KR20000067631A - 선박용 위성통신안테나 시스템 - Google Patents

선박용 위성통신안테나 시스템 Download PDF

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류동영
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김영환
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Abstract

본 발명은 선박용 위성통신안테나 시스템에 관한 것으로서; 본 발명의 목적은, 큰 전파의 세기가 요구되지 않는 한편 제작원가가 많이 들지 않으면서도, 선박의 롤링이나 피칭과 같은 요동이나 지구자전등과 같은 교란요인에도 불구하고 위성통신안테나가 항상 통신위성을 지향할 수 있도록 해주는 선박용 위성통신안테나 시스템을 제공하는 것이며; 또한 상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 위성통신과의 교신을 위해서 사용되는 위성통신안테나(100), 상기 위성통신안테나(100)를 지지하고 있는 자이로플랫폼 조립체(200), 상기 자이로플랫폼 조립체(200)를 지지하고 있는 짐벌기구(300), 및 플랫폼 지지축 구동모터(410)·짐벌 지지축 구동모터(420) 및 구동모터 제어부(430)로 이루어져 있는 짐벌 구동장치(400)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 위성통신안테나 시스템을 제공해준다.

Description

선박용 위성통신안테나 시스템{Satellite communication antenna system for ship}
본 발명은, 선박의 롤링이나 피칭과 같은 요동이나 지구자전등과 같은 교란요인에도 불구하고 위성통신안테나가 항상 통신위성을 지향할 수 있도록 해주는 선박용 위성통신안테나 시스템에 관한 것이다.
현재 차량등에 탑재되어 사용되는 VSAT(Very Small Aperture Terminal)와 같은 위성통신안테나는 차량등의 요동으로 인한 교란을 피하기 위해서 정지상태에서 사용되고 있다. 그러나, 선박의 경우에는 운행의 특성상 위성통신을 위해 선박을 정지시키는 것이 어려울 뿐만아니라 정지한 경우에도 여전히 롤링이나 피칭이 발생되어 지향점이 교란되는 문제가 있다.
한편, 정지해서 사용해야 하는 제한을 피하기 위해서 안테나의 방향과 관계없는 무지향성 안테나를 사용하는 방법과 대단히 빠른 응답속도를 가진 추적장치를 활용하는 방법을 생각해볼 수 있으나, 무지향성 안테나를 사용하는 경우에는 안테나의 이득이 낮으므로 큰 전파의 세기가 요구되는 동시에 K-밴드대를 사용하는 통신에는 문제가 있는 한편, 빠른 응답속도를 가진 추적장치를 활용하는 경우에도 제작원가가 고가가 되는 문제점이 있다.
그리고, 최근에는 통신위성을 이용한 멀티미디어 정보통신서비스가 확대됨에 따라 20 GHz 이상의 높은 주파수를 이용하는 위성통신서비스가 확대되어 가는 추세에 있으며 또한 위성통신에서 높은 주파수를 사용하는 경우 통신위성을 향해서 설치되는 지상 위성통신안테나의 지향오차에 따라서 안테나의 이득값이 현저하게 감소되는 경향이 있어서, 초고속 멀티미디어 서비스를 위해서는 지상 위성통신안테나의 고정밀 지향성능이 요구되므로, 위성통신안테나의 지향성능은 더욱 더 중요한 기술적인 관심사로 대두되고 있다.
본 발명의 목적은, 큰 전파의 세기가 요구되지 않는 한편 제작원가가 많이 들지 않으면서도, 선박의 롤링이나 피칭과 같은 요동이나 지구자전등과 같은 교란요인에도 불구하고 위성통신안테나가 항상 통신위성을 지향할 수 있도록 해주는 선박용 위성통신안테나 시스템을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 선박용 위성통신안테나 시스템의 기구적인 구성을 도시하는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 선박용 위성통신안테나 시스템에 대한 구성도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 위성통신안테나 200 : 자이로플랫폼 조립체
210 : 플랫폼 220 : 모멘텀 휠
230 : 휠 구동모터 240 : 휠 구동모터 제어부
300 : 짐벌기구 310 : 짐벌 프레임
312 : 플랫폼 지지축 313 : 짐벌 지지축
320 : 지지대 400 : 짐벌 구동장치
410 : 플랫폼 지지축 구동모터 420 : 짐벌 지지축 구동모터
430 : 구동모터 제어부
전술한 기본적인 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은: 위성통신과의 교신을 위해서 사용되는 위성통신안테나; 상기 위성통신안테나를 지지하고 있으며, 또한 본체를 이루는 플랫폼·상기 플랫폼의 내부에 설치된 모멘텀 휠·상기 모멘텀 휠에 연결된 휠 구동모터 및 상기 휠 구동모터에 접속된 휠 구동모터 제어부로 이루어져 있는 자이로플랫폼 조립체; 상기 자이로플랫폼 조립체를 지지하고 있으며, 또한 마주보는 두변에 일단부가 회전이 자유롭게 지지된 동시에 타측은 상기 플랫폼의 대응하는 두변에 고정된 플랫폼 지지축과 나머지 두변 중앙부에 고정형성된 짐벌 지지축을 구비하는 짐벌 프레임 및 상기 짐벌 지지축을 회전이 자유롭게 지지하는 지지대로 이루어져 있는 짐벌기구; 및 상기 플랫폼 지지축의 둘레에 설치된 플랫폼 지지축 구동모터, 상기 짐벌 지지축의 둘레에 설치된 짐벌 지지축 구동모터, 및 상기 플랫폼 지지축 구동모터와 상기 짐벌 지지축 구동모터에 접속되어 있는 구동모터 제어부로 이루어져 있는 짐벌 구동장치로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 위성통신안테나 시스템을 제공해준다.
전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은: 또한, 상기 선박용 위성통신안테나 시스템에 있어서, 상기 위성통신안테나와 상기 자이로플랫폼 조립체 사이에 위성추적 및 안테나 구동장치가 설치되어 있으며, 또한 상기 위성추적 및 안테나 구동장치는 상기 위성추적제어부에 접속되어 상기 위성통신안테나를 구동시켜주는 안테나 구동부 및 상기 안테나 구동부에 접속되어 통신위성의 위치를 확인해서 이에 대응하여 안테나의 구동을 제어해주는 위성추적제어부로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 선박용 위성통신안테나 시스템을 제공해준다.
이하에서는 첨부된 도 1과 도 2를 참조해서 본 발명에 따른 선박용 위성통신안테나 조립체의 바람직한 일실시예를 설명하기로 한다.
먼저, 상기 실시예에 따른 구성을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 선박용 위성통신안테나 시스템은, 위성통신안테나(100)·자이로플랫폼 조립체(200; gyroplatform assembly)·짐벌기구(300; gimbals) 및 짐벌 구동장치(400)로 이루어져 있다.
상기 위성통신안테나(100)는 위성통신과의 교신을 위해서 사용되는 통상적인 위성통신안테나이다.
상기 자이로플랫폼 조립체(200)는, 상기 위성통신안테나(100)를 지지하고 있는 것으로서, 본체가 되는 플랫폼(210; platform)·상기 플랫폼(210)의 내부에 설치된 회전관성력이 큰 모멘텀 휠(220)·상기 모멘텀 휠(220)에 연결된 휠 구동모터(230) 및 상기 휠 구동모터(230)에 접속된 휠 구동모터 제어부(240)로 이루어져 있다.
상기 짐벌기구(300)는, 상기 자이로플랫폼 조립체(200)를 2 자유도의 회전운동이 가능하도록 지지하는 것으로서, 마주보는 두변 중앙부에 베어링(311)이 설치되어 있고 상기 베어링(311)에는 일단부가 상기 플랫폼(210)의 마주보는 두변에 고정되는 플랫폼 지지축(312)이 회전이 자유롭게 삽입지지되어 있으며 또한 나머지 두변 중앙부에는 짐벌 지지축(313)이 고정형성되어 있는 사각형의 짐벌 프레임(310) 및 상기 짐벌 지지축(313)을 삽입상태에서 회전이 자유롭게 지지하는 베어링(321)이 각각 상측에 구비되어 있는 지지대(320)로 이루어져 있다.
그리고, 상기 짐벌 구동장치(400)는, 상기 자이로플랫폼 조립체(200)를 2축 방향에서 강제회전시키는 것으로서, 상기 플랫폼 지지축(312)의 둘레에 설치된 플랫폼 지지축 구동모터(410)·상기 짐벌 지지축(313)의 둘레에 설치된 짐벌 지지축 구동모터(420) 및 상기 플랫폼 지지축 구동모터(410)와 상기 짐벌 지지축 구동모터(420)에 접속되어 있는 구동모터 제어부(430)로 이루어져 있다.
한편, 선박의 항행으로 인한 위성통신 안테나의 지향각 변화에 대응하기 위해서, 상기 위성통신안테나(100)와 상기 자이로플랫폼 조립체(200) 사이에 위성추적 및 안테나 구동장치(500)를 설치할 수 있으며, 상기 위성추적 및 안테나 구동장치(500)는 상기 위성추적제어부(510)에 접속되어 상기 위성통신안테나(100)를 구동시켜주는 안테나 구동부(510) 및 상기 안테나 구동부(510)에 접속되어 통신위성의 위치를 확인해서 이에 대응하여 안테나의 구동을 제어해주는 위성추적제어부(520)로 이루어져 있다. 그러나, 선박이 지구 정지궤도상의 통신위성과 통신하는 경우에 있어서 통신위성의 바로 아래 지역 위치에서 직선거리로 100 ㎞의 떨어진 곳으로 이동하는 때에 안테나의 지향각은 0°에서 약 0.16°로 변하게 되므로 항행거리가 짧은 선박에 대해서는 상기 위성추적 및 안테나 구동장치(500)를 적용할 필요가 적다.
다음에는 상기 실시예에 따른 동작을 살펴보기로 한다.
상기 휠 구동모터 제어부(240)에서 상기 모멘텀 휠(220)이 일정한 속도로 고속회전하도록 상기 휠 구동모터(230)를 제어하게 되면 상기 자이로플랫폼 조립체(200)는 관성계에 대해서 일정한 자세를 유지하려는 특성을 나타낸다. 따라서, 롤링와 피칭에 의해 상기 자이로플랫폼 조립체(200)가 설치된 선박에 요동이 생기는 경우에는, 상기 자이로플랫폼 조립체(200)에 일단부가 고정되어 있는 동시에 상기 짐벌 프레임(310)에 타측부가 회전이 자유롭게 지지되어 있는 플랫폼 지지축(312)의 작용에 의해서 상기 자이로플랫폼 조립체(200)는 그 축방향을 중심으로 회전하게 되는 한편, 상기 지지대(320)상에 일단부가 회전이 자유롭게 지지되어 있는 상기 짐벌 지지축(313)의 작용에 의해서 상기 짐벌 프레임(310)과 동시에 상기 자이로플랫폼 조립체(200)가 그 축방향을 중심으로 회전하게 된다. 즉, 상기 자이로플랫폼 조립체(200)는 관성계에 대해서 일정한 자세를 유지하는 특성을 나타내는 한편 상기 짐벌기구(300)는 상기 자이로플랫폼 조립체(200)가 항상 일정한 자세를 유지할 수 있도록 2 자유도 회전운동을 자유롭게 이루어질 수 있도록 해줌으로써, 상기 자이로플랫폼 조립체(200)가 설치되어 있는 한편 피칭과 롤링에 따른 요동이 일어나는 선박으로부터 상기 자이로플랫폼 조립체(200)를 운동학(kinematics)적으로 분리해준다.
지구의 자전에 대해서는, 상기 구동모터 제어부(430)에서 미리 예측하여 입력된 지구자전의 영향에 따른 데이터에 근거해서 상기 플랫폼 지지축(312)이나 상기 짐벌 지지축(313)이 각각 해당하는 축방향으로 회전하도록 상기 플랫폼 지지축 구동모터(410)이나 상기 짐벌 지지축 구동모터(420)을 제어하면 자이로플랫폼 조립체(200)가 각각 해당하는 축방향을 중심으로 회전하게 된다.
한편, 상기 위성추적 및 안테나 구동장치(500)를 장착되어 있는 한편 선박의 항행으로 인해 상기 위성통신안테나(100)가 정확하게 통신위성을 지향하지 못하게 되는 경우에는, 상기 위성추적제어부(520)가 통신위성의 위치를 확인해서 이에 대응하여 상기 안테나 구동부(510)의 구동을 제어해주면 상기 위성통신안테나(100)는 정확하게 통신위성을 지향하도록 움직이게 된다.
본 발명에 따른 선박용 위성통신안테나 시스템에 따르면, 큰 전파의 세기가 요구되지 않는 한편 제작원가가 많이 들지 않으면서도, 선박의 롤링이나 피칭과 같은 요동이나 지구자전등과 같은 교란요인에도 불구하고 위성통신안테나가 항상 통신위성을 지향할 수 있도록 해주는 효과가 발휘된다.
한편, 상기 위성추적 및 안테나 구동장치가 장착되어 있는 경우에는, 선박의 항행으로 인해 상기 위성통신안테나가 정확하게 통신위성을 지향하지 못하게 될때에도 위성통신안테나가 정확하게 통신위성을 지향할 수 있도록 해주는 효과가 발휘된다.

Claims (2)

  1. 위성통신과의 교신을 위해서 사용되는 위성통신안테나;
    상기 위성통신안테나를 지지하고 있으며, 또한 본체를 이루는 플랫폼·상기 플랫폼의 내부에 설치된 모멘텀 휠·상기 모멘텀 휠에 연결된 휠 구동모터 및 상기 휠 구동모터에 접속된 휠 구동모터 제어부로 이루어져 있는 자이로플랫폼 조립체;
    상기 자이로플랫폼 조립체를 지지하고 있으며, 또한 마주보는 두변에 일단부가 회전이 자유롭게 지지된 동시에 타측은 상기 플랫폼의 대응하는 두변에 고정된 플랫폼 지지축과 나머지 두변 중앙부에 고정형성된 짐벌 지지축을 구비하는 사각형의 짐벌 프레임 및 상기 짐벌 지지축을 회전이 자유롭게 지지하는 지지대로 이루어져 있는 짐벌기구; 및
    상기 플랫폼 지지축의 둘레에 설치된 플랫폼 지지축 구동모터, 상기 짐벌 지지축의 둘레에 설치된 짐벌 지지축 구동모터, 및 상기 플랫폼 지지축 구동모터와 상기 짐벌 지지축 구동모터에 접속되어 있는 구동모터 제어부로 이루어져 있는 짐벌 구동장치로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 위성통신안테나 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 위성통신안테나와 상기 자이로플랫폼 조립체 사이에 위성추적 및 안테나 구동장치가 설치되어 있으며, 또한 상기 위성추적 및 안테나 구동장치는 상기 위성추적제어부에 접속되어 상기 위성통신안테나를 구동시켜주는 안테나 구동부 및 상기 안테나 구동부에 접속되어 통신위성의 위치를 확인해서 이에 대응하여 안테나의 구동을 제어해주는 위성추적제어부로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 선박용 위성통신안테나 시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100420011B1 (ko) * 2001-04-17 2004-02-25 세원 텔레콤 주식회사 발광 안테나를 갖는 휴대형 정보단말기의 정보 표시장치
CN107634351A (zh) * 2017-08-10 2018-01-26 苏州阿清智能科技有限公司 一种双模动中通天线
CN107732458A (zh) * 2017-09-26 2018-02-23 徐跃登 一种微波通信车载天线的旋转定向装置
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