KR102349841B1 - 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 고전력을 이용한 재밍신호를 송신하는 재밍신호원에서 송신된 재밍신호를 식별하고 방향을 탐지하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 4개의 광대역 패치 안테나를 이용하여 고각 방향과 방위각 방향의 탐지가 가능하도록 구성하고, 제작단가의 상승에 큰 영향을 미치는 신호 처리기의 대역폭을 넓히지 않고서도 제1 및 제2 대역의 재밍신호원에 대한 동시 식별이 가능하도록 구성함으로써 장치의 복잡도, 기술적 난이도 및 제작단가를 낮출 수 있다.

Description

재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING JAMMING SINGNAL DIRECTION}
본 발명은 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 고전력을 이용한 재밍신호를 송신하는 재밍신호원에서 송신된 재밍신호를 식별하고 방향을 탐지하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
GPS(Global Positioning System)는 21세기에 접어들면서 차량용 네비게이션과 스마트폰 등의 이동 통신기기 등에 접목되어 일상생활에서 쉽게 사용되고 있을 뿐만 아니라 이동 통신망, 전력망, 금융망 등의 국가 기간통신망에서도 활용되고 있는 등 날이 갈수록 다양한 분야에서 매우 중요한 역할을 담당할 것으로 기대하고 있다.
하지만, GPS는 신호세기가 미약하므로 전파방해에 취약할 수 밖에 없는 문제가 있다. 즉, GPS 위성에서 강한 세기의 GPS 신호가 출력되더라도 지상까지 도달하는 동안 거리에 따른 신호전력 감소 또는 구름과 같은 장해물들에 의한 감쇄 영향으로 지상의 수신 단말기에 도달하는 GPS 신호는 상대적으로 약한 상태로 수신된다.
따라서, GPS 신호가 약해진 상태에서 다른 신호 발생원으로부터 전자파 간섭을 받는 경우 지상의 수신 단말기로 수신되는 실제 GPS 수신신호의 감도는 매우 약해질 수 밖에 없기 때문에 GPS 신호를 추적해서 원 신호를 복조해 내는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라 사실상 불가능해질 수 있다. GPS 신호수신을 저해하는 전파교란은 자연적인 전파교란과 의도적인 전파교란이 있으며, 자연적인 전파교란 보다는 의도적인 전파교란이 국방 및 민간 분야 모두에서 최근 심각한 문제로 대두되고 있다.
의도적인 전파교란 기법으로는 크게 잡음기법과 기만기법이 알려져 있다. 이중 잡음기법은 GPS 신호보다 40dB 이상의 강한 잡음신호를 방출하여 수신기가 GPS 신호를 안정적으로 수신하지 못하게 방해하는 기법으로서, 일명 재밍(Jamming)이라고 한다. 잡음기법은 재밍장치의 제작이 용이하고, 고출력으로 방사하기만 하면 되는 단순한 교란방법으로서, 초기부터 개발된 기술이며 현재까지도 많이 사용되고 있다.
이와 같이, 최근에는 GPS 재밍신호를 의도적으로 발생하여 여러 플랫폼에 장착된 GPS 시스템을 무력화하는 기술이 점차 고도화되고, GPS 교란시도가 빈번하게 일어남에 따라 다소자의 배열 안테나를 이용하여 GPS 재밍신호를 발생하는 재밍신호원을 식별 및 방향을 탐지하고 추적하는 기술에 대한 관심이 증가하는 추세에 있다.
일반적으로, 재밍신호원을 식별하는 탐지장치는 안테나를 통해 수신된 재밍신호를 수신기를 통해 분석하고, 재밍신호원의 방향탐지는 각각의 안테나로부터 수신된 신호의 진폭비교나 위상비교 등을 이용하여 신호의 도래방향을 탐지할 수 있다.
일례로, 재밍신호원의 방향 탐지용 안테나는 진폭 비교방식의 경우 루프 안테나를 주로 사용하고, 위상 비교방식의 경우에는 다수의 모노폴 또는 다이폴을 이용한 선형 배열안테나 또는 평면 배열안테나가 사용된다. 또한, 주파수의 범위에 따라 광대역에서 동작하는 비발디 및 스파이럴과 같은 안테나 타입이 사용되기도 한다.
이러한 탐지장치의 성능은 주파수 대역, 안테나의 개수 및 방향 탐지 알고리즘 등에 따라 결정되며, 통상적으로는 배열 안테나의 소자 수가 증가할수록 방향 탐지의 정밀성 역시 증가한다. 하지만, 탐지장치를 실제로 설계 및 구현하는 경우에는 시스템이 복잡해지기 때문에 제작의 난이도와 단가가 상승하는 문제점이 존재한다.
KR 10-1882676 B1, 2018. 07. 23.
본 발명은 고전력을 이용한 재밍신호를 송신하는 재밍신호원에서 송신된 재밍신호를 보다 간단한 방법과 구성으로 식별 및 방향을 탐지하여 장치의 복잡도와 제작단가를 낮출 수 있는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템은 재밍신호의 고각을 탐지하는 제1 및 제2 고각 안테나; 상기 재밍신호의 방위각을 탐지하는 제1 및 제2 방위각 안테나; 상기 제1 및 제2 고각 안테나 중 어느 하나의 고각 안테나로부터 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하여 각 대역의 신호세기를 상호 비교한 후 상대적으로 신호세기가 큰 대역의 재밍신호를 검출하고, 상기 제1 및 제2 고각 안테나와 상기 제1 및 제2 방위각 안테나를 통해 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 재밍신호 수신부; 및 상기 재밍신호 수신부로부터 전송된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하고, 수신된 제1 및 제2 대역 중 상기 재밍신호 수신부에서 검출된 큰 대역에 해당하는 대역에 대해서만 신호 처리를 수행하여 재밍신호원의 방향을 탐지하는 신호 처리부를 포함한다.
또한, 상기 재밍신호 수신부는 상기 제1 및 제2 고각 안테나 중 어느 하나의 고각 안테나를 통해 수신된 제1 및 제2 대역 중 신호세기가 큰 대역을 검출하여 상기 신호 처리부로 전송하는 대역 검출부; 상기 제1 및 제2 고각 안테나를 통해 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하여 상기 신호 처리부로 전송하는 제1 및 제2 고각 수신부; 및 상기 제1 및 제2 방위각 안테나를 통해 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하여 상기 신호 처리부로 전송하는 제1 및 제2 방위각 수신부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 대역 검출부는 상기 제1 고각 안테나로부터 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 스위칭하는 스위칭부; 상기 스위칭부에서 출력된 제1 및 제2 재밍신호의 대역을 분배하는 2-방향 분배기; 상기 2-방향 분배기에서 분배된 제1 및 제2 대역 중 제1 대역만 통과시키는 제1 대역통과필터; 상기 2-방향 분배기에서 분배된 제1 및 제2 대역 중 제2 대역만 통과시키는 제2 대역통과필터; 및 상기 제1 및 제2 대역통과필터를 각각 통과한 제1 및 제2 대역의 신호세기를 서로 비교하여 상대적으로 신호세기가 큰 대역을 검출하는 신호세기 검출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호세기 검출부는 상기 제1 및 제2 대역통과필터를 각각 통과한 제1 및 제2 대역의 재밍신호에 해당하는 각 대역의 RF 신호세기를 직류전압으로 변환한 후 제1 대역의 전압레벨과 제2 대역의 전압레벨을 비교하여 상대적으로 전압레벨이 높은 대역을 신호세기가 큰 대역으로 검출할 수 있다.
또한, 상기 제1 고각 수신부는 입력단이 상기 스위칭부의 제2 출력단과 접속되어 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 의해 상기 제1 고각 안테나로부터 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부; 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단에 접속되어 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단으로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부; 및 제1 출력단이 상기 증폭부에 접속되고 제2 출력단이 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 상기 신호 처리부에 접속되어 상기 증폭부에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단을 통해 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 어느 하나를 상기 신호 처리부로 전송하는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 고각 수신부는 입력단이 상기 제2 고각 안테나와 접속되어 상기 제2 고각 안테나로 수신되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부; 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단에 접속되어 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단으로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부; 및 제1 출력단이 상기 증폭부에 접속되고 제2 출력단이 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 상기 신호 처리부에 접속되어 상기 증폭부에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단을 통해 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 어느 하나를 상기 신호 처리부로 전송하는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 방위각 수신부는 입력단이 상기 제1 방위각 안테나와 접속되어 상기 제1 방위각 안테나로 수신되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부; 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단에 접속되어 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단으로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부; 및 제1 출력단이 상기 증폭부에 접속되고 제2 출력단이 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 상기 신호 처리부에 접속되어 상기 증폭부에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단을 통해 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 어느 하나를 상기 신호 처리부로 전송하는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 방위각 수신부는 입력단이 상기 제2 방위각 안테나와 접속되어 상기 제2 방위각 안테나로 수신되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부; 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단에 접속되어 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단으로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부; 및 제1 출력단이 상기 증폭부에 접속되고 제2 출력단이 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 상기 신호 처리부에 접속되어 상기 증폭부에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단을 통해 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 어느 하나를 상기 신호 처리부로 전송하는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 대역의 재밍신호는 GPS L1 및 L2 대역의 재밍신호, 러시아 GLONASS(Global orbiting navigation satellite system) G1 및 G2 대역의 재밍신호 또는 중국 BEIDOU B1 및 B2 대역의 재밍신호 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 재밍신호 식별 및 방향 탐지 방법은 제1 및 제2 고각 안테나 중 상기 제1 고각 안테나를 통해 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 비교하여 상대적으로 신호세기가 큰 대역의 재밍신호를 검출하는 과정; 및 상기 제1 및 제2 고각 안테나와 제1 및 제2 방위각 안테나를 통해 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 각각 수신하고, 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 신호세기가 큰 대역의 재밍신호에 대해서만 신호처리하여 재밍송신원의 방향을 탐지하는 과정을 포함한다.
또한, 상기 신호세기가 큰 대역의 재밍신호를 검출하는 과정은 상기 제1 고각 안테나를 통해 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 과정; 상기 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 서로 분리하는 과정; 및 분리된 제1 및 제2 대역의 신호세기를 상호 비교하여 신호세기가 상대적으로 큰 대역을 검출하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 대역의 재밍신호는 GPS L1 및 L2 대역의 재밍신호, 러시아GLONASS(Global orbiting navigation satellite system) G1 및 G2 대역의 재밍신호 또는 중국 BEIDOU B1 및 B2 대역의 재밍신호 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 의하면, 4개의 광대역 패치 안테나를 이용하여 고각 방향과 방위각 방향의 탐지가 가능하도록 구성하고, 제작단가의 상승에 큰 영향을 미치는 신호 처리기의 대역폭을 넓히지 않고서도 제1 및 제2 대역의 재밍신호원에 대한 동시 식별이 가능하도록 구성함으로써 장치의 복잡도, 기술적 난이도 및 제작단가를 낮출 수 있다.
즉, 본 발명은 제1 및 제2 대역의 재밍신호의 동시 탐지가 가능한 고각 및 방위각 탐지용 제1 및 제2 고각 안테나와 제1 및 제2 방위각 안테나를 구성하고, 제1 및 제2 고각 안테나 중 어느 하나의 고각 안테나를 통해 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 재밍신호 수신부에서 제1 및 제2 대역의 재밍신호의 신호세기를 비교한 후 상대적으로 신호세기가 큰 대역의 재밍신호를 검출하고, 제1 및 제2 고각 안테나와 제1 및 제2 방위각 안테나로 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 재밍신호 수신부에서 검출된 신호세기가 큰 대역의 재밍신호에 대해 신호 처리한다.
따라서, 신호 처리부가 제1 및 제2 대역의 광대역에서 신호처리를 수행하는 것이 아니라 제1 및 제2 대역의 신호세기에 따라 선택된 어느 하나의 대역 내에서 선택적으로 신호처리를 수행함에 따라 기존 시스템 대비 설계 구조가 단순하고, 제작 단가 또한 현저하게 낮출 수 있다. 즉, 시스템 복잡도, 기술적 난이도 및 제작단가를 낮출 수 있다. 예를 들어, GPS L1 및 L2 대역의 재밍신호의 경우, 기존 시스템에서는 신호 처리부에서 1.227GHz~1.575GHz의 광대역에서 신호처리(최소 350MHz 대역폭)를 수행해야 하지만, 본 발명에서는 대략 60MHz 대역폭에서 신호처리를 수행하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 재밍신호 식별 및 방향 탐지방법을 도시한 흐름도.
도 3은 도 2에 도시된 재밍신호의 대역을 검출 선택하는 과정을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템(10)은 고전력을 이용한 재밍신호를 송신하는 재밍신호원(미도시)에서 송신된 재밍신호를 고각 방향과 방위각 방향에서 각각 수신하고, 각각 광대역 패치 안테나로 이루어진 한 쌍의 고각 안테나(E1, E2)와 한 쌍의 방위각 안테나(A1, A2)를 포함한다.
고각 안테나(E1, E2)는 외부신호인 재밍신호의 발신위치인 재밍신호원의 발신 고도를 측정하기 위해 2개가 한 쌍으로 지표면을 기준으로 수직하게 각각 설치된다. 즉, 고각 안테나(E1, E2)는 재밍신호의 고각을 탐지하기 위해 각각 설치된다.
방위각 안테나(A1, A2)는 고각 안테나(E1, E2)와 마찬가지로 2개가 한 쌍으로 지표면을 기준으로 수평으로 각각 설치되어 재밍신호원의 방위를 각각 측정한다. 즉, 방위각 안테나(A1, A2)는 재밍신호의 방위각을 탐지하기 위해 각각 설치된다.
한 쌍의 고각 안테나(E1, E2)와 방위각 안테나(A1, A2)는 이중 급전을 위해 상하부가 루프-루프 패치형상으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 고각 안테나(E1, E2)와 방위각 안테나(A1, A2)의 양단이 모두 루프 패치형상으로 이루어짐으로써 고각 안테나(E1, E2)와 방위각 안테나(A1, A2)는 일반적인 하나의 루프 패치로 이루어진 구조에 비해 2배의 루프를 가지게되어 한 변의 길이가 λg/4 일 때 공진이 가능하다.
이러한 고각 안테나(E1, E2)와 방위각 안테나(A1, A2)를 통해 수신된 재밍신호, 즉 제1 및 제2 대역의 재밍신호는 RF 수신부인 재밍신호 수신부(11)로 전송된다.
재밍신호 수신부(11)는 도 1과 같이, 한 쌍의 고각 안테나(E1, E2) 중 어느 하나의 고각 안테나, 예를 들면, 제1 고각 안테나(E1)를 통해 수신되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신한 후 신호세기를 검출하여 상호 비교한 다음, 상대적으로 신호세기가 큰 대역을 검출하는 한편, 고각 안테나(E1, E2)와 방위각 안테나(A1, A2)를 통해 각각 수신되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 신호 처리부(12)로 전송한다.
이러한 재밍신호 수신부(11)는 한 쌍의 고각 안테나(E1, E2) 중 어느 하나의 고각 안테나, 예를 들면, 제1 고각 안테나(E1)를 통해 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 신호세기가 큰 대역을 검출하여 신호 처리부(12)로 전송하는 대역 검출부(111)와, 제1 및 제2 고각 안테나(E1, E2)를 통해 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하여 신호 처리부(12)로 전송하는 제1 및 제2 고각 수신부(112, 113)와, 제1 및 제2 방위각 안테나(A1, A2)를 통해 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하여 신호 처리부(12)로 전송하는 제1 및 제2 방위각 수신부(114, 115)를 포함한다.
대역 검출부(111)는 제1 고각 안테나(E1)로부터 수신된 재밍신호를 스위칭하는 스위칭부(111a)와, 스위칭부(111a)에서 전송된 재밍신호의 제1 및 제2 대역을 분배하는 2-방향 분배기(111b)와, 2-방향 분배기(111b)에서 분배된 제1 및 제2 대역 중 제1 대역만 통과시키는 제1 대역통과필터(111c)와, 2-방향 분배기(111b)에서 분배된 제1 및 제2 대역 중 제2 대역만 통과시키는 제2 대역통과필터(111d)와, 제1 및 제2 대역통과필터(111c, 111d)를 통과한 제1 및 제2 대역의 신호세기를 서로 비교하여 상대적으로 신호세기가 큰 대역을 검출하는 신호세기 검출부(111e)를 포함한다.
신호세기 검출부(111e)는 RF 파워 검출소자로서, 제1 및 제2 대역통과필터(111c, 111d)를 각각 통과한 제1 및 제2 대역의 재밍신호에 해당하는 각각의 RF 신호세기를 직류전압(DC)으로 변환한 후 제1 대역의 전압레벨과 제2 대역의 전압레벨을 비교하여 상대적으로 전압레벨이 높은 대역을 신호세기가 큰 대역으로 검출한다.
제1 및 제2 고각 수신부(112, 113)는 한 쌍의 고각 안테나(E1, E2)를 통해 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 신호 처리부(12)로 전송하고, 제1 및 제2 방위각 수신부(114, 115)는 한 쌍의 방위각 안테나(A1, A2)를 통해 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 신호 처리부(12)로 전송한다. 이들은 동일 구성으로 이루어질 수 있다.
제1 고각 수신부(112)는 입력단이 스위칭부(111a)의 제2 출력단과 접속되어 스위칭부(111a)의 스위칭 동작(입력단과 제2 출력단이 접속)에 의해 제1 고각 안테나(E1)로부터 스위칭부(111a)를 매개로 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부(S11)와, 제1 스위칭부(S11)의 제1 출력단에 접속되어 제1 스위칭부(S11)로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부(AM1)와, 제1 출력단이 증폭부(AM1)에 접속되고 제2 출력단이 제1 스위칭부(S11)의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 신호 처리부(12)에 접속되어 증폭부(AM1)에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 제1 스위칭부(S11)의 제2 출력단을 통해 출력되는 재밍신호를 신호 처리부(12)로 전송하는 제2 스위칭부(S12)를 포함한다.
제2 고각 수신부(113)는 입력단이 제2 고각 안테나(E2)와 접속되어 제2 고각 안테나(E2)로부터 전송되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 각각 수신하여 출력하는 제1 스위칭부(S21)와, 제1 스위칭부(S21)의 제1 출력단에 접속되어 제1 스위칭부(S21)로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부(AM2)와, 제1 출력단이 증폭부(AM2)에 접속되고 제2 출력단이 제1 스위칭부(S21)의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 신호 처리부(12)에 접속되어 증폭부(AM2)에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 제1 스위칭부(S21)의 제2 출력단을 통해 출력되는 재밍신호를 신호 처리부(12)로 전송하는 제2 스위칭부(S22)를 포함한다.
그리고, 제1 방위각 수신부(114)는 입력단이 제1 방위각 안테나(A1)와 접속되어 제1 방위각 안테나(A1)로부터 전송되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부(S31)와, 제1 스위칭부(S31)의 제1 출력단에 접속되어 제1 스위칭부(S31)로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부(AM3)와, 제1 출력단이 증폭부(AM3)에 접속되고 제2 출력단이 제1 스위칭부(S31)의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 신호 처리부(12)에 접속되어 증폭부(AM3)에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 제1 스위칭부(S31)의 제2 출력단을 통해 출력되는 재밍신호를 신호 처리부(12)로 전송하는 제2 스위칭부(S32)를 포함한다.
또한, 제2 방위각 수신부(115)는 입력단이 제2 방위각 안테나(A2)와 접속되어 제2 방위각 안테나(A2)로부터 전송되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부(S41)와, 제1 스위칭부(S41)의 제1 출력단에 접속되어 제1 스위칭부(S41)로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부(AM4)와, 제1 출력단이 증폭부(AM4)에 접속되고 제2 출력단이 제1 스위칭부(S41)의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 신호 처리부(12)에 접속되어 증폭부(AM4)에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 제1 스위칭부(S41)의 제2 출력단을 통해 출력되는 재밍신호를 신호 처리부(12)로 전송하는 제2 스위칭부(S42)를 포함한다.
신호 처리부(12)는 재밍신호 수신부(11)의 제1 및 제2 고각 수신부(112, 113)와 제1 및 제2 방위각 수신부(114, 115)를 통해 수신된 제1 및 제2 대역 중 재밍신호 수신부(11)의 대역 검출부(111)에 의해 선택된 대역(신호세기가 상대적으로 큰 세기를 갖는 대역)의 재밍신호에 대해서만 신호 처리를 수행한다. 예를 들어, 신호 처리부(12)는 제1 및 제2 대역 중 제1 대역의 신호세기가 상대적으로 커 대역 검출부(111)에 의해 선택되면, 제1 및 제2 고각 수신부(112, 113)와 제1 및 제2 방위각 수신부(114, 115)를 통해 전송된 제1 대역에 대해서만 신호 처리를 수행하게 된다.
신호 처리부(12)에서는 제1 및 제2 고각 수신부(112, 113)와 제1 및 제2 방위각 수신부(114, 115)를 통해 수신된 제1 및 제2 대역 중 선택된 대역의 재밍신호를 이용하여 재밍신호원의 방향을 탐지한다. 이때, 위상 방향 탐지방법은 대한민국 등록특허 제10-1882676호(등록일: 2018. 07. 23.) 등에서 알려진 방법을 사용할 수 있다. 이외에도, 동일 기술분야에서 공지된 위상 방향 탐지방법은 모두 적용할 수 있다.
예를 들어, 신호 처리부(12)는 제1 및 제2 고각 수신부(112, 113)를 통해 각각 수신된 재밍신호를 분석하여 재밍신호원의 고각을 측정하고, 제1 및 제2 방위각 수신부(114, 115)를 통해 각각 수신된 재밍신호를 분석하여 재밍신호원의 방위각을 측정한 후 측정된 재밍신호원의 고각과 방위각을 이용하여 재밍신호원의 방향을 탐지한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 재밍신호 식별 및 방향 탐지방법을 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 도 1과 같이, 기본적으로 4개의 광대역 패치 안테나로 이루어진 제1 및 제2 고각 안테나(E1, E2)와 제1 및 제2 방위각 안테나(A1, A2)를 구성한다.
그리고, 제1 고각 안테나(E1)를 통해 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 서로 비교(전압레벨 비교)하여 신호세기가 큰 대역의 재밍신호를 검출하여 선택한다(S1).
도 3은 도 2에 도시된 재밍신호의 대역을 검출 선택하는 과정을 도시한 도면이다. 여기서, 재밍신호는 일례로 GPS L1 및 L2 대역의 재밍신호를 예로 들어 설명한다.
도 3을 참조하면, L1 대역(1.227GHz) 및 L2 대역(1.575GHz)의 재밍신호를 수신한다(S11).
이후, 제1 고각 안테나(E1)로 수신된 L1 대역 및 L2 대역의 재밍신호를 2-방향 분배기(111b)로 분배한 후 제1 및 제2 대역통과필터(111c, 111d)를 통해 분리한다(S12).
이후, 제1 및 제2 대역통과필터(111c, 111d)를 각각 통과한 L1 대역 및 L2 대역의 재밍신호를 직류전압으로 변환한 후 변환된 전압레벨을 상호 비교한다(S13).
이후, 상호 비교 결과, 신호세기(전압레벨)가 큰 대역을 검출하여 선택한다(S14, S15, S16). 예를 들어, L1 대역이 L2 대역보다 신호세기가 큰 경우에는 L1 대역을 검출하고, L2 대역이 L1 대역보다 신호세기가 큰 경우에는 L2 대역을 검출한다.
도 3과 같은 방법으로 L1 및 L2 대역 중 신호세기가 큰 대역이 선택되면, 신호 처리부(12)에서는 제1 및 제2 고각 안테나(E1, E2)와 제1 및 제2 방위각 안테나(A1, A2)를 통해 수신된 제1 및 제2 대역(L1 및 L2 대역) 중 신호세기가 큰 대역, 예를 들면 L1 대역(L1 대역이 L2 대역보다 신호세기가 큰 경우)의 재밍신호를 이용하여 고각과 방위각을 측정한 후 이를 이용하여 재밍송신원의 방향을 탐지한다(S2).
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템(10)에서는 제1 및 제2 대역의 재밍신호의 동시 탐지가 가능한 고각 및 방위각 탐지용 제1 및 제2 고각 안테나(E1, E2)와 제1 및 제2 방위각 안테나(A1, A2)를 구성하고, 제1 및 제2 고각 안테나(A1, A2) 중 어느 하나의 고각 안테나를 통해 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 재밍신호 수신부(11)에서 제1 및 제2 대역의 재밍신호의 신호세기를 비교한 후 상대적으로 신호세기가 큰 대역의 재밍신호를 검출하여 선택하고, 제1 및 제2 고각 안테나(E1, E2)와 제1 및 제2 방위각 안테나(A1, A2)로 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 재밍신호 수신부(11)에서 검출된 신호세기가 큰 대역의 재밍신호에 대해서만 신호 처리한다. 즉, 선택된 대역의 재밍신호를 이용하여 고각과 방위각을 측정한 후 이를 토대로 재밍송신원의 방향을 탐지한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템(10)은 신호 처리부(12)가 제1 및 제2 대역의 광대역에서 신호처리를 수행하는 것이 아니라 제1 및 제2 대역의 신호세기에 따라 선택된 어느 하나의 대역 내에서 선택적으로 신호처리를 수행함에 따라 기존 시스템 대비 설계 구조가 단순하고, 제작 단가 또한 현저하게 낮출 수 있다. 즉, 시스템 복잡도, 기술적 난이도 및 제작단가를 낮출 수 있다. 예를 들어, GPS L1 및 L2 대역의 재밍신호의 경우, 기존 시스템에서는 신호 처리부에서 1.227GHz~1.575GHz의 광대역에서 신호처리(최소 350MHz 대역폭)를 수행해야 하지만, 본 발명에서는 대략 60MHz 대역폭에서 신호처리를 수행하게 된다.
한편, 본 발명에서, GPS 재밍송신원의 방향을 탐지하기 위해 적용되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호는 GPS L1 및 L2 대역의 재밍신호에 한정되지 않고, 러시아가 개발한 GLONASS(Global orbiting navigation satellite system) G1 및 G2 대역의 재밍신호, 중국이 개발한 BEIDOU B1 및 B2의 대역의 재밍신호에도 적용할 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
E1, E2 : 고각 안테나
A1, A2 : 방위각 안테나
10 : 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템
11 : 재밍신호 수신부(RF 수신부)
12 : 신호 처리부
111 : 대역 검출부
112 : 제1 고각 수신부
113 : 제2 고각 수신부
114 : 제1 방위각 수신부
115 : 제2 방위각 수신부
111a : 스위칭부
111b : 2-방향 분배기
111c : 제1 대역통과필터
111d : 제2 대역통과필터
111e : 신호세기 검출부
S11, S21, S31, S41 : 제1 스위칭부
S12, S22, S32, S42 : 제2 스위칭부
AM1, AM2, AM3, AM4 : 증폭부

Claims (12)

  1. 재밍신호의 고각을 탐지하는 제1 및 제2 고각 안테나;
    상기 재밍신호의 방위각을 탐지하는 제1 및 제2 방위각 안테나;
    상기 제1 및 제2 고각 안테나 중 어느 하나의 고각 안테나로부터 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하여 각 대역의 신호세기를 상호 비교한 후 상대적으로 신호세기가 큰 대역의 재밍신호를 검출하고, 상기 제1 및 제2 고각 안테나와 상기 제1 및 제2 방위각 안테나를 통해 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 재밍신호 수신부; 및
    상기 재밍신호 수신부로부터 전송된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하고, 수신된 제1 및 제2 대역 중 상기 재밍신호 수신부에서 검출된 신호세기가 큰 대역에 해당하는 대역에 대해서만 신호 처리를 수행하여 재밍신호원의 방향을 탐지하는 신호 처리부;
    를 포함하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재밍신호 수신부는,
    상기 제1 및 제2 고각 안테나 중 어느 하나의 고각 안테나를 통해 수신된 제1 및 제2 대역 중 신호세기가 큰 대역을 검출하여 상기 신호 처리부로 전송하는 대역 검출부;
    상기 제1 및 제2 고각 안테나를 통해 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하여 상기 신호 처리부로 전송하는 제1 및 제2 고각 수신부; 및
    상기 제1 및 제2 방위각 안테나를 통해 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하여 상기 신호 처리부로 전송하는 제1 및 제2 방위각 수신부;
    를 포함하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 대역 검출부는,
    상기 제1 고각 안테나로부터 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 스위칭하는 스위칭부;
    상기 스위칭부에서 출력된 제1 및 제2 재밍신호의 대역을 분배하는 2-방향 분배기;
    상기 2-방향 분배기에서 분배된 제1 및 제2 대역 중 제1 대역만 통과시키는 제1 대역통과필터;
    상기 2-방향 분배기에서 분배된 제1 및 제2 대역 중 제2 대역만 통과시키는 제2 대역통과필터; 및
    상기 제1 및 제2 대역통과필터를 각각 통과한 제1 및 제2 대역의 신호세기를 서로 비교하여 상대적으로 신호세기가 큰 대역을 검출하는 신호세기 검출부;
    를 포함하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호세기 검출부는 상기 제1 및 제2 대역통과필터를 각각 통과한 제1 및 제2 대역의 재밍신호에 해당하는 각 대역의 RF 신호세기를 직류전압으로 변환한 후 제1 대역의 전압레벨과 제2 대역의 전압레벨을 비교하여 상대적으로 전압레벨이 높은 대역을 신호세기가 큰 대역으로 검출하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 고각 수신부는,
    입력단이 상기 스위칭부의 제2 출력단과 접속되어 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 의해 상기 제1 고각 안테나로부터 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부;
    상기 제1 스위칭부의 제1 출력단에 접속되어 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단으로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부; 및
    제1 출력단이 상기 증폭부에 접속되고 제2 출력단이 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 상기 신호 처리부에 접속되어 상기 증폭부에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단을 통해 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 어느 하나를 상기 신호 처리부로 전송하는 제2 스위칭부;
    를 포함하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 고각 수신부는,
    입력단이 상기 제2 고각 안테나와 접속되어 상기 제2 고각 안테나로 수신되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부;
    상기 제1 스위칭부의 제1 출력단에 접속되어 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단으로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부; 및
    제1 출력단이 상기 증폭부에 접속되고 제2 출력단이 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 상기 신호 처리부에 접속되어 상기 증폭부에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단을 통해 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 어느 하나를 상기 신호 처리부로 전송하는 제2 스위칭부;
    를 포함하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 방위각 수신부는,
    입력단이 상기 제1 방위각 안테나와 접속되어 상기 제1 방위각 안테나로 수신되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부;
    상기 제1 스위칭부의 제1 출력단에 접속되어 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단으로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부; 및
    제1 출력단이 상기 증폭부에 접속되고 제2 출력단이 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 상기 신호 처리부에 접속되어 상기 증폭부에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단을 통해 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 어느 하나를 상기 신호 처리부로 전송하는 제2 스위칭부;
    를 포함하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 방위각 수신부는,
    입력단이 상기 제2 방위각 안테나와 접속되어 상기 제2 방위각 안테나로 수신되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 제1 스위칭부;
    상기 제1 스위칭부의 제1 출력단에 접속되어 상기 제1 스위칭부의 제1 출력단으로부터 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 일정 크기로 증폭하는 증폭부; 및
    제1 출력단이 상기 증폭부에 접속되고 제2 출력단이 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단에 접속되며 입력단이 상기 신호 처리부에 접속되어 상기 증폭부에 의해 증폭된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 또는 상기 제1 스위칭부의 제2 출력단을 통해 출력되는 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 어느 하나를 상기 신호 처리부로 전송하는 제2 스위칭부;
    를 포함하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 대역의 재밍신호는 GPS L1 및 L2 대역의 재밍신호, 러시아 GLONASS(Global orbiting navigation satellite system) G1 및 G2 대역의 재밍신호 또는 중국 BEIDOU B1 및 B2 대역의 재밍신호 중 어느 하나인 재밍신호 식별 및 방향 탐지 시스템.
  10. 제1 및 제2 고각 안테나 중 상기 제1 고각 안테나를 통해 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 비교하여 상대적으로 신호세기가 큰 대역의 재밍신호를 검출하는 과정; 및
    상기 제1 및 제2 고각 안테나와 제1 및 제2 방위각 안테나를 통해 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 각각 수신하고, 수신된 제1 및 제2 대역의 재밍신호 중 신호세기가 큰 대역의 재밍신호에 대해서만 신호처리하여 재밍송신원의 방향을 탐지하는 과정;
    을 포함하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 신호세기가 큰 대역의 재밍신호를 검출하는 과정은,
    상기 제1 고각 안테나를 통해 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 수신하는 과정;
    상기 제1 및 제2 대역의 재밍신호를 서로 분리하는 과정; 및
    분리된 제1 및 제2 대역의 신호세기를 상호 비교하여 신호세기가 상대적으로 큰 대역을 검출하는 과정;
    을 포함하는 재밍신호 식별 및 방향 탐지 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 대역의 재밍신호는 GPS L1 및 L2 대역의 재밍신호, 러시아GLONASS(Global orbiting navigation satellite system) G1 및 G2 대역의 재밍신호 또는 중국 BEIDOU B1 및 B2 대역의 재밍신호 중 어느 하나인 재밍신호 식별 및 방향 탐지 방법.
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