KR102335765B1 - Method and apparatus for detecting unmanned aerial vehicle based on radio measurement - Google Patents

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KR102335765B1
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이성윤
석미경
김상태
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주식회사 휴라
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Abstract

The present invention is designed to detect an unmanned aerial vehicle based on radio wave measurement. An operation method of a device which detects the unmanned aerial vehicle includes the steps of: generating an image representing a real-time spectrogram; determining at least one region based on a pattern of values of pixels included in the image; and detecting a direction of the unmanned aerial vehicle based on received signals corresponding to the at least one area. Therefore, the unmanned aerial vehicle (UAV) can be detected more effectively.

Description

전파 측정에 기반하여 무인 항공기를 탐지하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING UNMANNED AERIAL VEHICLE BASED ON RADIO MEASUREMENT}METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING UNMANNED AERIAL VEHICLE BASED ON RADIO MEASUREMENT

본 발명은 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)를 탐지하기 위한 것으로, 특히 전파 측정에 기반하여 무인 항공기를 탐지하기 위한 방법 및 장치에 대한 것이다.The present invention relates to detecting an unmanned aerial vehicle (UAV), and more particularly to a method and apparatus for detecting an unmanned aerial vehicle based on radio wave measurement.

무인 항공기는 기체에 탑승한 조종사 없이 원격 제어에 기반하여 운행되는 비행체를 의미한다. 무인 항공기는 흔히 드론이라고 불리우며, 근래에 주목받는 미래 성장 동력이기도 하다. 무인 항공기의 활용 및 사용은 전 세계적으로 급격히 늘어가고 있다. 이에 따라 수반되는 사회적 이슈로서, 무인 항공기를 활용한 범죄, 테러, 사생활 침해 등의 문제점도 발생되고 있다.An unmanned aerial vehicle refers to an air vehicle operated based on remote control without a pilot on board the aircraft. Unmanned aerial vehicles (UAVs) are often called drones, and are also a future growth engine that is attracting attention in recent years. The use and use of unmanned aerial vehicles is rapidly increasing worldwide. As a social issue accompanying this, problems such as crime, terrorism, and invasion of privacy using unmanned aerial vehicles are also occurring.

무인 항공기로 인한 다양한 문제점들을 해결하기 위한 안티-드론(anti-drone) 기술이 연구되고 있으며, 안티-드론 분야의 시장도 드론 산업과 더불어 점차 확대되고 있다. 특히, 공항, 항만, 발전소 등 국가 주요 시설 보호를 위한 안티-드론 솔루션 확보는 국가적으로도 매우 중요하게 부각되고 있다. 안티-드론 기술은 탐지 기술 및 무력화 기술로 크게 구분된다. 여기서, 탐지 기술은, 레이다, 전파 신호 탐지, EO/IR(electro-optical/infra-red), 음향 탐지 등의 기술에 기반하여 구현될 수 있다. Anti-drone technology is being researched to solve various problems caused by unmanned aerial vehicles, and the market in the anti-drone field is gradually expanding along with the drone industry. In particular, securing an anti-drone solution for protecting major national facilities such as airports, ports, and power plants is emerging as very important nationally. Anti-drone technology is largely divided into detection technology and neutralization technology. Here, the detection technology may be implemented based on technologies such as radar, radio signal detection, electro-optical/infra-red (EO/IR), and acoustic detection.

본 발명은 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)를 효과적으로 탐지하기 위한 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a method and apparatus for effectively detecting an unmanned aerial vehicle (UAV).

본 발명은 무인 항공기에서 발생하는 신호를 이용하여 무인 항공기를 탐지하기 위한 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting an unmanned aerial vehicle using a signal generated from the unmanned aerial vehicle.

본 발명은 주어진 대역에 대한 실시간 스펙트로그램에 기반하여 무인 항공기의 존재 및 방향을 탐지(finding)하기 위한 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting the presence and direction of an unmanned aerial vehicle based on a real-time spectrogram for a given band.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. will be able

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무인 항공기를 탐지하는 장치의 동작 방법은, 실시간 스펙트로그램을 나타내는 이미지를 생성하는 단계, 상기 이미지에 포함된 픽셀들의 값들의 패턴에 기반하여 적어도 하나의 영역을 결정하는 단계, 및 상기 적어도 하나의 영역에 대응하는 수신 신호들에 기반하여 상기 무인 항공기의 방향을 탐지하는(finding a direction) 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of operating an apparatus for detecting an unmanned aerial vehicle includes generating an image representing a real-time spectrogram, and determining at least one region based on a pattern of values of pixels included in the image. and finding a direction of the unmanned aerial vehicle based on the received signals corresponding to the at least one area.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무인 항공기를 탐지하는 장치는, 신호들을 수신하는 신호 수신부, 상기 수신된 신호들에 대한 실시간 스펙트럼을 생성하는 실시간 신호 처리부, 및 상기 실시간 신호 처리부에 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 실시간 스펙트로그램에 기반하여 이미지를 생성하고, 상기 이미지에 포함된 픽셀들의 값들의 패턴에 기반하여 적어도 하나의 영역을 결정하고, 상기 적어도 하나의 영역에 대응하는 수신 신호들에 기반하여 상기 무인 항공기의 방향을 탐지할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an apparatus for detecting an unmanned aerial vehicle includes a signal receiver for receiving signals, a real-time signal processor for generating a real-time spectrum for the received signals, and a processor connected to the real-time signal processor can do. The processor generates an image based on the real-time spectrogram, determines at least one region based on a pattern of values of pixels included in the image, and determines at least one region based on received signals corresponding to the at least one region. The direction of the unmanned aerial vehicle may be detected.

본 발명에 따르면, 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)가 보다 효과적으로 탐지될 수 있다.According to the present invention, an unmanned aerial vehicle (UAV) can be detected more effectively.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)의 탐지에 대한 개념을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기를 탐지하는 장치의 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기를 탐지하는 절차의 일 예를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기를 탐지하기 위한 신호 영역 선택의 일 예를 도시한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기를 탐지하기 위해 사용되는 신호에 대한 스펙트럼의 일 예를 도시한다.
도 4c는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기를 탐지하기 위해 사용되는 신호에 대한 빈(bin) 전력의 일 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스펙트로그램 이미지를 생성하는 절차의 일 예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스펙트로그램 이미지에 기반하여 신호 영역을 결정하는 절차의 일 예를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스펙트로그램 이미지에서 선택된 신호 영역들의 예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기의 방향을 탐지하는 절차의 일 예를 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배열 안테나를 이용한 입사각 결정의 원리를 도시한다.
1 illustrates a concept for detection of an unmanned aerial vehicle (UAV) according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates a configuration of an apparatus for detecting an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates an example of a procedure for detecting an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
4A illustrates an example of signal area selection for detecting an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
4B illustrates an example of a spectrum for a signal used to detect an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
4C illustrates an example of bin power for a signal used to detect an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates an example of a procedure for generating a spectrogram image according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates an example of a procedure for determining a signal region based on a spectrogram image according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B illustrate examples of signal regions selected in a spectrogram image according to an embodiment of the present invention.
8 illustrates an example of a procedure for detecting a direction of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
9A and 9B illustrate a principle of determining an incident angle using an array antenna according to an embodiment of the present invention.

이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시 되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. The following is merely illustrative of the principles of the invention. Therefore, those skilled in the art can devise various devices that, although not explicitly described or shown herein, embody the principles of the invention and are included in the spirit and scope of the invention. In addition, it should be understood that all conditional terms and examples listed herein are, in principle, expressly intended only for the purpose of understanding the inventive concept and are not limited to the specifically enumerated embodiments and states as such. .

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. The above-described objects, features and advantages will become more apparent through the following detailed description in relation to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the invention pertains will be able to easily practice the technical idea of the invention. .

명세서 및 청구범위에서 "제 1", "제 2", "제 3" 및 "제 4" 등의 용어는, 만약 있는 경우, 유사한 구성요소 사이의 구분을 위해 사용되며, 반드시 그렇지는 않지만 특정 순차 또는 발생 순서를 기술하기 위해 사용된다. 그와 같이 사용되는 용어는 여기에 기술된 본 발명의 실시예가, 예컨대, 여기에 도시 또는 설명된 것이 아닌 다른 시퀀스로 동작할 수 있도록 적절한 환경하에서 호환 가능한 것이 이해될 것이다. 마찬가지로, 여기서 방법이 일련의 단계를 포함하는 것으로 기술되는 경우, 여기에 제시된 그러한 단계의 순서는 반드시 그러한 단계가 실행될 수 있는 순서인 것은 아니며, 임의의 기술된 단계는 생략될 수 있고/있거나 여기에 기술되지 않은 임의의 다른 단계가 그 방법에 부가 가능할 것이다. In the specification and claims, terms such as "first," "second," "third," and "fourth," are used, if any, to distinguish between like elements and, if not necessarily, in a specific sequence. or to describe the order of occurrence. It will be understood that the terms so used are interchangeable under appropriate circumstances to enable the embodiments of the invention described herein to operate, for example, in sequences other than those shown or described herein. Likewise, where methods are described herein as comprising a series of steps, the order of those steps presented herein is not necessarily the order in which those steps may be performed, and any described steps may be omitted and/or Any other steps not described may be added to the method.

또한 명세서 및 청구범위의 "왼쪽", "오른쪽", "앞", "뒤", "상부", "바닥", "위에", "아래에" 등의 용어는, 설명을 위해 사용되는 것이며, 반드시 불변의 상대적 위치를 기술하기 위한 것은 아니다. 그와 같이 사용되는 용어는 여기에 기술된 본 발명의 실시예가, 예컨대, 여기에 도시 또는 설명된 것이 아닌 다른 방향으로 동작할 수 있도록 적절한 환경하에서 호환 가능한 것이 이해될 것이다. 여기서 사용된 용어 "연결된"은 전기적 또는 비 전기적 방식으로 직접 또는 간접적으로 접속되는 것으로 정의된다. 여기서 서로 "인접하는" 것으로 기술된 대상은, 그 문구가 사용되는 문맥에 대해 적절하게, 서로 물리적으로 접촉하거나, 서로 근접하거나, 서로 동일한 일반적 범위 또는 영역에 있는 것일 수 있다. 여기서 "일실시예에서"라는 문구의 존재는 반드시 그런 것은 아니지만 동일한 실시예를 의미한다.Also, terms such as "left", "right", "front", "behind", "top", "bottom", "above", "below" in the specification and claims are used for descriptive purposes, It is not necessarily intended to describe an invariant relative position. It will be understood that the terms so used are interchangeable under appropriate circumstances to enable the embodiments of the invention described herein to operate otherwise than, for example, as shown or described herein. As used herein, the term “connected” is defined as being directly or indirectly connected in an electrical or non-electrical manner. Objects described herein as being "adjacent" to one another may be in physical contact with one another, in proximity to one another, or in the same general scope or area as appropriate for the context in which the phrase is used. The presence of the phrase “in one embodiment” herein refers to the same, but not necessarily, embodiment.

또한 명세서 및 청구범위에서 '연결된다', '연결하는', '체결된다', '체결하는', '결합된다', '결합하는' 등과 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. In addition, in the specification and claims, references to 'connected', 'connecting', 'fastened', 'fastening', 'coupled', 'coupled', etc., and various variations of these expressions, refer to other elements directly It is used in the sense of being connected or indirectly connected through other components.

또한, 본 명세서에서 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.In addition, the suffixes "module" and "part" for components used in this specification are given or used in consideration of ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves.

또한 본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In addition, the terms used herein are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprise' and/or 'comprising' means that a referenced component, step, operation and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or addition is not excluded.

또한, 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세하게 설명한다.In addition, in the description of the invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the invention may unnecessarily obscure the gist of the invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하 본 발명은 전파 측정에 기반하여 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)를 탐지하기 위한 기술을 제안한다. 특히, 본 발명은 무인 항공기 및 무인 항공기의 컨트롤러(controller) 간 송수신되는 신호를 이용하여 무인 항공기의 출현 및 방향을 검출하기 위한 기술에 대한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 이미치 처리 기반으로 드론 신호 대역을 검출하는 기술, 검출된 대역에서 방향 탐지(direction finding) 영역을 추출하는 기술, 신호 주기가 짧은 신호에 대한 방향탐지 기술 등에 관한 것이다. 이하 설명에서, 무인 항공기는 '드론(drone)'으로 지칭될 수 있다.Hereinafter, the present invention proposes a technique for detecting an unmanned aerial vehicle (UAV) based on radio wave measurement. In particular, the present invention relates to a technology for detecting the appearance and direction of an unmanned aerial vehicle using a signal transmitted and received between an unmanned aerial vehicle and a controller of the unmanned aerial vehicle. Specifically, the present invention relates to a technique for detecting a drone signal band based on image processing, a technique for extracting a direction finding area from a detected band, a technique for detecting a direction for a signal with a short signal period, and the like. In the following description, the unmanned aerial vehicle may be referred to as a 'drone'.

드론은 주로 ISM(industry-science-medical) 대역인 400MHz 대역, 900MHz 대역, 2.4GHz 대역, 5.8GHz 대역을 주로 사용한다. 산업용 드론의 경우, 이동 통신을 이용하여 드론에 대한 제어/통신이 수행되기도 한다. 드론이 운용되는 주파수에서, WiFi(wireless fidelity), 블루투스, 원격 제어, 아마추어 무선, LTE(long term evolution), 5G(5th generation) 등 다양한 서비스들이 함께 사용되고 있다. 또한, 여러 사용자들이 주파수를 공유하기 위해 CSMA(carrier sense multiple access), 주파수 호핑(frequency hopping), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 등의 기술이 적용될 수 있다. 이로 인해, 신호 지속 시간이 짧아질 수 있다. Drones mainly use the 400 MHz band, 900 MHz band, 2.4 GHz band, and 5.8 GHz band, which are ISM (industry-science-medical) bands. In the case of an industrial drone, control/communication of the drone is sometimes performed using mobile communication. Various services such as wireless fidelity (Wi-Fi), Bluetooth, remote control, amateur radio, long term evolution (LTE), and 5th generation (5G) are used together in the frequency at which the drone operates. In addition, in order for multiple users to share a frequency, technologies such as carrier sense multiple access (CSMA), frequency hopping, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) may be applied. Due to this, the signal duration may be shortened.

안티-드론(anti-drone) 기술 중 하나인 전파 탐지 기술로서, 전파 측정에 기반한 기술은 드론 및 조종자 간의 신호인 드론 제어/응답 신호, 영상 신호를 탐지함으로써 드론을 탐지하고, 드론 및 조정자의 방향 및 위치를 추정하는 방식에 따른다. 전파 측정에 기반한 드론 탐지 기술은 이하 도 1과 같다.As a radio wave detection technology, one of the anti-drone technologies, the radio wave measurement-based technology detects the drone by detecting the drone control/response signal and video signal, which are signals between the drone and the operator, and the direction of the drone and the operator. and a method of estimating the location. A drone detection technology based on radio wave measurement is shown in FIG. 1 below.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)의 탐지에 대한 개념을 도시한다. 도 1을 참고하면, 드론(122)은 컨트롤러(124)에 의해 송신되는 제어 신호에 따라 비행할 수 있다. 또한, 드론(122)은 카메라를 통해 촬영된 영상을 포함하는 신호를 컨트롤러(124)에게 송신할 수 있다. 이때, 다양한 실시 예들에 따라, 탐지 장치(110)는 드론(122) 및 컨트롤러(124) 간 송신 및 수신되는 신호(예: 제어 신호, 영상 신호 등)를 이용하여 드론(122)을 탐지할 수 있다. 여기서, 탐지 장치(110)는 신호를 수신하기 위한 안테나를 포함하며, 안테나는 원형 배열 안테나, 평면 배열 안테나 중 하나를 포함할 수 있다.1 illustrates a concept for detection of an unmanned aerial vehicle (UAV) according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the drone 122 may fly according to a control signal transmitted by the controller 124 . Also, the drone 122 may transmit a signal including an image captured by the camera to the controller 124 . In this case, according to various embodiments, the detection device 110 may detect the drone 122 using a signal (eg, a control signal, an image signal, etc.) transmitted and received between the drone 122 and the controller 124 . have. Here, the detection device 110 includes an antenna for receiving a signal, and the antenna may include one of a circular array antenna and a planar array antenna.

도 1과 같이 전파 측정에 기반한 드론 탐지 기술은 신호를 검출하는 요소기술 및 검출된 신호에 기반하여 드론의 존재, 방향, 위치 중 적어도 하나를 추정하는 요소기술로 이루어진다. 드론 제어 및 영상 정보를 포함하는 전파 신호를 이용하여 드론의 방향/위치를 추정하는 방식은 다양한 드론 탐지 기술들 중 어두운 밤이나 안개 및 우천으로 시야 확보가 어려울 때의 성능 저하가 거의 없는 장점을 가진다. As shown in FIG. 1, the drone detection technology based on radio wave measurement consists of a component technology for detecting a signal and a component technology for estimating at least one of the presence, direction, and location of a drone based on the detected signal. The method of estimating the direction/position of a drone using radio signals including drone control and image information has the advantage of virtually no performance degradation among various drone detection technologies when it is difficult to secure visibility due to dark night, fog, or rain. .

드론이 비면허 대역에서 운용되는 경우, 다양한 통신 기기들이 공존하고, 이에 따라 다양한 신호들이 혼재될 수 있다. 이러한 대역 특성에 따라, 드론을 위한 제어/영상 신호는 짧은 지속 시간을 가지고 주파수를 변경해 가면서 송신될 수 있다. 특히, 드론의 제어/영상 신호의 설계는 드론의 성능을 좌우하는 요소이므로, 제조사별로 다른 프로토콜이 적용된다. 따라서, 드론 신호를 검출하기 위해서, 변경되는 주파수를 검출할 수 있도록 넓은 광대역 스펙트럼을 취득하고, 광대역 스펙트럼에서 드론 신호로 판단되는 영역만 선택적으로 이용하는 것이 필요하다. 이를 통해, 드론 신호의 탐색 및 탐지 속도가 향상될 것이 기대된다.When the drone is operated in an unlicensed band, various communication devices coexist, and thus various signals may be mixed. According to these band characteristics, the control/video signal for the drone may have a short duration and be transmitted while changing the frequency. In particular, since the design of the control/video signal of the drone is a factor that determines the performance of the drone, different protocols are applied for each manufacturer. Therefore, in order to detect a drone signal, it is necessary to acquire a wide broadband spectrum so as to detect a changed frequency, and to selectively use only a region determined to be a drone signal in the broadband spectrum. Through this, it is expected that the search and detection speed of drone signals will be improved.

따라서, 다양한 실시 예들에 따른 장치는 실시간 스펙트로그램(spectrogram)을 이용하여 신호의 대역을 선정하고, 선정된 대역에서 방향 탐지를 위한 신호를 추출한다. 구체적으로, 제안되는 기술은 짧은 주기의 신호를 이용한 방향 탐지 수행 기술로서, 다양한 실시 예들에 따른 장치는 실시간 스펙트로그램 생성, 신호 영역 선정, 방향 탐지 등의 동작들을 수행할 수 있다.Accordingly, the apparatus according to various embodiments selects a band of a signal using a real-time spectrogram and extracts a signal for direction detection from the selected band. Specifically, the proposed technique is a technique for performing direction detection using a signal of a short period, and the apparatus according to various embodiments may perform operations such as generating a real-time spectrogram, selecting a signal region, and detecting a direction.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기를 탐지하는 장치의 구성을 도시한다. 도 2는 도 1의 탐지 장치(110)의 구조로 이해될 수 있다.2 illustrates a configuration of an apparatus for detecting an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 may be understood as a structure of the detection device 110 of FIG. 1 .

도 2를 참고하면, 장치는 안테나 장치(210), 신호 수신부(220), 통신부(230), 실시간 신호처리부(240), 프로세서(250)를 포함한다. Referring to FIG. 2 , the device includes an antenna device 210 , a signal receiving unit 220 , a communication unit 230 , a real-time signal processing unit 240 , and a processor 250 .

안테나 장치(210)는 적어도 하나의 안테나를 포함한다. 예를 들어, 안테나 장치는 복수의 안테나 요소들을 포함하는 배열 안테나일 수 있다.The antenna device 210 includes at least one antenna. For example, the antenna device may be an array antenna including a plurality of antenna elements.

신호 수신부(220)는 RF 신호를 처리한다. 신호 수신부(220)는 수신되는 신호를 실시간 신호처리부에 의해 처리될 수 있는 형태로 처리할 수 있다. 여기서, 신호는 별도의 수신 장치로부터 제공되거나, 신호 수신부(220)에 물리적으로 연결된 안테나 또는 배열(array) 안테나(210)를 통해 수신될 수 있다. 이를 위해, 신호 수신부(220)는 신호 크기를 증폭하는 증폭기, 측정하고자 하는 대역의 신호를 통과시키는 필터, 주파수 하향 변환을 위한 오실레이터 및 믹서(mixer), 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(analog to digital convertor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The signal receiver 220 processes the RF signal. The signal receiving unit 220 may process the received signal in a form that can be processed by the real-time signal processing unit. Here, the signal may be provided from a separate receiving device or may be received through an antenna or array antenna 210 physically connected to the signal receiving unit 220 . To this end, the signal receiver 220 includes an amplifier for amplifying a signal level, a filter for passing a signal of a band to be measured, an oscillator and mixer for frequency downconversion, and an analog signal converter (ADC) for converting an analog signal into a digital signal. to digital converter).

통신부(230)는 장치가 다른 장치와 신호를 송신 및 수신한다. 통신부(230)는 유선 또는 무선 인터페이스를 제공하며, 해당 통신 프로토콜에 따라 데이터를 송신 및 수신하기 위한 기능을 수행한다. 예를 들어, 통신부(230)는 장치의 설정, 제어를 위한 신호, 무인 항공기에 대한 검출 결과를 알리는 신호 등을 송신 또는 수신할 수 있다. 통신부(230)는 '송신기', '수신기' 또는 '송수신기'로 지칭될 수 있다.The communication unit 230 allows the device to transmit and receive signals with other devices. The communication unit 230 provides a wired or wireless interface, and performs a function for transmitting and receiving data according to a corresponding communication protocol. For example, the communication unit 230 may transmit or receive a signal for setting and controlling a device, a signal informing a result of detection of an unmanned aerial vehicle, and the like. The communication unit 230 may be referred to as a 'transmitter', 'receiver', or 'transceiver'.

실시간 신호 처리부(240)는 신호 수신부(220)에서 전달된 디지털 신호를 실시간 처리함으로써 실시간 스펙트로그램을 생성한다. 실시간으로 신호를 처리하기 위해, 처리 동작은 관심 있는 주파수 대역 내의 모든 신호 요소를 정확하게 처리할 수 있도록 빠르게 수행되어야 한다. 구체적으로, 실시간 신호 처리부(240)는 나이퀴스트(Nyquist) 기준을 충족할 만큼 입력 신호를 빠르게 샘플링한다. 나이퀴스트 기준은 샘플링 주파수가 관심 대역폭의 2배를 초과한다는 조건을 포함한다. 또한, 실시간 신호 처리부(240)는 입력 신호의 변화에 분석의 출력이 따라갈 수 있도록 모든 연산들을 연속적이고 빠르게 수행한다. 이를 위해, 시간축에서 추출된 하나의 단위 신호(예: 프레임)의 길이(예: 획득 시간(acquisition time))보다 짧은 시간 동안 해당 단위 신호에 대한 FFT(fast Fourier transform) 연산이 수행될 수 있다. 이를 위해, 실시간 신호 처리부(240)는 FPGA(field programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), GPU(graphics processing unit), DSP(digital signal processor), 고성능 프로세서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The real-time signal processing unit 240 generates a real-time spectrogram by processing the digital signal transmitted from the signal receiving unit 220 in real time. In order to process signals in real time, the processing operations must be performed quickly to accurately process all signal elements within the frequency band of interest. Specifically, the real-time signal processing unit 240 samples the input signal quickly enough to satisfy the Nyquist criterion. The Nyquist criterion includes the condition that the sampling frequency exceeds twice the bandwidth of interest. In addition, the real-time signal processing unit 240 continuously and rapidly performs all calculations so that the output of the analysis can follow the change in the input signal. To this end, a fast Fourier transform (FFT) operation may be performed on the corresponding unit signal for a time shorter than the length (eg, acquisition time) of one unit signal (eg, frame) extracted from the time axis. To this end, the real-time signal processing unit 240 may include at least one of a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), a graphics processing unit (GPU), a digital signal processor (DSP), and a high-performance processor. .

프로세서(250)는 장치의 전반적인 기능을 제어한다. 프로세서(250)는 신호 수신부(220)와 실시간 신호처리부(240)로부터 제공되는 전파 데이터를 분석할 수 있다. 프로세서(250)는 통신부(230)를 통해 다른 장치와 데이터를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 실시간 스펙트로그램에 기반하여 무인 항공기를 탐지할 수 있다. 즉, 프로세서(250)는 장치가 후술되는 다양한 실시 예들에 따라 무인 항공기를 탐지하도록 제어할 수 있다.The processor 250 controls the overall functionality of the device. The processor 250 may analyze radio wave data provided from the signal receiver 220 and the real-time signal processor 240 . The processor 250 may transmit and/or receive data with another device through the communication unit 230 . In addition, it is possible to detect unmanned aerial vehicles based on real-time spectrograms. That is, the processor 250 may control the device to detect the unmanned aerial vehicle according to various embodiments to be described later.

도 2와 같이 구성되는 장치에 의해, 다양한 실시 예에 따라 무인 항공기가 탐지될 수 있다. 도 2는 단일 장치의 구조를 예시하고 있으나, 다른 실시 예에 따라 둘 이상의 장치들의 협업에 의해 무인 항공기가 탐지될 수 있다. 예를 들어, 둘 이상의 장치들 중 하나는 전파 신호를 분석하는 기능을 수행하고, 다른 하나는 전파 신호에 대한 분석 결과에 기반하여 무인 항공기의 존재 여부 및 방향/위치를 탐지할 수 있다. 또한, 전파 신호를 수집하는 기능이 별도의 장치에 의해 수행될 수 있다. 이하 다양한 실시 예들에 따른 절차들은 하나의 장치에 의해 수행되는 것으로 설명되나, 복수의 장치들에 의해 수행되는 것으로 이해될 수도 있다.An unmanned aerial vehicle may be detected according to various embodiments by the device configured as shown in FIG. 2 . 2 illustrates the structure of a single device, an unmanned aerial vehicle may be detected by collaboration of two or more devices according to another embodiment. For example, one of the two or more devices may perform a function of analyzing a radio signal, and the other may detect the existence and direction/position of the unmanned aerial vehicle based on the analysis result of the radio signal. In addition, a function of collecting radio signals may be performed by a separate device. Hereinafter, procedures according to various embodiments are described as being performed by one device, but may be understood to be performed by a plurality of devices.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기를 탐지하는 절차의 일 예를 도시한다. 도 3은 장치(예: 도 1의 탐지 장치(110))의 동작 방법을 예시한다.3 illustrates an example of a procedure for detecting an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. 3 illustrates an operation method of a device (eg, the detection device 110 of FIG. 1 ).

도 3을 참고하면, S301 단계에서, 장치는 실시간 스펙트로그램을 생성한다. 장치는 무인 항공기가 운용될 수 있는 대역을 포함하는 범위에서 일정 대역폭을 가진 수신 신호들을 획득하고, 설정된 주파수 대역 내에서 수신 신호들에 대한 실시간 스펙트로그램을 생성한다. 일 실시 예에 따라, 스펙트로그램은 이미지 형식으로 표현될 수 있다. 이때, 이후의 신호 분석을 위해, 실시간 스펙트로그램을 생성한 후, 장치는 수신 신호들에 대한 정보를 폐기하지 아니하고 저장 공간(예: 버퍼 메모리)에 저장할 수 있다.Referring to FIG. 3 , in step S301 , the device generates a real-time spectrogram. The device acquires received signals having a predetermined bandwidth in a range including a band in which an unmanned aerial vehicle can be operated, and generates a real-time spectrogram of the received signals within a set frequency band. According to an embodiment, the spectrogram may be expressed in an image format. In this case, after generating the real-time spectrogram for subsequent signal analysis, the device may store information on the received signals in a storage space (eg, a buffer memory) without discarding the information.

S303 단계에서, 장치는 탐지에 이용할 신호 영역을 결정한다. 여기서, 신호 영역은 신호 대역 및 시간 구간에 의해 특정된다. 즉, 스펙트로그램을 표현하는 이미지의 한 축은 주파수, 다른 한 축은 시간을 나타내며, 신호 영역은 일정 주파수 구간 및 시간 구간을 점유한다. 이때, 하나 또는 복수의 신호 영역들이 결정될 수 있다. 장치는 이미지에 표현되는 픽셀 값들의 패턴에 기반하여 적어도 하나의 신호 영역을 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 장치는 훈련된 인공지능 모델을 이용하여 스펙트로그램을 표현하는 이미지로부터 적어도 하나의 신호 영역을 결정할 수 있다.In step S303, the device determines a signal region to be used for detection. Here, the signal region is specified by a signal band and a time interval. That is, one axis of the image representing the spectrogram represents frequency and the other axis represents time, and the signal region occupies a certain frequency section and time section. In this case, one or a plurality of signal regions may be determined. The device may determine the at least one signal region based on the pattern of pixel values represented in the image. According to an embodiment, the device may determine at least one signal region from the image representing the spectrogram by using the trained artificial intelligence model.

S305 단계에서, 장치는 무인 항공기에 대한 탐지를 수행한다. 여기서, 탐지는 존재 여부의 판단, 위치 확인, 방향 확인 중 적어도 하나를 포함한다. 장치는 결정된 적어도 하나의 신호 영역에 의해 특정되는 시간 구간 및 주파수 구간에서 수신된 신호들을 이용하여 탐지를 수행할 수 있다. 이를 위해, S301 단계에서 실시간 스펙트로그램을 생성할 때, 장치는 수신 신호에 대한 정보(예: 디지털화된 수신 신호의 IQ 데이터, 시간 영역 수신 신호 값 등)을 저장 공간(예: 버퍼 메모리)에 저장할 수 있다. 이에 따라, 장치는 결정된 적어도 하나의 신호 영역에 대응하는 수신 신호들에 대한 정보를 읽어온 후, 상기 수신 신호들을 분석하고, 분석 결과에 기반하여 무인 항공기의 방향을 판단할 수 있다. 예를 들어, 장치는 적어도 하나의 신호 영역의 배치, 적어도 하나의 신호 영역의 크기, 신호의 수신 세기, 신호의 수신 각도 중 적어도 하나에 기반하여 탐지를 수행할 수 있다.In step S305, the device performs detection of the unmanned aerial vehicle. Here, the detection includes at least one of determining the presence or absence, checking a location, and checking a direction. The device may perform detection using signals received in a time interval and a frequency interval specified by the determined at least one signal region. To this end, when generating the real-time spectrogram in step S301, the device stores information about the received signal (eg, digitized IQ data of the received signal, time domain received signal value, etc.) in a storage space (eg, buffer memory). can Accordingly, the device may read information on the received signals corresponding to the determined at least one signal region, analyze the received signals, and determine the direction of the unmanned aerial vehicle based on the analysis result. For example, the device may perform detection based on at least one of an arrangement of at least one signal region, a size of the at least one signal region, a signal reception strength, and a signal reception angle.

도 3을 참고하여 설명한 바와 같이, 실시간 스펙트로그램에 기반하여 무인 항공기가 검출될 수 있다. 일반적으로, 무인 항공기에서 송신 또는 수신되는 신호는 지속 시간이 짧고 주파수가 바뀌는 특성을 가진다. 짧은 지속시간, 변화하는 주파수 등의 특징을 가지는 무인 항공기에 관련된 신호에 기반하여 방향 탐지를 수행하기 위해서, 본 발명은 실시간 스펙트로그램을 이용하는 것이다. 무인 항공기에 관련된 신호를 검출하기 위해, 장치는 끊김없는 실시간 스펙트럼을 이용하여 스펙트로그램을 생성할 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 드론 검출 및 방향 탐지 시스템에서, 동기화된 다채널 수신기는 실시간 스펙트로그램 생성과 동시에 다채널 수신기의 방향 탐지를 위한 FFT 데이터를 동시에 생성할 수 있다. 이는, 신호가 같은 대역에서 연속으로 유지되지 아니하므로, 방향 탐지 대역을 선정하기 위한 데이터와 방향 탐지 데이터를 동기화하기 위한 것이다. As described with reference to FIG. 3 , an unmanned aerial vehicle may be detected based on a real-time spectrogram. In general, a signal transmitted or received from an unmanned aerial vehicle has a short duration and a frequency change characteristic. In order to perform direction detection based on a signal related to an unmanned aerial vehicle having characteristics such as a short duration and a changing frequency, the present invention uses a real-time spectrogram. To detect a signal related to the unmanned aerial vehicle, the device may generate a spectrogram using the uninterrupted real-time spectrum. That is, in the drone detection and direction finding system according to various embodiments of the present disclosure, the synchronized multi-channel receiver may generate real-time spectrograms and simultaneously generate FFT data for direction detection of the multi-channel receiver. This is to synchronize data for selecting a direction finding band and direction finding data because signals are not continuously maintained in the same band.

도 3을 참고하여 설명한 바와 같이, 실시간 스펙트로그램을 표현하는 이미지에 기반하여 적어도 하나의 신호 영역이 선택되고, 선택된 적어도 하나의 신호 영역 내의 신호들을 이용하여 무인 항공기가 탐지될 수 있다. 이를 통해, 수신 신호의 대역 전체 및 모든 시간 구간에 포함되는 신호들이 아닌 일부 신호들만 이용되기 때문에, 불필요한 연산이 배제될 수 있다. As described with reference to FIG. 3 , at least one signal region may be selected based on an image representing a real-time spectrogram, and the unmanned aerial vehicle may be detected using signals within the selected at least one signal region. Through this, since only some signals other than the signals included in the entire band and all time sections of the received signal are used, unnecessary operation may be excluded.

이미지에 기반하여 선택된 적어도 하나의 신호 영역의 예는 이하 도 4a와 같다. 도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기를 탐지하기 위한 신호 영역 선택의 일 예를 도시한다. 도 4a는 2.4GHz의 WiFi 대역에서 수집한 신호의 실시간 스펙트로그램(410)을 예시하며, 가로축은 주파수, 세로축은 시간을 나타낸다. 도 4a를 참고하면, 스펙트로그램(410)은 주파수 및 시간의 조합으로 특정되는 각 지점에서 신호 크기를 컬러 값 또는 음영 값으로 표현한다. 따라서, 스펙트로그램(410)을 표현한 이미지의 픽셀 값들에 기반하여 신호가 존재하는 것으로 예상되는 영역이 검출될 수 있다. 도 4a의 경우, 서로 다른 크기의 9개 신호 영역들(411 내지 419)이 검출되었다. 이때, 일 실시 예에 따라, 신호 영역들의 검출 정확도를 높이기 위해, 이미지에 대한 전처리가 수행될 수 있다.An example of the at least one signal region selected based on the image is illustrated in FIG. 4A below. 4A illustrates an example of signal area selection for detecting an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. 4A illustrates a real-time spectrogram 410 of a signal collected in a WiFi band of 2.4 GHz, wherein the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents time. Referring to FIG. 4A , the spectrogram 410 represents a signal magnitude at each point specified by a combination of frequency and time as a color value or a shade value. Accordingly, a region in which a signal is expected to exist may be detected based on pixel values of the image representing the spectrogram 410 . In the case of FIG. 4A , nine signal regions 411 to 419 of different sizes were detected. In this case, according to an embodiment, in order to increase the detection accuracy of the signal regions, preprocessing may be performed on the image.

도 4a와 같은 스펙트로그램에서 주파수 2411.46MHz 및 시간 5.1444ms인 지점(402)에서의 주파수 스펙트럼 및 빈(bin) 전력의 예는 이하 도 4b 및 도 4c와 같다. 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기를 탐지하기 위해 사용되는 신호에 대한 스펙트럼의 일 예를 도시한다. 도 4b를 참고하면, 시간 5.1444ms인 지점(402)에서의 주파수 스펙트럼에서, 영역(415)에 속하는 대역에서 상대적으로 큰 크기의 신호가 검출되는 것이 확인된다. 도 4c는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기를 탐지하기 위해 사용되는 신호에 대한 빈 전력의 일 예를 도시한다. 도 4c를 참고하면, 주파수 2411.46MHz인 지점(402)에서의 빈 전력에서, 영역(415)에 속하는 시간 구간에서 상대적으로 큰 크기의 신호가 검출되는 것이 확인된다. An example of a frequency spectrum and bin power at a point 402 at a frequency of 2411.46 MHz and a time of 5.1444 ms in the spectrogram shown in FIG. 4A is shown in FIGS. 4B and 4C below. 4B illustrates an example of a spectrum for a signal used to detect an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4B , in the frequency spectrum at the point 402 at time 5.1444 ms, it is confirmed that a signal having a relatively large magnitude is detected in the band belonging to the region 415 . 4C illustrates an example of empty power for a signal used to detect an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4C , it is confirmed that a signal having a relatively large size is detected in the time interval belonging to the region 415 from the empty power at the point 402 having a frequency of 2411.46 MHz.

일반적인 무인 항공기에 대한 탐지는 설정된 임계 레벨 이상의 크기를 가진 신호가 발생한 경우에 수행된다. 하지만, 탐지 알고리즘은 많은 연산량을 요구하므로, 연속되는 신호를 모두 처리하는 것은 큰 부담이 될 수 있다. 따라서, 계속적으로 존재하는 신호의 경우, 샘플링된 데이터를 처리하는 방식이 채택될 수 있다. 하지만, 무인 항공기가 주파수 호핑과 OFDM을 사용하는 경우, 탐지 수행 시간이 매우 짧을 것이 요구된다. 따라서, 본 발명은 지속 시간이 짧은 신호에 대해 신호 대역을 추출하고, 추출된 대역 내의 모든 데이터에 대해 탐지를 위한 연산을 수행하지 아니하고, 대역 내의 대표 신호 영역 또는 채널에 대해서만 탐지를 수행함으로써, 무인 항공기에 관련된 신호에 대해 빠르게 대응할 수 있다. 이에 따라, 무인 항공기에 대한 방향 탐지 정확도가 향상되고, 방향탐지가 빠르게 수행될 수 있다.Detection of a general unmanned aerial vehicle is performed when a signal with a magnitude greater than or equal to a set threshold level is generated. However, since the detection algorithm requires a large amount of computation, it can be a great burden to process all consecutive signals. Accordingly, in the case of a continuously existing signal, a method of processing sampled data may be adopted. However, when the unmanned aerial vehicle uses frequency hopping and OFDM, it is required that the detection execution time be very short. Therefore, the present invention extracts a signal band for a signal with a short duration, does not perform an operation for detection on all data within the extracted band, and performs detection only on a representative signal region or channel within the band, It can respond quickly to signals related to aircraft. Accordingly, direction detection accuracy for the unmanned aerial vehicle may be improved, and direction detection may be performed quickly.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스펙트로그램 이미지를 생성하는 절차의 일 예를 도시한다. 도 5는 장치(예: 도 1의 탐지 장치(110))의 동작 방법을 예시한다.5 illustrates an example of a procedure for generating a spectrogram image according to an embodiment of the present invention. 5 illustrates an operation method of a device (eg, the detection device 110 of FIG. 1 ).

도 5를 참고하면, S501 단계에서, 장치는 시간 영역의 수신 신호를 주파수 영역 신호로 변환한다. 예를 들어, 장치는 주파수 별 신호 세기를 판단하기 위해 안테나를 통해 수신된 신호를 I/Q 데이터로 변환하고, 윈도잉(windowing) 연산, FFT 연산 등을 수행할 수 있다. 이때, 실시간성을 확보하기 위해, 장치는 나이퀴스트(Nyquist) 기준을 충족할 만큼(예: 샘플링 주파수가 관심 대역폭의 2배를 초과) 입력 신호를 빠르게 샘플링할 수 있다.Referring to FIG. 5 , in step S501 , the device converts a time domain reception signal into a frequency domain signal. For example, the device may convert a signal received through an antenna into I/Q data to determine the signal strength for each frequency, and perform a windowing operation, an FFT operation, and the like. At this time, in order to secure real-time, the device may quickly sample the input signal enough to satisfy the Nyquist criterion (eg, the sampling frequency exceeds twice the bandwidth of interest).

S503 단계에서, 장치는 주파수 별 전력 값을 결정한다. 장치는 주파수 영역 신호에 기반하여 주파수 별 전력 값을 계산할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 장치는 FFT 연산의 결과에 포함된 값들을 주파수 빈(bin) 단위로 그룹화하고, 그룹 단위로 전력 값들을 결합함으로써 주파수 빈 별 전력 값을 결정할 수 있다. 여기서, 주파수 빈은 스펙트로그램 이미지에서 하나의 픽셀이 점유하는 주파수 범위를 의미한다.In step S503, the device determines a power value for each frequency. The device may calculate a power value for each frequency based on the frequency domain signal. According to an embodiment, the device may determine a power value for each frequency bin by grouping values included in the result of the FFT operation in units of frequency bins and combining power values in units of groups. Here, the frequency bin means a frequency range occupied by one pixel in the spectrogram image.

S505 단계에서, 장치는 전력 값을 픽셀 값을 이용하여 표현한 이미지를 생성한다. 다시 말해, 장치는 이미지 형태의 스펙트로그램, 즉, 스펙트로그램 이미지를 생성한다. 스펙트로그램 이미지는 전파 측정과 함께 실시간으로 생성될 수 있다. 구체적으로, 장치는 일정 시간(예: 하나의 스펙트로그램 이미지에 의해 표현되는 시간 구간의 길이) 간격에 따라 주기적으로 스펙트로그램 이미지를 생성할 수 있다. 또는, 장치는 시간의 흐름에 따라 과거 부분을 단계적으로 제거하고, 새로운 부분을 단계적으로 추가함으로써 스펙트로그램 이미지를 연속적으로 갱신할 수 있다.In step S505, the device generates an image in which a power value is expressed using a pixel value. In other words, the device generates a spectrogram in the form of an image, that is, a spectrogram image. Spectrogram images can be generated in real time with radio wave measurements. Specifically, the device may periodically generate the spectrogram image according to a predetermined time interval (eg, the length of a time section represented by one spectrogram image). Alternatively, the device may continuously update the spectrogram image by stepwise removing the past part and adding the new part stepwise over time.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스펙트로그램 이미지에 기반하여 신호 영역을 결정하는 절차의 일 예를 도시한다. 도 6은 장치(예: 도 1의 탐지 장치(110))의 동작 방법을 예시한다.6 illustrates an example of a procedure for determining a signal region based on a spectrogram image according to an embodiment of the present invention. 6 illustrates an operation method of a device (eg, the detection device 110 of FIG. 1 ).

도 6을 참고하면, S601 단계에서, 장치는 이미지 전처리를 수행한다. 장치는 스펙트로그램 이미지에 대하여 이미지 레벨에서의 수정을 수행한다. 예를 들어, 전처리는 잡음 감소 연산(예: 필터링, 이동 평균, 블러링 등), 경계 값 억제 연산(예: 임계치 미만의 값들을 최소값들로 변경, 임계치에 인접한 값들의 상향 또는 하향 조정 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 실시간 스펙트로그램에서 신호 영역을 보다 효과적으로 선택하기 위해서, 잡음 감소를 위한 필터 처리, FFT 처리에서 발생하는 매우 낮은 레벨의 하한 제한을 설정하는 처리, 하한에서 일정 레벨 이상의 값에 상한 제한을 설정하는 처리, 연속된 특정 개수 이하의 픽셀 처리 중 적어도 하나의 이미지 처리 알고리즘이 적용될 수 있다. 즉, 장치는 전처리를 통해 스펙트로그램 이미지로부터 2차(secondary) 이미지를 생성한다. 여기서, 하한 제한의 설정은 하한 보다 낮은 픽셀 값들을 모두 하한 임계값으로 변경하는 것을 의미하고, 상한 제한의 설정은 상한 보다 높은 픽셀 값들을 모두 상한 임계값으로 변경하는 것을 의미한다. 또한, 하한 제한의 설정은 신호와 잡음의 경계를 구분의 정확도를 높이기 위한 레벨에 대한 조절로 이해될 수 있으며, 상한 제한의 설정은 수신기에 가까이 있는 강한 신호로 인해 멀리 있는 미약한 드론 신호를 탐지하는 성능의 저하를 막기 위해 함으로써 미약한 드론 신호 탐지 성능을 향상하기 위한 것으로 이해될 수 있다.Referring to FIG. 6 , in step S601 , the device performs image pre-processing. The device performs image-level correction on the spectrogram image. For example, preprocessing may include noise reduction operations (e.g. filtering, moving average, blurring, etc.), boundary value suppression operations (e.g. changing values below a threshold to minimum values, adjusting values close to a threshold upward or downward, etc.) may include at least one of That is, in order to more effectively select a signal region in the real-time spectrogram, filter processing for noise reduction, processing of setting a very low-level lower limit that occurs in FFT processing, and setting an upper limit on a value above a certain level at the lower limit At least one image processing algorithm among processing and continuous processing of pixels of a specific number or less may be applied. That is, the device generates a secondary image from the spectrogram image through pre-processing. Here, setting the lower limit means changing all pixel values lower than the lower limit to the lower threshold, and setting the upper limit means changing all pixel values higher than the upper limit to the upper threshold. In addition, the setting of the lower limit can be understood as an adjustment of the level to increase the accuracy of distinguishing the boundary between the signal and the noise, and the setting of the upper limit can detect a weak drone signal far away due to a strong signal close to the receiver It can be understood to improve the detection performance of the weak drone signal by doing it to prevent the performance degradation.

S603 단계에서, 장치는 픽셀 값들을 이진 값들로 변환한다. 이진 값으로의 변환을 위해 미리 정의된 임계치 또는 이미지에 기반하여 결정된 임계치가 이용된다. 즉, 장치는 전처리된 스펙트로그램 이미지의 픽셀들 각각의 값을 임계치와 비교하고, 임계치 이상이면 해당 픽셀의 값을 긍정의 값으로, 임계치 미만이면 해당 픽셀의 값을 부정의 값으로 변경한다. 다시 말해, 장치는 2차 이미지의 픽셀 값들 각각을 이진화함으로써 3차(tertiary) 이미지를 생성한다.In step S603, the device converts the pixel values into binary values. A predefined threshold or a threshold determined based on the image is used for conversion to a binary value. That is, the device compares the value of each pixel of the preprocessed spectrogram image with a threshold, and changes the value of the corresponding pixel to a positive value if it is above the threshold and to a negative value if it is less than the threshold. In other words, the device creates a tertiary image by binarizing each of the pixel values of the secondary image.

S605 단계에서, 장치는 긍정의 값을 가지는 픽셀들을 포함하도록 적어도 하나의 영역을 결정한다. 일 실시 예에 따라, 하나의 영역은 시작점, 가로 길이, 세로 길이로 특정되는 직사각형 모양으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 임계 개수 이상의 인접한 긍정의 값을 가지는 픽셀들을 포함하는 픽셀 군집 내의 모든 픽셀들을 포함하도록 영역이 결정될 수 있다. 이 경우, 부정의 값을 가지는 적어도 하나의 픽셀이 영역에 포함될 수 있다. 다른 예로, 부정의 값을 가지는 픽셀이 포함되지 아니하도록 영역이 결정될 수 있다. 이 경우, 군집 내의 긍정의 값을 가지는 적어도 하나의 픽셀이 영역에서 제외될 수 있다. 또 다른 예로, 긍정의 값을 가지는 픽셀 대비 부정의 값을 가지는 픽셀의 비율이 최소화되도록 영역이 결정될 수 있다. In step S605 , the device determines at least one region to include pixels having a positive value. According to an embodiment, one region may be determined to have a rectangular shape specified by a starting point, a horizontal length, and a vertical length. For example, the region may be determined to include all pixels in a pixel cluster that include pixels having a threshold number or more of adjacent positive values. In this case, at least one pixel having a negative value may be included in the region. As another example, the region may be determined so that pixels having a negative value are not included. In this case, at least one pixel having a positive value in the cluster may be excluded from the region. As another example, the area may be determined such that a ratio of a pixel having a negative value to a pixel having a positive value is minimized.

도 6을 참고하여 설명한 절차에서, 픽셀 값들이 이진 값들로 변환되는 동작이 수행되며, 이를 위해, 임계치의 결정이 요구된다. 임계치는 다양한 기준에 따라 결정될 수 있으며, 본 발명은 특정한 임계치 결정 기준에 제한되지 아니한다. 일 실시 예에 따라, 임계치는 스펙트로그램 이미지의 히스토그램에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 장치는 히스토그램에서 임계값을 기준으로 픽셀들을 2개의 클래스들로 구분할 때, 클래스들 간의 분산이 최대화되도록 임계값을 설정할 수 있다. 즉, 장치는 두 클래스들의 명암 분포를 가장 균일하게 하는 값을 임계값으로 설정할 수 있다.In the procedure described with reference to FIG. 6 , an operation in which pixel values are converted into binary values is performed, and for this purpose, determination of a threshold is required. The threshold value may be determined according to various criteria, and the present invention is not limited to a specific threshold value determination criterion. According to an embodiment, the threshold may be determined based on a histogram of a spectrogram image. For example, when dividing pixels into two classes based on the threshold in the histogram, the device may set the threshold to maximize the variance between the classes. That is, the device may set a value that most uniformly distributes the light/dark distribution of the two classes as the threshold value.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스펙트로그램 이미지에서 선택된 신호 영역들의 예를 도시한다. 도 7a 및 도 7b는 스펙트로그램 이미지에 대한 전처리 후 신호 대역을 선택하고, 대역 내에서도 방향 탐지를 위해 사용할 영역을 표시한 결과를 예시한다. 도 7a 및 도 7b 각각에서, 25개의 신호 영역들 및 16개의 신호 영역들이 선택되었다. 기존의 광대역 방향 탐지 기술은 특정 시간에서 대역폭 내의 모든 주파수 채널을 대상으로 임계 레벨 이상이면 주파수(채널)별로 수행된다. 반면, 도 7a 및 도 7b과 같이, 무인 항공기에 관련된 신호가 존재할 것으로 예상되는 신호 대역을 추출함으로써 경계를 구분하고, 구분된 영역에 속한 특정 주파수(예: 채널) 내에서 방향 탐지를 수행하면, 방향 탐지를 위한 연산량이 크게 감소하고, 결과적으로 방향 탐지 수행 시간이 감소될 수 있다. 나아가, 영역들 중 최대 레벨 또는 최대 레벨 인근의 주파수(예: 채널)을 합쳐서 채널 방향 탐지를 수행함으로써, 방향 탐지 수행 시간이 최소화될 수 있다. 7A and 7B illustrate examples of signal regions selected in a spectrogram image according to an embodiment of the present invention. 7A and 7B illustrate a result of selecting a signal band after pre-processing for a spectrogram image and displaying a region to be used for direction detection even within the band. In each of FIGS. 7A and 7B , 25 signal regions and 16 signal regions were selected. The existing wideband direction finding technique is performed for each frequency (channel) if the threshold level is higher than the threshold level for all frequency channels within the bandwidth at a specific time. On the other hand, as shown in FIGS. 7A and 7B, the boundary is divided by extracting the signal band in which the signal related to the unmanned aerial vehicle is expected to exist, and direction detection is performed within a specific frequency (eg, channel) belonging to the divided area, The amount of computation for direction detection is greatly reduced, and as a result, the direction detection execution time may be reduced. Furthermore, by performing channel direction detection by adding up frequencies (eg, channels) at the maximum level or near the maximum level among regions, the direction detection execution time may be minimized.

도 7a 및 도 7b은 WiFi 대역에서의 스펙트로그램을 예시한다. 따라서, 스펙트로그램에서, 무인 항공기 신호를 포함하는 영역과 WiFi 신호를 포함하는 영역이 혼재되어 있다. 이 경우, 방향 탐지를 수행하면 무인 항공기 및 WiFi 장치는 서로 다른 입사각으로 추정될 것이므로, 복수의 방향 탐지 결과들을 그룹핑함으로써 무인 항공기가 구분될 수 있다.7A and 7B illustrate spectrograms in the WiFi band. Therefore, in the spectrogram, the area including the unmanned aerial vehicle signal and the area including the WiFi signal are mixed. In this case, since the unmanned aerial vehicle and the WiFi device will be estimated at different angles of incidence when direction detection is performed, the unmanned aerial vehicle may be distinguished by grouping a plurality of direction detection results.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인 항공기의 방향을 탐지하는 절차의 일 예를 도시한다. 도 8은 장치(예: 도 1의 탐지 장치(110))의 동작 방법을 예시한다.8 illustrates an example of a procedure for detecting a direction of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. 8 illustrates a method of operation of a device (eg, the detection device 110 of FIG. 1 ).

도 8을 참고하면, S801 단계에서, 장치는 배열 안테나의 안테나 요소들 간 위상 차이 값을 확인한다. 배열 안테나는 1차원 배열 안테나 또는 2차원 배열 안테나일 수 있다. Referring to FIG. 8 , in step S801, the device checks a phase difference value between antenna elements of an array antenna. The array antenna may be a one-dimensional array antenna or a two-dimensional array antenna.

S803 단계에서, 장치는 위상 차이 값에 기반하여 신호의 입사각을 결정한다. 신호의 방향에 따라 하나의 안테나 요소와 신호원 간 거리 및 다른 하나의 안테나 요소와 신호원 간 거리에 차이가 발생할 수 있고, 거리 상의 차이는 위상의 차이를 야기한다. 따라서, 안테나 요소들에 수신되는 신호들 간 위상 차이에 기반하여 입사각이 계산될 수 있다. 여기서, 입사각은 방위각(azimuth) 및 앙각(elevation) 중 적어도 하나를 포함한다. In step S803, the device determines the incident angle of the signal based on the phase difference value. Depending on the direction of the signal, a difference may occur between a distance between one antenna element and a signal source and a distance between another antenna element and a signal source, and the difference in distance causes a phase difference. Accordingly, the angle of incidence may be calculated based on the phase difference between signals received by the antenna elements. Here, the angle of incidence includes at least one of an azimuth and an elevation.

S805 단계에서, 장치는 입사각에 기반하여 무인 항공기의 방향을 결정한다. 입사각은 안테나 배열에 포함되는 안테나 요소들에 기준하는 상대적인 방향을 지시한다. 따라서, 장치는 위상 차이 값에 기반하여 계산된 입사각을 절대적 방향 또는 다른 기준에 기반하는 방향으로 변환할 수 있다.In step S805, the device determines the direction of the unmanned aerial vehicle based on the angle of incidence. The angle of incidence indicates a relative direction with respect to antenna elements included in the antenna array. Accordingly, the device may convert the calculated angle of incidence based on the phase difference value into an absolute direction or a direction based on other criteria.

도 8을 참고하여 설명한 바와 같이, 무인 항공기의 방향이 결정될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 방향에 더하여, 무인 항공기와의 거리가 더 추정될 수 있다. 예를 들어, 장치는 무인 항공기에 대한 신호 세기에 기반하여 거리를 추정할 수 있다. 다른 예로, 장치는 신호 외 다른 수단(예: 소리 크기, 영상 등)에 기반하여 거리를 추정할 수 있다. 이 경우, 장치는 결정된 방향에서 수집된 소리, 결정된 방향을 촬영한 영상 등에 기반하여 무인 항공기가 얼마나 멀리 위치하는지 추정할 수 있다.As described with reference to FIG. 8 , the direction of the unmanned aerial vehicle may be determined. According to another embodiment, in addition to the direction, a distance to the unmanned aerial vehicle may be further estimated. For example, the device may estimate the distance based on signal strength to the unmanned aerial vehicle. As another example, the device may estimate the distance based on a means other than the signal (eg, loudness, image, etc.). In this case, the device may estimate how far the unmanned aerial vehicle is located based on a sound collected in the determined direction, an image captured in the determined direction, and the like.

또 다른 실시 예에 따라, 방향에 더하여, 무인 항공기의 위치가 더 추정될 수 있다. 예를 들어, 둘 이상의 방향 탐지 장치들을 이용하여 위치가 추정될 수 있다. 서로 다른 위치들에 배치된 방향 탐지 장치들 각각에 의해 방향이 추정되면, 추정된 방향들을 나타내는 벡터가 지도 상에서 교차하는 지점이 무인 항공기의 위치로 추정될 수 있다. 즉, 둘 이상의 장치들을 이용하여 각각에서 탐지된 방향들에 기반하여 무인 항공기의 존재 여부 및 방향/위치가 추정될 수 있다.According to another embodiment, in addition to the direction, the location of the unmanned aerial vehicle may be further estimated. For example, the location may be estimated using two or more direction finding devices. When directions are estimated by each of the direction finding devices disposed at different locations, a point where vectors representing the estimated directions intersect on the map may be estimated as the location of the unmanned aerial vehicle. That is, the existence and direction/position of the unmanned aerial vehicle may be estimated based on directions detected from each using two or more devices.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배열 안테나를 이용한 입사각 결정의 원리를 도시한다. 도 9a는 2차원 평면에서의 각도 결정을, 도 9b는 3차원 공간에서의 각도 결정을 예시한다.9A and 9B illustrate a principle of determining an incident angle using an array antenna according to an embodiment of the present invention. 9A illustrates the determination of an angle in a two-dimensional plane, and FIG. 9B illustrates an angle determination in a three-dimensional space.

도 9a를 참고하면, 제1 안테나 요소(911), 제2 안테나 요소(912), 제3 안테나 요소(913)가 평면 상에 직각으로 배치되어 있다. 제1 안테나 요소(911) 및 제2 안테나 요소(912)를 지나는 직선 및 신호의 방향을 나타내는 벡터 간 각도는 α이다. 이에 따라, 제1 안테나 요소(911) 및 제2 안테나 요소(912)에서의 수신 신호들의 전파 거리의 차이는 d·cosα이다. 여기서, d는 제1 안테나 요소(911) 및 제2 안테나 요소(912) 간 거리이다. 전파 거리의 차이는 위상 차로부터 도출될 수 있으므로, 제1 안테나 요소(911) 및 제2 안테나 요소(912)에서의 수신 신호들 간 위상 차로부터, 각도 α가 결정될 수 있다.Referring to FIG. 9A , a first antenna element 911 , a second antenna element 912 , and a third antenna element 913 are disposed at right angles on a plane. An angle between a straight line passing through the first antenna element 911 and the second antenna element 912 and a vector indicating the direction of the signal is α. Accordingly, the difference between the propagation distances of the received signals in the first antenna element 911 and the second antenna element 912 is d·cosα. Here, d is the distance between the first antenna element 911 and the second antenna element 912 . Since the difference in propagation distance may be derived from the phase difference, the angle α may be determined from the phase difference between the received signals at the first antenna element 911 and the second antenna element 912 .

도 9b를 참고하면, 제1 안테나 요소(911), 제2 안테나 요소(912), 제3 안테나 요소(913)가 x-y 평면 상에 직각으로 배치되어 있다. 신호는 방위각(azimuth) α 및 앙각(elevation) Δ으로 수신된다. 제1 안테나 요소(911) 및 제3 안테나 요소(913) 간 전파 거리 차이 L1은 d·cosα·cosΔ이고, 제1 안테나 요소(911) 및 제2 안테나 요소(912) 간 전파 거리 차이 L2는 d·sinα·sinΔ이다. 따라서, 제1 안테나 요소(911) 및 제3 안테나 요소(913)의 수신 신호들 간 위상 값 차이, 제1 안테나 요소(911) 및 제2 안테나 요소(912)의 수신 신호들 간 위상 값 차이에 기반하여, 방위각 α 및 앙각 Δ이 결정될 수 있다.Referring to FIG. 9B , the first antenna element 911 , the second antenna element 912 , and the third antenna element 913 are disposed at right angles to the xy plane. A signal is received with an azimuth α and an elevation Δ. The propagation distance difference L 1 between the first antenna element 911 and the third antenna element 913 is d·cosα·cosΔ, and the propagation distance difference L2 between the first antenna element 911 and the second antenna element 912 is d·sinα·sinΔ. Therefore, in the phase value difference between the received signals of the first antenna element 911 and the third antenna element 913, the phase value difference between the received signals of the first antenna element 911 and the second antenna element 912 Based on it, the azimuth angle α and the elevation angle Δ can be determined.

도 9a 및 도 9b와 같은 삼각 함수에 기반한 방식 외에, 다른 방식이 사용될 수 있다. 예를 들어, 복수의 안테나 요소들로 구성된 원형 안테나 배열에 기반하여 신호의 입사각이 결정될 수 있다. n개의 안테나 요소들이 원형 안테나 배열에 포함되는 경우, 서로 인접한 안테나들 간 수신 신호들의 위상 차이 값들을 계산하면, n개의 위상 차이 값들이 획득될 수 있다. n개의 위상 차이 값들은 하나의 벡터로 취급될 수 있고, 다양한 벡터들 각각에 대응되는 입사각들이 맵핑 테이블의 형식으로 미리 정의될 수 있다. 이 경우, 장치는 n개의 위상 차이 값들을 확인하고, 확인된 위상 차이 값들에 대응하는 입사각을 맵핑 테이블에서 확인할 수 있다.In addition to the scheme based on trigonometric functions as in FIGS. 9A and 9B , other schemes may be used. For example, an incident angle of a signal may be determined based on a circular antenna array including a plurality of antenna elements. When n antenna elements are included in the circular antenna array, n phase difference values may be obtained by calculating phase difference values of received signals between antennas adjacent to each other. The n phase difference values may be treated as one vector, and incident angles corresponding to each of the various vectors may be predefined in the form of a mapping table. In this case, the apparatus may check the n phase difference values and check the incident angle corresponding to the identified phase difference values from the mapping table.

전술한 다양한 실시 예들에 따라, 무인 항공기의 존재가 검출되고, 방향이 탐지될 수 있다. 그러나, 앞서 예로 든 바와 같이, 신호 대역에 무인 항공기에 관련된 신호 외 다른 신호(예: WiFi 신호)가 더 존재할 수 있다. 따라서, 다른 신호에 대한 탐지 결과 및 무인 항공기의 탐지 결과와 구분하는 것이 필요하다. 일 실시 예에 따라, 장치는 신호의 발생 패턴에 기반하여 무인 항공기의 탐지 결과를 구분할 수 있다. 전술한 바와 같이, 무인 항공기에서 송신 또는 수신되는 신호는 일정한 패턴(예: 짧은 지속시간, 주파수 홉핑)을 가질 수 있다. According to the above-described various embodiments, the presence of the unmanned aerial vehicle may be detected, and the direction may be detected. However, as previously exemplified, there may be other signals (eg, WiFi signals) other than signals related to the unmanned aerial vehicle in the signal band. Therefore, it is necessary to distinguish it from the detection result for other signals and the detection result of the unmanned aerial vehicle. According to an embodiment, the device may classify the detection result of the unmanned aerial vehicle based on the signal generation pattern. As described above, a signal transmitted or received from the unmanned aerial vehicle may have a certain pattern (eg, short duration, frequency hopping).

따라서, 장치는 일정한 패턴에 일정 수준 이상으로 유사한 신호를 무인 항공기에 관련된 신호로 판단할 수 있다. 구체적으로, 장치는 스펙트로그램 이미지에서 확인되는 신호 영역들을 복수의 그룹들로 분류하고, 각 그룹에 속하는 신호 영역들의 크기, 주파수 축 위치 등에 기반하여 어느 그룹이 무인 항공기에 관련된 신호에 해당하는지 판단할 수 있다. 여기서, 분류를 위해, 장치는 신호 영역의 평균 세기, 신호 영역의 대역폭, 신호 영역의 시간축 길이 중 적어도 하나를 기준으로서 사용할 수 있다.Accordingly, the device may determine a signal similar to a predetermined pattern to a certain level or more as a signal related to the unmanned aerial vehicle. Specifically, the device classifies the signal regions identified in the spectrogram image into a plurality of groups, and determines which group corresponds to the signal related to the unmanned aerial vehicle based on the size and frequency axis position of the signal regions belonging to each group. can Here, for classification, the device may use at least one of an average intensity of a signal domain, a bandwidth of a signal domain, and a time axis length of the signal domain as a reference.

앞서 설명된 일 실시 예에 따른 전파 측정 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 실시 예에 따라 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 광 기록 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.The radio wave measurement method according to the embodiment described above may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured according to the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

앞선 실시예에 대한 설명에서 참조된 도면 각각은 설명의 편의를 위해 도시된 일 실시 예에 불과하며, 각 화면에 표시된 정보들의 항목, 내용과 이미지들은 다양한 형태로 변형되어 표시될 수 있다.Each of the drawings referenced in the description of the previous embodiment is merely an embodiment shown for convenience of description, and items, contents, and images of information displayed on each screen may be modified and displayed in various forms.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (10)

무인 항공기를 탐지하는 장치의 동작 방법에 있어서,
전파를 탐지하여 실시간 스펙트로그램을 나타내는 이미지를 생성하는 단계;
상기 이미지에 대한 전처리를 수행함으로써 2차(secondary) 이미지를 생성하는 단계;
상기 2차 이미지의 픽셀 값들 각각을 이진화함으로써 3차(tertiary) 이미지를 생성하는 단계;
상기 3차 이미지에 포함되는 이진화된 값들을 가진 픽셀들 중 양의 값을 가지는 픽셀들의 적어도 하나의 군집에 기반하여 적어도 하나의 영역을 결정하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 영역에 대응하는 수신 신호들에 기반하여 상기 무인 항공기의 방향을 탐지(finding a direction)하는 단계를 포함하는 방법.
A method of operating a device for detecting an unmanned aerial vehicle, the method comprising:
generating an image representing a real-time spectrogram by detecting radio waves;
generating a secondary image by performing pre-processing on the image;
generating a tertiary image by binarizing each of the pixel values of the secondary image;
determining at least one region based on at least one cluster of pixels having a positive value among pixels having binarized values included in the tertiary image; and
and finding a direction of the unmanned aerial vehicle based on received signals corresponding to the at least one area.
청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 영역을 복수의 그룹들로 분류하는 단계; 및
상기 복수의 그룹들 각각에 속하는 적어도 하나의 신호 영역의 크기, 주파수 축 위치 중 적어도 하나에 기반하여 상기 무인 항공기에 관련된 신호에 대응하는 그룹을 확인하는 단계를 더 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
classifying the at least one region into a plurality of groups; and
The method further comprising the step of identifying a group corresponding to the signal related to the unmanned aerial vehicle based on at least one of a size and a frequency axis position of at least one signal region belonging to each of the plurality of groups.
청구항 1에 있어서,
상기 무인 항공기의 방향을 탐지하는 단계는,
상기 적어도 하나의 영역에 대응하는 수신 신호들에 대한 정보를 읽어오는 단계; 및
상기 수신 신호들에 대한 분석에 기반하여 상기 무인 항공기의 방향을 판단하는 단계를 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
The step of detecting the direction of the unmanned aerial vehicle comprises:
reading information on received signals corresponding to the at least one region; and
and determining the direction of the unmanned aerial vehicle based on the analysis of the received signals.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 전처리는, 상기 이미지에 대한 잡음 감소 연산, 상기 이미지에 포함된 픽셀 값들에 대한 경계 값 억제 연산 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
The pre-processing includes at least one of a noise reduction operation on the image and a boundary value suppression operation on pixel values included in the image.
청구항 5에 있어서,
상기 경계 값 억제 연산은, 상기 픽셀 값들 중 임계치 미만의 값들을 최소값들로 변경하는 연산, 상기 임계치에 인접한 값들의 상향 또는 하향 조정하는 연산 중 하나를 포함하는 방법.
6. The method of claim 5,
The boundary value suppression operation includes one of an operation of changing values less than a threshold among the pixel values to minimum values and an operation of upwardly or downwardly adjusting values adjacent to the threshold.
청구항 1에 있어서,
상기 무인 항공기의 방향을 탐지하는 과정은,
배열 안테나의 안테나 요소들에서의 수신 신호들 간 위상 차이 값들을 확인하는 단계;
상기 위상 차이 값들에 기반하여 상기 수신 신호들의 입사각을 결정하는 단계;
상기 입사각에 기반하여 상기 방향을 탐지하는 단계를 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
The process of detecting the direction of the unmanned aerial vehicle is
checking phase difference values between received signals at antenna elements of an array antenna;
determining an incident angle of the received signals based on the phase difference values;
and detecting the direction based on the angle of incidence.
청구항 1에 있어서,
상기 무인 항공기와의 거리를 추정하는 단계를 더 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
The method further comprising the step of estimating a distance to the unmanned aerial vehicle.
청구항 8에 있어서,
상기 거리는, 상기 방향에서 수집된 소리, 상기 방향을 촬영한 영상 중 적어도 하나에 기반하여 추정되는 방법.
9. The method of claim 8,
The distance is estimated based on at least one of a sound collected in the direction and an image captured in the direction.
무인 항공기를 탐지하는 장치에 있어서,
수신 신호들을 수신하는 신호 수신부;
상기 수신된 신호들에 대한 실시간 스펙트로그램을 생성하는 실시간 신호 처리부; 및
상기 실시간 신호 처리부에 연결된 프로세서를 포함하며,
상기 프로세서는,
전파를 탐지하여 상기 실시간 스펙트로그램에 기반하여 이미지를 생성하고,
상기 이미지에 대한 전처리를 수행함으로써 2차(secondary) 이미지를 생성하고,
상기 2차 이미지의 픽셀 값들 각각을 이진화함으로써 3차(tertiary) 이미지를 생성하고,
상기 3차 이미지에 포함되는 이진화된 값들을 가진 픽셀들 중 양의 값을 가지는 픽셀들의 적어도 하나의 군집에 기반하여 적어도 하나의 영역을 결정하고,
상기 적어도 하나의 영역에 대응하는 수신 신호들에 기반하여 상기 무인 항공기의 방향을 탐지하는 장치.
A device for detecting an unmanned aerial vehicle, comprising:
a signal receiving unit for receiving received signals;
a real-time signal processing unit that generates a real-time spectrogram of the received signals; and
A processor connected to the real-time signal processing unit,
The processor is
To detect radio waves and generate an image based on the real-time spectrogram,
By performing pre-processing on the image, a secondary image is generated,
A tertiary image is generated by binarizing each of the pixel values of the secondary image,
determining at least one region based on at least one cluster of pixels having a positive value among pixels having binarized values included in the tertiary image;
An apparatus for detecting a direction of the unmanned aerial vehicle based on received signals corresponding to the at least one area.
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