KR102353314B1 - 광데이터링크 시스템을 이용한 hemp 측정 방법 및 장치, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

광데이터링크 시스템을 이용한 hemp 측정 방법 및 장치, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

실시예의 광데이터링크 시스템을 이용한 HEMP 측정 방법은 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계와, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계와, 적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 단계와, 상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계와, 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

광데이터링크 시스템을 이용한 HEMP 측정 방법 및 장치, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램{SIMULATED HEMP MEASUREMENT SYSTEM USING FIBER-OPTIC DATA LINK, COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM AND COMPUTER PROGRAM}
실시예는 광데이터링크 시스템을 이용한 HEMP 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 현대 사회에서 전자기기들은 소형화 및 집적화되었으며 스마트폰과 같이 우리 생활에 깊숙이 관여되어 있다. 이러한 각종 전기전자 및 통신장비들은 핵폭발이 일어나는 경우 발생하는 강력한 전자기 펄스(EMP, Electro Magnetic Pulse)에 의해 한순간에 마비될 수 있다.
특히 지상 30 km 이상의 고고도 핵폭발 시 발생하는 HEMP(High-altitude Electro Magnetic Pulse, 고고도 전자기 펄스)는 폭발지점에서부터 지상까지 가시선 상에 위치한 모든 영역에 있는 전자기기 및 통신시설에 영향을 미친다. 그에 따라 중요한 국가 주요 시설 및 각종 무기 체계들은 HEMP 환경에서 생존성이 보장되어야 한다.
이를 보장하기 위해서는 해당 시설 및 장비들에 대한 모사된 HEMP 환경에서의 내성 시험이 필요하고, 인가된 HEMP에 대한 전/자계세기 계측이 동반되어야 한다. 모사된 HEMP를 생성하기 위해서는 HEMP 시뮬레이터가 필요한데, 이는 고전압 펄스발생기, 안테나 구조물, 종단 저항, 접지면으로 구성되고 일반적으로 수직편파의 전자파를 발생시키는 Bounded-wave 형태의 시뮬레이터가 사용된다. 모사된 HEMP의 파형의 형태는 국제전기위원회에서 제정한 규격서에서 제시된 공개된 HEMP 파형의 형태를 따르고, 해당 파형은 도 1 및 도 2에 도시된 광대역 특성을 갖는다.
모사된 HEMP의 전/자계세기 측정은 도 3에 도시된 바와 같이, 미분 감지기(D/B-dot), BALUN(BALanced to Unbalanced), 적분기, 동축케이블, 오실로스코프를 이용하여 이루어진다. 그러나 동축케이블을 사용하여 측정된 신호를 전달할 경우, 해당 케이블이 HEMP 노출된 길이가 길어질수록 결합(Coupling)된 신호에 의해 원 신호의 왜곡이 발생할 수 있고, 고주파 대역에서의 손실이 커지는 단점이 존재한다.
이를 극복하기 위해서 전기적 신호에 영향을 받지 않는 광케이블을 이용한 신호의 전달이 필요하다. 광케이블을 사용한 신호의 전달을 위해서는 전기적 신호와 광신호 간의 변환을 수행하는 광전변환 송수신기의 사용이 필수적이다.
그러나 광전변환 송수신기의 사용 시 적분기의 사용에 있어서 어려움이 발생한다. 우선 광전변환 송수신기의 특징은 입출력 임피던스가 50
Figure 112020042139645-pat00001
에 해당하고, 안정적인 동작을 위해서는 입출력 신호가 수백 mV정도의 낮은 수준을 유지해야 한다.
미분감지기를 통해 측정된 신호를 광전변환 송신기를 통해 광신호로 변환하려면 광전변환 송신기를 적분기의 앞단이나 뒷단에 연결하여 변환을 수행할 수 있을 것이다. 먼저 적분기의 앞단에 연결되었다고 가정해보자. HEMP 신호 측정에 사용되는 적분기의 경우 HEMP 신호의 대역폭을 충분히 커버할 만큼 적분기의 시간상수 값이 커야 하는데 그에 따라 신호 세기의 감쇄되는 정도가 상당히 크다.
그런데 광전변환 송수신기의 출력 자체도 낮은 수준의 세기인데다가 적분기에 의해 감쇄되는 정도가 크기 때문에 측정된 신호가 오실로스코프의 잡음층에 묻혀 측정이 불가능해진다. 만약 광전변환 송신기가 적분기의 뒷단에 연결되어 있을 경우, 광전변환 송신기의 낮은 임피던스(50Ω) 때문에 적분기의 성능이 상당히 떨어진다.
그래서 전통적인 동축케이블 및 적분기의 사용 시에도 적분기의 출력과 연결되는 오실로스코프의 입력 임피던스를 1MΩ으로 설정하여 측정이 이루어진다. 결론적으로, 광전변환 송수신기의 사용 시 기존의 하드웨어 적분기를 이용한 측정은 신뢰성이 상당히 떨어지는 문제가 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 실시예는 종래의 동축케이블 및 하드웨어 적분기를 활용한 시간영역 측정시스템을 대체하는 광데이터링크 시스템을 이용한 HEMP 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
실시예의 광데이터링크 시스템을 이용한 HEMP 측정 방법은 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계와, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계와, 적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 단계와, 상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계와, 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예의 광데이터링크 시스템을 이용한 HEMP 측정 장치는 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 수집부와, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 제1 변환부와, 적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 제1 보상부와, 상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 제2 변환부와, 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 제2 보상부를 포함할 수 있다.
실시예는 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계와, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계와, 적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 단계와, 상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계와, 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계를 수행하기 위한 동작을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
실시예는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계와, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계와, 적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 단계와, 상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계와, 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계를 수행하기 위한 동작을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
실시예는 광데이터링크 시스템을 이용한 모사된 HEMP를 측정하는 시스템 및 기법을 제공함에 따라 케이블의 HEMP 신호 결합으로 인한 왜곡이 발생하지 않는 측정을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 HEMP 파형을 나타낸 그래프이다.
도 2는 종래의 HEMP 파형 주파수 응답 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 종래의 HEMP 측정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 HEMP 측정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 HEMP 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 HEMP 측정 장치를 이용하여 HEMP 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 적분기 시간 상수에 따른 주파수 응답 특성을 비교한 그래프이다.
도 8은 오실로스코프 노이즈에 의한 왜곡된 적분 파형을 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 실시예에 따른 HEMP 측정 시스템을 나타낸 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 HEMP 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 HEMP 측정 시스템은 미분 감지기(D/B-dot 100)와, 발룬(BALanced to Unbalanced, BALUN, 200)과, 광전변환 송신기(300), 광전변환 수신기(400), 오실로스코프(500), HEMP 측정 장치(600)를 포함할 수 있다.
미분 감지기(100)는 HEMP의 전계 세기를 측정할 수 있다. 발룬(200)은 미분 감지기(100)로부터 출력된 신호의 형태, 세기를 변환시킬 수 있다. 광전변환 송신기(300) 및 광전변환 수신기(400)는 전기적인 신호를 광신호로 변환시키거나, 광신호를 전기적인 신호로 변환시키는 역할을 한다. 오실로스코프(500)는 전기적인 신호로 변환된 출력 전압을 표시할 수 있다. 여기서, 미분 감지기(100), 발룬(200), 광전변환 송신기(300), 광전변환 수신기(400) 및 오실로스코프(500)는 광데이터링크의 구성 요소일 수 있다.
실시예에 따른 HEMP 측정장치(600)는 광데이터링크로부터 출력된 값을 이용하여 신호 세기를 보상한 HEMP를 측정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 실시예에 따른 HEMP 측정장치(600)는 수집부(610)와, 제1변환부(620)와, 제1 보상부(630)와, 제2 변환부(640)와, 제2 보상부(650)를 포함할 수 있다.
수집부(610)는 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집할 수 있다. 제1 변환부(620)는 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시킬 수 있다. 제1 보상부(630)는 적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상할 수 있다. 제2 변환부(640)는 상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환할 수 있다. 제2 보상부(650)는 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상할 수 있다.
이하에서는 HEMP 측정 장치에 의해 수행되는 HEMP 측정 방법을 설명한다.
도 6은 실시예에 따른 HEMP 측정 장치를 이용하여 HEMP 측정 방법을 나타낸 순서도이고, 도 7은 적분기 시간 상수에 따른 주파수 응답 특성을 비교한 그래프이고, 도 8은 오실로스코프 노이즈에 의한 왜곡된 적분 파형을 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 HEMP 측정 방법은 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계(S100)를 수행할 수 있다.
HEMP 전계 세기 신호에 따른 수식은 수학식 1과 같다. 이때, Rs는 센서 출력단에 연결된 임피던스 값, Aeq는 센서의 등가면적, D는 전기변위이다.
[수학식 1]
Figure 112020042139645-pat00002
실시예에 따른 HEMP 측정 방법은 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계(S200)를 수행할 수 있다.
수학식 1을 푸리에 변환 예컨대, 라플라스 변환(s=jw)을 이용하여 주파수 영역에서의 수식으로 변환하고 v(s)에 대해 정리하면 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure 112020042139645-pat00003
실시예에 따른 HEMP 측정 방법은 적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 단계(S300)를 수행할 수 있다.
적분기 전송함수(Transfer function)를 라플라스 형태로 표현하면 수학식 3과 같다. 이 때, RiCi는 적분기의 시간 상수에 해당한다.
[수학식 3]
Figure 112020042139645-pat00004
시간영역에서의 신호 전달에 따른 전체 시스템 상에서의 입출력 간의 관계는 컨볼루션(Convolution)형태라 데이터 처리가 상당히 까다롭지만 주파수 영역 표현에서는 각 측정 장비들의 전송함수의 곱으로 나타난다. 이 특징을 이용하여 변환된 주파수 영역에서의 미분 신호에 대해 가상의 적분기의 전송함수를 곱하게 되면 적분기가 적용된 신호로 보상이 이루어진다. 이 때, 적절한 시간상수 값을 설정하기만 하면 DC 및 극 저주파 대역에서의 신호는 적분이 되지 않고, 그 이상의 대역에 대해서만 적분이 이루어지므로 보상된 신호가 한쪽으로 치우치는 등의 왜곡이 발생하지 않는다.
즉, 수학식 3에 wRiCi >> 1 의 조건을 적용하여 적분기 전송함수 수식을 간략화하면 출력전압은 입력전압의 적분 형태로 나타나고 전압의 크기는 적분기의 시간상수(RiCi)에 반비례함을 알 수 있다. 하지만, wRiCi >> 1의 조건을 만족하지 못하는 저주파 대역에서는 적분기로 동작하지 않는다. 미 군사규격서 MIL-STD-461G에 따르면 wRiCi >> 1 의 조건을 HEMP 신호에 대해 만족시키기 위해서는 적분기의 시간상수 값이 HEMP 파형 전체 펄스폭의 10배 정도여야 한다고 제시되어 있다. 도 1의 파형을 살펴보면 HEMP 전체 펄스폭이 100ns정도로 볼 수 있고, 이 값의 10배인 1us 이상의 시간상수를 갖는 적분기를 사용하여야 제대로 측정이 가능하다는 것을 알 수 있다. 적분기의 시간상수는 전체 측정시스템(미분감지기 + 적분기)의 주파수 응답을 살펴보았을 때, 평평한 구간(해당 구간에서 왜곡 없는 신호 측정 가능)에 대한 시작 주파수와 평평한 구간의 크기 응답 즉 출력신호의 세기를 결정한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 적분기의 시간상수가 클수록 평평한 구간에 대한 시작 주파수가 낮아지고, 해당 구간의 크기 응답이 줄어든다.
실시예에 따른 HEMP 측정 방법은 상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계(S400)를 수행할 수 있다.
시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호는 도 4 및 도 5에 의해 정의될 수 있다. 수학식 4는 수학식 2와 수학식 3의 곱의 값을 역푸리에 변환 기법을 이용하여 계산된 식일 수 있다. 수학식 4에는 발룬에 의한 감쇄 정도를 나타낸 상수를 반영하였으며, 발룬에 의한 감쇄 정도를 나타낸 상수는 b로 표현될 수 있다.
Figure 112020042139645-pat00005
는 자유 공간에서의 유전율을 의미한다.
[수학식 4]
Figure 112020042139645-pat00006
수학식 5는 수학식 4를 E(t)에 대해 정리한 식이다.
[수학식 5]
Figure 112020042139645-pat00007
실시예에 따른 HEMP 측정 방법은 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계(S500)를 수행할 수 있다.
시간 영역에서 수학식 5에 따라 기존의 방식과 동일하게 미분감지기 상수(등가면적 및 센서 임피던스), 유전율, BALUN 감쇄값, 적분기의 시간상수에 대해 보상해주면 시간 영역에서의 왜곡 없는 보상된 신호의 획득이 이루어진다.
즉, 실시예에 따른 광데이터링크를 이용한 측정시스템의 경우 오실로스코프에 입력되는 신호는 미분감지기를 통해 측정된 미분신호에 해당한다. 앞서 하드웨어 적분기의 전송함수에 대해 wRiCi >> 1 근사를 적용하였을 때 시간 영역에서의 적분 연산임을 살펴보았다. 따라서 오실로스코프에 도시된 미분신호에 대해 시간영역에서의 적분을 수행하면 간단히 보상될 것으로 예상된다. 그러나 실제 오실로스코프 상에 도시된 미분신호에는 오실로스코프의 DC 오프셋을 포함한 극 저주파 대역의 잡음이 포함되어 있다. 그렇기 때문에 오실로스코프에 도시된 신호에 대해 단순히 수치적 적분을 수행하게 되면 도 8과 같이 적분된 파형의 형태가 어느 한 쪽으로 기울어지는 왜곡이 발생한다. 이는 상수를 적분하면 1차함수가 되어 기울기가 생기는 것과 일맥상통한다. 이러한 이슈로 인해 광전송시스템을 이용한 측정시스템의 경우 단순히 수치적 적분이 아닌 수학식 3과 같은 근사를 적용하지 않은 주파수 영역에서의 전송함수를 통한 보상이 필요하다. 수학식 3의 근사를 적용하지 않은 주파수 영역의 전송함수는 저주파 차단효과를 가지고 있기 때문에 오실로스코프의 DC 오프셋을 포함한 극 저주파 대역의 잡음을 제거할 수 있다. 또한 하드웨어 적분기의 경우 정해진 시간상수 값에 따라 적분되는 주파수 영역이 이미 결정되고, 그에 따라 전체 측정시스템의 주파수 크기 응답 특성에서의 평평한 구간 및 측정 Dynamic range가 결정된다. 그러나 소프트웨어 상에서 가상의 적분기 전송함수 이용 시 Dynamic range에 구애를 받지 않기 때문에 적분기의 시간상수 값 조절에 있어서 자유롭다. 그에 따라 DC를 포함한 극 저주파 대역의 잡음에 대해서는 적분을 하지 않고 그 이상의 대역에 대해서만 적분을 수행할 수 있으며, 적분에 따른 측정 파형의 왜곡을 최소화할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 메모리(내장 메모리 또는 외장 메모리))에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치를 포함할 수 있다. 상기 명령이 제어부에 의해 실행될 경우, 제어부가 직접, 또는 상기 제어부의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, 비일시적은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계와, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계와, 적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 단계와, 상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계와, 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계를 수행하기 위한 동작을 포함하는 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계와, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계와, 적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 단계와, 상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계와, 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계를 수행하기 위한 동작을 포함하는 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 미분 감지기
200: 발룬
300: 광전변환 송신기
400: 광전변환 수신기
500: 오실로스코프
600: HEMP 측정 장치

Claims (10)

  1. 미분 감지기, 발룬, 광전변환 송신기, 광전변환 수신기 및 오실로스코프를 포함하는 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계;
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계;
    적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 단계; 및
    상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계; 및
    미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계를 포함하고,
    상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기신호를 보상하는 단계는 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호에 상기 적분기 전송함수를 곱하고,
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계에서, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호는 상기 미분감지기를 통해 측정이 수행되며, 수학식 1에 의해 표현되고,
    [수학식 1]
    Figure 112021107634974-pat00008

    (여기서, v(t)는 미분감지기 출력값, Rs는 센서 출력단에 연결된 임피던스 값, Aeq는 미분감지기의 등가면적, D는 전기변위를 의미함.)
    상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계에서, 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기는 수학실 1에 대한 라플라스 변환을 통해 수학식 2에 의해 표현되고,
    [수학식 2]
    Figure 112021107634974-pat00009

    상기 적분기 전송함수는 주파수 응답 표현으로 수학식 3에 의해 표현되고,
    [수학식 3]
    Figure 112021107634974-pat00010

    (여기서, RiCi는 적분기의 시간 상수를 의미함.)
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계에서, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호는 수학식 2와 수학식 3의 곱의 결과에 대한 역 라플라스 변환을 통해 수학식 4에 의해 표현되고,
    [수학식 4]
    Figure 112021107634974-pat00011

    (여기서, b는 발룬에 의한 감쇄정도를 나타낸 상수를 의미하고,
    Figure 112021107634974-pat00012
    는 자유 공간에서의 유전율을 의미하고, E는 전계 세기를 의미함)
    상기 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계는 수학식 4로부터 전계 세기 E에 대해 표현된 수학식 5에 의해 계산되는
    [수학식 5]
    Figure 112021107634974-pat00013

    광데이터링크 시스템을 이용한 HEMP 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 미분 감지기, 발룬, 광전변환 송신기, 광전변환 수신기 및 오실로스코프를 포함하는 광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 수집부;
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 제1 변환부;
    적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 제1 보상부; 및
    상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 제2 변환부; 및
    미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 제2 보상부를 포함하고,
    상기 제2 보상부는 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호에 상기 적분기 전송함수를 곱하고,
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호는 상기 미분감지기를 통해 측정이 수행되며, 수학식 1에 의해 표현되고,
    [수학식 1]
    Figure 112021107634974-pat00022

    (여기서, v(t)는 미분감지기 출력값, Rs는 센서 출력단에 연결된 임피던스 값, Aeq는 미분감지기의 등가면적, D는 전기변위를 의미함.)
    상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기는 수학실 1에 대한 라플라스 변환을 통해 수학식 2에 의해 표현되고,
    [수학식 2]
    Figure 112021107634974-pat00023

    상기 적분기 전송함수는 주파수 응답 표현으로 수학식 3에 의해 표현되고,
    [수학식 3]
    Figure 112021107634974-pat00024

    (여기서, RiCi는 적분기의 시간 상수를 의미함.)
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호는 수학식 2와 수학식 3의 곱의 결과에 대한 역 라플라스 변환을 통해 수학식 4에 의해 표현되고,
    [수학식 4]
    Figure 112021107634974-pat00025

    (여기서, b는 발룬에 의한 감쇄정도를 나타낸 상수를 의미하고,
    Figure 112021107634974-pat00026
    는 자유 공간에서의 유전율을 의미하고, E는 전계 세기를 의미함)
    상기 수학식 4로부터 전계 세기 E에 대해 표현된 수학식 5에 의해 계산되어 상기 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하고,
    [수학식 5]
    Figure 112021107634974-pat00027

    를 포함하는 광데이터링크 시스템을 이용한 HEMP 측정 장치.
  9. 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계;
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계;
    적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 단계;
    상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계; 및
    미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계를 포함하고,
    상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기신호를 보상하는 단계는 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호에 상기 적분기 전송함수를 곱하고,
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계에서, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호는 상기 미분감지기를 통해 측정이 수행되며, 수학식 1에 의해 표현되고,
    [수학식 1]
    Figure 112021107634974-pat00028

    (여기서, v(t)는 미분감지기 출력값, Rs는 센서 출력단에 연결된 임피던스 값, Aeq는 미분감지기의 등가면적, D는 전기변위를 의미함.)
    상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계에서, 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기는 수학실 1에 대한 라플라스 변환을 통해 수학식 2에 의해 표현되고,
    [수학식 2]
    Figure 112021107634974-pat00029

    상기 적분기 전송함수는 주파수 응답 표현으로 수학식 3에 의해 표현되고,
    [수학식 3]
    Figure 112021107634974-pat00030

    (여기서, RiCi는 적분기의 시간 상수를 의미함.)
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계에서, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호는 수학식 2와 수학식 3의 곱의 결과에 대한 역 라플라스 변환을 통해 수학식 4에 의해 표현되고,
    [수학식 4]
    Figure 112021107634974-pat00031

    (여기서, b는 발룬에 의한 감쇄정도를 나타낸 상수를 의미하고,
    Figure 112021107634974-pat00032
    는 자유 공간에서의 유전율을 의미하고, E는 전계 세기를 의미함)
    상기 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계는 수학식 4로부터 전계 세기 E에 대해 표현된 수학식 5에 의해 계산되는 단계
    [수학식 5]
    Figure 112021107634974-pat00033

    를 수행하기 위한 동작을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  10. 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    광데이터링크를 통해 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계;
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 푸리에 변환 기법(FFT)을 이용하여 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계;
    적분기 전송함수를 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 보상하는 단계;
    상기 보상이 완료된 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 역푸리에 변환 기법(IFFT)을 이용하여 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계; 및
    미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계를 포함하고,
    상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기신호를 보상하는 단계는 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호에 상기 적분기 전송함수를 곱하고,
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호를 수집하는 단계에서, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호는 상기 미분감지기를 통해 측정이 수행되며, 수학식 1에 의해 표현되고,
    [수학식 1]
    Figure 112021107634974-pat00034

    (여기서, v(t)는 미분감지기 출력값, Rs는 센서 출력단에 연결된 임피던스 값, Aeq는 미분감지기의 등가면적, D는 전기변위를 의미함.)
    상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환시키는 단계에서, 상기 주파수 영역의 HEMP 전계 세기는 수학실 1에 대한 라플라스 변환을 통해 수학식 2에 의해 표현되고,
    [수학식 2]
    Figure 112021107634974-pat00035

    상기 적분기 전송함수는 주파수 응답 표현으로 수학식 3에 의해 표현되고,
    [수학식 3]
    Figure 112021107634974-pat00036

    (여기서, RiCi는 적분기의 시간 상수를 의미함.)
    상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호로 변환하는 단계에서, 상기 시간 영역의 HEMP 전계 세기 신호는 수학식 2와 수학식 3의 곱의 결과에 대한 역 라플라스 변환을 통해 수학식 4에 의해 표현되고,
    [수학식 4]
    Figure 112021107634974-pat00037

    (여기서, b는 발룬에 의한 감쇄정도를 나타낸 상수를 의미하고,
    Figure 112021107634974-pat00038
    는 자유 공간에서의 유전율을 의미하고, E는 전계 세기를 의미함)
    상기 미분 감지기 상수, 유전율, 발룬 감쇄값, 적분기 시간 상수에 따른 신호 세기를 보상하는 단계는 수학식 4로부터 전계 세기 E에 대해 표현된 수학식 5에 의해 계산되는 단계
    [수학식 5]
    Figure 112021107634974-pat00039

    를 수행하기 위한 동작을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램.
KR1020200049634A 2020-04-23 2020-04-23 광데이터링크 시스템을 이용한 hemp 측정 방법 및 장치, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램 KR102353314B1 (ko)

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KR101196339B1 (ko) 2012-01-25 2012-11-01 김창일 고고도 전자기파 필터(ｈｅｍｐ)용 센싱회로모듈
KR101180021B1 (ko) 2012-02-16 2012-09-05 김창일 고고도 전자기파(ｈｅｍｐ) 센싱모듈
CN104808074A (zh) 2014-01-27 2015-07-29 北京宇航系统工程研究所 高空电磁脉冲在海水中传播特性的计算方法

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