KR102372836B1

KR102372836B1 - 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템

Info

Publication number: KR102372836B1
Application number: KR1020170144302A
Authority: KR
Inventors: 박성규; 유진열; 박소희
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2022-03-10
Also published as: KR20190048966A

Abstract

본 발명은 전투함 내의 금속 패널을 이용하여 통신을 수행할 때, 이웃하는 금속패널 사이 또는 서로 다른 방향의 평면에 위치하는 금속 패널들 사이에 전달되는 신호를 변조/복조 및 증폭을 수행하는 중계기를 설치함으로써, 금속 패널들 사이의 신호의 전송을 효과적으로 수행할 수 있으며, 전투 중 선체의 일부가 파괴되더라도 통신을 수행할 수 있도록 하는 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템을 제안한다. 상기 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템은, 복수의 통신장치 및 상기 복수의 통신장치 사이의 금속패널에 설치되는 복수의 중계기를 포함하며, 상기 중계기는, 상기 복수의 통신장치 중 동일 평면상에 있는 임의의 통신장치에서 출력하는 신호를 변조하여 출력하는 기능 및 동일 평면상 또는 다른 평면상에 설치된 중계기로부터 수신한 변조된 신호를 복조하여 동일 평면상에 위치하는 통신장치에 전달하는 기능을 수행한다.

Description

전투함의 작전 지휘용 통신 시스템{A battleship communication system for operational command}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 전투함 선체 내부를 밀폐하는 금속 패널을 이용하여 전투 중 선체의 일부가 파괴되더라도 긴급 또는 응급으로 통신을 수행할 수 있도록 하는 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템에 관한 것이다.

해상에서 전투를 수행하는 전투함에는 최신의 무기 및 전투함의 외부와 통신을 수행할 수 있도록 하는 통신장비가 필수적으로 구비되어야 할 것이다. 전투함 내에서는 지휘부와 일반 병사들 사이의 통신도 원활해야 하는데, 전투함 내의 일반 통신 즉 지휘부와 일반 병사들 사이의 통신은 대부분 유선통신 방식을 사용하고 있다. 반면에, 전투함 내의 비상 통신은 UHF(Ultra High Frequency) 기반의 WICS(Wireless Integrated Communication System)를 사용하고 있다.

유선을 이용하는 일반 통신망은 케이블을 이용하여 해당 통신구간을 연결하고 있으므로, 전투 중 선체의 일부가 파괴되어 케이블이 단절되는 경우 모든 통신구간의 유선통신을 두절되는 문제가 있다. 또한, UHF 기반의 WICS의 성능에 문제가 있기 때문에 이를 업그레이드 또는 새로운 무선통신시스템으로 교체하여야 하는데, 업그레이드에 소비되는 비용이 상당한데다 업그레이드의 효과도 그렇게 높지 않다는 것이 문제다.

대한민국 공개특허 10-2017-0014857호(2017년2월8일)는 금속패널을 이용하여 통신 및 전력을 전송하는 방식에 대해서 제안하고 있다. 금속 패널을 이용하는 통신 방식(이하 금속패널 통신)은, 전기적인 특징이 동일하거나 유사한 금속 패널을 이용하는 경우에는 데이터나 전력을 최소한의 손실로 전송할 수 있지만 재질이 다른 금속패널 사이의 통신은 서로 다른 매질의 매칭 문제로 효율적인 통신기능을 기대할 수 없다.

동일한 재질의 금속패널을 이용하는 경우일 때에도, 동일 평면상에 펼쳐진 금속패널 사이의 통신은 아무런 문제가 없지만, 서로 직각방향으로 펼쳐진 금속패널 사이의 통신은 신호나 전력의 전달이 문제가 발생한다. 이는 금속패널을 용접할 때 동일 평면상의 금속패널을 용접할 때와 서로 직각 방향으로 위치하는 두 개의 금속패널을 용접할 때의 용접 방식에 차이가 있기 때문이다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 서로 직각 방향으로 설치된 2개의 인접하는 금속패널 사이의 통신을 수행할 때, 한 평면(수평면)에서 전달되는 신호(또는 전력)는 다른 평면(수직 평면)으로 전달할 때 이를 증폭하는 방식을 사용하는 것이 제안되었다.

증폭이 효과적으로 이루어지면 상술한 문제점을 해결하는데 도움을 줄 것이지만, 통신이 이루어지는 경로에 따라 일부 구간에서는 증폭이 필요하겠지만 일부 구간에서는 오히려 크기를 감소시키는 작업이 필요한 곳도 있으므로, 일률적으로 증폭을 하도록 하는 것은 효과적이지 못하고, 무한 증폭의 오류를 범할 수 있어 설치에 상당한 주의와 노력을 기울려야 하는 불편을 감수해야 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전투함 내의 금속 패널을 이용하여 통신을 수행할 때, 이웃하는 금속패널 사이 또는 서로 다른 방향의 평면에 위치하는 금속 패널들 사이에 전달되는 신호를 변조/복조 및 증폭을 수행하는 중계기를 설치함으로써, 금속 패널들 사이의 신호의 전송을 효과적으로 수행할 수 있으며, 전투 중 선체의 일부가 파괴되더라도 통신을 수행할 수 있도록 하는 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템을 제공하는 것에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템은, 복수의 통신장치 및 상기 복수의 통신장치 사이의 금속패널에 설치되는 복수의 중계기를 포함하며, 상기 중계기는, 상기 복수의 통신장치 중 동일 평면상에 있는 임의의 통신장치에서 출력하는 신호를 변조하여 출력하는 기능 및 동일 평면상 또는 다른 평면상에 설치된 중계기로부터 수신한 변조된 신호를 복조하여 동일 평면상에 위치하는 통신장치에 전달하는 기능을 수행한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템은, 전투함 선체 내부를 밀폐하는 금속 패널을 이용하여 전투 중 선체의 일부가 파괴되더라도 긴급 또는 응급으로 통신을 수행할 수 있도록하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 전투함 및 전투잠수함에서의 통신장치와 중계기의 설치 예를 설명한다.
도 3은 중계기의 구체적인 설치 예를 설명한다.
도 4는 중계기의 내부 구성을 나타낸다.
도 5는 스위치 제어신호에 따른 신호의 전달 경로를 나타낸다.
도 6은 도 3에 도시된 구성의 신호 전달과정을 설명한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템의 블록 다이어그램이다.

도 1을 참조하면, 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템(100)은 복수의 통신장치(110) 및 복수의 중계기(120)를 포함한다.

복수의 통신장치(110)는 브릿지, 기관 및 함포 사격대에 설치되어 이곳에 위치하는 지휘부와 병사들이 통신을 수행할 수 있다. 복수의 중계기(120)는 전투함의 내부를 형성하며 브릿지, 기관 및 각 함포 사격대를 연결하는 서로 용접된 복수의 금속 패널에 설치되어 있으며, 복수의 통신장치(110) 사이의 통신을 중계한다. 도 1에서 통신장치와 중계기를 연결하는 선은 이하에서 설명할 금속패널을 의미한다.

설명의 편의를 위해 이하에서 한정하여 설명하는 전투함은, 전투함정은 물론 전투잠수함 등 해상 또는 바닷속에서 작전을 수행하는 모든 수단을 의미한다. 실시 예에 따라서는 일반 선박이나 금속패널로 밀폐하는 구분 공간들 사이의 모든 통신방식에 적용할 수 있다.

도 2는 전투함 및 전투잠수함에서의 통신장치와 중계기의 설치 예를 설명한다.

도 2a는 전투함에 설치한 복수의 통신장치 및 상징적으로 표시한 하나의 중계기를 도시하며, 도 2b는 잠수함에 설치한 복수의 통신장치의 예를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 복수의 통신장치는 전투함의 브릿지, 기관 및 함포 사격대 등에 설치되며, 이들 사이에 복수의 중계기가 설치되어야 한다는 것을 예상할 수 있다.

실제의 전투함 및 잠수함은 금속패널을 이용하여 서로 분리되고 밀폐된 복수의 공간으로 이루어진다. 각각의 공간은 수평방향으로 이어질 수도 있고 수직방향으로 이어질 수도 있다. 따라서, 이러한 공간을 형성하기 위해서는 일정한 크기의 금속패널을 수평방향으로 용접하여 결합하는 것은 물론, 수직 방향으로 용접하여 결합하는 작업이 이루어져야 할 것이다. 이러한 작업에 의해 생성되는 공간은 수평방향으로 배열된 금속패널과 수직방향으로 배열된 금속패널이 서로 결합하는 부분을 포함한다. 이하에서는 수평방향과 수직방향으로 형성되는 금속패널의 결합부분을 한정하여 설명한다.

도 3은 중계기의 구체적인 설치 예를 설명한다.

도 3을 참조하면, 수평방향으로 금속패널(310)이 설치되어 있고, 수평방향으로 설치된 금속패널(310)의 중간에 수직방향으로 또 다른 금속패널(320)이 설치되어 있다는 것을 알 수 있다.

수평방향으로 설치된 금속패널(310)의 양쪽 끝에는 통신장치(110-1, 110-3)가 설치되어 있으며, 수직방향으로 설치된 금속패널(320)에도 1개의 통신장치(110-2)가 설치되어 있다. 수평방향으로 설치된 금속패널(310)이 동일하거나 유사한 재질의 복수의 금속패널을 용접하여 구성하였다고 할 때, 동일 평면상에 위치하는 2개의 통신장치(110-1, 110-3) 사이는 거의 손실 없이 통신을 수행할 수 있다는 것은 쉽게 예상할 수 있다. 그러나 수평방향으로 설치된 금속패널(310)의 왼쪽 끝에 있는 통신장치(110-1)와 수직방향으로 설치된 금속패널(320)에 설치된 통신장치(110-2) 사이의 통신은 상술한 바와 같이 용접 방식의 차이 등의 이유로 일정한 크기의 손실이 없이 수행하는 것은 불가능하다.

이러한 손실을 감안하여 본 발명에서는 수평방향의 금속패널(310)과 수직방향의 금속패널(320)의 용접부 근방에 2개의 리피터(repeater, 110-11, 110-21) 및 2개의 리피터(110-11, 110-21)를 중계하는 하나의 중계기(120)를 설치할 것을 제안한다.

3개의 통신장치(110-1~110-3) 각각은 음성 & 메시지를 각각에 할당된 캐리어 주파수로 변조한 표면 전자기파 신호를 생성하는 변조부, 수신된 표면 전자기파 신호를 복조하여 음성 & 메시지를 복원하는 복조부, 음성이나 메시지를 입력하는 입력부 및 음성이나 메시지를 출력하는 출력부를 구비한다. 3개의 통신장치(110-1~110-3)는 기존에 공개되어 있는 기술을 이용하여 쉽게 구현할 수 있으므로, 여기서는 자세하게 설명하지 않을 것이다.

2개의 통신장치(110-1 및 110-3)는 동일 금속패널(310) 상에 설치되어 있고 하나의 통신장치(110-20는 다른 금속패널(320)에 설치되어 있는데, 각각의 평면을 구성하는 금속패널에 전파되는 표면 전자기파에 포함되는 캐리어 신호의 주파수를 서로 다르게 함으로써 신호의 전달을 정확하게 하는 것을 제안한다. 예를 들면, 평면 금속패널(310) 사이의 표면 전자기파의 캐리어 신호의 주파수를 A라고 가정할 때, 수직 방향의 금속패널(320) 사이의 표면 전자기파의 캐리어 신호의 주파수는 B가 될 것이다. 적용되는 평면에 따라 서로 다른 주파수의 캐리어 신호를 사용함으로써, 금속패널에 전송되는 캐리어 신호의 주파수로부터 전송되고 있는 신호의 근원이 어느 통신장치인가를 쉽게 확인할 수 있을 것이다.

리피터(110-11, 110-21)는 수신한 표면 전자기파를 그대로 또는 증폭하여 다시 금속패널(310, 320)에 전달하는 기능을 수행한다. 중계기(120)는 2개의 리피터(110-11, 110-21) 사이의 신호 전달을 중계하는 기능을 수행한다. 실시 예에 따라서 리피터(110-11, 110-21)는 사용하지 않을 수도 있으며, 이때에는 2개의 통신장치(110-1, 110-2)가 리피터(110-11, 110-21)를 대신하게 될 것이다.

통신장치(110)는 이미 공개되어 있는 것을 사용하면 될 것이고, 리피터(110-11, 110-21)는 이 분야의 통상의 기술자가 쉽게 만들 수 있으므로, 여기서는 자세하게 설명하지 않는다.

도 4는 중계기의 내부 구성을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 중계기(120)는 신호검출부(410), 스위치제어신호 생성회로(420), 신호경로선택회로(430) 및 변복조부(440)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 중계기(120)는 2개의 리피터(110-11, 110-21) 사이의 신호의 전달을 중계하는데, 어느 리피터가 송신부가 되고 어느 리피터가 수신부가 되는가 하는 것은, 중계기(120)에 신호를 인가하고 있는 것이 어느 리피터인가 하는 것으로 판단할 수 있는데, 이러한 기능을 신호검출부(410)에서 수행한다. 도 1에 도시된 통신망에서는 하나의 통신장치가 신호를 송신할 때 반대쪽의 통신장치에서는 수신만 하는 방식을 사용하고 있기 때문에 두 개의 리피터(110-11, 111-21)가 동시에 송신과 수신의 기능을 수행하지는 않게 된다.

신호검출부(410)는 제1 리피터(110-11)로부터 신호가 인가되는가를 판단하는 제1신호검출기(411)와 제2 리피터(110-21)로부터 신호가 인가되는가를 판단하는 제2신호검출기(412)를 포함하며, 제1신호검출기(411)와 제2신호검출기(412)는 검출 정보를 포함하고 있는 검출신호(DET1, DET2)를 각각 생성한다.

스위치 제어신호 생성회로(420)는 2개의 검출신호(DET1, DET2)에 응답하여 스위치 제어신호(Scon)를 생성한다.

신호경로선택회로(430)는 스위치 제어신호(Scon)에 응답하여 스위칭하는 2개의 스위치(S1, S2)를 이용하여 신호의 전달 경로를 선택한다. 제1스위치(S1)는 스위치 제어신호(Scon)에 응답하여 제1리피터(110-110) 및 제2리피터(111-21)의 출력단자 중 하나를 후술하는 복조부(440)의 입력단자로 연결한다. 제2스위치(S2)는 스위치 제어신호(Scon)에 응답하여 제1리피터(110-110) 및 제2리피터(111-21)의 입력단자 중 하나를 후술하는 복조부(440)의 출력단자에 연결한다.

예를 들어, 제1신호검출기(411)가 표면 전자기파신호를 검출한 경우에는 표면 전자기파 신호는 제1 리피터(110-11)로부터 제2 리피터(110-21)로 진행되어야 할 것이다. 이때에는 복조부(440)의 입력단자는 제1리피터(110-11)의 출력단자인 제1노드(N1)에 연결되며, 복조부(440)의 출력단자는 제2리피터(110-21)의 출력단자인 제3노드(N3)에 각각 연결되도록 스위치(S1, S2)가 동작한다. 반대로, 제2신호검출기(412)가 표면 전자기파신호를 검출한 경우에는 표면 전자기파 신호는 제2 리피터(110-21)로부터 제1 리피터(110-11)로 진행되어야 할 것이다. 이때에는 복조부(440)의 입력단자는 제2리피터(110-21)의 출력단자인 제2노드(N2)에 연결되며, 복조부(440)의 출력단자는 제1리피터(110-11)의 입력단자인 제4노드(N4)에 각각 연결되도록 스위치(S1, S2)가 동작한다.

변복조부(440)는 입력되는 표면 전자기파에서 캐리어 신호를 제거하여 원래의 신호 즉 음성 또는 메시지를 생성하는 복조기(441), 복조기(441)로부터 출력되는 신호에 포함된 잡음을 제거하는 필터(442), 잡음이 제거된 신호의 크기를 증폭하는 증폭기(443) 및 증폭기(443)로부터 출력되는 신호를 전달될 리피터에서 사용하는 캐리어 주파수신호를 이용하여 변조한 표면 전자기파신호를 생성하는 변조기(444)를 포함한다. 변복조부(440)의 입력단자는 복조기(441)의 입력단자가 되고 복조부(440)의 출력단자는 증폭기(443)의 출력단자가 될 것이다. 제1리피터(110-11) 및 제2리피터(110-21)에서 사용하는 캐리어 신호의 주파수는 이미 알고 있으므로, 복조기(441)에 입력되는 신호에서 캐리어 신호를 제거하고 원래의 신호를 복원하며, 변조기(444)에 입력되는 신호에 캐리어로 변조하는 것은 기술적으로 어려운 일이 아니다.

도 5는 스위치 제어신호에 따른 신호의 전달 경로를 나타낸다.

도 5a는 제1신호검출기(411)가 표면 전자기파신호를 검출한 경우이고, 도 5b는 반대로 제2신호검출기(412)가 표면 전자기파신호를 검출한 경우이다. 화살표가 신호의 전달경로이다.

도 6은 도 3에 도시된 구성의 신호 전달과정을 설명한다.

도 6을 참조하면, 제1통신장치(110-1)가 수신한 음성(이하 메시지 포함)을 제1 캐리어와 합친 표면 전자기파신호를 생성하여 금속패널(310)에 출력하고, 제1 리피터(110-11)가 표면 전자기파신호를 증폭한다. 중계기(120)는 제1리피터(110-11)에서 출력하는 증폭된 표면 전자기파신호에서 제1 캐리어신호를 제거하여 음성을 복원하고, 잡음을 제거한 후 증폭하고, 증폭된 신호를 제2 리피터(110-21)에서 사용하는 캐리어 주파수로 변조하여 제2피리터(110-21)로 전송한다. 이때, 제1리피터(110-11)와 중계기(120), 중계기(120)과 제2리피터(110-21)는 무선으로 또는 유선으로 연결할 수 있다. 무선으로 연결할 경우 내부에 무선통신모듈이 설치되어야 할 것이다.

제2리피터(110-21)는 중계기(120)로부터 수신한 표면 전자기파신호를 금속패널(320)에 출력하고 제2 통신장치(110-2)는 금속패널로부터 수신한 표면 전자기파신호에서 캐리어 신호를 제거하여 음성신호를 복원한다.

상기의 설명에서, 제1통신장치(110-1) 및 제1리피터(110-11)에서는 제1 캐리어신호를 사용하고 제2리피터(110-21) 및 제2통신장치(110-2)는 제2 캐리어신호를 사용하는 것으로 가정하였다. 제1 캐리어신호와 제2 캐리어신호는 주파수가 서로 다르다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.

110: 통신장치 120: 중계기
310, 320: 금속패널
410: 신호검출부
411, 412: 신호검출기
420: 스위치 제어신호 생성회로
430: 신호경로선택회로
440: 변복조부
441: 복조기 442: 필터
443: 증폭기 444: 변조기

Claims

전투함 선체 내부를 분리 및 밀폐하는 금속 패널을 이용하여 통신이 이루어지도록 하며,
제1 평면 상의 제1 금속 패널;
상기 제1 평면과 다른 제2 평면 상의 제2 금속 패널;
상기 제1 금속 패널에 설치된 복수의 제1 통신장치;
상기 제2 금속 패널에 설치된 복수의 제2 통신장치;
상기 제1 금속 패널에서 상기 복수의 제1 통신장치 사이에 설치되고, 상기 복수의 제1 통신장치와 동일 평면상에 위치하는 복수의 제1 중계기; 및
상기 제2 금속 패널에서 상기 복수의 제2 통신장치 사이에 설치되고, 상기 복수의 제2 통신장치와 동일 평면상에 위치하는 복수의 제2 중계기를 포함하고,
상기 제1 및 제2 중계기 각각은,
동일 평면상에 위치하는 임의의 통신장치에서 출력하는 신호를 변조하여 출력하는 기능, 및 동일 평면상 또는 다른 평면상에 설치된 중계기로부터 수신한 변조된 신호를 복조하여 동일 평면상에 위치하는 통신장치로 전달하는 기능을 수행하는, 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계기 각각은,
동일 평면상의 금속패널에 설치된 통신 장치 및 타 평면상의 금속패널에 설치된 중계기로부터 출력하는 신호를 수신하고, 검출신호를 생성 및 출력하는 신호검출부;
상기 검출신호에 응답하여 스위치 제어신호를 생성 및 출력하는 스위치 제어신호 생성회로;
상기 스위치 제어신호에 응답하여 상기 신호에 대한 전달 경로를 선택하는 신호경로선택회로; 및
신호 전달 경로 상에 설치되고, 상기 신호경로선택회로에서 선택된 경로를 따라 전달된 신호를 복조 및 변조하여 출력하는 변복조부를 포함하는, 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 변복조부는,
상기 신호경로선택회로를 거쳐 입력되는 변조된 신호에서 변조에 이용된 제1 캐리어 신호를 제거하여 원래의 신호를 생성하는 복조부; 및
상기 복조부에 의해 생성된 신호를 전송될 금속패널에 해당하는 제2 캐리어 주파수를 이용하여 변조하여 출력하는 변조부를 포함하는, 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템.
제2항에서, 상기 신호경로선택회로는,
상기 스위치 제어신호에 응답하여 스위치하는 제1 및 제2 스위치를 포함하고,
상기 제1 스위치는 상기 스위치 제어신호에 응답하여, 제1 방향 또는 제2 방향으로 입력되는 신호를 상기 변복조부의 입력단자로 입력되도록 스위칭하고,
상기 제2 스위치는 상기 스위치 제어신호에 응답하여, 상기 변복조부의 출력단자로부터 출력되는 신호를 제1 방향 또는 제2 방향으로 출력되도록 스위칭하는, 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 신호검출부는,
제1 방향으로 입력되는 신호를 검출하면 제1 검출신호를 생성 및 출력하는 제1 신호검출기; 및
제2 방향으로 입력되는 신호를 검출하면 제2 검출신호를 생성 및 출력하는 제2 신호검출기를 포함하는, 전투함의 작전 지휘용 통신 시스템.