고 상대속도를 계산하는 12단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, it is characterized in that it comprises 12 steps of fusing the relative speed information read in step 9 with the predicted position information of the vehicle calculated in
바람직하게는 10단계와 12단계는, 각 정보들을 변수로 이용한 칼만 필터에 적용하여 계산되는 것을 특징으로 한다.Preferably,
바람직하게는 11단계는 원격측정신호의 수신신호레벨을 재추적 성공여부를 판단하는 기초정보로 이용할 수 있는 것을 특징으로 한다.Preferably, step 11 is characterized in that the received signal level of the telemetry signal can be used as basic information for determining whether retracement is successful.
바람직하게는 11단계에서 비행체의 재추적 성공여부 판단은, 원격측정신호의 수신동작을 수회 반복 수행 후에 이루어지는 것을 특징으로 하는 한다.Preferably, in step 11, the determination of whether or not the retracement of the vehicle is successful is performed after repeatedly performing the reception operation of the telemetry signal several times.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 추적 안테나 시스템은, 비행체의 비행시험시, 비행체로부터 전송되는 원격측정신호를 수신하는 원격측정신호수신부; 수신된 원격측정신호를 속도정보, 자세정보, 위치정보로 분리하고, 분리된 자세정보의 이전정보와 현재정보를 비교하여 비행체의 위치정보를 계산하고, 기산출된 비행체의 예상 비행 궤적정보로부터 현재시점의 위치정보를 획득하고, 수신된 원격측정신호의 수신신호레벨을 검출하여 예상 위치정보에 부여할 가중치를 설정하고, 원격측정신호로부터 분리된 위치정보와 자세정보로부터 계산된 위치정보와 예상 비행 궤적정보로부터 획득한 위치정보를 융합하고, 설정된 가중치를 부여하여 비행체의 예상위치를 계산하는 신호처리장치; 및 계산된 비행체의 예상위치로 안테나가 지향되도록 제어하는 안테나 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.An automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes: a telemetry signal receiving unit for receiving a telemetry signal transmitted from the aircraft during a flight test of an aircraft; The received telemetry signal is separated into speed information, attitude information, and location information, and the position information of the vehicle is calculated by comparing the previous information and the current information of the separated attitude information, and the current from the estimated flight path information of the previously calculated vehicle It acquires the location information of the viewpoint, detects the received signal level of the received telemetry signal, sets the weight to be assigned to the predicted position information, and calculates the position information and predicted flight from the position information and attitude information separated from the telemetry signal. A signal processing device for calculating an expected position of an aircraft by fusing position information obtained from the trajectory information and assigning a set weight; And an antenna control device for controlling the antenna to be directed to the calculated predicted position of the vehicle.
바람직하게는 비행체의 비행시험을 위하여 기산출된 비행체의 예상 비행 궤적, 수신된 원격측정신호로부터 얻은 위치정보 기반의 비행궤적, 수신된 원격측정신호에 포함된 자세정보 기반의 비행궤적, 그리고 비행체의 추적에 따른 비행궤적을 모니터링하는 모니터링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the predicted flight trajectory of the aircraft previously calculated for the flight test of the aircraft, the flight trajectory based on the location information obtained from the received telemetry signal, the flight trajectory based on the attitude information included in the received telemetry signal, and It characterized in that it comprises a monitoring unit for monitoring the flight trajectory according to the tracking.
바람직하게는 신호처리장치는 계산된 비행체의 예상 위치정보와 원격측정신호로부터 분리한 속도정보를 융합하고 비행체의 상대속도를 계산하고, 계산된 상대속도를 바탕으로 도플러 주파수를 계산하여 원격측정신호수신부의 도플러 주파수를 보상하는 도플러 보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the signal processing device fuses the calculated predicted position information of the aircraft and the speed information separated from the telemetry signal, calculates the relative speed of the aircraft, and calculates the Doppler frequency based on the calculated relative speed, and the telemetry signal receiver It characterized in that it comprises a Doppler compensation unit for compensating the Doppler frequency of.
바람직하게는 신호처리장치는, 다수의 위치정보들과 가중치 정보를 칼만 필터의 상태모델에 적용하여 예상위치를 계산하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the signal processing apparatus is characterized in that the predicted position is calculated by applying a plurality of position information and weight information to the state model of the Kalman filter.
바람직하게는 비행체로부터 전송되는 원격측정신호를 수신하는 원격측정신호수신부는, 안테나로부터 RF신호를 수신하는 RF수신장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the telemetry signal receiver for receiving the telemetry signal transmitted from the aircraft is characterized in that it comprises an RF receiver for receiving an RF signal from the antenna.
바람직하게는 신호처리장치는, 비행체의 재추적시에 추적 실패전 최종 계산 결과에서 비행체 비행체 위치정보, 가중치 정보, 예상 비행 궤적에 기반한 현재시점의 위치정보를 융합하여 비행체 예상위치를 계산하고, 계산된 비행체의 예상위치로 안테나가 지향하도록 안테나 제어장치를 제어하고, 원격측정신호수신부로부터 원격측정신호의 수신여부를 확인하여, 재추적을 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the signal processing device calculates the predicted position of the vehicle by fusing the position information of the vehicle, weight information, and the current position based on the expected flight trajectory from the final calculation result before the tracking failure at the time of retracking the vehicle. It is characterized in that the antenna control device is controlled so that the antenna is directed to the predicted position of the aircraft, and by checking whether or not the telemetry signal is received from the telemetry signal receiving unit, retracing is controlled.
바람직하게는 안테나 제어장치의 제어동작으로부터 안테나 방향을 조절하는 김발 및 안테나부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, it is characterized in that it comprises a gimbal and an antenna unit for adjusting the antenna direction from the control operation of the antenna control device.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 추적 안테나 시스템 및 그 제어방법은 원격측정데이터에 포함된 비행체의 자세정보와 위치정보 그리고 예상 비행 궤적을 융합한 융합 데이터를 기반으로 비행체를 추적하는 것이 가능하다. 특히 본 발명은 기존 추적 시스템에 원격측정신호를 수신하고 신호처리하는 신호처리장치의 구성만을 추가하고 있어서 낮은 설계비용으로 시스템을 구현하는 것이 가능하다.An automatic tracking antenna system and a control method thereof according to an embodiment of the present invention can track an aircraft based on fusion data in which the attitude information and position information of the aircraft included in the telemetry data and the expected flight trajectory are fused. In particular, since the present invention adds only the configuration of a signal processing device for receiving and processing a telemetry signal to an existing tracking system, it is possible to implement the system at low design cost.
또한, 본 발명은 비행체의 추적이 실패했을 때, 예상 비행 궤적과 이전 비행궤적을 바탕으로 추적을 수행하기 때문에 빠르게 재추적을 완료할 수 있어서 시스템에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.In addition, since the present invention performs tracking based on the expected flight trajectory and the previous flight trajectory when the tracking of the vehicle fails, re-tracking can be quickly completed, thereby increasing the reliability of the system.
특히 본 발명은 방산분야에서 위성 발사체, 유도탄, 무인 비행체의 성능평가시험을 위한 비행시험시에 원격측정수신기에 적용하여 활용할 수 있다.In particular, the present invention can be applied to a telemetry receiver during a flight test for a performance evaluation test of a satellite launch vehicle, a guided missile, and an unmanned aerial vehicle in the field of defense.
추가로 본 발명은 최근 민간에서 매우 다양한 드론들이 사용되고 있고, 이로부터 정보의 유출 피해 등이 발생하는 것을 미리 방지할 수 있도록 무인 비행체의 신호를 수신하고 추적하여, 정보의 오남용 또는 군수정보를 보호할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has recently been used in a wide variety of drones in the private sector, and by receiving and tracking the signal of the unmanned aerial vehicle to prevent the occurrence of information leakage damage, etc. from this, to protect the misuse of information or military information. There is an advantage to be able to.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 추적 안테나 시스템의 전체적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 추적 안테나 시스템의 자동추적 제어를 위한 전체적인 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 추적 안테나 시스템의 원격측정신호 추적을 위한 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 위치정보 융합 과정에 따른 예상위치 계산을 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 위치정보 융합 과정에 따른 예상위치 계산을 위한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 추적 안테나 시스템에서 원격측정신호의 재추적을 위한 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격측정신호의 추적에 따른 비행 궤적을 표시한 예시도이다.1 is an overall configuration diagram of an automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention.
2 is an overall operation flowchart for automatic tracking control of the automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an operation for tracking a telemetry signal of an automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram for calculating an expected position according to a process of fusion of location information of an aircraft according to an embodiment of the present invention.
5 is a configuration diagram for calculating an expected position according to a process of fusion of location information of an aircraft according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an operation for re-tracking a telemetry signal in an automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary view showing a flight trajectory according to tracking of a telemetry signal according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"와 "기", "모듈"과 "부", "유닛"과 "부", "장치"와 "시스템", "단말"과 "노드"와 "디지털 무전기", "예상 위치"와 "추정 위치" 등은 명세서 작성의 용이함 만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but identical or similar elements are denoted by the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. Suffixes "unit" and "unit", "module" and "unit", "unit" and "unit", "device" and "system", "terminal" and "node" for components used in the following description And “digital walkie-talkie”, “expected location” and “estimated location” are given or used interchangeably in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have distinct meanings or roles by themselves.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, when it is determined that a detailed description of known technologies related to describing the embodiments disclosed in the present specification may obscure the subject matter of the embodiments disclosed herein, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all modifications included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include equivalents or substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
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 않은 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 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.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is obvious to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.
위성 발사체, 유도탄, 무인기 등의 비행체는 비행시험을 통해서 비행체의 비행상태, 비행체의 내부 장비의 상태 및 각종 센서 정보를 확인하게 된다. 이 정보들은 비행체의 비행시험시에 비행체의 내부에 탑재된 원격측정장치에서 수집되고, 무선을 통해서 지상국으로 전송된다. 지상국에서는 영상, 레이더 정보와 함께 원격측정데이터를 종합하여 비행시험의 성공여부를 판단한다. For aircraft such as satellite launch vehicles, guided missiles, and unmanned aerial vehicles, through flight tests, the flight status of the vehicle, the status of the internal equipment of the vehicle, and various sensor information are checked. This information is collected by a telemetry device mounted inside the vehicle during flight test of the vehicle and transmitted to the ground station via radio. The ground station judges whether the flight test was successful by synthesizing telemetry data along with video and radar information.
이와 같은 비행체의 비행시험시에 중요한 점은 비행체로부터 정확하게 원격측정신호를 수신하기 위한 구성이다. 단거리의 경우는 비행체로부터 원격측정신호를 수신하는 것이 쉽게 이루어지나, 장거리 비행의 경우 비행체를 추적하면서 비행체로부터 송출되는 원격측정신호를 수신해야만 수신정보의 정확도가 높다.An important point in the flight test of such an aircraft is the configuration to accurately receive telemetry signals from the aircraft. In the case of a short distance, it is easy to receive a telemetry signal from the aircraft, but in the case of a long-distance flight, the accuracy of the received information is high only when the telemetry signal transmitted from the aircraft is received while tracking the aircraft.
따라서 본 발명에서는 비행체를 추적하면서 비행체로부터 송출되는 원격측정신호를 정확하게 수신할 수 있는 자동 추적 안테나 시스템의 구성을 개시한다.Accordingly, the present invention discloses a configuration of an automatic tracking antenna system capable of accurately receiving a telemetry signal transmitted from the vehicle while tracking the vehicle.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 추적 안테나 시스템의 전체적인 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of an automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 추적 비행체에는 원격송신장치가 탑재되고 있다. 원격송신장치는, 비행체의 자세정보, 비행체의 위치정보, 비행체의 속도정보를 비행체에 장착된 센서들로부터 검출하고, 검출된 정보를 지상으로 송출한다.A remote transmission device is mounted on the tracking vehicle according to an embodiment of the present invention. The remote transmission device detects the attitude information of the aircraft, the position information of the aircraft, and the speed information of the aircraft from sensors mounted on the aircraft, and transmits the detected information to the ground.
제어 및 모니터링부(10)는 PC 컨트롤러로, 시스템 운용 소프트웨어를 통해 자동 추적 안테나 시스템의 제반 파라 미터를 설정하고 제어한다. 제어 및 모니터링부(10)는 원격측정신호 추적에 필요한 지상국의 위치정보, 비행체의 초기 위치정보, 비행체의 예상 비행경로 등을 미리 산출하여 저장하고, 해당 정보들을 위치 추적부에 전송하여 시스템 전체적으로 동작 상태를 모니터링하고, 수신된 원격측정데이터를 저장하는 기능을 수행한다.The control and
특히 제어 및 모니터링부(10)는 도 7에 도시하고 있는 바와 같이 비행체의 비행시험을 위하여 기산출된 비행체의 예상 비행 궤적, 수신된 원격측정신호에 포함된 위치정보 기반의 비행궤적, 수신된 원격측정신호에 포함된 자세정보 기반의 비행궤적, 그리고 비행체의 실제 비행을 추적하면서 얻게 되는 실제 비행궤적을 모니터링하도록 구성된다. 이를 위하여 제어 및 모니터링부(10)는 후술되는 원격측정신호처리장치(80) 등으로부터 필요한 정보들을 얻게 된다.In particular, the control and
비행체의 예상 비행 궤적은, 비행체가 비행하게 되는 예상 방향, 거리 및 고도 등을 포함하여 시간 경과에 따라서 시뮬레이션 되는 궤적을 표시하고, 운용자가 비행체가 발사되는 위치, 발사 속도, 발사 방향 및 발사각도 등을 설정하면, 비행체가 비행하게 되는 예상방향, 거리 및 고도가 계산되어진다. 비행체의 예상 비행 궤적은 일반적인 기술을 이용한다.The expected flight trajectory of the vehicle displays the simulated trajectory over time, including the expected direction, distance and altitude at which the vehicle will fly, and the operator displays the location at which the vehicle is launched, the launch speed, launch direction and launch angle, etc. If set, the expected direction, distance and altitude that the vehicle will fly is calculated. The expected flight trajectory of the vehicle uses general techniques.
따라서 비행체의 예상 비행 궤적은 제어 및 모니터링부(10)에서 비행체의 비행 전에 미리 계산되어서 메모리 등에 저장되어지고, 이후 실제 비행체의 비행과정에 동기되어 제어 및 모니터링부(10)에서 계산된 비행체의 예상 비행 궤적을 표시 가능하다. 예상 비행 궤적 정보는 좌표 정보로 정의 가능하고, 방위각, 고각, 거리 등의 정보로 정의할 수 있다. 또는 예상 비행 궤적 정보는 좌표 정보로 정의하되, 경도, 위도, 고도 등의 정보로 정의할 수 있다.Therefore, the predicted flight trajectory of the vehicle is calculated in advance by the control and
또한, 제어 및 모니터링부(10)는 원격측정신호 수신부에서 수신된 원격측정신호의 비행체 위치정보에 기반을 둬서 비행궤적을 표시 가능하다. 제어 및 모니터링부(10)는 원격측정신호 수신부에서 수신된 원격측정신호의 비행체 자세정보에 기반을 둬서 비행궤적을 표시 가능하다. 그리고 제어 및 모니터링부(10)는 실제 비행체가 비행되는 궤적을 추적해서 표시 가능하다. In addition, the control and
따라서 제어 및 모니터링부(10)는 도 7에 도시하고 있는 바와 같이 다양한 비행궤적을 표시하여 운용자가 확인하도록 하고, 추적 안테나의 구동 가능한 빔 폭 내에서 적절하게 비행체 추적이 이루어질 수 있도록 시스템 전반적인 제어를 수행한다.Therefore, the control and
위치추적부는 신호처리장치(20)와 안테나 제어장치(30)를 포함한다. The location tracking unit includes a signal processing device 20 and an
신호처리장치(20)는 제어 및 모니터링부(10)에서 제공받은 예상 비행 궤적 정보를 비행체의 예상위치를 계산하는데 사용한다. 그러나 예상 비행 궤적 정보가 실제 수신되는 원격측정데이터에 비하여 그 숫자가 작을 수 있다. 따라서 예상 비행 궤적 정보를 보간하여 사용하는 것도 가능하다.The signal processing device 20 uses the predicted flight trajectory information provided from the control and
신호처리장치(20)는 수신된 원격측정신호로부터 분리된 속도정보, 자세정보, 위치정보를 필터링하여 잡음 및 외란 성분을 제거하여, 원하는 신호만으로 구성된 속도정보와 자세정보와 위치정보를 얻어낼 수 있다. 이때 얻어지는 속도정보, 자세정보, 위치정보는 좌표 정보로 정의 가능하고, 경도, 위도, 고도 등의 정보로 정의할 수 있다.The signal processing device 20 can filter the speed information, attitude information, and position information separated from the received telemetry signal to remove noise and disturbance components, thereby obtaining speed information, attitude information and position information composed of only a desired signal. have. The speed information, attitude information, and location information obtained at this time can be defined as coordinate information, and can be defined as information such as longitude, latitude, and altitude.
그리고 신호처리장치(20)는 분리된 비행체의 자세정보를 이용하여 비행체의 위치정보를 계산할 수 있다. 즉, 앞서 얻어진 위치정보는 수신신호로부터 얻어진 위치정보이다. 그리고 자세정보에 대해서 이전 자세정보와 현재 자세정보를 비교하여 비행체의 위치정보를 계산할 수 있다. 즉, 자세정보로부터 얻어진 위치정보는 계산된 위치정보이고, 이 위치정보에 해당하는 경도, 위도, 고도의 정보를 얻을 수 있다.In addition, the signal processing device 20 may calculate the position information of the aircraft by using the attitude information of the separated aircraft. That is, the position information obtained previously is the position information obtained from the received signal. In addition, the position information of the aircraft can be calculated by comparing the previous attitude information and the current attitude information for the attitude information. That is, the location information obtained from the posture information is calculated location information, and longitude, latitude, and altitude information corresponding to the location information can be obtained.
신호처리장치(20)는 수신된 원격측정신호를 입력하고, 수신된 원격측정신호의 수신레벨을 검출할 수 있다. 그리고 원격측정신호의 수신레벨에 기반해서 비행체의 예상위치를 계산하는데 부여할 가중치를 설정한다. 이를 위해서 원격측정신호의 수신레벨에 기초한 가중치를 실험에 의해서 산출하고, 실험치를 메모리에 저장하여 사용하는 것이 가능하다.The signal processing apparatus 20 may input the received telemetry signal and detect a reception level of the received telemetry signal. Then, based on the reception level of the telemetry signal, a weight to be assigned to the estimated position of the vehicle is set. To this end, it is possible to calculate the weight based on the reception level of the telemetry signal through an experiment and store the experimental value in a memory for use.
신호처리장치(20)는 원격측정신호로부터 얻은 비행체의 측정된 위치정보, 비행체의 자세정보로부터 얻은 비행체의 계산된 위치정보, 그리고 보간하여 얻은 예상 비행 궤적정보에 기반한 위치정보를 융합하여 비행체의 예상위치를 계산할 수 있다. 이때 원격측정신호의 수신레벨에 기반해서 설정된 가중치를 추가적으로 더 부여하여 비행체의 예상위치 계산을 더 정확하게 산출할 수 있다.The signal processing device 20 combines the measured location information of the vehicle obtained from the telemetry signal, the calculated location information of the vehicle obtained from the attitude information of the vehicle, and the estimated flight trajectory information obtained by interpolation to predict the vehicle. You can calculate the position. At this time, it is possible to more accurately calculate the estimated position of the vehicle by additionally adding a weight set based on the reception level of the telemetry signal.
신호처리장치(20)에서 계산된 비행체의 예상위치는 안테나 제어장치(30)로 전달되어져서 안테나의 방향을 지향하는데 이용된다. The predicted position of the vehicle calculated by the signal processing device 20 is transmitted to the
또한 신호처리장치(20)는 분리된 속도정보와 계산된 비행체의 예상위치 정보를 이용하여 비행체와 시스템 간의 상대속도를 계산 가능하다. In addition, the signal processing device 20 may calculate the relative speed between the aircraft and the system using the separated speed information and the calculated predicted position information of the aircraft.
김발 및 안테나부는, 안테나(50)와 안테나(50)를 구동하는 안테나 구동장치(40)를 포함한다. 안테나 구동장치(40)는 위치추적부에서 제공하는 비행체의 예상위치에 따라서 안테나를 적절한 방위각, 앙각 등으로 움직이도록 김발의 구동 제어를 위한 모터 및 모터 드라이버 등으로 구성되어진다.The gimbal and antenna unit includes an
원격측정신호 수신부는, RF 수신장치(60), 원격측정신호처리장치(80) 그리고 도플러 보상부(70) 등을 포함한다. RF 수신장치(60)는 안테나(50)로부터 수신되는 RF신호를 검출해서 증폭 및 중간주파대역(IF)으로 다운 컨버젼하고, 원격측정신호 처리장치(80)로 전달한다.The telemetry signal receiver includes an
원격측정신호처리장치(80)는 RF 수신장치(60)에서 수신된 원격측정신호를 속도정보, 위치정보, 자세정보로 복호화, 필터링, 잡음 제거 등의 신호처리 후, 제어 및 모니터링부(10)와 신호처리장치(20)에 제공한다. The telemetry
한편 도플러 효과에 의해서 도플러 주파수가 비행체의 속도에 비례하여 변화되는 특징을 이용하여, 비행체의 상대속도를 이용하여 도플러 주파수 천이 보상값을 산출할 수 있다. 도플러 주파수 천이 보상값은, 일반적으로 반송파 주파수, 상대속도, 그리고 광속값을 이용하여 산출 가능하다. 따라서 도플러 보상부(70)는 신호처리장치(20)에서 계산한 상대속도와 기설정된 반송파 주파수, 광속값을 이용하여 도플러 주파수 천이 보상값을 산출하고, 이렇게 산출된 도플러 주파수 천이 보상값은 원격측정신호의 도플러 주파수 천이를 보상하는데 이용된다. Meanwhile, the Doppler frequency shift compensation value can be calculated by using the relative speed of the vehicle by using the feature in which the Doppler frequency changes in proportion to the speed of the vehicle due to the Doppler effect. The Doppler frequency shift compensation value can generally be calculated using a carrier frequency, a relative speed, and a light flux value. Accordingly, the
상기 구성으로 이루어지는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 추적 안테나 시스템의 비행체 자동 추적은 다음과 같은 과정으로 이루어진다. The automatic tracking of the vehicle of the automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention consisting of the above configuration consists of the following process.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 추적 안테나 시스템의 원격측정신호 자동 추적을 위한 전체적인 동작 흐름도이다.2 is an overall operation flowchart for automatic tracking of a telemetry signal of an automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention.
제어 및 모니터링부(10)는 신호처리장치(20)에 추적 안테나(지상국)의 위치 정보와 비행체의 초기 위치 정보, 비행체의 예상 비행 궤적을 전송한다(100 단계, 110 단계, 120 단계).The control and
추적 안테나(50)의 위치정보는 추적 안테나가 설치된 위치정보이고, 비행체의 초기 위치 정보는, 비행체가 지상 발사대에 장착된 상태에서의 위치정보이고, 비행체의 예상 비행 궤적은, 비행체가 목표 위치까지 이동할 때까지 비행체의 속도, 거리, 방향, 고도 등을 고려하여 기산출된 예상 비행 궤적이다. 따라서 이 값들은 초기 설정값으로 기설정되어진다.The location information of the tracking
신호처리장치(20)는 지상국의 위치정보와 비행체의 초기 위치정보를 바탕으로 안테나 구동장치(40)를 구동시켜서 추적 안테나(50)를 비행체 초기 위치 방향으로 지향한다(130 단계). The signal processing device 20 drives the
비행체에 전원이 인가되어서 비행체로부터 발생되는 원격측정신호가 RF수신장치(60)를 통해서 수신되기까지 대기상태를 유지한다(140 단계).Power is applied to the vehicle and the standby state is maintained until the telemetry signal generated from the vehicle is received through the RF receiving device 60 (step 140).
RF수신장치(60)에서 원격측정신호가 수신되면, 측정된 원격측정 데이터를 기반으로 신호처리장치(20)는 추적 안테나(50)가 비행체를 정확하게 지향하도록 제어한다(150 단계).When a telemetry signal is received by the
이후 비행체가 비행을 시작하면서 비행체로부터 송출되는 원격측정신호는 RF수신장치(60)를 통해서 수신되고, 신호처리장치(20)는 예상 비행 궤적과, 수신되는 원격측정 데이터를 기반으로 비행체의 추적을 시작한다(160 단계).Thereafter, while the vehicle starts flying, the telemetry signal transmitted from the vehicle is received through the
비행체의 추적은 수신되는 원격측정데이터와 예상 비행 궤적을 기반으로 비행체의 비행이 종료되기까지 계속해서 이루어지고, 비행체의 추적이 실패되었을 때, 이전 수신된 원격측정데이터(이전 위치 정보)와 예상 비행 궤적 기반으로 재추적을 시도하는 과정을 통해서 비행이 종료되기까지 계속해서 이루어진다(170 단계 내지 190 단계).The tracking of the vehicle is performed continuously until the flight of the vehicle is terminated based on the received telemetry data and the expected flight trajectory, and when the tracking of the vehicle fails, previously received telemetry data (previous location information) and expected flight Through the process of attempting re-tracking based on the trajectory, the flight continues until the end of the flight (
다음 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 추적 안테나 시스템의 원격측정신호 추적을 위한 구체적인 동작 흐름도이다.3 is a detailed operation flowchart for tracking a telemetry signal of an automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention.
비행체가 비행을 시작하고, 안테나(50)가 비행체의 비행을 따라서 지향하면, RF수신장치(60)는 비행체에서 송출되는 원격측정신호를 수신하게 된다(200 단계). 원격측정신호처리장치(80)는 수신된 원격측정신호를 필터링, 잡음제거, 추출, 분리 등의 과정을 통하여 비행체의 위치정보, 비행체의 자세정보, 비행체의 속도정보로 분리한다. When the vehicle starts flying and the
이렇게 분리된 비행체의 위치정보와 비행체의 자세정보, 비행체의 속도정보는 제어 및 모니터링부(10)에 제공되어서, 비행체의 자세정보에 기반한 비행궤적, 비행체의 위치정보에 기반한 비행궤적 등을 표시하는데 이용된다. The separated position information of the aircraft, the attitude information of the aircraft, and the speed information of the aircraft are provided to the control and
또한 분리된 비행체의 위치정보와 자세정보 그리고 속도정보는 신호처리장치(20)에 입력된다(202 단계). In addition, position information, attitude information, and speed information of the separated aircraft are input to the signal processing device 20 (step 202).
비행체의 속도정보는, 필터를 이용하여 잡음 및 외란 성분을 제거한다(204 단계, 206 단계). 이때 사용되는 필터는 공지된 기술의 칼만필터(KF)나 상보필터를 이용한다. 또는 확장칼만필터(EKF)를 사용할 수도 있다.For the speed information of the vehicle, noise and disturbance components are removed using a filter (
비행체의 자세정보는 필터를 이용하여 잡음 및 외란 성분을 제거한다(220 단계, 222 단계). 이때 사용되는 필터는 공지된 기술의 칼만필터나 상보필터, 확장칼만필터를 이용한다. 222 단계에서 얻어진 비행체의 자세정보는 이전 정보와 현재 정보를 비교하여 비행체 위치를 계산하는데 이용 가능하다(224 단계). 즉, 224 단계는 원격측정데이터의 자세정보로부터 계산하여 위치정보를 산출해낸다.Noise and disturbance components are removed from the attitude information of the vehicle using a filter (
비행체의 위치정보는, 필터를 이용하여 잡음 및 외란 성분을 제거한다(230 단계, 232 단계). 이때 사용되는 필터는 공지된 기술의 칼만필터나 상보필터, 확장칼만필터를 이용한다.For the location information of the vehicle, noise and disturbance components are removed using a filter (
224 단계에서 얻어진 비행체 자세정보로부터 계산된 위치정보와 232 단계에서 원격측정데이터로부터 측정된 비행체의 위치정보는, 226 단계에서 비행체의 예상위치를 산출하는데 이용된다.The position information calculated from the aircraft attitude information obtained in
한편, 제어 및 모니터링부(10))는 비행체의 비행 전에, 목표 위치, 방향, 고도, 속도 등을 이용하여 예상 비행 궤적을 산출하고 있다. 이렇게 산출된 예상 비행 궤적의 정보는 비행체의 비행과 동시에 시간 변화에 동기되어 신호처리장치(20)에 제공된다. 신호처리장치(20)는 예상 비행 궤적 정보를 수신되는 원격측정데이터와 대비 가능하도록 그 숫자를 공지의 보간법을 이용하여 보간하여 확장한다(240 단계, 242 단계).Meanwhile, the control and
226 단계는 224 단계에서 비행체의 자세정보로부터 계산된 위치정보, 232 단계에서 원격측정신호로부터 검출된 위치정보, 그리고 242 단계에서 예상 비행 궤적으로부터 얻어진 위치정보가 입력되고, 이 세가지 정보들이 융합되어서 비행체의 예상 위치를 계산한다.In
그리고 226 단계는 비행체의 예상위치를 계산할 때, 원격측정신호의 수신레벨에 기초하여 가중치가 부여되어, 비행체의 예상위치를 계산하는데 적용된다. 즉, RF수신장치(60)에서 수신된 원격측정신호가 신호처리장치(20)에 제공되어, 수신신호의 레벨 검출이 이루어지고, 이 검출된 수신레벨에 따라서 부여될 가중치가 설정된다(250 단계, 252 단계).In
252 단계의 가중치 설정은, 이전 상태(위치)를 기준으로 예상되는 원격측정신호 수신 레벨과 현재 상태(위치)에서 실제 측정되는 원격측정수신신호의 레벨을 이용하여 가중치가 계산되어 설정된다. 이전 상태를 바탕으로 하는 원격측정신호 수신레벨은 자동추적안테나시스템의 위치와 비행체 위치를 바탕으로 거리를 계산하고, 계산된 거리를 바탕으로 공간 손실을 계산하여 추정할 수 있다.In
따라서 위치정보 가중치는, 비행체에 전원이 인가되어 원격측정신호를 수신할 수 있으나, 아직 비행체가 발사되기 전 상태부터 계산이 시작된다. 이때 비행체가 발사되기 전에는 정확한 위치를 알고 있기 때문에, 발사되기 전에는 정확한 가중치 계산이 가능하고, 이후 비행체가 발사되면 원격측정신호 수신레벨을 바탕으로 가중치를 변경한다.Therefore, the weight of the location information can receive the telemetry signal by applying power to the vehicle, but the calculation starts from the state before the vehicle is launched. At this time, since the exact location is known before the vehicle is launched, it is possible to calculate the accurate weight before launching, and when the vehicle is launched afterwards, the weight is changed based on the telemetry signal reception level.
가중치 변경시, 이전 상태에서 수신한 신호 레벨보다 현재 상태에서 수신한 신호레벨이 예상신호레벨에 근접할 경우, 해당 정보에 대한 가중치가 커지는 방향으로 가중치를 변경하고, 예상신호레벨에서 멀어질 경우 해당정보에 대한 가중치가 작아지는 방향으로 가중치 변경을 제어한다.When the weight is changed, if the signal level received in the current state is closer to the expected signal level than the signal level received in the previous state, the weight is changed in the direction in which the weight for the information increases, and if it is far from the expected signal level, the corresponding The weight change is controlled in a direction in which the weight for information decreases.
226 단계에서 산출된 비행체의 예상위치정보에 기반해서 안테나 지향각(방위각, 앙각 또는 고각)이 계산되고, 안테나 제어장치(30)는 계산된 지향각으로 안테나(50)를 조절한다(228 단계, 234 단계).The antenna heading angle (azimuth angle, elevation angle, or elevation) is calculated based on the predicted position information of the vehicle calculated in
그리고 206 단계에서 필터링된 비행체의 속도정보와 226 단계에서 산출된 비행체 예상위치 정보로부터 얻은 비행체의 속도정보를 융합하여 208 단계에서 비행체 현재 속도를 예측한다. 이렇게 계산된 비행체의 상대속도 정보를 기반으로 해서 도플러 주파수를 보상한다(210 단계, 212 단계).Then, the current speed of the vehicle is predicted in
즉, 도플러 효과에 의해서 도플러 주파수가 비행체의 속도에 비례하여 변화되는 특징을 이용하여, 비행체의 상대속도를 이용하여 도플러 주파수 천이 보상값을 산출한다. 도플러 주파수 천이 보상값은, 일반적으로 반송파 주파수, 상대속도, 그리고 광속값을 이용하여 산출 가능하다. 따라서 208 단계에서 계산한 상대속도와 기설정된 반송파 주파수, 광속값을 이용하여 도플러 주파수 천이 보상값을 산출하고, 이렇게 산출된 도플러 주파수 천이 보상값은 원격측정신호의 중심주파수를 계산된 도플러 주파수 천이만큼 변경하는데 이용된다. That is, the Doppler frequency shift compensation value is calculated by using the relative speed of the vehicle by using the characteristic that the Doppler frequency changes in proportion to the speed of the vehicle due to the Doppler effect. The Doppler frequency shift compensation value can generally be calculated using a carrier frequency, a relative speed, and a light flux value. Therefore, the Doppler frequency shift compensation value is calculated using the relative speed calculated in
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 추적 안테나 시스템에서 비행체의 여러가지 위치정보를 융합하여 비행체 예상위치를 계산하기 위한 구성도를 도시하고 있다.4 is a diagram illustrating a configuration diagram for calculating an expected position of an aircraft by fusion of various position information of an aircraft in an automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention.
도 3의 226 단계는 원격측정데이터에 측정된 비행체 위치정보, 비행체 자세정보로부터 계산된 비행체 위치정보, 그리고 예상 비행 궤적정보로부터 보간된 위치정보를 융합하여 비행체의 예상위치를 계산한다.Step 226 of FIG. 3 calculates the predicted position of the vehicle by fusing the vehicle location information measured from the telemetry data, the vehicle location information calculated from the vehicle attitude information, and the location information interpolated from the predicted flight trajectory information.
즉, 비행체의 자세정보로부터 칼만 필터 등을 이용한 필터링 과정(300)을 통해서 비행체의 위치를 계산하고, 경도, 위도, 고도로 정의되는 비행체의 위치정보를 출력한다. 특히 비행체의 자세정보는, 이전 자세정보와 현재 자세정보를 이용해서 비행체의 위치정보를 계산한다. 이렇게 하여 계산된 추정 위치정보가 L1이다. 추정위치(L1)는 부여된 가중치(W1)와 곱셈기(305)에서 곱해지고, 얻어진 추정위치(L1W1)는 비행체 위치 산출부(330)에 입력된다.That is, the position of the aircraft is calculated through the
또한 원격측정신호로부터 얻어진 비행체 위치정보는 필터(310)에서 필터링 되고, 이때 얻어진 추정 위치가 L2이다. 추정위치(L2)는 부여된 가중치(W2)와 곱셈기(315)에서 곱해지고, 얻어진 추정위치(L2W2)는 비행체 위치 산출부(330)에 입력된다. In addition, the vehicle location information obtained from the telemetry signal is filtered by the
비행체의 예상 비행 궤적정보는, 제어 및 모니터링부(10)로부터 제공받은 정보이다. 예상 비행 궤적정보는 다른 위치정보와의 숫자 조절을 위해서 보간된다(320). 이렇게 해서 얻어진 추정위치가 L3이다. 추정위치(L3)는 부여된 가중치(W3)와 곱셈기(325)에서 곱해지고, 얻어진 추정위치(L3W3)는 비행체 위치 산출부(330)에 입력된다.The predicted flight trajectory information of the aircraft is information provided from the control and
비행체 위치 산출부(330)는 입력된 세개의 추정위치 정보를 융합하고, 칼만 필터 등의 처리과정을 통해서 비행체의 예상위치에 따른 추정위치(Lf)를 산출한다. 이렇게 얻어진 비행체의 추정위치(Lf)에 의해서 안테나의 지향각이 계산되고, 안테나가 지향된다.The vehicle
그리고 비행체 위치 산출부(330)는 세개의 추정위치 정보를 가중치 계산부(340)로 전달한다. 가중치 계산부(340)는 원격수신신호의 수신레벨에 기초하여 위치정보들에 부여될 가중치를 계산하여 출력한다.And the vehicle
가중치 계산부(340)는 비행체 위치 산출부(330)에서 산출된 추정위치와, RF 수신장치(60)에서 수신된 원격측정신호의 수신레벨을 이용하여 가중치를 설정한다. 가중치 계산부(340)는 이전 상태(위치)를 기준으로 예상되는 원격측정신호 수신 레벨과 현재 상태(위치)에서 실제 측정되는 원격측정수신신호의 레벨을 이용하여 가중치가 계산되어 설정된다. 이전 상태를 바탕으로 하는 원격측정신호 수신레벨은 자동추적안테나시스템의 위치와 비행체 위치를 바탕으로 거리를 계산하고, 계산된 거리를 바탕으로 공간 손실을 계산하여 추정할 수 있다.The
따라서 위치정보 가중치는, 비행체에 전원이 인가되어 원격측정신호를 수신할 수 있으나, 아직 비행체가 발사되기 전 상태부터 계산이 시작된다. 이때 비행체가 발사되기 전에는 정확한 위치를 알고 있기 때문에, 발사되기 전에는 정확한 가중치 계산이 가능하고, 이후 비행체가 발사되면 원격측정신호 수신레벨을 바탕으로 가중치를 변경한다.Therefore, the weight of the location information can receive the telemetry signal by applying power to the vehicle, but the calculation starts from the state before the vehicle is launched. At this time, since the exact location is known before the vehicle is launched, it is possible to calculate the accurate weight before launching, and when the vehicle is launched afterwards, the weight is changed based on the telemetry signal reception level.
가중치 변경시, 이전 상태에서 수신한 신호 레벨보다 현재 상태에서 수신한 신호레벨이 예상신호레벨에 근접할 경우, 해당 정보에 대한 가중치가 커지는 방향으로 가중치를 변경하고, 예상신호레벨에서 멀어질 경우 해당정보에 대한 가중치가 작아지는 방향으로 가중치 변경을 제어한다.When the weight is changed, if the signal level received in the current state is closer to the expected signal level than the signal level received in the previous state, the weight is changed in the direction in which the weight for the information increases, and if it is far from the expected signal level, the corresponding The weight change is controlled in a direction in which the weight for information decreases.
도 5는 비행체 위치 산출부(330)의 상세 구성도를 도시하고 있다.5 shows a detailed configuration diagram of the aircraft
비행체 위치 산출부(330)는 곱셈기(305)에서 출력되는 비행체 자세정보에 기초한 추정위치(L1W1)와, 곱셈기(315)에서 출력하는 비행체 위치정보에 기초한 추정위치(L2W2), 그리고 곱셈기(325)에서 출력하는 예상 비행 궤적 정보에 기초한 추정위치(L3W3)를 입력한다. The vehicle
이렇게 생성된 추정위치(L1W1)와 추정위치(L2W2)는 연산기(400)에서 연산되고, 추정위치(L1W2)와 추정위치(L3W3)는 연산기(405)에서 연산되고, 추정위치(L2W2)와 추정위치(L3W3)는 연산기(410)에서 연산되어서 위치추정부(420)에 입력된다. 위치추정부(420)는 입력된 신호를 기반으로 최종 비행체의 예상위치에 따른 추정위치(Lf)를 산출한다. 즉, 위치추정부(420)는 세가지 추정위치 정보를 가산하거나 감산하는 등의 다양한 조합과정을 통해서 비행체의 예상위치에 따른 추정위치를 계산한다.The estimated position (L1W1) and estimated position (L2W2) generated in this way are calculated by the
도 3의 226 단계, 그리고 도 4 그리고 도 5에서 설명되고 있는 비행체의 예상위치 추정을 위한 계산은 칼만 필터를 적용하여 산출할 수 있다. Step 226 of FIG. 3 and the calculation for estimating the predicted position of the aircraft described in FIGS. 4 and 5 may be calculated by applying a Kalman filter.
마찬가지로 도 3의 208 단계의 비행체 상대 속도 정보 계산은, 226 단계에서 얻은 비행체의 예상 위치정보로부터 얻은 비행체의 속도정보와, 206 단계에서 원격측정데이터로부터 얻은 비행체의 속도정보를 융합하여 비행체의 상대속도를 계산하는 과정도 칼만 필터를 적용하여 산출할 수 있다. Similarly, the calculation of the vehicle relative speed information in
226 단계의 비행체의 위치정보 융합은 원격측정데이터의 자세정보로부터 계산된 위치정보(L1), 원격측정데이터로부터 검출된 위치정보(L2), 예상 비행 궤적 정보에 기초한 위치정보(L3)를 이용한다. 그리고 가중치 정보(W)를 이용한다.The fusion of the location information of the aircraft in
그리고 208 단계는 상기 세가지 위치정보 및 가중치 정보에 비행체의 속도 정보(Vt)를 더 적용하여 상대속도를 계산한다. 따라서 208 단계에서 칼만필터의 적용에 따른 변수는 세가지 위치정보(L1,L2,L3), 가중치 정보(W), 속도정보(Vt)가 되고, 226 단계에서 칼만필터 적용에 따른 변수는 세가지 위치정보(L1,L2,L3), 가중치 정보(W)가 된다.In
이하에서는 208 단계에서의 속도 정보(Vt)까지 적용되어 융합하는 과정을 일 예로 설명한다. Hereinafter, a process of fusion by applying up to the speed information Vt in
208 단계에서 상대속도를 계산하기 위한 비행체의 위치정보를 융합하기 위해서 칼만 필터를 이용할 수 있고, 칼만 필터에서 상태모델은 다음과 같이 정의 할 수 있다.In
상태변수벡터는 비행체의 위치정보와 속도정보로 이루어진 벡터이고, 측정잡음은 AWGN(Additive White Gaussian Noise)로 가정할 수 있다. The state variable vector is a vector consisting of the position information and speed information of the vehicle, and the measured noise can be assumed to be AWGN (Additive White Gaussian Noise).
원격측정데이터의 자세정보로부터 계산된 위치정보(L1), 원격측정데이터로부터 검출된 위치정보(L2), 예상 비행 궤적 정보에 기초한 위치정보(L3)는 위도, 경도, 고도로 정의 가능하고, 또한 마찬가지로 속도정보(Vt)는 위도, 경도, 고도 방향으로의 속도로 정의 가능하다.Position information calculated from attitude information of telemetry data (L1), position information detected from telemetry data (L2), and position information based on expected flight trajectory information (L3) can be defined as latitude, longitude, and altitude. Speed information (Vt) can be defined as the speed in the direction of latitude, longitude, and altitude.
따라서 세가지 위치정보 L1,L2,L3와, 속도정보 Vt는 다음과 같이 정의된다.Therefore, the three position information L1, L2, L3 and speed information Vt are defined as follows.
따라서 비행체의 세가지 위치정보(L1,L2,L3)와 속도정보(Vt)를 종합한 행렬 LT는 다음과 같이 정의된다.Therefore, the matrix L T which is the synthesis of the three position information (L1, L2, L3) and speed information (Vt) of the vehicle is defined as follows.
또한 비행체의 정보 융합에 적용될 가중치 행렬 W는 다음과 같이 정의된다.In addition, the weight matrix W to be applied to the information fusion of the vehicle is defined as follows.
따라서 비행체 위치 행렬 및 속도정보 행렬 LT에 가중치를 곱한 행렬 Xk는 다음과 같이 정의된다. 
한편, 비행체의 위치정보 융합과정에서, 상태전이행렬 A 는 다음과 같이 정의 가능하고, 상태전이행렬 H는 다음과 같이 단위 행렬로 정의 가능하다. 상태전이행렬 A,H 는 실험과정을 통해서 얻어진 값으로 설정 가능하다.Meanwhile, in the process of fusion of the location information of the aircraft, the state transition matrix A can be defined as follows, and the state transition matrix H can be defined as a unit matrix as follows. The state transition matrices A and H can be set as values obtained through the experiment.
이상과 같은 과정으로 얻어진 상태변수 벡터 Xk와, 상태전이행렬 A, H를 앞서 정의하고 있는 칼만필터의 상태모델에 적용하면, 208 단계에서 구하고자 하는 값을 얻는 것이 가능해진다.If the state variable vector X k obtained through the above process and the state transition matrices A and H are applied to the state model of the Kalman filter previously defined, it becomes possible to obtain the value desired in
이와 마찬가지로 226 단계에서 얻어지는 비행체 예상위치 계산값은, 앞서 설명하고 있는 과정에서 비행체 속도 정보를 제외한 세가지 위치정보와 가중치 정보의 융합으로부터 얻어진다.Likewise, the estimated vehicle position calculation value obtained in
이상에서 비행체의 예상위치를 계산하거나 비행체의 상대속도를 계산하는 구성을 일반적인 칼만 필터를 적용한 예를 들어서 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the above, the configuration for calculating the predicted position of the aircraft or the relative speed of the aircraft is described with an example in which a general Kalman filter is applied, but is not limited thereto.
일 예로서 각 계산과정에서 얻어지는 오차정보, 각 신호의 검출과정에서 얻어지는 오차정보를 칼만 필터에 추가 적용하여 계산하는 것도 가능할 것이고, 그 외 다른 확장칼만필터 등을 적용하여 계산하는 것도 가능할 것이다. 앞서 언급하고 있는 세가지 위치정보, 가중치 정보 그리고 속도정보를 다양한 조합으로 구성하여 필터를 적용하여 계산할 수도 있다.As an example, error information obtained in each calculation process and error information obtained in each signal detection process may be additionally applied to the Kalman filter to calculate, and other extended Kalman filters may be applied. It can be calculated by applying a filter by configuring various combinations of the three position information, weight information, and speed information mentioned above.
다음 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 추적 안테나 시스템의 원격측정신호 재추적을 위한 동작 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an operation for re-tracking a telemetry signal of an automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 자동 추적 안테나 시스템은 비행체 추적 실패시에 마지막 추적정보와 예상 비행 궤적을 기준으로 비행체의 현재 위치를 예측하여 재추적하는 제어를 수행한다.The automatic tracking antenna system according to an embodiment of the present invention predicts and re-tracks the current position of the vehicle based on the last tracking information and the expected flight trajectory when the vehicle tracking fails.
도 7에 도시하고 있는 바와 같이 제어 및 모니터링부(10)는 비행체의 비행 전에 목표 위치 및 비행체 비행 예상 속도 등을 고려한 예상 비행 궤적을 계산하고, 저장하고 있는 상태이다. 그리고 제어 및 모니터링부(10)는 비행체가 비행을 시작한 이후 비행체로부터 송출받아서 수신되는 비행체의 위치정보를 기반으로 비행체 위치정보 기반의 비행궤적을 구현하고 있다. 마찬가지로 비행체가 비행을 시작한 이후 비행체로부터 송출받아서 수신되는 비행체의 자세정보를 기반으로 비행체의 위치정보를 추정하고, 비행체 자세정보 기반의 비행 궤적을 구현하고 있다. 그리고 비행체의 실제 비행에 따른 실제 궤적도 추적하여 구현하고 있다. As shown in FIG. 7, the control and
이와 같이, 다양한 비행 궤적 구현을 위한 위치정보들은 원격측정신호처리장치(80) 및 신호처리장치(20) 등으로부터 제공받아서 제어 및 모니터링부(10)의 내부 메모리(도시하지 않음)에 저장되고, 이 저장된 데이터들을 다시 읽어와서 비행체의 재추적 등에 이용할 수 있다. In this way, location information for implementing various flight trajectories is provided from the telemetry
즉, 도 3에 의한 비행체의 비행 추적이 진행되는 중, 비행체의 추적이 실패되는 경우가 발생될 수 있다. 이 경우 본 발명에서는 추적이 성공되었던 최종 정보를 기초로 재추적을 제어한다.That is, while the flight tracking of the vehicle according to FIG. 3 is in progress, a case in which the tracking of the vehicle is failed may occur. In this case, in the present invention, re-tracking is controlled based on the last information on which the tracking has been successful.
600 단계는, 추적 실패 전 최종 계산된 비행체의 각종 정보를 확인하는 구성이다. 다시 말해서 추적 성공이 이루어졌던 마지막 추적 정보를 확인한다.Step 600 is a configuration to check various information of the final calculated vehicle before the tracking failure. In other words, the last tracking information for which tracking was successful is checked.
따라서 추적 실패 전 도 3의 226 단계에서 계산된 비행체 예상 위치정보와, 도 3의 208 단계에서 계산된 비행체의 상대속도, 그리고 도 3의 252 단계에서 부여된 비행체의 위치정보 가중치 정보 등을 읽어온다(602 단계, 604 단계, 610 단계, 614 단계).Therefore, before the tracking failure, the estimated position information of the vehicle calculated in
604 단계에서 읽어온 비행체의 속도정보는, 필터를 이용하여 잡음 및 외란 성분을 제거한다(606 단계). 이때 사용되는 필터는 공지된 기술의 칼만필터(KF)나 상보필터를 이용한다. 또는 확장칼만필터(EKF)를 사용할 수도 있다.The speed information of the vehicle read in
606 단계에서 필터링된 비행체의 속도 정보는 620 단계에서 산출된 비행체 예상위치정보와 융합되어져서 비행체 예상위치에서의 상대속도를 계산하는데 이용된다(608 단계). The air vehicle speed information filtered in
610 단계에서 읽어온 비행체의 예상 위치정보는 필터를 이용하여 잡음 및 외란 성분을 제거한다(612 단계). 이때 사용되는 필터는 공지된 기술의 칼만필터나 상보필터, 확장칼만필터를 이용한다. Noise and disturbance components are removed from the predicted position information of the vehicle read in
그리고 616 단계에서 예상 비행 궤적에 따른 정보를 읽어오고, 읽어온 예상 비행 궤적 정보는 보간되어서 출력된다(618 단계). In
이렇게 해서 620 단계에서 입력되는 비행체의 예상위치를 산출하기 위한 기초 정보는, 이전 비행체의 추적 실패 전에 확인된 비행체 예상위치 정보와, 위치정보에 대해서 설정된 가중치 정보와, 그리고 예상 비행 궤적에 따른 보간된 정보가 된다. In this way, the basic information for calculating the predicted position of the vehicle input in
620 단계에서는 위 세가지 정보를 융합하고, 비행체의 예상위치를 계산한다. 이 과정에서도 앞서 칼만필터 상태모델에서와 같이 동일한 과정으로 이루어지고, 이 경우에서는 추적 실패 전 비행체 위치정보, 위치정보에 대한 가중치, 그리고 예상 비행 궤적정보에 따른 위치정보가 변수로 작용한다.In
620 단계에서 산출된 비행체의 예상위치정보에 기반해서 안테나 지향각(방위각, 앙각 또는 고각)이 계산되고, 안테나 제어장치(30)는 해당 방향으로 안테나(50)를 지향한다(622 단계, 624 단계).The antenna azimuth angle (azimuth, elevation, or elevation) is calculated based on the predicted position information of the vehicle calculated in
그리고 비행체의 재추적과정에서도 위치정보에 대한 가중치는 계속해서 계산되어 부여되는데, 원격측정신호의 수신레벨과 예상 비행위치정보에 기초하여 가중치 정보가 설정되어서 다음 비행체의 위치 추적을 위하여 부여된다(630 단계, 626 단계).And even in the re-tracking process of the vehicle, the weight for the location information is continuously calculated and given, and the weight information is set based on the reception level of the telemetry signal and the expected flight location information, and is given for the location tracking of the next vehicle (630). Step, step 626).
이상과 같이 비행체의 재추적 제어가 1회 수행되면, 재추적 과정에서 산출된 608 단계의 상대속도, 620 단계의 비행체 예상위치정보, 626 단계의 위치정보에 대한 가중치 정보를 이용하여 비행체의 예상위치를 계산하기 위한 과정이 반복 수행된다. 이때 반복 수행되는 과정은 2 내지 5회 정도로 재추적이 성공 되었음을 판단하기까지 반복적으로 수행되는 것이 바람직하다.As described above, if the re-tracking control of the vehicle is performed once, the estimated position of the vehicle is calculated using the weight information for the relative speed of
본 발명의 실시예에 따른 재추적이 성공되었음을 확인하는 과정은, RF 수신장치(60)에서 원격측정신호의 수신여부, 그리고 수신된 신호레벨 등을 기설정된 값과 비교하여 재추적 성공을 판단할 수 있다(632 단계, 634 단계). 따라서 원격측정신호가 정상적으로 수신되는 과정을 수회(2 내지 5회) 확인하여, 재추적 성공여부를 판단한다.The process of confirming that the retracement is successful according to an embodiment of the present invention is to determine whether the retracement is successful by comparing whether or not the
이상에서와 같이 본 발명에 따른 자동 추적 안테나 시스템은, 예상 비행 궤적, 비행체로부터 수신되는 자세정보 기반의 비행 궤적, 비행체로부터 수신되는 위치정보 기반의 비행 궤적, 그리고 비행체의 실제 비행 과정에 따른 비행 궤적을 실시간 추적한다. 그리고 원격수신신호의 측정레벨로부터 부여된 가중치와, 검출되는 다양한 비행체의 위치정보들을 융합하여 비행체의 비행을 실시간 추적하는 것을 가능하게 한다.As described above, the automatic tracking antenna system according to the present invention includes a predicted flight trajectory, a flight trajectory based on attitude information received from an aircraft, a flight trajectory based on location information received from the aircraft, and a flight trajectory according to the actual flight process of the aircraft. Track in real time. In addition, it is possible to track the flight of the vehicle in real time by fusing the weight assigned from the measurement level of the remote reception signal and the location information of various detected vehicles.
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
10 : 제어 및 모니터링부 20 : 신호처리장치
30 : 안테나 제어장치 40 : 안테나 구동장치
50 : 안테나 60 : RF 수신장치
70 : 도플러 보상부 80 : 원격측정신호처리장치10: control and monitoring unit 20: signal processing device
30: antenna control device 40: antenna driving device
50: antenna 60: RF receiver
70: Doppler compensation unit 80: telemetry signal processing device
Claims (21)
분리된 자세정보의 이전정보와 현재정보를 비교하여 비행체의 위치정보를 계산하는 2단계;
비행체의 발사 위치, 속도, 방향, 각도를 설정하여 비행 시뮬레이션을 수행하고, 수행된 비행 시뮬레이션을 시간 경과에 따른 예상 비행 궤적으로 표시하고, 예상 비행 궤적 정보에 기반하여 현재시점의 위치정보를 출력하는 3단계;
수신된 원격측정신호의 수신신호레벨을 검출하고, 검출된 수신신호레벨에 기초하여 예상 위치정보에 부여할 가중치를 설정하는 4단계;
1단계에서 분리된 위치정보, 2단계에서 계산된 위치정보, 3단계에서 예상 비행 궤적에 기반한 위치정보를 융합하고, 4단계에서 설정된 가중치를 부여하여 비행체의 예상위치를 계산하는 5단계; 및
5단계에서 계산된 비행체의 예상위치로 안테나가 지향하도록 제어하는 6단계를 포함하는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.1 step of receiving the telemetry signal transmitted from the aircraft, and separating the received telemetry signal into speed information, attitude information, and location information;
A second step of calculating the location information of the vehicle by comparing the previous information and the current information of the separated attitude information;
It performs flight simulation by setting the launch position, speed, direction and angle of the vehicle, displays the performed flight simulation as an expected flight trajectory over time, and outputs the location information of the current point based on the expected flight trajectory information. Step 3;
A fourth step of detecting a received signal level of the received telemetry signal and setting a weight to be assigned to the predicted position information based on the detected received signal level;
A fifth step of fusing the position information separated in step 1, the position information calculated in step 2, and position information based on the expected flight trajectory in step 3, and calculating the predicted position of the vehicle by assigning a weight set in step 4; And
A control method of an automatic tracking antenna system comprising six steps of controlling the antenna to be directed to the predicted position of the vehicle calculated in step 5.
1단계에서 분리된 속도정보와 5단계에서 계산된 비행체의 예상 위치정보로부터 얻은 속도정보를 융합하여 비행체의 상대속도를 계산하는 7단계;
상대속도를 바탕으로 도플러 주파수를 계산하고, 원격측정신호에 보상하는 8 단계를 포함하는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method according to claim 1,
Step 7 of calculating the relative speed of the aircraft by fusing the speed information separated in step 1 with the speed information obtained from the estimated position information of the aircraft calculated in step 5;
A control method of an automatic tracking antenna system comprising 8 steps of calculating the Doppler frequency based on the relative speed and compensating the telemetry signal.
1단계의 원격측정신호 수신은, 비행체의 비행시험시에 비행체로부터 전송하는 신호를 수신하는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method according to claim 1,
The first step of receiving the telemetry signal is a control method of an automatic tracking antenna system that receives a signal transmitted from the vehicle during a flight test of the vehicle.
5단계에서 비행체의 예상위치 계산은, 3가지 위치정보와 가중치 정보를 칼만 필터의 상태모델에 적용하여 예상위치를 계산하는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method according to claim 1,
In step 5, the predicted position of the vehicle is calculated by applying the three position information and weight information to the state model of the Kalman filter to calculate the predicted position.
위치정보와 가중치 정보는 위도정보, 경도정보, 고도정보로 정의되는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method of claim 4,
Position information and weight information are defined as latitude information, longitude information, and altitude information.
7단계의 비행체 상대속도 계산은 3가지 위치정보와 가중치 정보 그리고 속도정보를 칼만 필터의 상태모델에 적용하여 상대속도를 계산하는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method according to claim 2,
The vehicle relative speed calculation in step 7 is a control method of an automatic tracking antenna system that calculates the relative speed by applying three position information, weight information, and speed information to the state model of the Kalman filter.
속도 정보는 위도, 경도, 고도 방향으로의 속도정보로 정의되는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method of claim 6,
The speed information is the control method of the automatic tracking antenna system, which is defined as the speed information in the direction of latitude, longitude, and altitude.
1단계에서 분리된 속도정보, 자세정보, 위치정보는 필터링되어 잡음이 제거되는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method according to claim 1,
A control method of an automatic tracking antenna system in which noise is removed by filtering the speed information, attitude information, and position information separated in step 1.
3단계의 위치정보는 예상 비행 궤적 정보로부터 보간되어 얻는 것을 특징으로 하는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method according to claim 1,
The control method of the automatic tracking antenna system, characterized in that the position information of the third step is obtained by interpolating from the expected flight trajectory information.
비행체의 재추적시에, 추적 실패 전 최종 계산 결과에서 얻은 비행체 상대속도 정보, 비행체 위치정보, 가중치 정보를 읽어오는 9단계;
위치정보와 가중치 정보, 그리고 예상 비행 궤적에 따른 위치정보를 융합하고 비행체 예상위치를 계산하는 10단계;
계산된 비행체의 예상위치로 안테나가 지향하도록 제어하고, 원격측정신호의 수신여부를 확인하여, 재추적 성공여부를 판단하는 11단계를 포함하는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method according to any one of claims 1 to 9,
9 steps of reading the vehicle relative speed information, vehicle position information, and weight information obtained from the final calculation result before the tracking failure when re-tracking the vehicle;
10 steps of fusion of location information, weight information, and location information according to the expected flight trajectory and calculating the expected location of the vehicle;
Control method of an automatic tracking antenna system comprising 11 steps of controlling the antenna to be directed to the calculated predicted position of the vehicle, checking whether or not a telemetry signal is received, and determining whether or not re-tracking is successful.
9단계에서 읽어온 상대속도 정보와 10단계에서 계산된 비행체 예상 위치정보를 융합하고 상대속도를 계산하는 12단계를 포함하는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method of claim 10,
Control method of an automatic tracking antenna system comprising 12 steps of fusing the relative speed information read in step 9 with the estimated location information of the vehicle calculated in step 10 and calculating the relative speed.
10단계와 12단계는, 각 정보들을 변수로 이용한 칼만 필터에 적용하여 계산되는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method of claim 11,
Steps 10 and 12 are a control method of an automatic tracking antenna system calculated by applying each information to a Kalman filter using as a variable.
11단계는 원격측정신호의 수신신호레벨을 재추적 성공여부를 판단하는 기초정보로 이용할 수 있는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method of claim 10,
Step 11 is a control method of an automatic tracking antenna system that can use the received signal level of the telemetry signal as basic information to determine whether retracement is successful.
11단계에서 비행체의 재추적 성공여부 판단은, 원격측정신호의 수신동작을 수회 반복 수행 후에 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 추적 안테나 시스템의 제어방법.
The method of claim 13,
The control method of the automatic tracking antenna system, characterized in that the determination of whether the retracement of the vehicle is successful in step 11 is performed after repeatedly performing the reception operation of the telemetry signal several times.
수신된 원격측정신호를 속도정보, 자세정보, 위치정보로 분리하고, 분리된 자세정보의 이전정보와 현재정보를 비교하여 비행체의 위치정보를 계산하고,
비행체의 발사 위치, 속도, 방향, 각도를 설정하여 비행 시뮬레이션을 수행하고, 수행된 비행 시뮬레이션을 시간 경과에 따라서 예상 비행 궤적 정보로 표시하고, 예상 비행 궤적 정보에 기반하여 현재시점의 위치정보를 획득하고,
수신된 원격측정신호의 수신신호레벨을 검출하여 예상 위치정보에 부여할 가중치를 설정하고,
원격측정신호로부터 분리된 위치정보와 자세정보로부터 계산된 위치정보와 예상 비행 궤적 정보로부터 획득한 위치정보를 융합하고, 설정된 가중치를 부여하여 비행체의 예상위치를 계산하는 신호처리장치; 및
계산된 비행체의 예상위치로 안테나가 지향되도록 제어하는 안테나 제어장치를 포함하는 자동 추적 안테나 시스템.
A telemetry signal receiver for receiving a telemetry signal transmitted from the aircraft during flight test of the aircraft;
The received telemetry signal is divided into speed information, attitude information, and position information, and the position information of the aircraft is calculated by comparing the previous information and the current information of the separated attitude information.
Perform flight simulation by setting the launch position, speed, direction, and angle of the vehicle, display the performed flight simulation as expected flight trajectory information over time, and obtain the location information of the current point based on the expected flight trajectory information. and,
Detect the received signal level of the received telemetry signal and set the weight to be given to the expected location information,
A signal processing device for calculating a predicted position of an aircraft by fusing the position information separated from the telemetry signal and the position information calculated from the attitude information and the position information obtained from the predicted flight trajectory information, and assigning a set weight; And
Automatic tracking antenna system including an antenna control device for controlling the antenna to be directed to the calculated predicted position of the vehicle.
비행체의 비행시험을 위하여 시뮬레이션을 통해서 얻은 비행체의 예상 비행 궤적,
수신된 원격측정신호로부터 얻은 위치정보 기반의 비행궤적,
수신된 원격측정신호에 포함된 자세정보 기반의 비행궤적,
그리고 비행체의 추적에 따른 비행궤적을 모니터링하는 모니터링부를 포함하는 자동 추적 안테나 시스템.
The method of claim 15,
The expected flight trajectory of the vehicle obtained through simulation for the flight test of the vehicle,
Flight trajectory based on location information obtained from the received telemetry signal,
Flight trajectory based on attitude information included in the received telemetry signal,
And an automatic tracking antenna system including a monitoring unit for monitoring the flight trajectory according to the tracking of the vehicle.
신호처리장치는 계산된 비행체의 예상 위치정보와 원격측정신호로부터 분리한 속도정보를 융합하고 비행체의 상대속도를 계산하고,
계산된 상대속도를 바탕으로 도플러 주파수를 계산하여 원격측정신호수신부의 도플러 주파수를 보상하는 도플러 보상부를 포함하는 자동 추적 안테나 시스템.
The method of claim 15,
The signal processing device combines the calculated predicted position information of the vehicle and the speed information separated from the telemetry signal, and calculates the relative speed of the vehicle.
An automatic tracking antenna system including a Doppler compensation unit for compensating the Doppler frequency of a telemetry signal receiving unit by calculating a Doppler frequency based on the calculated relative velocity.
신호처리장치는, 다수의 위치정보들과 가중치 정보를 칼만 필터의 상태모델에 적용하여 예상위치를 계산하는 자동 추적 안테나 시스템.
The method of claim 15,
The signal processing apparatus is an automatic tracking antenna system that calculates an expected position by applying a plurality of position information and weight information to a state model of a Kalman filter.
비행체로부터 전송되는 원격측정신호를 수신하는 원격측정신호수신부는, 안테나로부터 RF신호를 수신하는 RF수신장치를 포함하는 자동 추적 안테나 시스템.
The method of claim 15,
An automatic tracking antenna system comprising a telemetry signal receiver for receiving a telemetry signal transmitted from an aircraft, and an RF receiver for receiving an RF signal from an antenna.
신호처리장치는, 비행체의 재추적시에 추적 실패전 최종 계산 결과에서 비행체 비행체 위치정보, 가중치 정보, 예상 비행 궤적에 기반한 현재시점의 위치정보를 융합하여 비행체 예상위치를 계산하고,
계산된 비행체의 예상위치로 안테나가 지향하도록 안테나 제어장치를 제어하고,
원격측정신호수신부로부터 원격측정신호의 수신여부를 확인하여, 재추적을 제어하는 자동 추적 안테나 시스템.
The method according to any one of claims 15 to 19,
The signal processing device calculates the expected position of the aircraft by fusing the position information of the aircraft, weight information, and the current position based on the expected flight trajectory from the final calculation result before the tracking failure when the aircraft is re-tracked,
Control the antenna control device so that the antenna is directed to the calculated predicted position of the vehicle,
An automatic tracking antenna system that checks whether the telemetry signal is received from the telemetry signal receiver and controls retracement.
안테나 제어장치의 제어동작으로부터 안테나 방향을 조절하는 김발 및 안테나부를 포함하는 자동 추적 안테나 시스템. The method of claim 20,
Automatic tracking antenna system comprising a gimbal and an antenna unit for adjusting the antenna direction from the control operation of the antenna control device.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020190124836A KR102183792B1 (en) | 2019-10-08 | 2019-10-08 | Auto-tracking antenna system and control method |
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- 2019-10-08 KR KR1020190124836A patent/KR102183792B1/en active IP Right Grant
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