KR102427625B1 - 자동 시간정보 연동을 위한 군 전력 성능개량 방법 및 이를 이용하여 개량된 군 전력 - Google Patents

자동 시간정보 연동을 위한 군 전력 성능개량 방법 및 이를 이용하여 개량된 군 전력 Download PDF

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Abstract

본 발명은 GPS 안테나와 수신장비가 탑재된 군 전력에, 상기 GPS 안테나와 연동되는 추가장비를 탑재하기 위한 군 전력 성능개량 방법으로서, 상기 GPS 안테나의 이득을 확인하는 과정; 상기 GPS 안테나로 수신된 신호를 분할하기 위한 분할기의 이득을 확인하는 과정; 상기 GPS 안테나와 상기 분할기를 연결하기 위한 케이블을 설계하고, 상기 케이블에 의한 손실값을 산출하는 과정; 상기 GPS 안테나의 이득값, 상기 분할기의 이득값, 및 상기 케이블의 손실값을 이용하여 이득 대 잡음 온도비를 산출하고, 산출된 이득 대 잡음 온도비에 따라 상기 분할기의 이득을 조절하는 과정; 상기 GPS 안테나와 케이블로 연결되도록 상기 분할기를 군 전력에 탑재하는 과정; 및 상기 분할기와 연결되도록 상기 추가장비를 상기 군 전력에 탑재하는 과정;을 포함하고, 군 전력에 탑재된 GPS 안테나를 이용하여 군 전력의 성능개량을 수행할 수 있다.

Description

자동 시간정보 연동을 위한 군 전력 성능개량 방법 및 이를 이용하여 개량된 군 전력{METHOD OF IMPROVING WEAPONS APPARATUS PERFORMANCE FOR AUTOMATIC TOD SYNCHRONIZATION, AND WEAPONS APPARATUS BY USING THE SAME}
본 발명은 자동 시간정보 연동을 위한 군 전력 성능개량 방법 및 이를 이용하여 개량된 군 전력에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 군 전력에 탑재된 GPS 안테나를 이용하여 자동으로 시간정보를 연동할 수 있도록 군 전력의 성능개량을 수행할 수 있는 군 전력 성능개량 방법 및 이를 이용하여 개량된 군 전력에 관한 것이다.
최근 군에서는 군사 작전수행 능력을 향상시키기 위해, 기존 육해공 전력(예를 들어, 전차, 함정, 전투기 등)의 성능개량(또는, 개조)에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 항공기와 항공기, 항공기와 지상 관제 센터 사이 등의 통신 보안을 강화하기 위한 성능개량이 많이 검토되고 있다.
이때, 통신 보안을 강화하기 위해, 항공기에 수신되는 GPS(Global Positioning System, 위성항법시스템) 신호를 사용하는 방법이 적용되고 있다. 따라서, 항공기의 성능개량을 진행하는 경우, 신규로 추가되는 장비가, 항공기에 기존에 탑재된 GPS 안테나 및 수신기와 신호를 주고받을 수 있게 연결해야 한다.
그러나 항공기에 장착되는 GPS 안테나와 수신기 등은 항공기의 연식만큼이나 오래된 경우가 많기 때문에, 신규로 추가되는 장비와 연동하지 못하는 경우가 많다. 또한, 안정성이 중요한 항공기 설계에 있어서, 이미 수많은 인증을 거치고 항공기에 장착된 GPS 시스템을 개조하는 것은 기존의 성능 및 안정성을 떨어뜨릴 문제가 있다.
KR 10-2245574 B
본 발명은 군 전력에 탑재된 GPS 안테나를 이용하여 군 전력의 성능개량을 수행할 수 있는 군 전력 성능개량 방법 및 이를 이용하여 개량된 군 전력을 제공한다.
본 발명은 자동으로 시간정보를 연동하도록 군 전력의 성능개량을 안정적으로 수행할 수 있는 군 전력 성능개량 방법 및 이를 이용하여 개량된 군 전력을 제공한다.
본 발명은 자동으로 시간정보를 연동할 수 있도록, GPS 안테나와 수신장비가 탑재된 군 전력에, 상기 GPS 안테나와 연동되는 추가장비를 탑재하기 위한 군 전력 성능개량 방법으로서, 상기 GPS 안테나의 이득을 확인하는 과정; 상기 GPS 안테나로 수신된 신호를 분할하기 위한 분할기의 이득을 확인하는 과정; 상기 GPS 안테나와 상기 분할기를 연결하기 위한 케이블을 설계하고, 상기 케이블에 의한 손실값을 산출하는 과정; 상기 GPS 안테나의 이득값, 상기 분할기의 이득값, 및 상기 케이블의 손실값을 이용하여 이득 대 잡음 온도비를 산출하고, 산출된 이득 대 잡음 온도비에 따라 상기 분할기의 이득을 조절하는 과정; 상기 GPS 안테나와 케이블로 연결되도록 상기 분할기를 군 전력에 탑재하는 과정; 및 상기 분할기와 연결되도록 상기 추가장비를 상기 군 전력에 탑재하는 과정;을 포함한다.
상기 이득 대 잡음 온도비를 산출하는 과정은, 하기의 수학식을 이용하여 상기 이득 대 잡음 온도비를 산출하는 과정;을 포함한다.
수학식:
Figure 112021128590989-pat00001
(여기서, G/T는 이득 대 잡음 온도비이고, GA는 GPS 안테나의 패턴이득값이고, TSYS는 GPS 안테나, 분할기, 및 케이블의 잡음온도 합계임)
상기 이득 대 잡음 온도비에 따라 상기 분할기의 이득을 조절하는 과정은, 상기 이득 대 잡음 온도비를, 미리 설정된 제1 설정값과 비교하는 과정; 및 상기 이득 대 잡음 온도비가 상기 제1 설정값 미만이면, 상기 분할기의 이득을 증가시키는 과정;을 포함한다.
상기 이득 대 잡음 온도비에 따라 상기 분할기의 이득을 조절하는 과정은, 상기 분할기의 이득을 한계 이득까지 증가시킨 후에도 상기 이득 대 잡음 온도비가 상기 제1 설정값 미만이면, 상기 케이블의 손실값이 감소되도록 상기 케이블의 설계를 변경하는 과정을 더 포함한다.
상기 케이블의 설계를 변경하는 과정은, 상기 케이블이 상기 군 전력에 탑재될 형상, 상기 케이블의 길이, 및 상기 케이블의 재질 중 적어도 어느 하나를 변경하는 과정을 포함한다.
상기 이득 대 잡음 온도비에 따라 상기 분할기의 이득을 조절하는 과정은, 상기 분할기의 이득을 한계 이득까지 증가시킨 후에도 상기 이득 대 잡음 온도비가 상기 제1 설정값 미만이면, 상기 GPS 안테나의 수신경로 상에 상기 분할기를 복수개로 탑재시키는 과정을 더 포함한다.
상기 GPS 안테나의 이득을 확인한 후에, 상기 GPS 안테나의 이득값에 따라 상기 군 전력에 증폭기를 추가로 탑재시키는 과정을 더 포함한다.
상기 군 전력에 상기 증폭기를 추가로 탑재시키는 과정은, 상기 GPS 안테나의 이득값을 미리 설정된 제2 설정값과 비교하는 과정; 및 상기 GPS 안테나의 이득값이 상기 제2 설정값 미만이면, 상기 GPS 안테나의 출력단에 상기 증폭기를 설치하는 과정;을 더 포함한다.
상기 분할기의 이득을 증가시킨 후에, 상기 수신장비로 입력 가능한 신호의 최대 입력 크기를 확인하는 과정; 상기 분할기에서 상기 수신장비로 전달되는 신호의 전달 크기, 및 상기 최대 입력 크기를 비교하는 과정; 및 상기 전달 크기가 상기 최대 입력 크기보다 크면, 상기 분할기와 상기 분할기 사이에 감쇠기를 추가로 탑재시키는 과정;을 더 포함한다.
상기 분할기의 이득을 증가시킨 후에, 상기 수신장비로 입력 가능한 신호의 최대 입력 크기가 확인되지 않는 경우, 증가된 분할기의 이득값에서 상기 케이블의 손실값을 빼서 잉여이득을 산출하는 과정; 및 상기 잉여이득의 값을 제거할 수 있는 감쇠기를 상기 분할기와 상기 수신장비 사이에 추가로 탑재시키는 과정;을 더 포함한다.
상기 케이블을 설계하고 상기 케이블에 의한 손실값을 산출하는 과정은, 상기 추가장비 및 상기 분할기가 상기 군 전력에 탑재되기 위한 위치를 선정하는 과정; 및 선정된 위치에 탑재되는 상기 분할기와 상기 GPS 안테나를 연결하는 케이블을 모델링하고 상기 케이블의 손실값을 계산하는 과정;을 포함한다.
상기 추가장비 및 상기 분할기가 상기 군 전력에 탑재되기 위한 위치를 선정하는 과정은, 상기 군 전력의 미리 선택된 위치들에 상기 추가장비와 상기 분할기를 모델링하는 과정; 상기 모델링된 형상을 구조해석하는 과정; 및
상기 구조해석의 결과에 따라 상기 추가장비와 상기 분할기를 탑재할 위치를 선택하는 과정;을 포함한다.
상기 GPS 안테나는 GPS 안테나를 포함하고, 상기 추가장비는 GPS 신호로부터 연산되는 시간정보를 사용하는 통신장비를 포함한다.
본 발명은 군 전력 성능개량 방법에 따라 군 전력에 추가장비가 탑재된 군 전력을 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 군 전력에 탑재된 GPS 안테나를 이용하여 성능개량을 수행할 수 있다. 이에, 기존의 GPS 안테나를 활용하기 때문에, GPS 안테나에 대한 별도의 시험 및 인증을 거치지 않을 수 있다. 따라서, 군 전력의 성능개량에 소요되는 시간을 단축하여, 효율적으로 군 전력의 성능개량을 수행할 수 있다.
또한, 군 전력에 추가되는 추가장비로 인해 군 전력의 기존 성능 및 안정성이 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 이에, 군 전력의 성능개량을 안정적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 군 전력 성능개량 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 군 전력에 추가장비가 탑재된 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 군 전력 성능개량 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 군 전력 성능개량 방법에 대해 설명하기로 한다.
군 전력 성능개량 방법은, GPS 안테나와 수신장비가 탑재된 군 전력에 GPS 안테나의 신호와 연동되는 추가장비를 탑재하기 위한 군 전력 성능개량 방법이다. 도 1을 참조하면, 군 전력 성능개량 방법은, GPS 안테나의 이득을 확인하는 과정(S110), GPS 안테나로 수신된 신호를 분할하기 위한 분할기의 이득을 확인하는 과정(S120), GPS 안테나와 분할기를 연결하기 위한 케이블을 설계하고 케이블에 의한 손실값을 산출하는 과정(S130), GPS 안테나의 이득값, 분할기의 이득값, 및 케이블의 손실값을 이용하여 이득 대 잡음 온도비를 산출하고, 산출된 이득 대 잡음 온도비에 따라 분할기의 이득을 조절하는 과정(S140), GPS 안테나와 케이블로 연결되도록 분할기를 군 전력에 탑재하는 과정(S150), 및 분할기와 연결되도록 추가장비를 군 전력에 탑재하는 과정(S160)을 포함한다.
이때, 군 전력은 육해공 전력(예를 들어, 전차, 함정, 항공기 등)일 수 있다. 이러한 군 전력에는 GPS 안테나 및 GPS 안테나와 연동하는 수신장비가 탑재된 상태이고, 추가장비는 항공기의 성능개량을 위해 추가하려는 장비일 수 있다. 예를 들어, 수신장비는 GPS 수신기일 수 있고, 추가장비는 GPS 신호로부터 연산되는 시간정보(TOD: Time Of Day)를 사용하는 통신장비(또는, 무전기)일 수 있다. 군 전력에 추가장비로 무전기를 탑재하려는 경우, 무전기에 GPS 신호로부터 연산되는 TOD(Time Of Day)가 입력되어 자동으로 연동되어야 한다. 따라서, 무전기가 GPS 신호를 전달받을 수 있도록, 군 전력에 기존의 탑재된 GPS 안테나와 연결하거나, 무전기에 GPS 신호를 전달할 새로운 GPS 안테나를 군 전력에 설치할 수 있다. 그러나 새로운 GPS 안테나를 군 전력에 설치하는 경우 별도의 인증을 거쳐야 하기 때문에, 성능개량에 많은 시간이 소용된다. 이에, 군 전력 성능개량 방법을 이용하여 군 전력에 기존의 탑재된 GPS 안테나와 추가장비인 무전기를 연결하는 구조를 설계할 수 있다. 그러나 GPS 안테나, 수신장비, 및 추가장비의 종류는 한정되지 않고 다양할 수 있다.
한편, 하기에서는 군 전력이 항공기인 경우를 예시해서 설명하기로 한다. 그러나 군 전력의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
우선, GPS 안테나의 이득을 확인한다(S110). 측정기를 이용하여 항공기에 탑재되는 GPS 안테나의 이득을 직접 측정할 수 있다. 또는, 항공기의 성능 데이터를 참고하여 항공기에 구비된 GPS 안테나의 이득에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 복수 기종의 항공기 성능 데이터가 항공기 데이터베이스에서, 성능개량을 수행할 항공기를 찾아 해당 항공기의 성능 데이터를 확인할 수 있다. 성능 데이터에는 해당 항공기에 탑재된 GPS 안테나의 이득에 대한 정보도 포함될 수 있다.
한편, GPS 안테나의 이득을 확인한 후에, GPS 안테나의 이득값에 따라 항공기에 증폭기를 추가로 탑재시킬 수도 있다. 즉, 연식이 비교적 구식인 항공기에 탑재된 GPS 안테나에는 증폭기(Amplifier)가 내장되지 않는 경우 많고, 연식이 비교적 신식인 항공기에 탑재된 GPS 안테나에는 증폭기가 내장되는 경우가 많다. 추가장비가 안정적으로 작동하려면 GPS 안테나의 이득이 커야하기 때문에, 연식이 구식인 항공기에서는 추가장비가 정상적으로 GPS 안테나의 신호를 이용하지 못할 수 있다. 따라서, GPS 안테나의 이득값에 따라 항공기에 증폭기의 추가 탑재 필요여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 항공기에 증폭기를 추가하거나 추가하지 않을 수 있다.
이를 위해, GPS 안테나의 이득값을 미리 설정된 제2 설정값과 비교할 수 있다. GPS 안테나의 이득값이 제2 설정값 미만이면 GPS 안테나가 음(-)의 이득을 가지는 수동(Passive) GPS 안테나이거나 비교적 작은 양(+)의 이득을 가지는 GPS 안테나일 수 있고, GPS 안테나의 이득값이 제2 설정값 이상이면 GPS 안테나가 비교적 큰 양(+)의 이득을 가지는 GPS 안테나일 수 있다.
GPS 안테나의 이득값과 제2 설정값의 비교결과, GPS 안테나의 이득값이 제2 설정값 미만이면, GPS 안테나의 출력단에 증폭기를 설치할 수 있다. 이에, GPS 안테나에서 분할기로 전달되는 신호를 증폭기를 증폭시킬 수 있고, 추가장비가 분할기에서 전달되는 신호를 안정적으로 이용할 수 있다. 반대로, GPS 안테나 이득값이 제2 설정값을 초과하면, 증폭기를 설치할 필요가 없다고 판단할 수 있다.
그 다음, GPS 안테나로 수신된 신호를 분할하기 위한 분할기의 이득을 확인한다(S120). GPS 안테나는 수신장비에 신호를 전달하도록 연결된 상태이기 때문에, 추가장비에 GPS 안테나의 신호가 전달되려면 GPS 안테나에서 수신장비로 전달되는 신호를 분할하여, 일부는 수신장비로 전달하고, 다른 일부는 추가장비로 전달해야 한다. 이에, 항공기에 추가장비를 추가하면서, GPS 안테나와 수신장비 사이에서 신호를 분할할 수 있는 분할기(또는, Splitter)도 추가해야 한다. 이에, 항공기에 추가로 탑재할 수 있는 종류의 분할기를 선정하고, 제조사 등으로부터 분할기의 성능 데이터를 획득할 수 있다. 따라서, 분할기의 성능 데이터에 포함되는 분할기의 이득에 대한 정보를 확인할 수 있다. 이때, 분할기는 이득을 조절할 수 있는 가변형 분할기일 수 있다.
그 다음, GPS 안테나와 분할기를 연결하기 위한 케이블을 설계하고 케이블에 의한 손실값을 산출한다(S130). 케이블의 길이가 길어지고, 케이블에서 구부러지게 배치되는 부분이 증가할수록 손실이 증가할 수 있다. 이에, 추가장비와 분할기가 항공기에 탑재될 위치가 선정하고, 선정된 위치에 탑재될 분할기와 GPS 안테나를 연결하는 케이블을 모델링하여 케이블에 의한 손실값을 산출할 수 있다.
이때, 추가장비 및 분할기가 항공기에 탑재되기 위한 위치를 선정하는 과정은, 모델링과 시뮬레이션(M&S: Modeling and Simulation)으로 수행될 수 있다. 항공기의 미리 선택된 위치들에 추가장비와 분할기를 모델링할 수 있다. 예를 들어, 미리 선택된 위치별로 추가장비와 분할기가 탑재된 형상을 3차원 모델링을 수행하여, 선택된 위치의 개수만큼 복수개의 형상을 모델링할 수 있다.
모델링이 완료되면 모델링된 형상을 구조해석할 수 있다. 또한, 공력해석 등의 시뮬레이션을 수행할 수도 있다. 이에, 추가장비와 분할기의 탑재위치의 응력값, 진동에 대한 고유주파수 값, 추가장비와 분할기로 인한 항공기의 무게중심 변화량, 추가장비와 분할기로 인한 열 발생량, 추가장비와 분할기의 전기소모량 등을 산출할 수 있다.
구조해석과 공력해석 등의 시뮬레이션을 통해 응력값, 고유주파수 값, 무게중심 변화량, 열 발생량, 전기소모량 등이 산출되면, 해석결과에 따라 추가장비와 분할기를 탑재할 위치를 선택할 수 있다. 예를 들어, 산출된 값들의 크기에 따른 점수를 산출하고 위치별로 합산한 후, 합산된 점수를 비교하여 가장 큰 점수를 가지는 위치를 선택할 수 있다. 그러나 추가장비와 분할기를 탑재할 위치를 선택하는 방식은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
추가장비와 분할기를 탑재할 위치가 선정되면, 항공기에 추가할 케이블의 종류를 선택하고, 분할기와 GPS 안테나를 연결하는 케이블을 모델링할 수 있다. 케이블은 GPS 안테나와 수신장비에 연결되는 커넥터에 조립 가능한 케이블 종류 내에서 선택될 수 있다. 케이블의 길이, 케이블에서 구부러지는 구간의 개수, 재질 등에 따라 손실이 증가하기 때문에, 케이블이 항공기에 탑재되는 형상이나 길이 또는 재질 등이 설계되면 케이블에 의한 손실값을 산출할 수 있다.
그 다음, GPS 안테나의 GPS 안테나의 이득값, 분할기의 분할기의 이득값, 및 케이블의 케이블의 손실값을 이용하여 이득 대 잡음 온도비(G/T Ratio: Gain to nosie Temperature Ratio)를 산출하고, 산출된 이득 대 잡음 온도비에 따라 분할기의 이득을 조절한다(S140). 이득 대 잡음 온도비를 산출하는 과정은, 하기의 수학식(1)을 이용하여 수행될 수 있다.
수학식(1):
Figure 112021128590989-pat00002
여기서, G/T는 이득 대 잡음 온도비이고, GA는 GPS 안테나의 상승각도가 5도일 때 GPS 안테나의 패턴이득값이고, TSYS는 GPS 안테나와 수신장비 사이의 경로 상 구성요소들의 잡음온도 합계이다. 따라서, 수학식(1)의 분모에 잡음온도 합계를 대입하고, 분자에 GPS 안테나의 이득을 확인하면서 획득한 패턴이득값을 대입하면, 이득 대 잡음 온도비가 산출될 수 있다.
이때, 잡음온도 합계는, GPS 안테나의 이득값, 분할기의 이득값, 및 케이블의 손실값에 의해 산출될 수 있다. 상세하게는 하기의 수학식(2)를 이용하여 잡음온도 합계를 산출할 수 있다.
수학식(2):
Figure 112021128590989-pat00003
즉, GPS 안테나의 이득값, 분할기의 이득값, 케이블 등에 의한 손실값, 및 잡음 지수(Noise Figure)를 상수로 바꾸어 수학식(2)에 대입할 수 있다. 이에, GPS 안테나와 수신장비 사이에 존재하는 모든 구성요소들의 잡음온도 합계를 산출할 수 있다. 따라서, 수학식(2)에서 산출된 잡음온도 합계를 수학식(1)에 대입하여, 이득 대 잡음 온도비를 용이하게 산출할 수 있다.
이득 대 잡음 온도비가 산출되면, 이득 대 잡음 온도비를 미리 설정된 제1 설정값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 제1 설정값은 -31.6dB/K일 수 있다. 이득 대 잡음 온도비가 제1 설정값 미만이면 수신장비나 추가장비의 수신 성능 불량할 수 있고, 이득 대 잡음 온도비가 제1 설정값 이상이면 수신장비나 추가장비의 수신 성능이 양호할 수 있다. 그러나 제1 설정값의 크기는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이득 대 잡음 온도비의 비교한 결과, 이득 대 잡음 온도비가 제1 설정값 미만이면 분할기의 이득을 조절하여 증가시킬 수 있다. 따라서, 이득 대 잡음 온도비가 증가할 수 있다. 반대로, 이득 대 잡음 온도비가 제1 설정값 이상이면 수신 성능이 양호하다고 판단되기 때문에, 분할기의 이득을 별도로 조절하지 않을 수 있다.
한편, 분할기의 이득을 한계 이득까지 증가시킨 후에도, 산출되는 이득 대 잡음 온도비가 제1 설정값 미만일 수도 있다. 즉, 분할기가 이득을 조절할 수 있는 한계가 정해져 있기 때문에, 산출되는 이득 대 잡음 온도비의 값이 너무 작으면 분할기의 이득을 조절해도 이득 대 잡음 온도비가 제1 설정값보다 작을 수 있다. 따라서, 산출되는 이득 대 잡음 온도비가 제1 설정값 이상이되도록 추가적인 조처가 필요할 수 있다.
예를 들어, 분할기의 이득을 한계 이득까지 증가시킨 후에도 산출되는 이득 대 잡음 온도비가 제1 설정값 미만이면, 케이블의 손실값이 감소되도록 케이블의 설계를 변경할 수 있다. 예를 들어, 케이블이 항공기에 탑재될 형상, 케이블의 길이, 및 케이블의 재질 중 적어도 어느 하나를 변경할 수 있다. 따라서, 케이블로 인한 손실값을 감소시킬 수 있다. 이에, 케이블을 설계 변경으로 이득 대 잡음 온도비를 추가적으로 상승시킬 수 있다.
또는, 분할기의 이득을 한계 이득까지 증가시킨 후에도 이득 대 잡음 온도비가 제1 설정값 미만이면, GPS 안테나의 수신경로 상에 분할기를 복수개로 탑재시킬 수 있다. 예를 들어, 복수의 분할기 중 어느 하나의 출력단에 다른 하나의 입력단을 연결하여, 분할기들을 연결할 수 있다. 따라서, 분할기들이 연결되면서 하나의 분할기를 구비할 때보다 조절 가능한 한계 이득이 증가할 수 있다. 이에, 분할기들을 이용하여 이득 대 잡음 온도비를 더 많이 상승시킬 수 있다.
이때, 케이블의 설계를 변경하는 과정, 및 분할기를 복수개 구비시키는 과정이 함께 수행될 수도 있다. 따라서, 케이블로 인한 손실값을 감소시키고, 분할기를 복수개 구비하여 조절할 수 있는 한계 이득을 증가시킬 수 있다. 이에, 이득 대 잡음 온도비가 효과적으로 증가시킬 수 있다.
한편, 분할기의 이득을 증가시킨 후에, 수신장비로 입력 가능한 신호의 최대 입력 크기를 확인할 수 있다. 예를 들어, 수신장비의 정보가 저장된 수신장비 데이터베이스를 이용하여 수신장비의 스펙을 확인할 수 있다.
수신장비의 최대 입력 크기에 대한 정보를 획득하면, 분할기에서 수신장비로 전달되는 신호의 전달 크기, 및 최대 입력 크기를 비교할 수 있다. 전달 크기가 상기 최대 입력 크기보다 크면, 분할기와 수신장비 사이(또는, 분할기의 출력단)에 감쇠기를 추가로 탑재시킬 수 있다. 이에, 수신장비에 최대 입력 크기를 초과하는 신호가 입력되는 방지하여, 수신장비가 안정적으로 작동할 수 있다. 반대로, 전달 크기가 상기 최대 입력 크기 이하이면, 분할기와 수신장비 사이에 감쇠기를 추가로 탑재할 필요가 없다고 판단할 수 있다.
이때, 수신장비로 입력 가능한 신호의 최대 입력 크기를 확인되지 않는 경우, 증가된 분할기의 이득값에서 케이블 손실값을 빼서 잉여이득을 산출할 수 있다. 잉여이득의 값이 산출되면, 잉여이득의 값을 제거할 수 있는 감쇠기를 분할기와 수신장비 사이에 추가로 탑재시킬 수 있다. 따라서, 수신장비에 분할기 탑재 전과 동일한 크기의 신호가 입력되기 때문에, 수신장비가 안정적으로 작동할 수 있다.
그 다음, GPS 안테나와 케이블로 연결되도록 분할기를 항공기에 탑재한다(S150). 즉, 항공기에서 선정된 위치에 분할기를 탑재하고, 설계된 구조에 따라 케이블로 GPS 안테나와 분할기를 연결할 수 있다.
그 다음, 분할기와 연결되도록 추가장비를 항공기에 탑재한다(S160). 즉, 항공기에서 선정된 위치에 추가장비를 탑재하고, 케이블로 분할기와 추가장비를 연결할 수 있다. 이때, 추가장비를 항공기에 탑재하는 과정은, 분할기를 항공기에 탑재하는 과정과 순차적으로 진행될 수도 있고, 동시에 진행될 수도 있고, 순서가 바뀌어 진행될 수도 있다. 따라서, 항공기에 추가장비와 분할기가 추가될 수 있고, 분할기에 의해 항공기에 먼저 탑재되었던 수신장비와 항공기에 새로 추가된 추가장비가 모두 안정적으로 작동할 수 있다.
이처럼 추가장비와 분할기를 탑재할 위치를 선정한 후 항공기에 탑재된 GPS 안테나와 연결하여 성능개량을 수행할 수 있다. 따라서, 기존의 GPS 안테나를 활용하기 때문에, GPS 안테나에 대한 별도의 시험 및 인증을 거치지 않을 수 있다. 이에, 항공기의 성능개량에 소요되는 시간을 단축하여, 효율적으로 항공기의 성능개량을 수행할 수 있다.
또한, 항공기에 추가되는 추가장비로 인해 항공기의 기존 성능 및 안정성이 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 이에, 항공기의 성능개량을 안정적으로 수행할 수 있다.
도 2는 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 군 전력에 추가장비가 탑재된 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 군 전력 성능개량 방법으로 개량된 군 전력에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 군 전력는 군 전력 성능개량 방법으로 개량된 군 전력이다. 도 2의 (a)를 참조하면, 군 전력은 GPS 안테나(110), 분할기(140), 수신장비(120), 및 추가장비(130)를 포함한다. 이때, 군 전력이 군용 항공기인 경우를 예시해서 설명한다. 그러나 군 전력의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
GPS 안테나(110)는 수신을 수신하도록 설치될 수 있다. 예를 들어, GPS 안테나(110)는 GPS 안테나일 수 있다. 그러나 GPS 안테나의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
수신장비(120)는 GPS 안테나(110)로부터 신호를 전달받을 수 있다. 예를 들어, 수신장비(120)는 GPS 수신기일 수 있다. 이에, 수신장비(120)는 GPS 신호를 처리할 수 있다. 그러나 수신장비(120)의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
추가장비(130)는 항공기의 성능을 향상시키기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 항공기 성능개량 방법에 따라 항공기에 탑재되어, GPS 안테나(110)와 수신장비(120)보다 나중에 항공기에 추가된 장비이다. 추가장비(130)는 GPS 안테나(110)와 연동하도록 GPS 안테나(110)로부터 신호를 전달받을 수 있다. 예를 들어, 추가장비(130)는 통신장비(또는, 무전기)일 수 있고, GPS 신호로부터 연산되는 시간정보(TOD: Time Of Day)를 입력받을 수 있다. 그러나 추가장비(130)의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
분할기(140)는 입력단이 케이블(C)로 GPS 안테나(110)와 연결되고, 복수개의 출력단 각각이 수신장비(120)와 추가장비(130)에 연결될 수 있다. 따라서, 분할기(140)는 GPS 안테나에서 전달되는 신호를 수신장비(120)와 추가장비(130)로 분할할 수 있다. 이때, 분할기(140)는 추가장비(130)가 GPS 안테나(110)와 연동할 수 있도록 추가장비(130)가 항공기에 추가될 때 함께 항공기에 추가된다. 분할기(140)는 본 발명의 실시 예에 따른 항공기 성능개량 방법에 따라 이득이 조절되기 때문에, 추가장비(130)에 GPS 안테나(110)로 수신된 신호를 안정적으로 전달할 수 있다.
한편, 항공기는 도 2의 (b)와 같이 증폭기(150)를 더 포함할 수도 있다. 증폭기(150)는 신호를 증폭시키도록 GPS 안테나와 분할기 사이에 설치될 수 있다. 즉, 연식이 비교적 구식인 항공기에 탑재된 GPS 안테나에는 증폭기가 내장되지 않는 경우 많고, 연식이 비교적 신식인 항공기에 탑재된 GPS 안테나에는 증폭기가 내장되는 경우가 많다. 추가장비가 안정적으로 작동하려면 GPS 안테나의 이득이 커야하기 때문에, 연식이 구식인 항공기에서는 추가장비가 정상적으로 GPS 안테나의 신호를 이용하지 못할 수 있다. 따라서, GPS 안테나의 이득값에 따라 항공기에 증폭기의 추가 탑재 필요여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 항공기에 증폭기를 추가할 수 있다.
또한, 항공기는 도 2의 (c)와 같이 감소기(160)를 더 포함할 수도 있다. 추가장비(130)의 작동을 위해 분할기의 이득을 증가시키면, 수신장비(120)로 전달되는 신호의 크기도 증가할 수 있다. 이에, 수신장비(120)로 입력 가능한 신호의 최대 입력 크기를 확인한 후, 분할기에서 수신장비로 전달되는 신호의 전달 크기와 비교할 수 있다. 전달 크기가 최대 입력 크기보다 크면, 분할기와 수신장비 사이(또는, 분할기의 출력단)에 감쇠기를 추가로 탑재시킬 수 있다. 이에, 수신장비에 최대 입력 크기를 초과하는 신호가 입력되는 방지하여, 수신장비가 안정적으로 작동할 수 있다.
만약, 수신장비(120)로 입력 가능한 신호의 최대 입력 크기를 확인되지 않는 경우, 증가된 분할기(140)의 이득값에서 케이블(C)의 손실값을 빼서 잉여이득을 산출할 수 있다. 잉여이득의 값이 산출되면, 잉여이득의 값을 제거할 수 있는 감소기(160)를 분할기와 수신장비 사이에 추가로 탑재시킬 수 있다. 따라서, 수신장비에 분할기 탑재 전과 동일한 크기의 신호가 입력되기 때문에, 수신장비가 안정적으로 작동할 수 있다.
이때, 추가장비(130)가 GPS 안테나(110)로부터 신호를 전달받는 경로는, 상기에 기재된 구조에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 예를 들어, 추가장비(130)가 분할기(140)에 직접 연결되지 않고, 추가장비(130)와 분할기(140) 사이에 별도의 수신기가 구비될 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들 간에 다양한 조합이 가능하다.
이처럼 기존의 GPS 안테나(110)를 활용하여 추가장비(130)와 연결하기 때문에, GPS 안테나(110)에 대한 별도의 시험 및 인증을 거치지 않을 수 있다. 따라서, 항공기의 성능개량에 소요되는 시간을 단축하여, 효율적으로 항공기의 성능개량을 수행할 수 있다.
또한, 항공기에 추가되는 추가장비(130)로 인해 항공기의 기존 성능 및 안정성이 저하되는 것을 최소화하면서 추가장비도 안정적으로 작동시킬 수 있다. 이에, 항공기의 성능개량을 안정적으로 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하며, 실시 예들 간에 다양한 조합도 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: GPS 안테나 120: 수신장비
130: 추가장비 140: 분할기
150: 증폭기 160: 감쇠기

Claims (14)

  1. 성능개량 장치를 이용하여, 군 전력에 탑재되는 추가장비를 상기 군 전력에 기탑재된 GPS 안테나와 수신장비에 시간정보를 연동시키기 위한 군 전력 성능개량 방법으로서,
    측정기나 상기 군 전력의 성능 데이터로부터 확인된 상기 GPS 안테나의 이득을 상기 성능개량 장치가 획득하는 과정;
    상기 GPS 안테나로 수신된 신호를 분할하기 위한 분할기의 성능 데이터로부터 확인된 상기 분할기의 이득을 상기 성능개량 장치가 획득하는 과정;
    상기 GPS 안테나와 상기 분할기를 연결하도록 설계된 케이블의 길이나 재질에 의해 결정되는 케이블에 의한 손실값을 상기 성능개량 장치가 획득하는 과정; 및
    상기 성능개량 장치가 상기 GPS 안테나의 이득값, 상기 분할기의 이득값, 및 상기 케이블의 손실값을 이용하여 이득 대 잡음 온도비를 산출하고, 산출된 이득 대 잡음 온도비에 따라 상기 분할기의 이득을 조절하는 과정;을 포함하고,
    상기 추가장비는 GPS 신호로부터 연산되는 시간정보를 사용하는 통신장비를 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 성능개량 장치가 이득 대 잡음 온도비를 산출하는 과정은,
    하기의 수학식을 이용하여 상기 이득 대 잡음 온도비를 산출하는 과정;을 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
    수학식:
    Figure 112022044333892-pat00004

    (여기서, G/T는 이득 대 잡음 온도비이고, GA는 GPS 안테나의 패턴이득값이고, TSYS는 GPS 안테나, 분할기, 및 케이블의 잡음온도 합계임)
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 성능개량 장치가 상기 이득 대 잡음 온도비에 따라 상기 분할기의 이득을 조절하는 과정은,
    상기 이득 대 잡음 온도비를, 미리 설정된 제1 설정값과 비교하는 과정; 및
    상기 이득 대 잡음 온도비가 상기 제1 설정값 미만이면, 상기 분할기의 이득을 증가시키는 과정;을 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 성능개량 장치가 상기 이득 대 잡음 온도비에 따라 상기 분할기의 이득을 조절하는 과정은,
    상기 분할기의 이득을 한계 이득까지 증가시킨 후에도 상기 이득 대 잡음 온도비가 상기 제1 설정값 미만이면, 상기 케이블의 손실값이 감소되도록 상기 케이블의 설계 변경이 필요하다고 판단하는 과정을 더 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 성능개량 장치가 상기 이득 대 잡음 온도비에 따라 상기 분할기의 이득을 조절하는 과정은,
    상기 분할기의 이득을 한계 이득까지 증가시킨 후에도 상기 이득 대 잡음 온도비가 상기 제1 설정값 미만이면, 상기 GPS 안테나의 수신경로 상에 탑재되는 분할기의 개수를 증가시킬 필요가 있다고 판단하는 과정을 더 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 GPS 안테나의 이득을 상기 성능개량 장치가 획득한 후에,
    상기 성능개량 장치가 상기 GPS 안테나의 이득값에 따라 상기 군 전력에 증폭기의 추가 탑재 필요여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 성능개량 장치가 상기 군 전력에 상기 증폭기의 추가 탑재 필요여부를 판단하는 과정은,
    상기 GPS 안테나의 이득값을 미리 설정된 제2 설정값과 비교하는 과정; 및
    상기 GPS 안테나의 이득값이 상기 제2 설정값 미만이면, 상기 GPS 안테나의 출력단에 상기 증폭기를 설치할 필요가 있다고 판단하는 과정;을 더 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 분할기의 이득을 증가시킨 후에,
    상기 성능개량 장치가 상기 수신장비로 입력 가능한 신호의 최대 입력 크기를 확인하는 과정;
    상기 성능개량 장치가 상기 분할기에서 상기 수신장비로 전달되는 신호의 전달 크기, 및 상기 최대 입력 크기를 비교하는 과정; 및
    상기 전달 크기가 상기 최대 입력 크기보다 크면, 상기 성능개량 장치가 상기 분할기와 상기 분할기 사이에 감쇠기를 추가로 탑재시킬 필요가 있다고 판단하는 과정;을 더 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 분할기의 이득을 증가시킨 후에,
    상기 수신장비로 입력 가능한 신호의 최대 입력 크기가 확인되지 않는 경우, 상기 성능개량 장치가 증가된 분할기의 이득값에서 상기 케이블의 손실값을 빼서 잉여이득을 산출하는 과정; 및
    상기 성능개량 장치가 상기 잉여이득의 값을 제거할 수 있는 감쇠기를 상기 분할기와 상기 수신장비 사이에 추가로 탑재시킬 필요가 있다고 판단하는 과정;을 더 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이블에 의한 손실값을 상기 성능개량 장치가 획득하는 과정은,
    상기 추가장비 및 상기 분할기가 상기 군 전력에 탑재되기 위한 위치를 확인하는 과정;
    확인된 위치에 탑재되는 상기 분할기와 상기 GPS 안테나를 연결하는 케이블을 모델링하는 과정; 및
    모델링된 케이블로부터 확인된 케이블의 길이, 및 모델링에 선택된 케이블의 재질로부터 상기 케이블의 손실값이 결정되는 과정;을 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 추가장비 및 상기 분할기가 상기 군 전력에 탑재되기 위한 위치를 확인하는 과정은,
    상기 군 전력의 미리 선택된 위치들에 상기 추가장비와 상기 분할기를 모델링하여 구조해석하는 과정; 및
    상기 구조해석의 결과에 따라 상기 추가장비와 상기 분할기를 탑재할 위치를 선택하는 과정;을 포함하는 군 전력 성능개량 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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