KR20000072645A - 불요파 발신원 추적 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불요파 발신원 추적 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신에 영향을 주는 불요파를 과학적으로 추적하여 그 발생 위치를 짧은 시간 안에 찾도록 해주는 시스템에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 차량의 지붕에 장착된 지향성이 강한 회전 안테나와 여기에서 수신된 불요파 신호를 증폭하여 불요파 신호의 세기를 측정하는 수신기(Receiver), 그리고 감지된 신호세기와 안테나 회전 각도 및 GPS 위치정보 등을 종합하여 지도 상에서 불요파 발신원의 위치를 표시해 주는 컴퓨터 및 소프트웨어로 구성되며, 불요파의 발신원을 추적함에 있어서, 상기 신호세기 감지기에 불요파로 판단되는 신호의 주파수를 설정해 주는 단계, 안테나를 회전시켜가며 각 방향으로부터 수신되는 불요파 신호의 세기를 측정하여 수신되는 방향을 탐지하는 단계, 각각 다른 3개 이상의 지점에서 상기와 같이 측정한 불요파의 수신 방향을 토대로 전자지도 상에서 발신원의 위치를 찾아 표시하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

Description

불요파 발신원 추적 시스템{Interference Source Trace System.}

본 발명은 불요파 발신원 추적 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전 안테나와 GPS(Global Positioning System), 전자 나침반, 그리고 이들을 제어하고 결과를 표시하는 소프트웨어로 구성되어, 불요파의 발신원을 간편하게 찾아 컴퓨터의 전자지도 상에 표시해 주는 시스템에 관한 것이다.

이동통신 시스템과 같이 광범위한 지역에서 사용되는 무선통신 시스템에서 불요파는 통신에 장애를 줄 뿐 아니라 사업자의 수익에 직결되기 때문에 신속히 찾아서 제거해야 한다. 특히 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식과 같은 디지털 이동통신 시스템에서의 불요파는 시스템의 가입자 용량을 감소시키고, 심할 경우 근처의 통신을 완전히 두절시키기도 한다. 최근 들어 중계기(Repeater)의 급속한 보급으로 중계기 고장이나 발진으로 인한 불요파의 발생이 많은 문제가 되고 있다.

본 발명이 속하는 기술분야는 무선 송수신기술, 방향성안테나를 이용한 발신 방향 추적 기술, 안테나를 회전시켜 불요파의 수신 각도정보를 수집하는 제어 기술 및 위치 추적을 위한 전자 지도 S/W 기술이며, 이 분야의 종래 기술은 다음과 같다.

(1) 이동용 발신추적장치를 이용한 기술 : 현재 일반적으로 사용되고 있는 불요파 추적 방법으로 지향성 안테나와 저잡음 증폭기(LNA), 그리고 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer) 등을 사용하여 운용자의 직감으로 불요파 발신원을 찾아다니는 것이다. 그러나 이 방법은 과학적이지 못하고, 시간이 많이 소요될 뿐 아니라 찾아낼 수 있는 확률도 매우 낮다.

(2) 방향성안테나를 이용한 발신신호 방향 검출 기술 : 방향성 수신안테나가 회전하면서 신호가 수신 되었을 때의 방향을 각도 검출기로부터 검출하여 방향을 검출하는 기술이며, 운용 중인 통신 시스템의 대역폭 안에서 빠르게 변화하는 불요파는 추적하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 방향성 수신 안테나를 회전시킴에 있어, 출력 전력이 빠르게 변화하는 불요파의 특성에 대응하기 위하여, 한자리에서 수십 내지 수백 차례 회전시켜 그 평균값, 또는 최대값을 이용하여 불요파의 방향을 찾도록 하고, 이와 같은 방법으로 여러 장소에서 찾아진 불요파의 도래 방향을 토대로 전자지도 상에서 불요파의 위치를 표시함에 그 특징이 있다.

또 본 발명은, 상기 회전 안테나 시스템은 차량의 지붕에 장착되어 스텝모터에 의해 그 각도가 정교하게 제어되고, 이 각도 정보는 별도로 설치된 전자 나침반과 연동되어 실제 방위각 정보로 변환되며, 이를 GPS에 의해 계산된 차량의 위치정보와 함께 전자지도 상에 표시되도록 구성함에 그 특징이 있다.

또한 본 발명은, 안테나를 회전시키면서 수신 신호 세기를 컴퓨터 화면 상에 표시함에 있어, 극좌표계(Polar Coordinate System) 상에 안테나의 각도에 따른 수신신호의 세기를, 사용자의 선택에 따라, 그 순시값이나 평균값, 최대값을 그래프나 색상, 명암 등으로 표현하고, 복수의 장소에서 상기와 같이 측정한 방향 정보를 종합하여 전자지도 상에 발신원의 위치을 표시해 주도록 구성함에 그 특징이 있다.

도 1은 종래의 이동용 발신추적장치를 이용한 기술의 개념도

도 2는 본 발명의 불요파 발신원 추적 시스템의 구성도

도 3은 본 발명의 수신기의 구조도

도 4는 본 발명의 S/W의 흐름도

도 5는 본 발명의 방향탐지 S/W 사용자 인터페이스의 구성 예

도 6는 본 발명의 발신원 위치 추적 S/W 사용자 인터페이스의 구성 예

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

201 : 지향성 안테나 202 : 회전자

204 : 수신기 207 : GPS 수신기

209 : 전자나침반

본 발명 및 그 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 이동용 발신추적장치를 이용한 기술의 개념도를 나타낸다. 지향성 안테나(101)와 저잡음 증폭기(102) 및 스펙트럼 분석기(103)로 구성된 종래의 발신 추적 장치는 차량에 탑재하거나 휴대하면서 안테나의 방향을 임의로 조정하여 가장 신호가 강한 방향을 운용자의 직감으로 찾아낼 수 있도록 하는 장치이다. 그러나 이 방법은 사용이 불편하고, 출력 전력이 빠르게 변화하는 불요파에 대해서는 추적이 거의 불가능하다는 단점이 있었다.

도 2는 본 발명의 불요파 발신원 추적 시스템의 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이 차량 지붕에 장착된 지향성 안테나(201)로부터 수신된 신호는 수신기(204)에서 그 수신전력이 검출되고, 이는 A/D변환기(205)에서 디지털 신호로 바뀌어 PC(208)로 입력된다. 또 GPS 안테나(206)로 수신된 GPS 위성 신호는 GPS 수신기(207)로 입력되어 현재의 위치(위도 및 경도)가 계산된 다음 PC(208)로 입력되고, 전자나침반(209)으로부터는 현재 차량의 방향이 PC(208)로 입력된다.

이때 수신기(204)의 수신 주파수와, 회전자 제어기(203)와 연결된 회전자(202)의 회전 각도는 PC(208)에 의해 제어되어지고, 설정된 주파수에서의 수신 전력과 이때의 안테나 방향, 그리고 전자나침반(209)로부터 입력된 차량의 방향 정보, GPS 수신기(207)로부터 입력된 위치정보가 PC(208)의 소프트웨어에서 종합적으로 처리되어 불요파의 입사 방향이 계산된다.

도 3은 본 발명의 수신기의 구조도로서, 상기 도 2의 수신기(204)의 내부 구조를 상세히 도시한 것이다.

안테나(201)로부터 수신된 수신 신호는 대역여파기(301)에서 대역 제한된 다음 저잡음 증폭기(302)에서 증폭되어 혼합기(303)로 입력된다. 한편 PC에서 출력된 주파수 선택 신호에 의해 발진 주파수가 결정되는 PLL 발진기(304)의 국부발진 신호와 상기 혼합기(303)에서 입력 신호가 혼합되어 중간주파 신호가 만들어진다. 이때 수신하고자 하는 불요파의 주파수는 PLL 발진기(304)의 국부발진 주파수에 의해 결정된다. 혼합기(303)에서 만들어진 상기 중간주파 신호는 증폭기(305, 307)에서 증폭되고, 여파기(306)에서 협대역으로 대역 제한된 후 전력검출기(308)에서 전력이 검출되어 아날로그 전압의 형태로 출력된다. 이 아날로그 전압이 A/D 변환기(205)에서 디지털로 변환되어 PC(208)로 입력된다.

도 4는 본 발명의 S/W의 흐름도를 나타낸 것으로서, 본 발명의 시스템을 사용하여 불요파의 발신원을 추적하는 전체적인 알고리듬을 도시한 것이다. 본 발명에서 추구하는 불요파 발신원 추적에 있어서의 기본적인 방법은, 회전 안테나를 이용하여 불요파의 수신 방향을 탐지한 후 이를 극좌표계에 표기하고, 복수의 지점에서 상기와 같이 탐지한 수신 방향을 종합하여 삼각 측량의 방법으로 불요파 발신원의 위치를 전자지도 상에 표시하는 것이다. 이때 한 지점에서 안테나를 회전시켜 불요파를 수신함에 있어, 정상적으로 통신하는 통신기기의 반송파가 존재하는 상황에서 빠르게 변화하며 혼재하는 불요파를 찾아내기 위하여 안테나를 여러번 회전시키며 수신하여 그 수신값을 평균내거나 최대치를 찾아내는 방법을 사용함에 본 발명의 특징이 있다. 도 4에 근거하여 본 발명의 불요파 발신원 추적 일고리듬을 설명하면 다음과 같다.

우선, 첫 번째 측정지점으로 이동하여 측정 위치를 설정(401)하고, 측정 반복횟수나 측정방법, 표시방법 등 측정방법을 설정(402) 한다. 안테나를 회전시키며 수신 전계강도를 측정(403)하여 이를 극좌표계에 상기에서 설정한 방법으로 표시(404)한다. 안테나의 회전 각도가 360도가 되었는지 판별(405)하여, 안되었을 경우 안테나를 조금 더 회전시켜 상기의 과정을 안테나 각도가 360도가 될 때까지 반복한다. 안테나가 360도 회전을 마치면 최대 전력이 수신된 방향으로 전자지도 상에 선을 긋고(406), 초기에 설정한 반복 횟수에 도달(408)할 때까지 안테나를 회전시키면서 측정을 반복한다. 이때 측정 결과의 계산은 초기에 설정한 측정방법에 따라 순시값, 평균값, 또는 최대값 중 한가지로 하고, 측정 결과의 표시 또한 초기에 설정한 그래프, 컬러, 명암 중에서 한가지로 한다. 초기에 설정한 반복 횟수만큼 안테나 회전을 완료하였으면 최대 수신 전력이 수신된 방향으로 전자지도 상에 선을 긋고 결과를 파일로 저장(409)한다. 이어서 측정 지점을 변경하여 측정을 계속할 것인지 아니면 종료할 것인지(410) 사용자의 입력을 받아들인 다음, 측정지점을 변경하여 측정을 계속할 계획이면 처음으로 돌아가 측정위치 설정(401)부터 다시 시작하고, 종료할 계획이면 모든 결과를 저장하고 지도에 표시함(411)으로써 측정을 끝낸다.

도 5는 본 발명의 방향탐지 S/W 사용자 인터페이스의 구성 예를 도시한 것으로서, 극좌표계(501)에 동, 서, 남, 북의 방향을 표기하고, 전자나침반(209)으로부터 입력된 차량의 실제 방향 정보와 극좌표계의 방향을 일치시킨 후, 안테나(201)가 회전하면서 수신한 불요파 주파수의 전력을 그래프(502)나 컬러, 또는 명암(503)으로 구별하기 쉽도록 표기하는 것을 그 특징으로 한다. 이때, 그래프 상에서 가장 큰 전력이 수신된 방향이나, 컬러(명암) 차트에서 가장 진한 색이 표기된 부분이 가장 큰 전력이 수신된 방향이므로 사용자가 한눈에 이들 정보를 인지할 수 있다는 장점이 있다.

도 6는 본 발명의 발신원 위치 추적 S/W 사용자 인터페이스의 구성 예로서, 임의의 세 지점에서 측정한 결과를 바탕으로 삼각 측량에 의해 불요파 발신원을 찾아내는 과정을 보여준다. 도 5에서와 안테나를 회전시켜 가면서 불요파의 최대 수신 방향을 탐지하는 과정을 서로 다른 두 곳 이상의 장소(601, 602, 603)에서 실시하여, 그 방향(604)이 교차하는 곳이 불요파 발신원(605)이 된다. 그러나 다중 경로 전파(Multi-path Propagation)에 의한 오차를 제거하고, 그 세기가 빠르게 변화하는 불요파를 효율적으로 찾기 위해서는 측정 지점(601, 602, 603)을 다수로 하여 그 방향(604)이 가장 많이 겹치는 곳을 발신원(605)으로 추정하는 방법을 사용할 수도 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은,

회전하는 지향성 안테나와 전자나침반, GPS 수신기 및 관련 소프트웨어를 사용하여, 임의의 장소에서 설정된 주파수의 불요파를 안테나를 반복적으로 회전시켜 가면서 수신하여 그 순시값, 평균값 또는 최대값 등를 극좌표계에 그래프, 컬러, 또는 명암으로 표시하여 빠르게 변화하는 불요파의 도래 방향을 손쉽게 찾을 수 있도록 하고,

임의의 복수의 지점에서 위와 같이 측정한 불요파 도래 방향을 종합하여 삼각 측량 방법에 의해 전자지도 상에서 불요파의 발신원을 효율적으로 찾을 수 있도록 한다.

Claims (3)

1. 불요파의 발신원 추적 시스템에 있어서,

   지향성 안테나(201)와 안테나를 회전시키기 위한 회전자(202), 회전자를 제어하는 회전자 제어기(203),

   상기 안테나로부터 수신된 특정 주파수의 불요파 전력을 검출하는 수신기(204) 및 검출된 신호를 디지털로 변환하기 위한 A/D 변환기(205),

   측정지점의 위치를 판별하기 위한 GPS 안테나(206) 및 수신기(207),

   안테나의 방향을 실제 방위각 정보로 변환시키기 위한 전자 나침반(209),

   상기 구성 요소들을 종합적으로 제어하고 측정 결과를 처리하여 표시하기 위한 PC(208) 등을 구비함을 그 특징으로 하는 불요파 발신원 추적 시스템.
2. 불요파 발신원을 추적하는 방법에 있어서,

   회전하는 지향성 안테나(201)를 이용하여 불요파의 수신 방향을 탐지한 후 이를 극좌표계 상에 그래프(502) 또는 컬러나 명암(503)으로 표기하는 단계와,

   복수의 지점에서 상기와 같이 탐지한 수신 방향을 종합하여 삼각 측량의 방법으로 전자지도 상에 불요파 발신원의 위치(605)를 표시하는 단계를 포함하는 불요파 발신원 추적 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   한 지점에서 안테나를 회전시켜 불요파를 수신함에 있어, 정상적으로 통신하는 통신기기의 반송파가 존재하는 상황에서 빠르게 변화하며 혼재하는 불요파를 찾아내기 위하여 안테나를 여러번 회전시키며 수신하여 그 수신값을 평균내거나 최대치를 찾아내는 방법을 포함한 불요파 발신원 추적 방법.