KR102195419B1 - 통신 시스템 - Google Patents

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KR102195419B1
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이현욱
손민선
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Abstract

일 실시예에 따른 통신 시스템은 서로 직교하는 제1축, 제2축 및 제3축에 대해 회전하며 시계 내 이동하는 이동체와 전파 통신하는 추적부를 포함하는 통신 장치; 및 상기 추적부가 상기 이동체의 제1 궤도각 범위에서 상기 제1축 및 상기 제2축에 대해 회전하고 상기 이동체의 제2 궤도각 범위에서 상기 제2축 및 상기 제3축에 대해 회전하도록 상기 통신 장치를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

통신 시스템{COMMUNICATION SYSTEM}
이하, 실시예들은 통신 시스템에 관한 것이다.
안테나를 통해 전파를 송수신하는 통신 시스템이 개발되고 있다. 시계(field of view) 상에서 인공 위성을 추적하는 동안, 안테나가 시계 상의 특정 영역에서 다른 영역에 비해 상대적으로 급격하게 회전되는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상은 "열쇠 구멍 효과(key hole effect)"로도 알려져 있다. 상기와 같은 특정 영역에서 안테나의 회전 속도를 제어하기 위해 통신 시스템에는 상대적으로 큰 용량의 동력원이 요구된다.
미국특허출원공보 제2014/0299734호 (2014.10.09. 공개)
일 실시예에 따른 목적은 열쇠 구멍 효과가 발생하는 시계 상의 특정 영역을 회피하는 통신 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 통신 시스템은 서로 직교하는 제1축, 제2축 및 제3축에 대해 회전하며 시계 내 이동하는 이동체와 전파 통신하는 추적부를 포함하는 통신 장치; 및 상기 추적부가 상기 이동체의 제1 궤도각 범위에서 상기 제1축 및 상기 제2축에 대해 회전하고 상기 이동체의 제2 궤도각 범위에서 상기 제2축 및 상기 제3축에 대해 회전하도록 상기 통신 장치를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
상기 컨트롤러는 상기 제1 궤도각 범위에서 상기 제3축에 대한 상기 추적부의 회전을 억제할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 제2 궤도각 범위에서 상기 추적부가 상기 이동체의 궤도각만큼 틸트된 상태를 유지하도록 상기 제3축에 대한 상기 추적부의 회전 각도를 결정할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 제2 궤도각 범위에서 상기 제1축에 대한 상기 추적부의 회전을 억제할 수 있다.
상기 제1축은 방위축이고, 상기 제2축은 고도축이고, 상기 제3축은 크로스레벨축일 수 있다.
상기 크로스레벨축은 상기 통신 장치가 설치되는 고정계의 롤 모션에 대한 축일 수 있다.
상기 고정계는 선박일 수 있다.
일 실시예에 따른 통신 시스템은 열쇠 구멍 효과가 발생하는 시계 상의 특정 영역을 회피할 수 있다.
일 실시예에 따른 통신 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 통신 시스템의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 통신 장치의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 통신 장치의 제1 궤도각 범위의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 통신 장치의 제2 궤도각 범위의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 통신 장치의 제어 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 통신 시스템의 블록도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 통신 장치의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 통신 시스템(1)은 시계 상의 이동체(ST)와 전파 통신하도록 구성된다. 통신 시스템(1)은 통신 장치(10) 및 컨트롤러(20)를 포함할 수 있다.
통신 장치(10)는 시계 상의 이동체(ST)로 전파를 송신하거나 이동체(ST)로부터 전파를 수신하도록 구성된다. 통신 장치(10)는 추적부(110) 및 페데스탈(120)을 포함할 수 있다.
추적부(110)는 시계 상의 이동체(ST)를 추적하도록 구성된다. 추적부(110)는 그 단면이 대략 파라볼릭 형태의 반사면을 가진 반사체를 포함할 수 있다. 추적부(110)는 고도축(EL), 방위축(AZ) 및/또는 크로스레벨축(CL)에 대해 회전하도록 구성될 수 있다. 고도축(EL), 방위축(AZ) 및 크로스레벨축(CL)은 서로 직교할 수 있다.
페데스탈(120)은 추적부(110)를 지지하도록 구성된다. 페데스탈(120)은 샤프트(121), 제1김블(122) 및 제2김블(123)을 포함할 수 있다.
샤프트(121)는 방위축(AZ)에 대해 회전하도록 구성된다. 샤프트(121)는 길쭉한 원통 형상을 가질 수 있다. 샤프트(121)는 고정계(FW)의 기준 평면에 설치될 수 있다.
제1김블(122)은 방위축(AZ)에 대해 회전하도록 구성될 수 있다. 제1김블(122)은 샤프트(121)에 연결될 수 있다. 제1김블(122)은 샤프트(121)에 의해 지지될 수 있다. 예를 들어, 제1김블(122)은 샤프트(121)의 상단에서 샤프트(121)의 사이드들로부터 연장하고나서, 방위축(AZ)을 따라 연장하는 한 쌍의 제1아암들을 포함할 수 있다.
제2김블(123)은 추적부(110)를 지지하며 고도축(EL)에 대해 회전하도록 구성될 수 있다. 제2김블(123)은 제1김블(122)에 연결될 수 있다. 제2김블(123)은 제1김블(122)에 의해 지지될 수 있다. 예를 들어, 제2김블(123)은 추적부(110)에 연결되고 크로스레벨축(CL)에 대해 회전하도록 구성된 바디 부분 및 바디 부분을 둘러싸고 제1김블(122)의 한 쌍의 제1아암들에 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 제2아암들을 포함할 수 있다.
통신 장치(10)는 고정계(FW)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 고정계(FW)는 지면(surface of the earth), 선박(ship) 등을 포함할 수 있다. 바람직한 예로, 통신 장치(10)가 설치되는 고정계(FW)는 선박이다. 선박은 수면 위에서 6-자유도의 모션들을 수행하므로, 선박에 설치되는 통신 장치(10)는 선박의 다축 방향으로의 또는 다축 방향에 대한 모션들도 함께 고려하면서 시계 상의 이동체(ST)를 추적하여야 한다. 도시되지 않았지만, 컨트롤러(20)도 통신 장치(10)와 함께 고정계(FW)에 설치될 수도 있다.
컨트롤러(20)는 고도축(EL), 방위축(AZ) 및/또는 크로스레벨축(CL)에 대한 통신 장치(10)의 틸팅 및 회전을 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(20)는 시계 상의 이동체(ST)의 위치에 따라 통신 장치(10)의 틸팅 및 회전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(20)는 시계 상의 이동체(ST)의 궤도각을 고려하여 통신 장치(10)의 틸팅 및 회전을 제어할 수 있다. 통신 장치(10)에 대한 컨트롤러(20)의 구체적인 제어 방식은 도 3 내지 도 7을 참조하며 상세하게 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 통신 장치의 제1 궤도각 범위의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면 컨트롤러(20)는, 이동체(ST)가 시계 상에서 제1 궤도각 범위(±X° ~ ±Y°)에 있을 때, 추적부(110)가 이동체(ST)를 추적하기 위해, 추적부(110)가 방위축(AZ) 및 고도축(EL)에 대해 각각 회전하도록 통신 장치(10)의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(20)는 제1김블(122)이 방위축(AZ)에 대해 회전하고 제2김블(123)이 고도축(EL)에 대해 회전하도록 샤프트(121), 제1김블(122) 및/또는 제2김블(123)의 회전을 제어할 수 있다.
비제한적인 예에서, 통신 장치(10)(도 2 참조)가 지상에 설치되는 경우, 제1 궤도각 범위는 ±10° ~ ±54°일 수 있다. 비제한적인 예에서, 통신 장치(10)가 선박에 설치되는 경우, ±35° ~ ±79°일 수 있다.
한편, 제1 궤도각 범위에서 크로스레벨축(CL)에 대한 추적부(110)의 회전은 필요하지 않은 경우가 있다. 이 경우, 컨트롤러(20)는 크로스레벨축(CL)에 대한 추적부(110)의 회전을 억제할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(20)는 제2김블(123)의 바디 부분의 크로스레벨축(CL)에 대한 회전을 억제할 수 있다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 통신 장치의 제2 궤도각 범위의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 컨트롤러(20)는, 이동체(ST)가 시계 상에서 제2 궤도각 범위(-X° ~ +X°)에 있을 때, 추적부(110)가 이동체(ST)를 추적하기 위해, 추적부(110)가 고도축(EL) 및 크로스레벨축(CL)에 대해 각각 회전하도록 통신 장치(10)의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(20)는 제2김블(123)이 고도축(EL)에 회전하고 제2김블(123)의 바디 부분이 크로스레벨축(CL)에 대해 회전하도록 제2김블(123)의 회전을 제어할 수 있다.
비제한적인 예에서, 통신 장치(10)(도 2 참조)가 지상에 설치되는 경우, 제2 궤도각 범위는 -10° ~ +10°일 수 있다. 비제한적인 예에서, 통신 장치(10)가 선박에 설치되는 경우, -35° ~ +35°일 수 있다.
컨트롤러(20)는 제2 궤도각 범위에서 크로스레벨축(CL)에 대한 추적부(110)의 회전 각도가 이동체(ST)의 궤도각과 실질적으로 동일하도록 크로스레벨축(CL)에 대해 추적부(110)를 틸팅시킬 수 있다. 컨트롤러(20)는 추적부(110)의 틸팅 각도가 제2 궤도각 범위에서 이동체(ST)의 궤도각과 실질적으로 동일하게 유지되도록 통신 장치(10)를 제어할 수 있다.
한편, 제2 궤도각 범위에서 방위축(AZ)에 대한 추적부(110)의 회전은 필요하지 않은 경우가 있다. 이 경우, 컨트롤러(20)는 방위축(AZ)에 대한 추적부(110)의 회전을 억제할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(20)는 제1김블(122)의 방위축(AZ)에 대한 회전을 억제할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 통신 장치의 제어 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7을 함께 참조하면, 고도축(EL), 방위축(AZ) 및/또는 크로스레벨축(CL)에 대한 추적부(110)의 컨트롤러(20)의 구체적인 제어 방식을 직관적으로 이해하는 것을 돕는 개념도가 도시된다.
통상적인 제어 방식에 의하면, 추적부(110)는 크로스레벨축(CL)에 대해 회전 및 틸트되지 않고, 추적부(110)가 제1 궤도각 범위(R1) 및 제2 궤도각 범위(R2)의 전체에 걸쳐 고도축(EL)에 대해 회전하는 제1 이동 경로(P1)를 따른다. 제1 이동 경로(P1) 상의 추적부(110)는 열쇠 구멍 효과 현상이 발생하는 시계 상의 특이 영역(PA)을 통과할 수밖에 없다. 추적부(110)가 특이 영역(PA)을 통과할 때, 추적부(110)가 이동체(ST)를 원활하게 추적하기 위해 방위축(AZ)에 대한 추적부(110)의 급격한 회전이 필요하므로, 추적부(110)의 회전에 요구되는 구동 토크가 상대적으로 많이 요구될 수 있다.
일 실시예에 따른 컨트롤러(20)의 제어 방식에 의하면, 추적부(110)는 제1 궤도각 범위(R1) 및 제2 궤도각 범위(R2)의 전체에 걸쳐 특이 영역(PA)을 회피하는 제2 이동 경로(P2)를 따른다. 예를 들어, 제1 궤도각 범위(R1)에서, 추적부(110)는 제1 이동 경로(P1)와 유사하게 고도축(EL)에 대해 회전하다가, 특이 영역(PA)이 존재하는 제2 궤도각 범위(R2)에 진입하기 전에 크로스레벨축(CL)에 대해 이동체(ST)의 궤도각만큼 틸트 및/또는 유지함으로써 특이 영역(PA)을 회피할 수 있다. 추적부(110)가 특이 영역(PA)이 멀어지기 시작하는 제1 궤도각 범위(R1)에 진입하면, 컨트롤러(20)는 추적부(110)가 제1 이동 경로(P1)와 유사한 경로를 따라 이동하기 위해 크로스레벨축(CL)에 대한 추적부(110)의 회전 각도를 조절할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (7)

  1. 열쇠 구멍 효과 현상이 발생하는 시계 상의 특이 영역을 회피하기 위한 통신 시스템에 있어서,
    시계 내 이동하는 이동체와 전파 통신하며 서로 직교하는 방위축, 고도축 및 크로스레벨축에 대해 회전하는 추적부를 포함하는 통신 장치; 및
    상기 추적부가, 상기 이동체의 제1 궤도각 범위에서 상기 고도축에 대해 회전한 후, 상기 특이 영역이 존재하는 상기 이동체의 제2 궤도각 범위에 진입하기 전에 상기 크로스레벨축에 대해 상기 이동체의 궤도각만큼 틸트 및 유지함으로써 상기 특이 영역을 회피하는 이동 경로를 따르도록 상기 통신 장치를 제어하는 컨트롤러;
    를 포함하는 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 궤도각 범위에서 상기 크로스레벨축에 대한 상기 추적부의 회전을 억제하는 통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제2 궤도각 범위에서 상기 추적부가 상기 이동체의 궤도각만큼 틸트된 상태를 유지하도록 상기 크로스레벨축에 대한 상기 추적부의 회전 각도를 결정하는 통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제2 궤도각 범위에서 상기 방위축에 대한 상기 추적부의 회전을 억제하는 통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 궤도각 범위는 ±35° ~ ±79°이고, 상기 제2 궤도각 범위는 -35° ~ +35°인 통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 크로스레벨축은 상기 통신 장치가 설치되는 고정계의 롤 모션에 대한 축인 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정계는 선박인 통신 시스템.
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