KR19990026368A - 회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템 - Google Patents

회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 학교폭력이나 각종위험 상황에서 서비스 가입자가 소형 무선 발신기로 위급함을 알리면 서비스업체나 경찰등이 이 구조 신호를 수신하여 발신신호의 방향을 감지하고, 미리 저장된 데이터 베이스로부터 발신자의 신원 및 위치정보를 파악하여 출동할수 있는 본 시스템의 구조 및 기능과 관계되는것으로서, 특별히 회전 안테나를 이용하여 발신위치를 1차적으로 파악하고, 좀더 정확한 위치파악을 위하여 차량용 및 이동용 발신신호 감지장치를 이용하여 완전한 발신자추적이 가능하도록 시스템을 고안하였다. 사용용도에 따라 삐삐나 휴대폰등에 장착될수 있고 지형에따라 수신용 회전안테나의 수를 자유 자재로 변환할 수 있으며, 미아방지 시스템과 같은 사용자의 위치파악 시스템에도 활용이 가능하다. 본 발명은 가입자가 소형 무선 발신기만으로 정확한 위치파악을 할 수 있고, 전체 시스템의 구조도 간단하여 경제성이 뛰어나고 다양한 활용이 가능한 시스템이다.
본 발명은 무선 발신기, 회전 안테나를 이용한 발신신호 위치감지 시스템과 차량용 및 이동용 발신신호 추적장치의 구조 및 동작원리와 이를 이용한 시스템 및 활용 방법을 제공한다.

Description

회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템
본 발명은 좀더 간단한 시스템 구조로서 학교폭력이나 각종위험 상황에서 무선 구조신호를 발신함으로서 서비스업체나 경찰등이 발신자 및 위치를 파악하고 이에 대처하여 각종 범죄나 위험으로부터 보호받을 수있으며, 미아 방지 시스템과 같은 위치파악 시스템으로 응용될 수 있도록 고안 되었다.
본 발명이 속하는 기술분야는 무선 송수신기술, 방향성안테나를 이용한 발신 방향 추적 기술, 각 안테나로부터 각도정보를 수집하여 정확한 위치정보를 알아내는 S/W 기술 및 위치추적을 위한 서비스 운용기술이며 이분야의 종래 기술은 다음과 같다.
(1) 방향성안테나를 이용한 발신신호 방향 검출 기술 : 방향성 수신안테나가 회전하면서 신호가 수신 되었을때의 방향을 각도 검출기로부터 검출하여 방향을 검출하는 기술이며 안테나의 빔폭이 넓은 경우의 각도 정확도가 떨어지는 단점이 있다.
(2) 모노펄스 측정기술 : 두 개나 그이상의 수신 안테나를 이용하여 발신한 신호의 방향을 정확하게 예측하는 기술로서 안테나의 빔폭보다도 훨신 정확한 각도정보를 얻을 수있다.
(3) 레이다 기술 : 안테나를 회전시켜 레이다로부터 발신한 신호를 휴대용 발신장치가 수신하고 다시 발신하여 그 지연 시간차이를 이용하여 휴대용발신장치의 위치를 삼각측량으로 구하는 기술이 있다.
(4) GPS를 이용한 위치 정보 서비스 기술 : GPS를 이용하여 자신의 위치를 파악한다음 이 정보를 직접 발신하는 서비스기술로, 이 시스템은 GPS 수신기 및 자신의 위치 정보를 송신하는 송신장치와 이를 위한 제어 장치로 구성되어 있다.
(5) 이동용 발신추적장치를 이용한 서비스 기술 : 방향성 안테나가 장착된 이동용 발신추적장치를 이용하여, 직접 이동하면서 발신지를 찾는 기술로서 넓은 지역의 구조신호 감시가 불가능한 단점이 있다.
상술한 종래의 기술을 이용하여 구조 신호 추적 및 위치 파악을 하는데에는 다음과 같은 기술적 과제가 있다.
(1) 기존의 방향성 안테나만을 이용한 이동용 발신추적장치만으로는 넓은 지역의 구조신호 감시가 불가능하고 여러개의 방향성안테나만를 이용하여 발신방향을 감지할 경우는 각도정보에 대한 정확도의 한계에 의해 추적 범위가 넓은 지역의 정확한 위치파악이 어려운 문제점이 있다.
(2) 하나의 방향성 수신안테나가 회전하면서 신호를 수신하고 그 때의 방향을 각도 검출기로부터 검출함으로서 방향을 검출하게 되는 기술의 경우는 안테나의 빔폭이 넓은 경우에는 수신 각도오차에 의해 위치 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
(3) 레이다 기술을 이용하여 안테나를 회전시켜 레이다로부터 발신한 신호를 휴대용 발신장치가 수신하고 다시 발신하여 그 지연 시간차이를 이용하여 휴대용 발신장치의 위치를 삼각측량으로 구하는 기술의 경우는 시스템을 구성하는 비용이 비싸고 다중반사에 의한 혼신이 있다.
(4) GPS를 이용하여 자신의 위치를 파악한 다음 이 정보를 직접 발신하는 서비스기술은 GPS 수신기의 크기 때문에 이동 발신장치가 커서 휴대에 어려움이 많고 위성신호로부터 자신의 위치정보를 파악하므로 건물등의 장애물에 가려져서 결과적으로 발신위치 파악이 불가능한 문제가 있다
(5) 모노펄스의 측정 기술 및 수신안테나의 전자 스위칭 기술은 주로 군사기술로 응용되어 그 구현에 있어 시스템 가격이 비싼 문제점이 있어, 본 발명과 같은 서비스의 용도로서 응용에 경제적인 문제점이 있으며, 상업용을 위한 부품 응용기술이 부족한 문제점이 있다.
상기와 같은 기술적인 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 개인이 휴대하고서 고유번호를 무선신호로 송출할 수 있는 소형의 구조신호 발신장치를 가입자가 휴대하게 하고, 그 구조신호 발신장치의 구조신호를 수신하는 기지국은, 회전식 안테나를 이용하여 구조신호를 수신하여 발신장치의 고유코드와 방향 및 수신세기의 정보를 무선신호로 송출하는 회전안테나 시스템을 일정한 권역별로 설치하고, 중앙제어반은, 그 회전 안테나 시스템들로부터 무선신호를 수신하여 수집된 정보를 해석하여 발신자의 신원 및 위치를 파악하여 구조출동을 지시하는 중앙 컴퓨터 장치 즉, 중앙 제어반을 설치하며, 구조출동자는, 그 중앙제어반의 지시에 의해 출동하는 차량에 설치되어 상기한 구조신호를 수신하여 발신자의 위치를 추적하는 차량용 추적장치 또는 휴대용 위치추적장치를 출동요원들이 휴대하여 구조요청 발신 위치를 추적할 수 있도록 함에 특징이 있다.
상기 기지국으로서 설치되는 회전안테나 시스템은, 발신장치의 구조신호를 수신하기 위한 방향성안테나와, 그 방향성 안테나를 회전시키기 위한 직류모터와, 현재의 안테나각도를 검출하기 위한 데코더와, 그 안테나 각도정보와 상기 안테나로부터 수신된 신호 정보 및 그 신호의 세기정보를 변조하여 안테나을 통하여 무선으로 송신하는 무선송신부로 구성함에 특징이 있다.
또한, 본 발명은, 미약신호를 수신하기 위하여 상기 구조신호 발신장치에서 자신의 코드신호와 송신반송파를 교대로 전송하되, 그 송신반송파는 교대로 주파수 대역이 서로 차이가 나는 송신반송파를 삽입하여 전송하도록 구성하고, 회전 안테나 시스템의 수신부는, 수신신호를 수신케리어에 의거하여 검출하고 이를 대역통과필터를 통하여 중간(IF)주파수를 검출하고, 그 중간주파수를 복조기에서 입력받아 복조하여 발신자의 코드를 해독하며, 수신세기를 검출하기 위하여 상기 대역통과필터를 통한 중간주파수를 직렬연결된 대역통과 필터 및 저잡음 증폭기를 3단으로 통하여 각단에서 수신신호세기 검출기를 통해 수신신호 세기를 검출하도록 구성함으로써, 하나당 40dB정도씩 세 개를 사용하여 120dB의 넓은 수신신호세기 측정 영역을 확보할 수 있도록 구성함에 특징이 있다.
또, 본 발명은 회전 안테나 시스템을 3개를 이용하여 3각 측정법에 의해 발신지의 위치를 추적할 수 있도록 함과 아울러 단일 회전 안테나 시스템을 이용하여서도 발신지의 위치를 정확히 추적할 수 있도록 구성함에 특징이 있다. 단일 회전안테나 시스템을 이용하는 경우는 현재의 안테나 방향에서의 주수신빔내의 수신세기뿐만아니라 그 주수신빔의 주변영역의 수신세기도 함께 검출하여 발신지 위치의 검출의 정확성을 높이도록 구성한다.
또, 본 발명의 단일 회전 안테나 시스템은, 탑을 세워서 그 탑위에 설치하고 유선통신망을 통해서 중앙컴퓨터 장치에 수신정보를 전송하도록 구성할 수도 있다.
또, 회전 안테나 시스템의 안테나는 모터에 의해 회전이 제어되는 하나의 안테나 지지 축에 3개의 방향성 안테나를 서로다른 고도각으로 설치하여 거리방향의 분해능력을 향상시키도록 구성함에 특징이 있다.
또, 구조출동용 차량 또는 휴대용 위치추적기를 구비하여 구조출동자가 근접지역에서 구조신호의 수신방향 및 수신세기에 의해 발신지의 위치를 정확히 추적할 수 있도록 함에 특징이 있다.
또, 본 발명의 구조신호 발신기는 일반 무선호출기 또는 휴대용 이동전화기에 내장하여 긴급상황 발생시 구조요청을 할 수 있도록 구성함에 특징이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 구조 신호 추적 및 출동 서비스의 개념도
도 2는 본 발명이 적용되는 시스템의 전체 구성도
도 3은 본 발명에 속하는 회전안테나의 구조도
도 4는 본 발명에 속하는 회전안테나 수신부의 구조도
도 5는 발신자의 위치파악을 위한 개념도
도 6은 구조신호 발신장치의 구조도
도 7은 발신장치의 시리얼 송신데이타의 타이밍도
도 8은 단일 회전안테나를 이용한 위치파악 시스템의 개념도
도 9는 단일 회전안테나 시스템 구조도
도 10은 단일 회전안테나 시스템을 위한 안테나 구조도
도 11은 컴퓨터를 이용한 위치정보의 수집 및 분석을 위한 구성도
도 12는 이동용 구조신호 추적장치의 구조도
도 13은 차량용 구조신호 추적장치의 구조도
도 14는 미약신호 증폭용 안테나 구조도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 구조신호 발신장치 200, 800 : 회전안테나 수신시스템
300 : 중앙컴퓨터장치 400 : 차량용 구조신호추적장치
500 : 휴대용 구조신호추적장치
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 시스템을 제안하고 있는데, 그 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 적용되는 구조 신호 추적 및 출동 서비스의 개념도를 나타낸다. 서비스는 주로 학생폭력이 우려되는 학교(3) 근처나 우범지역에서 이루어 지는데, 먼저 가입자(1)가 경찰 또는 방범서비스 업체(2)에 서비스등록 신청을 하게되면 경찰 또는 방범서비스 업체(2)는 가입자에 대한 신원을 구조신호 및 위치추적 감지 시스템(4)의 데이터베이스에 입력하고, 가입자가 발신하는 구조신호의 고유번호를 부여하게 되며, 가입자(1)는 비상시에 구조신호를 발신하여 경찰 또는 방범서비스 업체(2)로부터 신변보호를 받게 되는 형태로 서비스가 이루어진다.
도 2는 본 발명이 적용되는 서비스를 위한 전체 구성도를 나타낸다.
개인이 휴대하고서 고유번호를 무선신호로 송출할 수 있는 소형의 구조신호 발신장치(100)와, 일정한 권역별로 설치되어 상기 구조신호 발신장치(100)의 구조신호를 회전식 안테나를 이용하여 수신하여 발신장치(100)의 고유코드와 방향 및 수신세기의 정보를 무선신호로 송출하는 회전안테나 시스템(200)과, 그 회전 안테나 시스템(200)들로부터 무선신호를 수신하여 수집된 정보를 해석하여 발신자의 신원 및 위치를 파악하여 구조출동을 지시하는 중앙 컴퓨터 장치(300)와, 그 중앙 컴퓨터 장치(300)를 감시하는 운영요원의 지시에 의해 출동하는 구조출동자의 차량에 설치되거나 휴대용으로서 상기한 구조신호를 방향성 안테나를 이용하여 수신하고 그 수신세기를 표시하여 발신자의 위치를 추적하기 위한 위치추적장치(400)를 포함하여 구성된다.
이와같은 본 발명은, 위험에 처한 발신자(1)가 소형 무선 구조신호 발신장치(100)를 작동시키면 이 무선신호는 각 각 회전안테나 시스템(200 : A1,A2 내지 A3)에 도달하게 되는데, 각 회전안테나 시스템(A1 내지 A3)에서는 이때 수신되는 신호의 고유번호와 발신각을 파악하여 안테나를 통하여 무선신호를 중앙 컴퓨터 장치(300)로 정보를 전달하게 된다. 한편, 중앙컴퓨터 장치(300)는 이 정보를 수집 및 해석, 발신자의 신원 및 위치를 파악하여 경찰 또는 방범서비스업체가 차량용 및 이동용 구조신호 추적장치(400)를 이용하여 출동하므로서 발신자의 신변을 보호할 수 있다.
도 3은 본 발명에 속하는 회전안테나 시스템(200)의 구조도이다.
상기 구조신호 발신장치(100)의 구조신호를 수신하기 위한 방향성안테나(201)와, 그 방향성 안테나(201)를 회전시키기 위한 직류모터(202) 및 그 방향성안테나(201)의 현재 각도를 검출하는 데코더(203)와, 상기 직류모터(202)를 제어하여 방향성 안테나(201)를 회전시킴과 아울러 수신되는 신호를 복조하여 발신자 코드정보와 수신세기 및 상기 데코더(203)의 안테나 방향각도 정보를 검출하는 안테나 제어 및 수신부(204)와, 그 수신부(204)의 정보를 무선신호로 변조하여 송신 안테나(206)를 통해 송출하는 무선송신부(205)로 구성된다.
이와같은 방향성 안테나 시스템(200)은, 방향성 안테나(201)를 회전시키기 위하여 직류모터(202)가 사용되며 현재의 안테나각도의 검출을 위하여 데코더(203)가 장착되어 이 각도정보와 안테나(201)로부터 수신된 무선신호는 안테나 제어 및 수신부(204)로 전달되어 도 2의 중앙컴퓨터 장치(300)로 전달할 정보 즉, 각도정보와 수신한 신호의 세기정보를 무선송신부(205)에서 변조하여 안테나(206)을 통하여 무선으로 송신한다.
도 4는 본 발명에 속하는 회전안테나 수신부의 구조도이다. 방향성 안테나(211)를 통해 수신된 신호를 증폭하는 전치증폭기(212)와, 그 전치 증폭기(212)의 출력신호에서 중간주파수를 검출하기 위한 믹서(213)와, 그 믹서(213)에 반송파(케리어)를 제공하는 국부발진기(216)와, 그 국부발진기(216)의 발진 주파수를 변조하기 위한 톱니파 발생기(218) 및 톱니파 주파수 변조기(217)와, 상기 믹서(213)의 출력신호를 대역통과 필터링하는 제1대역통과 필터(214)와, 그 제1대역통과 필터(214)의 출력신호를 복조하는 복조기(215)와, 그 복조기(215)의 출력신호에서 발신자 고유의 코드를 검출하는 발신코드 검출부(228)와, 상기 제1대역통과 필터(214)의 출력신호를 대역통과 필터링 및 증폭하는 제2대역통과 필터(219) 및 제1저잡음 증폭기(222)와, 그 제1저잡음 증폭기(222)의 출력신호를 대역통과 필터링 및 증폭하는 제3대역통과 필터(220) 및 제2저잡음 증폭기(223)와, 그 제2저잡음 증폭기(223)의 출력신호를 대역통과 필터링 및 증폭하는 제4대역통과필터(221) 및 제3저잡음증폭기(224)와, 상기 제1, 제2, 제3 저잡음 증폭기(222, 223, 224)의 출력신호에서 각각의 수신신호세기를 검출하는 제1, 제2, 제3 수신신호 세기 감지기(225, 226, 227 ; RSSI 1, RSSI 2, RSSI 3)로 구성된다.
먼저 도 3의 방향성안테나(201)에 해당하는 안테나(211)에서 무선신호를 수신하여 저잡음증폭기 (212)로 증폭한 다음, 믹서(213)을 통하여 수신주파수를 중간주파수(IF주파수)로 주파수를 맞추게 되며, 이를 위하여 국부발진기(216)이 사용된다. 한편, IF주파수용 대역통과필터(214)를 통과하여 중간주파수(IF주파수)로 변환된 신호는 도 2의 소형 무선 구조신호 발신장치(100)의 송신 데이터를 복조하기 위한 복조기(215)를 통과하여 발신코드(218)가 해독된다. 그러나 발신한 신호의 세기가 미약하여 발신코드가 해독되지 않을 경우에도 위치파악을 하기 위하여 구조신호 발신장치(100)에서는 도 7의 D1 및 D3과 같이 변조신호를 싣지않는 케리어를 일정간격으로 보내게 되며 이 미약 신호의 세기를 특별히 측정하기 위하여 톱니파 발생에 의한 반송파 변조수단(217, 218) 및 중간주파 검출을 위한 대역통과 필터와 신호세기 감지기가 다단계로 구성된 219 내지 227의 회로가 사용된다.
우선 도 7의 D2 및 D4의 변조신호의 경우는 대역을 1KHz 내지 2KHz정도 차지하게 되며 이 신호의 세기를 측정하기 위하여 일반적으로는 도 4의 대역통과필터(214)와 같이 200MHz정도의 중간주파수(IF주파수)용 필터만이 사용될 경우 안테나로부터 수신신호의 감도는 약 -100dBm정도로 반응하나 수정발진기를 이용한 협대역 필터를 이용하면 약 200Hz 대역의 중간주파수(IF주파수)용 대역통과필터(219내지 221)를 이용한 필터링이 가능해져서 약 -160dBm의 수신신호 세기를 측정할 수있다.
그러나 송신케리어 및 국부발진기의 특성상 주파수가 수 ppm정도 차이가 생겨 송신케리어를 정확히 200Hz 대역의 중간주파수(IF주파수)용 필터(219내지 221)로 통과시켜 신호의 세기를 측정하기 위하여 톱니파발생기(218)의 톱니파를 국부발진기 변조기(217)를 통하여 변조하여 국부 발진기(216)의 주파수 변동이 생긴 보상을 함으로서 항상 일정기간은 정확히 200Hz 대역의 중간주파수(IF주파수)용 필터(219내지 221)를 통과하도록 설계되었다. 저잡음 증폭기(222 내지 224)는 수신신호세기 감지기(225, 226, 227 ; RSSI1, RSSI2, RSSI3)의 측정가능 영역이 하나당 40dB정도이므로 세 개를 사용하여 120dB의 넓은 수신신호세기 측정 영역을 확보하기 위하여 고안 되었다.
도 5는 발신자의 위치파악을 위한 개념도이다. 3개의 회전안테나(200 ; A1, A2, A3)는 각각 방향이 회전하는 빔 a1 내지 a3의 수신특성을 갖고 있어 발신자(100)의 위치는 각 회전안테나 A1 내지 A3의 수신각을 분석하면 알 수 있다. 이 때 위치파악 범위는 10의 영역과 같다.
도 6은 구조신호 발신장치의 구조도이다.
소형의 휴대용 구조신호 발신장치(100)는, 무선신호를 송출하기 위한 안테나(101)와, 발신자의 고유번호가 저장되어 있는 디지털 장치(106)와, 고유번호를 변조시켜 상기 안테나(101)를 통해 구조요청신호를 송출하는 무선출력부(102)와, 가입자가 눌러서 무선 구조 요청신호를 출력시키도록 작동시키기 위한 동작버튼(105)과, 발신기의 작동상태를 표시하는 표시램프(104) 및 발신기 전체의 동작전원을 공급하기 위한 밧데리(103)로 구성된다.
한편, 발신기(100)는 독립적으로 구성하지 않고서 통상의 무선호출기 및 이동 전화기와 일체형으로 구성할 수 있으며, 가입자의 고유정보를 무선신호로서 변조하여 송출하는 기능을 무선호출기 및 이동전화기에 더 포함시켜 구성함이 바람직하다. 예컨데, 광역호출기나, 문자서비스 호출기 및 기타 다양하게 응용되고 있는 무선호출기 세트내에 본 발명의 무선신호 발신기의 기능을 부가하여 필요시 무선 구조요청신호를 발신할 수 있도록 구성할 수 있다.
동작스위치(105)는 본 장치의 작동 스위치로서 구조신호 발신시 누른다. 그 동작스위치(105)를 누르면 무선송출부(102)에서 발신자의 고유번호가 저장되어 있는 디지털 장치(106)로부터 고유번호를 읽어와서 변조시켜 안테나(101)을 통하여 구조신호가 발신된다.
도 7은 발신장치의 시리얼 송신데이타의 타이밍도이다. 발신 장치(100)의 송신출력을 작게하면서도 위치파악이 용이하도록 발신자의 고유번호에 해당하는 송신데이타 D2와 D4사이에 변조하지 않은 케리어 D1과 D3을 넣어 결과적으로 미약신호의 검출성능이 향상하게 된다.
도 8은 단일 회전안테나를 이용한 위치파악 시스템의 개념도이다. 일반적으로 본 발명이 적용되기 위하여는 도 5와 같이 3개 이상의 회전 안테나(A1 - A3)가 사용되나 비용절감을 위하여, 단일 회전안테나(800)만을 이용한 위치추적 방법도 지형 및 상황에 따라 구현이 가능하다. 회전하는 방향성 안테나(800)가 주빔을 a11로서 수신하면서 좀더 정밀한 발신각 감지를 위하여 인접한 a12와 a13의 빔에 대한 수신신호의 세기도 기록하게 되는데 이때 미리 전체영역 10' 에 대한 수신신호의 세기를 측정하여 거리정보로서 사용하여 수신각과 수신신호의 세기만을 이용하여 발신신호의 위치파악이 가능해진다.
한편 비가 올 경우는 전체적으로 수신신호의 세기가 감쇄하므로 기준 발신지를 설정하여 그 지역에서 수시로 기준신호를 발신하여 비나 눈에 의한 수신신호의 세기의 변화분을 보정하게 되며 아파트 단지의 경우는 수신신호의 세기를 이용한 발신거리의 정보가 부정확하므로 도 14의 미약신호 증폭용 안테나를 이용하여 단점을 보완한다.
도 9는 단일 회전안테나 시스템 구조도이다. 수신부(820)는 도 3의 회전안테나의 수신부 기능과 유사하나 유선(840)으로 직접 데이터를 중앙컴퓨터 장치(300)에 전달하는 구조로서 단일 안테나 구조로 거리측정을 해야하므로 높은 지형에 탑(830)을 세워서 구성하는 것이 유리하다.
도 10은 단일 회전안테나 시스템을 위한 안테나 구조도이다. 안테나를 지지하는 축(801)에 복수개의 방향성 안테나(802 - 804)가 각각 d1내지 d3의 고도각으로 설치되어 각각의 고도각으로 수신하게 되는데, 이에따라 수신각이 다른 여러개의 안테나를 이용하기 때문에 거리방향의 분해능이 향상된다.
도 11은 컴퓨터를 이용한 위치정보의 수집 및 분석을 위한 구성도이다. 회전 안테나(200)로부터 무선 정보를 안테나(301)를 통하여 수신하여 모뎀(302)에서 복조하여 정보화한 다음, 데이터 베이스(303)을 이용하여 발신자 코드에 의한 발신자의 신원을 확인하고, 정보분석 S/W(304)를 이용하여 각도정보를 분석하여 위치에 대한 정보로 변환한 다음, 출력 장치(306)을 통하여 서비스영역의 지도위에 발신위치를 표시하고 발신벨(305)을 울려서 발신 위치로 출동하게 된다.
도 12는 이동용 구조신호 추적장치의 구조도이다. 방향성 안테나(501)로부터 수신된 신호가 신호처리부로 전달되며 신호처리부는 수신부(503)에서 복조되고 제어부(502)에서 수신신호의 세기를 파악하여 수신신호세기 출력장치(504)로 신호의 세기를 출력하게 된다. 505는 밧데리이다. 이때, 방향성 안테나(501)의 방향을 적절히 회전하면서 수신신호의 세기가 큰 방향을 선택하여 추적하므로서 최종 추적이 이루어진다
도 13은 차량용 구조신호 추적장치의 구조도이다. 차량에 탑재된 방향성안테나(401)를 회전시키기 위하여 직류모터(402)가 사용되며 현재의 안테나 각도의 검출을 위하여 데코더(403)가 장착되어 이 각도정보와 안테나로부터 수신된 무선신호는 유선(405)을 통하여 안테나 제어 및 수신부(404)로 전달되어 차량으로 이동하면서도 발신위치를 계속 관측할 수 있다.
도 14는 미약신호 증폭용 안테나 구조도이다. 아파트와 같은 지역은 신호검출이 용이하지 않으므로 무방향성 안테나(901)를 이용하여 발신기(100)의 구조신호를 한번 수신하고 전송선로(902)를 통하여 방향성안테나(903)로 전달되어 904과 같은 좁은 빔으로 도 9의 회전용안테나 시스템에 전달하여 신호검출이 용이하도록 신호를 증폭해주는 역할을 한다.
본 발명의 목적을 위하여 발신자의 암호가 실린 무선신호를 여러개의 수신 안테나의 섬세한 빔을 이용하여 발신자의 방향과 발신자정보를 개략적으로 구한다음, 수십미터 반경의 발신위치에서 방향성 안테나를 이용한 이동용 발신추적장치를 이용하여 완전한 발신위치를 포착하는 시스템을 고안함으로서 다음과 같은 발명의 효과가 있다.
(1) 추적 범위가 넓으면서도 정확한 위치추적 서비스가 가능하다.
(2) 하나의 회전하는 방향성 안테나와 몇 개의 미약신호증폭용 안테나만을 이용하여 광범위한 위치추적이 가능하다.
(3) 발신기의 신호를 케리어와 발신자의 고유번호를 번갈아가며 송신함으로서 케리어가 협대역인점을 이용하여 아주 미약한 신호의 감지가 가능하다.
(4) 본 발명을 이용하여 서비스영역 및 활용에 따라 미아 방지 시스템 및 위치파악 시스템과 같은 다양한 서비스가 가능하며, 거의 모든 영역에서 서비스가 가능하다.

Claims (6)

  1. 개인이 휴대하고서 고유번호를 무선신호로 송출할 수 있는 소형의 구조신호 발신장치(100)와, 일정한 권역별로 설치되어 상기 구조신호 발신장치(100)의 구조신호를 회전식 안테나를 이용하여 수신하여 발신장치(100)의 고유코드와 방향 및 수신세기의 정보를 무선신호로 송출하는 회전안테나 시스템(200)과, 그 회전 안테나 시스템(200)들로부터 무선신호를 수신하여 수집된 정보를 해석하여 발신자의 신원 및 위치를 파악하여 구조출동을 지시하기 위한 중앙 컴퓨터 장치(300)와, 그 중앙 컴퓨터 장치(300)를 감시하는 운영요원의 지시에 의해 출동하는 구조출동자의 차량에 설치되거나 휴대용으로서 상기한 구조신호를 방향성 안테나를 이용하여 수신하고 그 수신세기를 표시하여 발신자의 위치를 추적하기 위한 위치추적장치(400)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 안테나 시스템(200)은,
    상기 구조신호 발신장치(100)의 구조신호를 수신하기 위한 방향성안테나(201)와, 그 방향성 안테나(201)를 회전시키기 위한 직류모터(202) 및 그 방향성안테나(201)의 현재 각도를 검출하는 데코더(203)와, 상기 직류모터(202)를 제어하여 방향성 안테나(201)를 회전시킴과 아울러 수신되는 신호를 복조하여 발신자 코드정보와 수신세기 및 상기 데코더(203)의 안테나 방향각도 정보를 검출하는 안테나 제어 및 수신부(204)와, 그 수신부(204)의 정보를 무선신호로 변조하여 송신 안테나(206)를 통해 송출하는 무선송신부(205)로 구성되고,
    적어도 3개 이상의 회전안테나 시스템(200)으로부터 수신방향 및 수신세기에 대한 정보를 입력받아 3각 측정법에 의해 발신자의 위치를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 수신부(204)는,
    상기 방향성 안테나를 통해 수신된 신호를 증폭하는 전치증폭기(212)와, 그 전치 증폭기(212)의 출력신호에서 중간주파수를 검출하기 위한 믹서(213)와, 그 믹서(213)에 반송파(케리어)를 제공하는 국부발진기(216)와, 그 국부발진기(216)의 발진 주파수를 변조하기 위한 톱니파 발생기(218) 및 톱니파 주파수 변조기(217)와, 상기 믹서(213)의 출력신호를 대역통과 필터링하는 제1대역통과 필터(214)와, 그 제1대역통과 필터(214)의 출력신호를 복조하는 복조기(215)와, 그 복조기(215)의 출력신호에서 발신자 고유의 코드를 검출하는 발신코드 검출부(228)와, 상기 제1대역통과 필터(214)의 출력신호를 대역통과 필터링 및 증폭하는 제2대역통과 필터(219) 및 제1저잡음 증폭기(222)와, 그 제1저잡음 증폭기(222)의 출력신호를 대역통과 필터링 및 증폭하는 제3대역통과 필터(220) 및 제2저잡음 증폭기(223)와, 그 제2저잡음 증폭기(223)의 출력신호를 대역통과 필터링 및 증폭하는 제4대역통과필터(221) 및 제3저잡음증폭기(224)와, 상기 제1, 제2, 제3 저잡음 증폭기(222, 223, 224)의 출력신호에서 각각의 수신신호세기를 검출하는 제1, 제2, 제3 수신신호 세기 감지기(225, 226, 227 ; RSSI 1, RSSI 2, RSSI 3)로 구성된 것을 특징으로 하는 회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템은,
    단일 회전안테나 시스템(800)만을 이용하여 위치추적이 가능하도록 방향성 안테나(801)가 주 수신빔 a11을 수신하면서 좀더 정밀한 발신각 감지를 위하여 인접한 수신빔 a12와 a13에 대한 수신신호의 세기도 기록하고, 미리 전체영역 수신영역(10')에 대한 수신신호의 세기를 측정하여 거리정보로서 사용하여 수신각과 수신신호의 세기만을 이용하여 발신신호의 위치파악하도록 구성하되,
    상기 단일 회전안테나 시스템(800)은,
    높은 지형에 탑(830)을 세워서 그 위에 회전 안테나 시스템을 설치하고, 그 안테나 시스템의 수신정보를 유선(840) 통신망을 통하여 중앙 컴퓨터 장치(300)에 송신하도록 구성하고,
    상기 회전 안테나 시스템의 안테나는, 안테나를 지지하는 축에 복수개의 방향성 안테나가 각각 서로다른 고도각을 향하여 설치되어 수신각이 다른 여러개의 안테나를 이용하여 거리방향의 분해능이 향상시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 구조 출동자의 차량 탑재용 위치 추적장치(400)는,
    차량에 탑재된 방향성 안테나와, 탑재된 방향성 안테나를 회전시키기 위한 직류모터와, 안테나 각도의 검출을 위한 데코더와, 이 각도정보와 안테나로부터 수신된 신호를 유선을 통하여 입력받아 발신방향 및 그 수신세기에 의한 거리를 검출하여 출력하는 안테나 제어 및 수신부로 구성된 것을 특징으로 하는 회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템은,
    아파트와 같은 지역은 신호검출이 용이하지 않은 지역에 설치되어 구조신호 발신장치(100)의 구조신호를 수신하여 중계하는 무방향성 안테나(901)와, 그 무방향성 안테나(901)의 수신신호를 전송선로(902)를 통하여 전달받아 상기 회전안테나 시스템(200)이 설치된 특정방향으로 소정의 방사각도로 구조신호를 송출하는 방향성안테나(903)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 회전 안테나를 이용한 구조 신호 추적 및 위치 파악 시스템.
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