KR20010113935A - 물체 위치 추적 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

식별 신호를 생성하는 물체(10)의 위치를 추적하는 물체 위치 추적 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 물체(10)로부터의 신호를 수신하고, 범지구 네비게이션 시스템(50)으로부터 수신된 폼 신호의 공통 시간 기준을 수신하기 위해, 어레이(20)에 배열된 복수의 수신기 영역(22, 24, 26, 28)을 포함한다. 어레이(20)는 기준 수신기 영역(22) 및 세개의 보조 수신기 영역(24, 26, 28)을 포함하고, 상기 보조 수신기 영역은 데이터 링크(34, 36, 38)에 의해 기준 영역에 접속된다. 각각의 수신기 영역(22, 24, 26, 28)은 물체(10)로부터 신호(42, 44, 46, 48)를 수신하고, 범지구 네비게이션 시스템(50)으로부터 타이밍 제어 신호(52, 54, 56, 58)를 수신한다. 각각의 영역은 물체 신호의 수신과 타이밍 신호의 시간차를 측정하고, 보조 영역(24, 26, 28)은 데이터 신호를 데이터 링크(34, 36, 38)를 통해서 물체(10)의 위치가 측정되는 기준 영역으로 제공된다.

Description

물체 위치 추적 방법 및 장치{IMPROVEMENTS IN OR RELATING TO OBJECT LOCATION}
GB-B-2 250 154에서는, 물체로부터의 신호를 수신하기 위해서, 마스터 또는 기준 수신기 및 복수의 보조 수신기가 물체로부터 신호를 수신하기 위해 서로에 대해 정확하게 위치 추적되는 물체 위치 추적 시스템이 개시된다. 수신기에서 수신된 물체로부터의 신호는 물체에 의해 생성된 제 2 감시 레이더(SSR)를 포함한다. 각각의 보조 수신기는 기준 수신기로부터 전송된 신호에 대해 동기화되고, 그 결과 기준 수신기와 관련된 계산 디바이스는 모든 수신기에서 수신된 신호로부터 물체의 정확한 위치를 측정할 수 있다. 이 시스템에서는, 3차원상에 있는 물체의 위치 및 기준 수신기로부터 물체까지의 거리를 제공하기 위해서, 계산 디바이스가 풀어야 하는 네개의 유사한 방정식을 생성하기 위해 기준 수신기 및 적어도 세개의 보조 수신기가 요구된다.
SSR은 또한 기준 수신기 영역과 보조 수신기 영역사이의 동기화를 효과적으로 하기 위해 사용된다. 각각의 보조 수신기 영역은 기준 수신기로부터 송신된 SSR신호의 수신시에 판독되는 프리 러닝 카운터를 구동하기 위해 전자 시계를 이용한다. 그러나, GB-B-2 250 154에 게시된 물체 위치 추적 시스템에서는 타이밍 신호가 수신될 수 있도록 마스터 또는 기준 수신기로 '시선(line of sight)'의 방향을 맞추기 위해 각각의 보조 수신기를 필요로 한다.
GB-B-2 250 154에 개시된 기준 수신기와 보조 수신기사이의 동기화를 제공하기 위한 또 다른 기술은 범지구 측위 시스템(GPS)을 이용하는 것이고, GPS는 정확한 위치 추적과 영역간 클록 동기화를 모두 제공하기 위해 각각의 수신기 영역에서 사용될 수 있다.
본 발명은 물체 위치 추적 방법 및 장치에 관한 것이다.
예를들어, 복수의 영역중의 하나에 관한 항공기 위치와 같이, 기준점에 대한 물체의 위치를 추적하는데 이용될 수 있는 기술은 몇 가지가 있다. 이런 기술중의 하나가 GB-B-2 250 154에 개시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 물체 위치 추적 시스템의 개략도,
도 2는 도 1의 물체 위치 추적 시스템의 수신기 영역의 블록도.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 단점을 가지지 않는 물체 위치 추적 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따라서, 기준 수신기와 기준 수신기 영역의 시선상에 있지 않은 적어도 세개의 보조 수신기를 포함하고 있는 수신기 어레이를 사용해서 식별 신호를 제공하는 물체의 위치를 추적하는 방법이 제공되고, 상기 방법은:
각각의 수신기 영역의 물체로 부터의 식별 신호를 수신하는 단계;
각각의 수신기 영역에서의 범지구 네비게이션 시스템으로부터 신호를 수신하고, 타이밍 신호를 제공하기 위해 수신된 신호를 사용하는 단계;
클록신호를 제공하기 위해 각각의 수신기 영역에 클록을 제공하는 단계;
각각의 수신기 영역에 타이밍 기준 신호를 제공하기 위해 타이밍 신호와 클록 신호를 결합하는 단계;
식별 신호를 수신하는 시간과 각각의 수신기 영역에서의 타이밍 기준 신호 사이의 시간차를 측정하는 단계;
각각의 보조 수신기 영역에서 측정된 시간차를 나타내는 데이터 신호를 기준 수신기 영역에 전송하는 단계; 및
전송된 데이터 신호 및 기준 수신기 영역에서 측정된 시간차를 사용해서 물체의 위치를 계산하는 단계를 포함한다.
용어 '시선'은 어떤 장해물도 존재하지 않는 두 지점간의 직선을 의미한다.
본 발명의 다른 태양에 따라서, 식별 신호를 생성하는 물체의 위치를 추적하기 위한 장치가 제공되고, 상기 장치는:
기준 수신기 영역 및 기준 수신기 영역의 시선상에 있지 않은 적어도 세개의 보조 수신기 영역을 포함한 수신기 어레이;
물체로부터 식별 신호를 수신하는 각각의 수신기 영역의 제 1 수신기 수단;
범지구 네비게이션 시스템으로부터 타이밍 신호를 수신하는, 각각의 수신기 영역의 제 2 수신기 수단;
클록 신호를 생성하는 각각의 수신기 영역의 클록 수단;
타이밍 기준 신호를 제공하기 위해 타이밍 신호와 클록 신호를 결합하는 각각의 수신기 영역에서의 결합 수단;
제 1 수신기 수단 및 결합수단으로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호로부터의 시간차 측정값을 제공하는, 각각의 수신기 영역의 처리 수단; 및
보조 수신기 영역으로부터, 이 영역에서 측정된 시간차 측정 신호를 나타내는 데이터 신호를 수신하고, 기준 수신기 영역으로부터의 시간차 측정값과 함께 데이터 신호를 처리해서 물체의 위치 측정값을 제공하는 기준 수신기 영역의 제어 수단;을 포함한다.
본 발명이 항공기 고도 위치에 관해서 설명할 것이지만, 본 발명이 식별신호를 생성하는 어떤 물체의 위치를 측정하기 위해 사용될 수 있다는 것은 이해될 것이다.
또한, 본 발명은 범지구 측위 시스템(GPS)을 사용해서 설명될 것이지만, 임의의 범지구 네비게이션 시스템 및 예를들어, 범지구 네비게이션 위성 시스템(GNSS)과 같은 확장물도 실시될 수 있다.
도 1에서, 본 발명에 따른 물체 위치 추적 시스템이 개략적으로 도시된다. 예를들어 항공기와 같은, 물체(10)의 위치는 점선으로 표시된 수신기 어레이(20)를 사용해서 측정될 것이다. 비록 수신기 어레이가 사각형으로 도시되어 있지만, 이는 본 발명에 필수적인 것은 아니고, 수신기 어레이는 임의의 적절한 형태를 포함할 수 있다. 최적의 수신기 형태는 특정 체적의 공간내에 집중된 항공기에 대해서 결정될 수 있다. 최적의 형태는 최소 높이 벡터의 콤비네이션에 대응하고, 이는 시간 측정값의 에러와 물체의 위치적인 에러사이의 관계를 정의한다.
항공기(10)는 제 2 감시 레이더(SSR)시스템을 포함하고, 이 시스템은 그라운드로부터 즉, 분리형 인터로게이터(도시생략)로부터 또는 어레이(20)내의 수신기 영역(22, 24, 26, 28)중의 하나로부터의 신호로 질문을 해서 항공기(10)에 대한 식별 신호를 생성한다. 대안적으로, SSR은 식별 신호를 일련의 펄스로서 전송할 수 있다. 항공기가 임의의 형태의 식별신호를 제공하고, 신호의 형태는 중요하지 않을 것이 본 발명에서만 요구될 것이라는 것은 이해될 것이다.
수신기 어레이(20)는 네개의 수신기 영역(22, 24, 26, 28)을 포함한다. 이는 항공기의 위치를 측정하기 위해서 필요한 최소의 수의 수신기 영역이다. 확장된 스페이스의 볼륨에서 충분한 범위 및 위치의 정확성을 유지하기 위해서 네개이상의 영역이 필수적으로 사용될 수 있다. 어레이(20)에서, 수신기 영역(22)은 기준 영역으로 지정되고, 기타 수신기 영역(24, 26, 28)은 보조 수신기 영역으로 지정되지만, 임의의 수신기 영역은 기준 수신기 영역으로 지정될 수 있다는 것에 주목해야한다.
또한, 본 발명에 따라서, 기준 수신기 영역(22)과 보조 수신기 영역(24, 26, 28)사이에 '시선'은 요구되지 않고, 이는 타이밍 신호가 후술될 다른 수단에 의해 획득될 것이기 때문이다.
기준 수신기 영역(22)은 도시된 바와 같이 각각의 데이터 링크(34, 36, 38)에 의해 보조 수신기 영역(24, 26, 28)에 연결된다. 데이터 링크(34, 36, 38)는 기준 영역과 보조 영역사이에서 데이터를 전송하고 이는 더 상세하게 후술될 것이다.
에러이(20)내의 각각의 수신기 영역(22, 24, 26)은 점선(42, 46, 48)으로 각각 도시된 바와 같이, 항공기(10)로부터 신호를 수신한다. 각각의 영역의 위치에서의 차이로 인해서 각각의 수신기 영역(22, 24, 26, 28)에 신호가 도달하기까지 걸리는 시간이 상이하다는 것은 이해할 것이다. 각각의 수신기 사이트(22, 24, 26, 28)는 쇄선(52, 54, 56, 58)으로 도시된 바와 같이 범지구 측위 시스템(GPS) 위성(50)으로부터 GPS신호를 수신한다. GPS 신호는 각각의 수신기 영역에서 타이밍 신호로서 사용된다.
도 2를 참조하면, 수신기(100)는 블록도의 형태로 도시된다. 도 1에 도시된 수신기 영역(22, 24, 26, 28)중 임의의 하나는 수신기 영역(100)을 포함할 수 있다. 수신기 영역(100)에서, 만약 이 수신기 영역이 기준영역(22)이면 각각의 보조 영역(24, 26, 28)으로 데이터 링크(120)를 제공하고, 이 수신기 영역이 보조 영역(24, 26, 28)이면, 기준영역(22)으로의 데이터 링크(120)를 제공한다.
수신기 영역(100)은 안테나(100)가 장착된 GPS수신기(130), 클록(150), 결합유닛(160), 타이밍 간격 카운터(170), 측정 제어 시스템(180), 및 안테나(200)를 장착한 SSR수신기(190)를 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(110)는 데이터 링크(120)를 통해 기준 수신기 영역(22)으로부터의 제어 신호를 수신하고, 기준 수신기 영역(22)에 데이터를 전송하도록 접속된다. 통신 인터페이스(110)는 링크(210)를 통해서, GPS수신기(130)에 접속되고, 링크(230)를 통해서 SSR수신기(190)에 접속되고, 링크(220)를 통해서 측정 제어 시스템(180)에 접속된다. 링크(210)는 단방향 링크를 포함하고, 기준 수신기 영역(22)으로부터 GPS 수신기(130)용 이네이블 신호를 전송하도록 동작된다. 링크(220)는 측정 제어 시스템(180)을 통신 인터페이스(110)로 접속시켜서, 측정 제어 시스템(180)과 통신 인터페이스 사이의 데이터 전송을 가능하게 하는 양방향 링크를 포함한다. 링크(220)는 상세하게 후술될 바와 같이, 측정 제어 시스템(180)에 이네이블 신호를 제공하는 역할을 한다. 링크(120)는 기준 수신기 데이터 영역(22)으로부터 데이터를 수신하고 및 기준 수신기 영역으로 데이터를 전송하는 역할을 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 접속부(230)는 통신기 인터페이스(110)와 SSR 수신기(190)사이에 제공되어서 수신기(190)에 이네이블 신호를 제공한다.
GPS 수신기(130) 및 클록(150)은 각각의 접속부(240, 250)에 의해 결합 유닛(160)에 접속된다. 결합 유닛(160)으로부터의 출력부는 접속(260)을 통해서 타이밍 간격 카운터(170)에 접속되고, 접속부(270)를 통해서 측정 제어 시스템(180)에 접속된다. 타이밍 간격 카운터(170)는 접속부(280)를 통해서 측정 제어 시스템(180)에 접속된다.
본 발명에 따른 물체 위치 추적 시스템의 동작이 상세하게 후술된다.
기준 수신기 영역(22)은 데이터 링크(34)를 통해서 각각의 보조 수신기 영역(24, 26, 28)에 신호를 전송하고, 이 신호는 항공기(10)로부터의 SSR신호가 그 수신기 영역에 도달하는 시간의 측정을 개시하도록 각각의 보조 수신기 영역에 효율적으로 명령한다. 각각의 데이터 링크(34, 36, 38)에서의 신호는 통신 인터페이스(110)를 통해서 데이터 링크(120)상의 각각의 보조 수신기 영역(24, 26, 28)으로 들어간다. 이네이블 신호는 링크(210)를 통해서 GPS수신기(130)로 패스되고, 링크(230)를 통해서 SSR수신기(190)로 패스되고, 링크(220)를 통해서 측정 제어 시스템(180)으로 패스된다. GPS 수신기(130)는 일단 활성화되면, 그 안테나(140)를 통해서 GPS위성(도시 생략)으로부터 신호를 수신하고, 접속부(240)를 통해서 결합 유닛(160)으로 타이밍 신호를 공급한다. 고 정밀 클록 발생기를 포함하고 있는 클록(150)은 접속부(250)를 통해서 결합 유닛(160)으로 클록 신호를 전송한다.
결합 유닛(160)에서, GPS 수신기(130)로부터 수신된 타이밍 신호 및 클록(150)으로부터 클록 신호는 결합되어서 정밀 클록 기준 신호를 제공한다. 이 클록 기준 신호는 각각 접속부(260) 및 접속부(270)를 통해서 시간 간격 카운터(170) 및 측정 제어 시스템(180)에 공급된다. 접속부(260)상의 클록 기준 신호는 시간 간격 카운터(170)에 트리거 펄스를 제공하고, 상기 카운터는 개시시부터 시간을 나타내는 카운트를 생성하고, 이를 접속부(280)로 측정 제어 시스템(180)에 공급하는 동작을 한다. 측정 제어 시스템(150)은 결합 유닛(160)으로부터 접속부(270)상의 트리거 펄스에 따라서 클록 기준 신호를 수신한다.
SSR 수신기(190)가 그 안테나(200)로부터 수신될 때, 측정 제어 시스템(180)은 SSR 수신기(190)로부터 접속부(290)를 통해서 신호를 수신하고, 시간 간격 카운터(170)상의 현재의 시간은 측정 제어 시스템(180)에 저장된다. 측정 제어 시스템(180)은 접속부(290)를 통해서 SSR 수신기(190)로부터 수신된 신호와 접속부(280)를 통해서 시간 간격 카운터(170)로부터 수신된 신호 사이의 시간차 측정값을 계산한다. 측정 제어 시스템(180)으로 부터 측정된 시간차 측정값은 링크(120)를 통한 기준 수신기 사이트(22)로의 전송을 위해서 링크(220)를 통해서 통신 인터페이스(110)로 전송된다.
결합 유닛(160)은 장기간의 안정성을 제공하기 위해서 클록(150)내의 임의의 주파수 드리프트를 인터렉트하는 클록 기준 신호를 제공한다.
기준 수신기 영역(22)에서, 타이밍 기준 신호와 각각의 보조 수신기 영역에서 수신된 SSR 신호상의 시간차 측정값과 관련된 각각의 보조 수신기 영역(24, 26, 28)으로부터의 데이터 신호가 수신된다. 기준 수신기 영역의 측정 제어 시스템(180)은 보조 수신기 영역(24, 26, 28)으로부터의 데이터 신호와 기준 수신기 영역 자체에서 획득된 시간차 측정값을 처리해서 기준 수신기 영역(22)과 관련된 항공기(10)의 위치의 표시를 제공한다.
본 발명의 방법이 정확한 기준 타이밍을 성립시키기 위해 GPS를 사용하기 때문에, 수신기 어레이내의 수신기 영역사이의 '시선'이 존재할 필요가 없다.
수신기 영역은 현존하는 항공 교통 제어 센터에 대응해서 선택될 수 있다. 각각의 수신기는 항공 경로의 변화에 따라서 수신기 어레이의 재구성을 용이하게 하는 모바일 설비가 될 수 있다.

Claims (6)

  1. 기준 수신기 영역 및 기준 수신기 영역의 시선에 있지 않은 적어도 세개의 보조 수신기 영역을 포함한 수신기 어레이를 사용해서 식별 신호를 제공하는 물체의 위치를 추적하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    각각의 수신기 영역의 물체로 부터의 식별 신호를 수신하는 단계;
    각각의 수신기 영역에서의 범지구 네비게이션 시스템으로부터 신호를 수신하고, 타이밍 신호를 제공하기 위해 수신된 신호를 사용하는 단계;
    클록신호를 제공하기 위해 각각의 수신기 영역에 클록을 제공하는 단계;
    각각의 수신기 영역에 타이밍 기준 신호를 제공하기 위해 타이밍 신호와 클록 신호를 결합하는 단계;
    식별 신호를 수신하는 시간과 각각의 수신기 영역에서의 타이밍 기준 신호 사이의 시간차를 측정하는 단계;
    각각의 보조 수신기 영역에서 측정된 시간차를 나타내는 데이터 신호를 기준 수신기 영역에 전송하는 단계; 및
    전송된 데이터 신호 및 기준 수신기 영역에서 측정된 시간차를 사용해서 물체의 위치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 위치를 측정하는 방법.
  2. 식별 신호를 생성하는 물체의 위치를 추적하는 장치에 있어서, 상기 장치는:
    기준 수신기 영역 및 기준 수신기 영역의 시선상에 있지 않은 적어도 세개의 보조 수신기 영역을 포함한 수신기 어레이;
    물체로 부터 식별 신호를 수신하는 각각의 수신기 영역의 제 1 수신기 수단;
    범지구 네비게이션 시스템으로부터 타이밍 신호를 수신하는, 각각의 수신기 영역의 제 2 수신기 수단;
    클록 신호를 생성하는 각각의 수신기 영역의 클록 수단;
    타이밍 기준 신호를 제공하기 위해 타이밍 신호와 클록 신호를 결합하는 각각의 수신기 영역에서의 결합 수단;
    제 1 수신기 수단 및 결합수단으로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호로부터의 시간차 측정값을 제공하는, 각각의 수신기 영역의 처리 수단; 및
    보조 수신기 영역으로부터, 이 영역에서 측정된 시간차 측정 신호를 나타내는 데이터 신호를 수신하고, 기준 수신기 영역으로부터의 시간차 측정값과 함께 데이터 신호를 처리해서 물체의 위치 측정값을 제공하는 기준 수신기 영역의 제어 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 식별 신호를 생성하는 물체의 위치를 추적하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 물체로 부터의 식별 신호는 제 2 감시 레이더(SSR) 신호를 포함하고, 제 1 수신기 수단은 SSR 수신기를 포함한 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 클록 수단은 고 정밀 클록 오실레이터를 포함한 것을 특징으로 하는 장치
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 처리 수단은 시간 간격 카운터 및 측정 제어 시스템을 포함한 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 수단은 각각의 보조 수신기 영역과 기준 수신기 영역사이를 인터페이스하는 통신 인터페이스를 포함한 것을 특징으로 하는 장치.
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