KR102236726B1 - 불법 드론 방어를 위한 차량 탑재형 전파방해 시스템 - Google Patents

불법 드론 방어를 위한 차량 탑재형 전파방해 시스템 Download PDF

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이덕형
유한종
이동국
방재훈
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(주)두타기술
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Abstract

본 발명은 RF 잡음 전력을 만들어 드론의 위성항법 기능을 마비시키거나 드론 통신용 링크를 무력화시켜 불법으로 비행중인 드론을 방어하되 시설물 상황에 대응하여 드론을 현장 제압 또는 퇴치하고 차량에 탑재 가능하도록 하여 이동성을 크게 향상시킴으로써 효율적인 불법 드론 방어를 위한 차량 탑재형 전파방해 시스템에 관한 것이다.

Description

불법 드론 방어를 위한 차량 탑재형 전파방해 시스템 {Vehicle-mounted jamming system to defend illegal drones}
본 발명은 전파방해 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 RF 잡음 전력을 만들어 드론의 위성항법 기능을 마비시키거나 드론 통신용 링크를 무력화시켜 불법으로 비행중인 드론을 방어하되 시설물 상황에 대응하여 드론을 현장제압 또는 퇴치하고 차량에 탑재 가능하도록 하여 이동성을 크게 향상시킴으로써 효율적인 불법 드론 방어를 위한 차량 탑재형 전파방해 시스템에 관한 것이다.
무선 원격조종으로 비행 가능한 드론은 군사용 목적뿐 아니라, 농축산업, 측량 및 수색, 촬영, 배송 등 다양한 산업분야와 개인 취미 등 여러 분야에서 그 활용이 넓어지며 보급도 크게 증가하고 있다.
이러한 드론은 원거리 조종 기능이 점차 탁월해 질 뿐 아니라 고성능 카메라까지 장착되어 불법적인 촬영 행위가 이루어지는 등 사생활이나 시설보안의 침해의 가능성이 있으며, 특히 보호시설의 정찰, 감시, 공격, 테러 및 무단 침입도 가능하다는 점에서, 그 문제성이 지속적으로 제기되고 있다.
특히 군사시설 등은 말할 것도 없고, 공항이나 주요 기간시설 등에서는 불법 비행체로 인한 피해가 커질 우려가 높아 이에 대한 방어대책이 요구된다.
불법 드론을 제압하기 위한 방법 중 대표적인 방법은 전자파를 이용하는 기술로 이는 위성항법 대역 및 드론 전용 C2-링크 주파수 대역에 잡음을 갖는 방해 전파를 방사함으로써 불법 드론을 제압하는 것이다.
이를 위한 전파방해장치는 드론의 위치 정보를 수신하기 위해 구비된 위성항법 신호뿐만 아니라 드론의 제어 및 상태 모니터링을 위한 C2-링크 주파수 대역의 신호를 동시에 재밍하여야 전파방해기의 효능을 극대화할 수 있다.
하지만, 기존의 장치는 잡음 전력 형성시 대역 별로 RF 잡음 전력을 형성하여 전력 소모가 증가하여 큰 배터리 용량이 요구되고, RF 잡음 전력을 공간으로 방사시키기 위한 장치로 대수주기형 안테나, 헬리컬, 테이퍼형 슬롯 안테나 등이 적용되어 전체 부피와 중량이 높아지는 문제가 있다.
이러한 문제는 결국 장치의 설치 및 이동성을 저해하여 감시범위가 넓은 시설물에서 운용의 부담을 줄뿐 아니라 감시구역의 공백도 가져다주고 있으며, 근래 제안되는 단일 안테나로 다수 대역을 커버하는 전파방해장치도 이득 및 정재파 측면에서 성능이 떨어질 뿐 아니라 넓은 안테나 설치 공간이 요구되면서 언급된 문제가 해소되지 않고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0036835호(2019.04.05)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량에 탑재 가능하도록 하여 이동성을 향상시키고 RF 잡음 전력을 생성하여 드론의 위성항법 기능을 마비시키거나 드론 통신용 링크를 무력화시켜 불법으로 비행중인 드론을 제압 또는 퇴치할 수 있는 불법 드론 방어를 위한 차량 탑재형 전파방해 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 전파방해 시스템에 있어서, 레이더를 활용하여 드론을 탐지하는 탐지부; 재밍을 위한 방해전파를 GNSS 및 S/C대역별로 생성하는 신호생성부와, 펄스폭변조신호 및 백색잡음신호를 혼합하여 재밍전력을 생성하는 잡음생성부와, 상기 신호생성부에서 생성된 GNSS대역 신호를 상기 재밍전력과 혼합하여 출력하는 GNSS대역 안테나부와, 상기 신호생성부에서 생성된 S/C대역 신호를 상기 재밍전력과 혼합하여 방사하는 S/C대역 안테나부를 구비한 재밍부; 상기 탐지부를 통해 불법 드론의 접근을 인지하는 인지부와, 인지된 불법 드론의 움직임을 추적하는 추적부와, 불법 드론의 움직임에 대응하여 상기 재밍부를 활성화하는 제압부를 구비하는 제어부; 상기 탐지부 및 재밍부가 내장되는 레이돔과, 상기 레이돔을 차량에 부착하기 위한 장착부가 구비된 본체; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 탐지부는, 탐지범위 내 드론의 위치 및 방위를 검출하는 레이더부와, 드론의 진입 방향을 감지하는 감시 안테나부와, 상기 레이더부와 감시 안테나부를 구동하는 구동부로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 재밍부는, GNSS대역 안테나부 및 S/C대역 안테나부가 각각 복수로 구비되며 외측을 향하도록 방사형으로 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 장착부는, 상기 본체 하측으로 수직 돌출된 관 형상을 갖는 복수의 외부몸체와, 상기 외부몸체 내부에서 승하강하되 하측으로 차량에 부착되는 강자성체가 결합된 내부몸체와, 일부가 상기 외부몸체 외측으로 돌출되어 좌우로 움직여서 상기 내부몸체를 승하강시키는 구동레버로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는, 시설 및 주변의 지리정보에 대응하여 탐지된 불법 드론의 위치를 추적하는 연동부와, 상기 연동부의 추적결과를 반영하여 불법 드론에 대한 퇴치 또는 현장 제압여부를 판단하는 판단부를 더 포함하고, 상기 제압부는 상기 판단부의 판단결과를 반영하여 상기 GNSS대역 안테나부 및 S/C대역 안테나부를 선택적으로 활성화하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 차량의 지붕에 간편하게 탈착할 수 있음에 따라 넓은 감시구역을 갖는 시설(공간)에서 상대적으로 적은 장비를 운용하면서도 효율적으로 불법 드론의 감시 및 퇴치가 가능하다.
또한, 드론의 위성항법 기능을 마비시키고 드론 통신용 링크를 무력화시킬 수 있도록 GNSS 대역 및 S/C 대역의 RF 잡음을 생성하고 이들을 선택적으로 운영함으로 상황에 대응하여 드론의 퇴치뿐 아니라 현장 제압을 통한 나포도 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외형을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 설치 모습을 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 장착부의 구조를 나타낸 구조도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 불법 드론 방어를 위한 차량 탑재형 전파방해 시스템의 구성을 구체적인 실시예를 통해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외형을 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 설치 모습을 나타낸 구성도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 차량에 탑재되어 드론과 같은 비행체를 감지하고 불법 드론으로 판단되는 비행체에 대하여 퇴치나 현장 제압 등의 대응을 하기 위한 장치로, 본체(1)와, 탐지부(2)와, 재밍부(3)와, 제어부(4)의 주요 구성을 구비한다.
상기 본체(1)는 탐지부(2) 및 재밍부(3)와 제어부(4)가 내장되는 케이스로서, 이들을 보호할 수 있도록 덮되 방해 전파 송신에 방해되지 않도록 저반사 특성의 플라스틱으로 구성된 반구형의 레이돔(11)과, 상기 레이돔(11)을 차량에 부착하기 위한 장착부(12)로 구성된다.
상기 탐지부(2)는 상기 레이돔(11) 내측의 상부에 설치되며 레이더를 활용하여 드론을 탐지하는 구성으로, 바람직하게는 24㎓ 대역의 레이더를 적용하여 해당 구역내 비행체를 탐지한다.
구체적으로 상기 탐지부(2)는 탐지범위 내에서 비행중인 드론의 위치 및 방위를 검출하는 레이더부(21)와, 드론의 진입 방향을 감지하는 감시 안테나부(22)를 구비하고, 상기 레이더부(21)와 감시 안테나부(22)를 회전시켜 방위각 전 방향을 탐지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 재밍부(3)는 탐지된 불법 드론을 방해전파를 통해 퇴치하는 구성으로 신호생성부(31)와, 잡음생성부(32)와, GNSS대역 안테나부(33)와, S/C대역 안테나부(34)를 구비한다.
상기 신호생성부(31)는 재밍을 위한 방해전파를 GNSS 및 S/C대역별로 생성하는 구성으로 GNSS 대역을 통해 드론의 GPS 신호를 교란시키고, S/C 대역을 통해 드론의 제어신호를 방해하기 위한 전파를 생성하게 된다.
상기 잡음생성부(32)는 펄스폭변조신호 및 백색잡음신호를 혼합하여 재밍전력을 생성하게 되며, 상기 신호생성부(31)에서 생성된 GNSS대역 신호를 상기 재밍전력과 믹싱하여 GNSS대역 안테나부(33)를 통해 출력하고, 상기 신호생성부(31)에서 생성된 S/C대역 신호를 상기 재밍전력과 믹싱하여 S/C대역 안테나부(34)로 각각 출력하도록 구성된다.
상기 GNSS대역 안테나부(33)는 GPS 교란을 위한 GNSS대역 재밍신호를 방사하며, 상기 레이돔(11) 내부에서 60° 간격을 갖도록 방사형으로 6개가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 S/C대역 안테나부(34)는 드론 제어신호의 S-대역 및 C-대역에서 동시에 동작하도록 S/C대역에서 재밍신호를 방사하며, 마찬가지로 상기 레이돔(11) 내부에서 60° 간격을 갖도록 방사형으로 6개가 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 GNSS대역 안테나부(33) 및 S/C대역 안테나부(34)의 배치 구조를 통해 전방향으로 빠르게 불법 드론을 대응할 수 있으며 레이돔(11) 내부의 비교적 좁은 공간을 효율적으로 활용하게 된다.
상기 제어부(4)는 기본적으로 전원을 공급받아 상기 탐지부(2)와 재밍부(3)를 제어하되 불법 드론을 판단 및 분석하는 구성으로, 인지부(41)와, 추적부(42)와, 연동부(43)와, 판단부(44)와, 제압부(45)의 세부구성을 구비한다.
상기 인지부(41)는 상기 탐지부(2)를 통해 불법 드론의 접근을 인지하는 구성이다. 기본적으로 상기 탐지부(2)는 감시구역 내 모든 비행체를 감지하게 되며, 이렇게 감지된 비행체의 위치, 움직임 및 제어신호를 분석하여 불법 드론 여부를 판정한다.
상기 추적부(42)는 상기 인지부(41)를 통해 불법 드론이 인지됨에 따라 이의 움직임을 지속적으로 추적하게 되며, 상기 제압부(45)는 추적된 불법 드론의 움직임에 대응하여 상기 재밍부(3)를 활성화하여 드론을 퇴치하게 된다.
앞서 언급한 바와 같이 드론을 제압하기 위한 방법은 드론의 항법신호 즉 GPS 신호를 교란하는 방법과 원격에서 조종되는 드론의 제어신호를 교란하는 방법이 있으며 경우에 따라 이 두 가지를 모두 활용할 수도 있다.
전자에 해당하는 GNSS대역 교란 신호의 경우 드론의 비행 자체를 방해함에 따라 교란된 드론은 자체 위치 정보를 잃게 되어 교란된 지점에 착륙하게 되며, S/C대역 교란 신호의 경우 드론의 제어신호를 끊어 드론이 자체 기능에 의해 최초 설정된 이륙위치로 돌아가는 것이 일반적으로 시설물의 상황에 따라 이들을 선택적으로 활용할 수도 있다.
즉 불법 드론의 경우 법적 책임을 묻고 확실한 재발방지 차원에서 현장 제압, 즉 나포하는 것이 바람직하나, 높은 고도로 비행중인 드론이 GNSS대역 방해신호를 통해 추락시 자체 중량이 가볍지 않은 드론의 경우 아래쪽에 위치한 시설 또는 인명에 피해를 가져올 수 있으므로 상당한 주의가 요구된다.
반면 S/C대역 방해신호를 통해 드론을 초기 위치로 돌려보내는 방식의 경우 불법 드론에 대한 책임소재가 불분명해지는 경우가 발생할 수 있다.
이에 따라 상기 연동부(43)는 본 발명이 적용될 시설 및 주변의 지리정보에 대응하여 탐지된 불법 드론의 위치를 추적하게 된다. 즉 불법 드론이 시설구역에 침입함에 따라 이의 추적이 이루어지되 시설물의 구조정보에 대응한 위치 추적이 이루어지며 현재 불법 드론이 시설물의 어느 위치를 비행하고 어떤 경로로 이동 중인지에 대한 세부 분석이 이루어진다.
이후 상기 판단부(44)는 상기 연동부의 추적결과를 반영하여 불법 드론에 대한 퇴치 또는 현장 제압여부를 판단하게 되고, 상기 제압부(45)는 상기 판단부의 판단결과를 반영하여 상기 GNSS대역 안테나부(33) 및 S/C대역 안테나부(34)를 선택적으로 활성화하게 된다.
즉 우선적으로 고려되는 GNSS대역 방해신호를 통해 불법 드론을 나포하는 방법은 드론의 비행경로에 시설이나 사람의 통행이 잦은 경우에는 기본적으로 배제하며, 예상 경로상에 안전하게 추락 가능한 장소가 있을 경우 해당 위치까지 드론의 이동을 허용한 후 GNSS대역 안테나부(33) 또는, GNSS대역 안테나부(33)와 S/C대역 안테나부(34)를 동시에 활성화하여 드론의 추락을 유도한다.
만약 이러한 현장 제압이 불가능할 시 S/C대역 안테나부(34)를 활성화하여 드론이 초기 이륙위치로 자동으로 돌아갈 수 있도록 하여 퇴치하여 시설물을 보호하는 방법을 사용한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 장착부의 구조를 나타낸 구조도이다.
본 발명은 앞서 언급한 바와 같이 차량의 지붕에 탑재 가능한 형태로 이루어지며 이를 위해 상기 장착부(12)는 강자성체를 이용하여 통상 철제로 구성되는 차량 지붕에 설치할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 장착부(12)는 레이돔(11) 하측으로 3~4개 정도 복수로 구비되며, 본체(1) 하측으로 수직 돌출된 관 형상을 갖는 복수의 외부몸체(121)와, 상기 외부몸체(121) 내부에서 승하강하되 하측으로 차량에 부착되는 강자성체(123)가 결합된 내부몸체(122)로 이루어지며, 상기 외부몸체(121) 내에서 내부몸체(122)를 승하강시키며 장착 또는 해체가 이루어지도록 일부가 상기 외부몸체(121) 외측으로 돌출되어 좌우로 움직여서 상기 내부몸체(122)를 승하강시키는 구동레버(125)로 구현될 수 있다.
이때 상기 구동레버(125)의 한쪽 끝은 외부로 노출되어 손으로 움직일 수 있도록 하되 다른 쪽 끝에는 상기 외부몸체(121) 내측에서 내부몸체(122)를 감싸는 형태의 구동체(126)가 형성되되, 상기 구동체(126) 내측으로 구동돌기(127)가 돌출되고, 구동체(126) 내측에 접하는 내부몸체(122)의 외측으로는 상기 구동돌기(127)를 수용하는 경사홈(124)이 형성되어, 상기 레버(125)를 통해 구동체(126)를 소정의 각도 범위 내에서 돌림으로 내부몸체(122)가 외부몸체(121) 내의 설정된 범위 내에서 승하강하며 차량 지붕에 설치 또는 해체가 이루어진다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
1: 본체 11: 레이돔 12: 장착부
121: 외부몸체 122: 내부몸체
123: 강자성체 124: 경사홈
125: 구동레버 126: 구동체
127: 구동돌기
2: 탐지부 21: 레이더부 22: 감시 안테나부
23: 구동부
3: 재밍부 31: 신호생성부 32: 잡음생성부
33: GNSS대역 안테나부 34: S/C대역 안테나부
4: 제어부 41: 인지부 42: 추적부
43: 연동부 44: 판단부
45: 제압부

Claims (5)

  1. 전파방해 시스템에 있어서,
    레이더를 활용하여 드론을 탐지하는 탐지부(2);
    재밍을 위한 방해전파를 GNSS 및 S/C대역별로 생성하는 신호생성부(31)와, 펄스폭변조신호 및 백색잡음신호를 혼합하여 재밍전력을 생성하는 잡음생성부(32)와, 상기 신호생성부(31)에서 생성된 GNSS대역 신호를 상기 재밍전력과 혼합하여 출력하는 GNSS대역 안테나부(33)와, 상기 신호생성부(31)에서 생성된 S/C대역 신호를 상기 재밍전력과 혼합하여 방사하는 S/C대역 안테나부를 구비한 재밍부(3);
    상기 탐지부(2)를 통해 불법 드론의 접근을 인지하는 인지부(41)와, 인지된 불법 드론의 움직임을 추적하는 추적부(42)와, 시설 및 주변의 지리정보에 대응하여 탐지된 불법 드론의 위치를 추적하는 연동부(43)와, 상기 연동부(43)의 추적결과를 반영하여 불법 드론에 대한 퇴치 또는 현장 제압여부를 판단하는 판단부(44)와, 상기 판단부(44)의 판단결과를 반영하여 상기 GNSS대역 안테나부(33) 및 S/C대역 안테나부(34)를 선택적으로 활성화하되 경로상에 안전하게 추락 가능한 장소가 있을 경우 해당 위치에서 GNSS대역 안테나부(33) 또는 GNSS대역 안테나부(33)와 S/C대역 안테나부(34)를 동시에 활성화하여 드론의 추락을 유도하고 이외 현장 제압이 불가능할 시 S/C대역 안테나부(34)를 활성화하여 드론이 초기 이륙위치로 자동으로 돌아가도록 하여 퇴치하는 제압부(45)를 구비하는 제어부(4);
    상기 탐지부(2) 및 재밍부(3)가 내장되는 레이돔(11)과, 하측으로 수직 돌출된 관 형상을 갖는 복수의 외부몸체(121)와 상기 외부몸체(121) 내부에서 승하강하되 하측으로 차량에 부착되는 강자성체(123)가 결합되고 외측으로 경사홈이 형성된 내부몸체(122)와 상기 외부몸체(121) 내측에서 내부몸체(122)를 감싸되 내측으로 상기 경사홈에 수용되는 구동돌기가 형성된 구동체(126)와, 한쪽 끝이 상기 외부몸체(121) 외측으로 노출되고 다른 쪽 끝이 상기 구동체에 연결되어 좌우로 움직여서 상기 내부몸체(122)를 승하강시키는 구동레버(125)로 구성되어 상기 레이돔(11)을 철제로 구성되는 차량 지붕에 설치 또는 해체가 이루어지는 장착부(12)가 구비된 본체(1); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재형 전파방해 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탐지부(2)는,
    탐지범위 내 드론의 위치 및 방위를 검출하는 레이더부(21)와, 드론의 진입 방향을 감지하는 감시 안테나부(22)와, 상기 레이더부(21)와 감시 안테나부(22)를 구동하는 구동부(23)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 탑재형 전파방해 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 재밍부는,
    GNSS대역 안테나부(33) 및 S/C대역 안테나부(34)가 각각 복수로 구비되며 외측을 향하도록 방사형으로 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 탑재형 전파방해 시스템.
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