KR20020067504A - 지향성 무선 신호를 처리하는 시스템 - Google Patents

지향성 무선 신호를 처리하는 시스템 Download PDF

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Abstract

무선 신호 소스에 대한 방위를 결정하는 시스템은 4 개의 안테나 및 컴퓨터를 구비한다. 컴퓨터는 안테나로부터 신호를 받아들이고, 어느 안테나가 가장 큰 크기의 신호를 제공하고, 어느 안테나가 그 다음으로 가장 큰 크기의 신호를 제공하는지를 확인한다. 이 크기는 크기 차이를 결정하기 위해 감산된다. 그후, 크기 차이의 선형 함수에 따라 방위가 결정된다. 선형 함수는 컴퓨터에 의해 받아들인 안테나 신호 크기의 부분적인 직선 근사화의 모델이다. 선형 함수에서 이용된 경사는 최대 크기 신호를 제공하는 안테나의 확인에 따른다. 최대 크기 신호를 제공하는 안테나가 기체 곡률에 지향된 기체에 장착될 때, 좌현 또는 우현을 대향하는 때처럼, 그후 최대 크기 신호를 제공하는 안테나가 기체에 장착되고 선두 또는 후미에 지향될 때와 상이한 경사가 이용된다. 더욱 정확한 방위 계산이 기체 형태, 및 시스템의 고도와 무선 신호 소스의 고도 간 차이로부터 기인한 고도각를 고려하는 상이한 경사의 이용으로부터 이루어 진다. 방위는 항공기 트래픽 경보 및 충돌 회피 시스템에 이용될 수 있다.

Description

지향성 무선 신호를 처리하는 시스템{SYSTEM FOR PROCESSING DIRECTIONAL RADIO SIGNALS}
배경기술
1. 발명의 분야
본 발명은 일반적으로 지향성 안테나로 수신된 신호를 처리하는 것에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 지향성 안테나로 수신된 신호에 기초하여 신호 소스의 방위 (bearing) 를 확인하는 것에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
공중 운송 기술이 진보하면서, 기체 (flight deck) 구성요소에 대한 요구가 점점 엄격해지고 있다. 비행 경로 마찰을 회피하기 위해, 기체 승무원은 비행 트래픽이 극적으로 증가하는 경우, 복수의 주위 항공기에 대해 상당한 항공기 상태 정보를 감시한다. 더 높은 항공기 속도는, 기체 승무원이 위협적인 상황에 대응할 수 있는 시간을 감소시킴으로써 부담을 가중시킨다.
기체 승무원을 보조하고 안전을 향상시키기 위해, 몇 가지 시스템이 개발되었고 개발되고 있는 중이다. 많은 항공기가 제 1 항공기가 제 2 항공기에 그 정체 및 다양한 비행 파라미터 모두를 통신할 수 있도록 하는 트랜스폰더 (e.g., 모드 S, 모드 C, 모드 A) 를 지니고 있다. 일반적으로, 감시 항공기는 침범하는 항공기에 의한 수신과 동시에 소정의 형식으로된 정보를 포함하는 송신으로 그침범하는 항공기가 응답하도록 하는 신호를 소정의 형식으로 송신한다. 일반적으로 트래픽 경보 및 충돌 회피 시스템 (traffic alert and collision avoidance system; TCAS) 라고 하는 시스템은, 잠재적인 충돌 상황을 확인하기 위해 수신 항공기의 상태 파라미터와 함께 침입 항공기로부터 수신되는 정보를 처리한다. 또한, 일반적으로 TCAS 는 충돌 상황을 회피할 행동을 제안하는 권고 정보를 기체 승무원에게 제공한다.
일반적으로, TCAS 는 지향성 안테나를 포함한다. TCAS 가 설치된 감시 항공기에 침입 항공기의 상대적인 방위 (bearing) 을 결정하기 위해, TCAS 는 지향성 안테나를 이용한다. 침입 항공기로부터 신호를 수신할 때, TCAS 는 신호를 처리하여 침입 항공기에 대한 추정된 방위를 계산하고, 이 정보는 기체 승무원이 침입 비행기과 시각적 접촉을 할 수 있도록 기체 승무원에게 표시된다.
TCAS 시스템을 이용하는 한가지 접근방법은, 지향성 안테나의 구성요소를 통해 수신된 신호의 크기를 비교함으로써 침입 항공기의 방위를 추정하는 것이다. 도 1 은 시험용 반경 4 피트 지평면에서 측정된, 4 개의 안테나 구성요소를 갖는 일반적인 지향성 안테나에 의해 수신된 신호의 복사 패턴을 나타낸다. 이 복사 패턴은, 80 인치보다 큰 기체 곡률 반경을 갖는 항공기와 같이, 대규모 운송 항공기에서의 안테나의 성능을 시뮬레이션한 것이다. 좌현, 우현, 선두 및 후미를 나타내는 4 개의 사분면 각각에서 안테나 빔의 성능은 실질적으로 동일하다. 침입 항공기의 방위를 추정하기 위해, 종래의 TCAS 는 도 1 에 나타낸 복사 형태와 같은 시험용 지면에서 측정된 복사 패턴에 기초한 모델을 이용한다. 종래의TCAS 신호 처리 방식이 이용하는 바람직한 모델을 도 2 에 나타낸다. 침입 항공기가 검출될 때, 침입 항공기의 방위는 어느 빔이 (극 좌표시스템의 4 개의 사분면 각각을 나타내는 4 개의 빔으로부터) 가장 큰 크기를 갖는지 및 어느 빔이 2 번째로 가장 큰 크기를 갖는지를 판단하고, 그후 둘 사이의 차이를 구함으로써 계산한다. 이러한 차이에 기초하여, 도 2 에 나타낸 모델과 같은 종래의 TCAS 모델을 이용하여 방위 추정이 생성된다.
그러나, 다양한 인자가 방위 추정의 정확성을 열화시킬 수 있다. 예를 들어, 작은 기체를 갖는 감시 항공기는 트랜스폰더 신호를 더 큰 항공기와 다르게 검출할 수 있고, 이는 방위 추정 정확성을 열화시킨다. 그 결과로, 도 2 에 나타낸 모델은, 64 인치보다 작은 기체 곡률 반경을 갖는 항공기와 같이, 작은 기체의 항공기에 대해서는 정확하지 않다. 더 작은 기체는, 좌현과 우현 방향에서의 빔 피크가 도 2 에 나타낸 모델의 빔보다 더 낮은 고도각 (elevation angle) 에서 발생함으로써 왜곡을 일으킨다. 이러한 불일치가 방위 추정의 정확성을 열화시킬 수 있다. 열화는 큰 기체를 갖는 항공기보다 작은 기체를 갖는 항공기에서 더욱 뚜렷한 경향이 있다. 또한, 에러의 크기는 침입 항공기의 고도각에 의한다.
발명의 요약
본 발명에 따라서, 지향성 안테나와 같은 안테나를 이용하여 침입 항공기와 같은 신호 소스의 방위를 계산하는 시스템은, 다수의 교정 모델로부터 교정 모델을 선택하는 것을 포함하고, 교정 모델 선택은 감시 항공기의 기체 반경에 기초하거나또는 침입 항공기의 추정된 고도각에 기초할 수 있다. 감시 항공기는 수신 구성요소를 통해 다수의 입력 신호를 수신하고 그 입력되는 신호를 처리하여 다수의 전기적 연결 신호를 생성하며, 각 전기적 연결신호는 극 좌표시스템의 다른 사분면에 대응하고 각 전기적 연결신호는 크기를 갖는다. 시스템은 가장 큰 크기 및 2 번째로 큰 크기를 갖는 전기적 연결신호를 선택하고 2 개의 선택된 신호 사이의 크기 차이를 계산하고, 신호 소스의 방위를 구하기 위해 교정 모델을 크기 차이에 적용한다. 교정 모델은 제공자 (supplier) 또는 운영자 (operator) 에 의해 미리 선택될 수 있고 또는 대안적으로 교정 모델이 시스템에 의해 자동적으로 선택될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 교정 모델을 검색 테이블 (look-up table) 로 구성할 수 있다.
이 교정 모델은, 예를 들면, 감시 항공기의 기체 곡률에 의해 유발되는 왜곡을 최소화함으로써 침입 항공기의 방위 추정 정확도를 향상시키기 위해, 적용된다.
도면의 간단한 설명
축척에 맞지는 않으나, 다음의 예시적인 도면과 연결하여 설명할 때 상세한 설명 및 청구항을 참조하여 본 발명을 더욱 완벽하게 이해할 수 있다. 다음의 도면에서, 동일 도면부호는 전체에 걸쳐 동일 구성요소를 나타낸다.
도 1 은 표준 지면에 장착된 일반적인 TCAS 지향성 안테나의, 직각 좌표계에서의, 복사 패턴을 나타낸다.
도 2 는 일반적인 TCAS 지향성 안테나의 방위 계산 모델을 나타낸다.
도 3 은 일반적인 TCAS 시스템의 블록도이다.
도 4 는 극 좌표계에서 4 개의 수신 구성요소를 갖는 일반적인 TCAS 지향성 안테나의 복사 패턴을 나타낸다.
도 5 는 본 발명의 내용에 따라, 지향성 안테나를 통해 수신된 신호 소스의 방위를 계산하는 처리 시스템의 블록도이다.
도 6 은 직각 좌표계에서 작은 기체를 갖는 항공기에 장착된 TCAS 지향성 안테나의 복사 패턴을 나타낸다.
도 7 은 도 6 의 감시 항공기를 위한 본 발명의 대표적인 교정 모델을 나타낸다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 7 에 나타낸 대표적인 교정 모델의 검색 테이블을 나타낸다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
본 발명의 다양한 측면에 의한 신호 처리 시스템은, 감시 항공기의 기체 규모 또는 침입 항공기의 상대적인 고도각과 같은 다양한 기준에 따라 조정하고, 침입 항공기와 같은 신호 소스의 방위를 계산하는 시스템을 제공한다. 본 발명의 다양한 측면이 다수의 수신 구성요소를 갖는 지향성 안테나를 구비하는 다양한 시스템과 연결하여 사용될 수 있지만, 이하, 본 발명을 TCAS 와 연결하여 간편하게 설명한다. 그러나, 이 바람직한 실시형태는 다른 환경에서의 본 발명의 다양한 방면의 응용을 제한하거나 또는 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 3 은 TCAS 지향성 안테나 (300), TCAS 무지향성 안테나 (302), 및 수신기(310), 송신기 (320) 와 처리기 (330) 를 포함하는 TCAS 컴퓨터 장치로 구성되는 종래의 TCAS 의 블록도이다. 또한, TCAS 는 청각적 고지장치 (340), 트래픽 권고 (TA) 표시기 (350), 및 결정 권고 표시기 (360) 를 포함한다. 또한, 트랜스폰더는 트랜스폰더 장치 (370), 제어 패널 (380), 및 트랜스폰더 안테나 (390 및 395) 로 구성되는 것으로 나타낸다. TCAS 와 트랜스폰더는 충돌 회피 시스템으로 동작하기 위해 함께 작동한다. 본 실시형태는 일반적인 TCAS 의 단순한 예시이며, 제 2 의 지향성 안테나를 부가하거나 송수신기를 이용하는 것과 같은 다른 많은 구성이 가능하다.
도 3 에 나타낸 TCAS 의 동작 및 각 구성요소는 잘 알려져 있으며, 그러므로 상세히 설명하지 않는다. 그러나, TCAS 기술의 일반적인 설명은 미국 교통 연방 항공국이 출판한 'TCAS 개요' 에서 제공된다.
도 4 를 참조하면, 4 개의 수신 요소를 갖는 TCAS 지향성 안테나의 일반적인 복사 형태가 극 좌표상에 나타나 있다. TCAS 지향성 안테나는 감시 항공기 (400) 에 장착되어 있다. 감시 항공기 (400) 의 지향성 안테나는 실질적으로 4 개의 안테나 요소상에 다수의 입력 신호를 동시에 수신한다. 입력신호는 안테나 내에서 처리되어, 각 전기적 신호 (505) 가 극 좌표시스템의 유일한 사분면을 나타내도록, 다수의 전기적 커넥터 신호 (506; 도 5 에 도시) 를 생성한다. 본 실시형태에서의 전기적 커넥터 신호 (505) 는 선두 (410), 우현 (420), 후미 (430), 좌현 (440) 을 나타내는 4 개의 사분면에 대응한다. 도 4 는 수신 신호를 다양한 각도로부터 각 4 개의 요소를 통해 수신한 신호 크기를 나타낸다.
도 5 를 참조하면, TCAS 컴퓨터 장치 (305) 는 침입 항공기의 트랜스폰더 신호에 기초하여, 추정되는 침입 항공기 방위를 계산한다. 상술한 바와 같이, 다수의 수신 요소를 갖는 지향성 안테나 (300) 는 입력 트랜스폰더 신호를 수신한다. 지향성 안테나 (300) 은 입력되는 신호를 처리하여 TCAS 컴퓨터 장치 (305) 에 라우팅되는 전기적 커넥터 신호 (505) 를 생성한다. TCAS 컴퓨터 장치 (305) 는 신호 (505) 를 처리하여, TA 표시장치 (350) 상에 표시되는 침입 항공기 (450) 의 방위 추정값을 생성한다.
더욱 구체적으로는, 안테나 (300) 에 의해 수신된 신호는 선택기 (510) 에 라우팅된다. 선택기 (510) 는 가장 강한 크기를 갖는 신호와 그 다음으로 가장 강한 크기를 갖는 신호를 선택한다. 선택기 (510) 로부터 선택된 신호는 확인장치 (520) 및 비교장치 (530) 에 입력된다. 확인장치 (520) 는 선택기 (510) 에 의해 선택된 가장 강한 신호와 두번째로 강한 신호에 대응하는 사분면 (i.e., 선두, 우현, 후미, 또는 좌현) 을 확인한다. 비교장치 (530) 는 선택된 2 신호의 각 크기를 비교하고 선택된 두 크기값의 차이인 크기 차이를 계산한다. 사분면 확인 및 선택된 두 신호의 크기 차이는 교정 시스템 (540) 에 제공되며, 그후 교정시스템은 침입 항공기 (450) 의 교정된 방위 추정값을 적절하게 생성한다. 본 발명의 다양한 측면에 따라, 교정 시스템 (540) 은, 어떤 방식으로든 적절하게 발생된 초기 방위 추정값을 교정한다. 일반적으로, 이후 침입 항공기의 교정된 방위 추정값 (i.e., TA 표시장치 (350) 상의 침입 항공기 아이콘 (360)) 이 TA 표시장치 (350) 상의 감시 항공기 (i.e., 감시 항공기 아이콘 (370)) 에 상대적으로나타난다.
도 6 에 나타낸 바와 같이, 대략 64 인치 이하의 곡률 반경을 갖는 기체와 같은, 작은 기체를 갖는 항공기에 장착된 지향성 안테나의 복사 패턴은 특정 고도각에 대한 각 4 사분면에 대해 상이한 크기의 빔 피크를 갖는다. 도 6 에 나타낸 복사 패턴은 90 도의 고도각 (즉, 수평) 에 대한 것이다. 상술한 바와 같이, 항공기 기체의 좌현 및 우현은 지향성 안테나의 선두 및 후미 빔에 거의 영향을 미치지 않는다. 그러나, 좌현 및 우현 빔의 빔 피크는 지평면에 장착된 안테나 보다 기체에 장착된 안테나에 대해 더 낮은 고도각에서 발생한다. 따라서, 더 낮은 고도각에서의 지향성 안테나 방위 복사패턴에 대해 (i.e., 수평 근처나 이하), 좌현 및 우현 빔은 선두 및 후미 빔보다 강하며, 도 6 에 나타낸 것과 유사한 복사 패턴을 생성한다. 반대의 효과는, 더 높은 고도각에서 선두 및 후미 빔이 좌현 및 우현 빔보다 강하다는 것이다. 선두 및 후미 빔 피크 크기가 좌현 및 우현 빔 피크 크기와 동일한 특정 고도각이 있다. 이 특이한 고도각에서, 안테나 복사는 도 1 에 거의 근사화되나, 모든 다른 고도각에 대해 도 1 에 기초한 시스템은 내재적으로 에러를 포함한다. 빔 피크의 크기가 침입 항공기의 방위 계산에 영향을 미치기 때문에, 본 발명의 다양한 측면에 따라, 교정 시스템 (540) 이 상이한 빔 피크를 고려하는 교정을 수행한다.
본 발명에 따라, 예를 들어, 감시 항공기의 기체 크기 및/또는 침입 항공기의 고도각에 기초하여 침입 항공기의 방위 추정 정확성을 향상시키기 위해, 도 7 에 나타낸 교정 모델 (700) 이 교정 시스템 (540) 에 적용된다. 모델의 구체적인 값은 기체 규모 및 고도각에 따라 변화하나, 모델의 적용은 동일하게 유지된다.
본 실시형태에서, 교정 모델 (700) 은 도 6 에 나타낸 복사 패턴을 부분적인 선형 패턴으로 근사화한다. 모델은 4 사분면 - 선두 (410), 좌현 (440), 후미 (430), 및 우현 (420) 으로 나뉘어 진다. 각 사분면은 극 좌표시스템에서의 그 사분면의 위치에 대응하는 주요 (cardinal) 각도를 갖는다. 선두 (410) 는 0 도의 주요 각도 (435) 를 갖는다. 좌현 (440) 은 270 도의 주요 각도 (445) 를 갖는다. 후미 (430) 는 180 도의 주요 각도 (435) 를 갖고, 우현 (420) 은 90 도의 주요 각도 (425) 를 갖는다. 또한, 각 사분면은, 본 실시형태에서의 기체 규모 및 고도각과 같은 관련 인자들에 따라 변화하는 주요 크로스오버 스페이싱 (primary crossover spacing; 702A, B) 를 갖는다. 사분면에 대한 주요 크로스오버 스페이싱은 현재의 사분면에 대한 빔의 크로스오버와 인접한 사분면에 대한 빔 사이의 스페이싱이다. 예를 들면, 도 7 에 나타낸 좌현 사분면 (440) 에 대한 주요 크로스오버 스페이싱 (702A) 은 100 도 이며, 후미 사분면 (430) 에 대한 주요 크로스오버 스페이싱 (702B) 은 80 도이다. 유사하게, 우현 사분면 (420) 에 대한 주요 크로스오버 스페이싱은 100 도이고 선두 사분면 (410) 에 대한 주요 크로스오버 스페이싱은 80 도이다.
또한, 교정 모델의 각 사분면은 보조 크로스오버의 심도를 갖는다. 사분면에 대한 보조 크로스오버의 심도는 데시벨 (dB) 에서처럼 사분면에 대한 빔 피크와 인접한 2 개의 사분면에 대한 빔이 교차하는 지점 사이의 심도 또는 차이이다. 예를 들면, 도 7 에 도시된 좌현 사분면 (440) 에 대한 보조 크로스오버의 심도는13.0 dB 이고, 후미 사분면 (430) 의 심도는 11.0 dB 이다. 유사하게, 우현 사분면 (420) 의 심도는 13.0 dB 이고, 선두 사분면 (410) 의 심도는 11.0 dB 이다.
본 발명의 다양한 측면에 따라서, 침입 항공기의 방위 추정에 적용된 교정 모델 (700) 은, 신호의 왜곡을 교정하기 위해 다른 적절한 기준 뿐만아니라 주요 각도, 주요 크로스오버 스페이싱 및 보조 크로스오버의 심도를 이용한다. 더욱 구체적으로는, 본 실시형태에서 다음의 수식에 따라 교정이 이루어 진다:
(주요 각도) + ((부호)*(주요 크로스오버 스페이싱/2)) - ((크기 델타)*(부호)*(비율)) = 각도 단위의 침입 항공기의 방위 추정
여기서, 주요 각도 = 침입 항공기로부터 수신된 가장 강한 빔 (i.e. 가장 높은 크기) 를 포함하는 사분면의, 각도 단위의 주요 각도;
부호 = 아래에 설명하는 바와 같이, 크기 델타에 기인한 오프셋이 부가되는지 또는 주요 각도로부터 감산되는지를 결정하는 승산기;
주요 크로스오버 스페이싱 = 각도 단위의, 가장 강한 빔을 포함하는 사분면의 주요 크로스오버 스페이싱;
크기 델타 = 침입 항공기로부터 수신된 신호의 가장 강한 빔과 그 다음으로 강한 빔의 신호 크기 사이의 dB 차이; 및
비율 = (주요 크로스오버 스페이싱/2) / (보조 크로스오버의 심도) 이고, 여기서 주요 크로스오버 스페이싱과 보조 크로스오버의 심도는 가장 강한 빔을 포함하는 사분면에 대한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 교정 모델은, 도 7 에 나타낸 교정 모델에대한 도 8 에 나타낸 검색 테이블과 같이, 검색 테이블로 구현될 수 있다. 검색 테이블은 가장 강한 빔의 사분면과 그 다음으로 가장 강한 빔 사분면에 의해 적절하게 구성된다. 주요 각도, 주요 크로스오버 스페이싱, 부호, 및 비율은 검색 테이블에 저장할 수 있다.
본 실시형태에서, 부호에 대한 값은 가장 강한 빔과 그 다음으로 강한 빔의 사분면을 이용하는 초기 방위 추정값에 기초하여 결정된다. 가장 강한 빔과 그 다음으로 강한 빔 사이의 크기 차이가 알려진 안테나 패턴 상의 유일한 위치는 그 차이가 '0' 이 되는 주요 크로스오버 지점에서 발생한다 (e.g., 도 6 의 주요 크로스오버 지점들 (610, 620, 630 및 640)). 수식은 이러한 지점들을 주요 지점 (anchor point) 으로 이용한다. 초기 추정 방위값에 따라서 침입 항공기가 위치하고 있는 사분면의 어느 절반인지에 따라, 수식은 가변 오프셋 (i.e., 크기 델타 * 비율) 을 가산하는 동안 고정된 오프셋을 감산하거나 ('2' 로 나눈 주요 크로스오버 스페이싱) 또는 가변 오프셋을 감산하는 동안 고정된 오프셋을 가산한다.
검색 테이블은, 다양한 고도각 및 다양한 기체 크기에 대해 주요 각도, 부호, 주요 스페이싱, 및 비율을 제공하기 위해 적절하게 미리 계산된다. 감시 항공기의 운영자는 감시 항공기의 기체 크기에 기초하여 다수의 검색 테이블로부터 검색 테이블을 미리 지정할 수 있다. 대안적으로는, TCAS 가, 예를 들면, 항공기 모델 번호의 입력과 함께 적절한 검색 테이블을 자동적으로 선택할 수 있다. 또한, 공중 트래픽이 수평에서 가장 심하기 때문에, 제공자 또는 운영자는 가장 많은 침입 항공기에 대해 방위 추정값이 더 정확하도록 수평 (i.e., 90 도의 고도각)에 대해 검색 테이블을 미리 선택할 수 있다. 대안적으로, 검색 테이블은 어떤 적절한 고도각에 대해서도 선택될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 이용되는 교정은 단지 기체 크기에 따르게 된다.
도 6 에 나타낸 복사 패턴은 90 도의 고도각 (i.e., 수평) 에 대한 것이다. 빔 피크의 값, 및 따라서 적절한 교정 모델 (700) 의 특성은 감시 항공기의 기체의 곡률 반경 뿐만아니라 침입 항공기의 고도각에 따라 달라지는 경향이 있다.
본 발명의 또다른 실시형태에 따라서, 침입 항공기의 고도각에 기초하여 검색 테이블을 자동적으로 선택함으로써 교정 모델을 적용할 수 있다. 다른 기체 크기 및 다른 고도각에 대해 다수의 검색 테이블이 미리 계산될 수 있다. 교정 검색 테이블은, 침입 항공기의 고도각을 계산한 후, 적절하게 선택된다. 또한, 이러한 선택은 감시 항공기의 기체 크기에 기초할 수도 있다. 예를 들면, 침입 항공기의 고도각은, 침입 항공기로부터 입력되는 신호로부터 이용가능한 고도 정보와 침입 항공기까지의 거리를 이용하여 계산될 수 있다. 이 거리는, 송신된 신호와 침입 항공기로부터의 응답 사이의 지연 계속시간과 같은 어느 방식으로도 결정될 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시형태를 참조하여 상술하였다. 그러나, 이러한 개시를 읽는 당업자는 본 발명의 범위를 벗어남 없이 바람직한 실시형태를 변화시키거나 변형시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 검색 테이블에 의해 교정 모델을 적용하는 대신, 다른 기체 크기 및 고도각에 대해 저장된 값에 따라 교정을 변화시키는 수학적인 수식에 의해 교정 모델이 적용될 수 있다. 이들 변화 및 다른 변형은 다음의 청구항에 나타낸 본 발명의 범위 내에 포함된다.

Claims (52)

  1. 무선 신호 소스에 대한 방위를 결정하는 시스템에 있어서,
    a.제 1 지면에 관련되고, 상기 신호 소스에 응답하여 제 1 크기를 갖는 제 1 신호를 제공하며, 제 1 방향으로 최대 감도를 갖는 제 1 안테나;
    b.제 2 지면에 관련되고, 상기 신호 소스에 응답하여 제 2 크기를 갖는 제 2 신호를 제공하며, 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 최대 감도를 갖는 제 2 안테나;
    c.제 3 지면에 관련되고, 상기 신호 소스에 응답하여 제 3 크기를 갖는 제 3 신호를 제공하며, 상기 제 1 방향과 다르고 상기 제 2 방향과 다른 제 3 방향으로 최대 감도를 갖는 제 3 안테나;
    d.상기 제 1 신호, 상기 제 2 신호, 및 상기 제 3 신호에 응답하여 가장 큰 크기의 신호와 그 다음으로 큰 크기의 신호를 결정하고; 상기 가장 큰 크기의 신호와 상기 그 다음으로 가장 큰 크기의 신호 간 차이를 결정하고; 및 상기 차이의 선형 함수에 따라 방위를 결정하는 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나, 및 상기 제 3 안테나에 결합되는 컴퓨터를 구비하며,
    상기 선형 함수는 상기 가장 큰 크기의 신호와 상기 그 다음으로 가장 큰 크기의 신호와 관련된 각 지면 간 차이에 따른 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나, 및 상기 제 3 안테나는 기체에 장착되어 있고, 지면들 간 차이는 각 방향에 따라 각 기체의 곡률에 대응하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 지면 중 두 지면은 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 선형 함수를 수식으로 구현하는 명령에 따라 방위를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    a.상기 컴퓨터는 검색 테이블을 포함하고; 및
    b.상기 검색 테이블은 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 검색 테이블은 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 상기 크기 차이에 의해 색인된 상태로 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 검색 테이블은,
    a.제 1 경사에 따른 상기 선형 함수의 제 1 미리 계산된 표시; 및
    b.제 2 경사에 따른 상기 선형 함수의 제 2 미리 계산된 표시를 포함하며,
    상기 제 1 경사는 상기 제 1 지면 및 상기 제 2 지면 사이의 제 1 차이에 따르고, 상기 제 2 경사는 상기 제 2 지면 및 상기 제 3 지면 사이의 제 2 차이에 따르는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    a.상기 컴퓨터는 상기 방위를 결정하는 다수의 경사 표시를 포함하고; 및
    b.상기 컴퓨터는 지정된 경사로 동작하는 상기 시스템의 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템과 특정 기체의 결합 시 상기 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템의 동작 중에 때때로 상기 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수 경사의 상기 표시는 상기 다수 중 각 경사를 이용하는 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    a.상기 컴퓨터는 복수의 경사 표시를 포함하고, 각 경사는 상기 방위를 결정하며; 및
    b.상기 컴퓨터는 상기 시스템의 입력에 응답하여 상기 복수 중 지정된 다수의 경사로 동작하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템과 특정 기체의 결합 시 상기 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템의 동작 중 때때로 상기 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 지정된 다수의 경사는 수평면의 고도각에 따른 경사의 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 무선 신호 소스에 대한 방위를 결정하는 시스템에 있어서,
    a.제 1 지면에 관련되고, 상기 신호 소스에 응답하여 제 1 크기를 갖는 제 1 신호를 제공하며, 제 1 방향으로 최대 감도를 갖는 제 1 안테나;
    b.제 2 지면에 관련되고, 상기 신호 소스에 응답하여 제 2 크기를 갖는 제 2 신호를 제공하며, 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 최대 감도를 갖는 제 2 안테나;
    c.제 3 지면에 관련되고, 상기 신호 소스에 응답하여 제 3 크기를 갖는 제 3 신호를 제공하며, 상기 제 1 방향과 다르고 상기 제 2 방향과 다른 제 3 방향으로 최대 감도를 갖는 제 3 안테나;
    d.상기 신호 소스에 대한 범위를 결정하는 범위 결정 서브시스템;
    e.상기 시스템의 고도 및 상기 신호 소스의 고도를 결정하는 고도 서브시스템; 및
    f.상기 제 1 신호, 상기 제 2 신호, 및 상기 제 3 신호에 응답하여 가장 큰 크기의 신호와 그 다음으로 큰 크기의 신호를 결정하고; 상기 가장 큰 크기의신호와 상기 그 다음으로 가장 큰 크기의 신호 간 차이를 결정하고; 상기 신호 소스에 대한 범위, 상기 시스템의 고도, 및 상기 신호 소스의 고도에 따라 상기 신호 소스의 고도각을 결정하고; 및 상기 크기 차이의 선형 함수에 따라 방위를 결정하는 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나, 및 상기 제 3 안테나에 결합되는 컴퓨터를 구비하며,
    상기 선형 함수는 상기 고도각에 따라서, 및 상기 가장 큰 크기의 신호와 상기 그 다음으로 가장 큰 크기의 신호와 관련된 각 지면 간 차이에 따라서 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 고도 서브시스템은 상기 신호 소스로부터의 송신에 의해 제공된 고도 표시에 따라서 상기 신호 소스의 고도를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나, 및 상기 제 3 안테나는 기체에 장착되고, 상기 지면 간 차이는 상기 각 방향에 따라 상기 기체의 곡률 각각에 대응하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 각 지면 중 2 지면은 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는, 상기 선형 함수를 수식으로 구현하는 명령에 따라, 상기 방위를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제 16 항에 있어서,
    a.상기 컴퓨터는 검색 테이블을 포함하고; 및
    b.상기 검색 테이블은 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 검색 테이블은 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 상기 크기 차이에 의해 색인된 상태로 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 검색 테이블은,
    a.제 1 경사에 따라 상기 선형 함수의 제 1 미리 계산된 표시; 및
    b.제 2 경사에 따라 상기 선형 함수의 제 2 미리 계산된 표시를 포함하며,
    상기 제 1 경사는 상기 제 1 지면 및 상기 제 2 지면 사이의 제 1 차이에 따르고, 상기 제 2 경사는 상기 제 2 지면 및 상기 제 3 지면 사이의 제 2 차이에 따르는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제 16 항에 있어서,
    a.상기 컴퓨터는 상기 방위를 결정하는 다수의 경사 표시를 포함하고; 및
    b.상기 컴퓨터는 지정된 경사로 동작하는 상기 시스템의 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템과 특정 기체의 결합 시 상기 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템의 동작 중에 때때로 상기 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 다수 경사의 상기 표시는 상기 다수 중 각 경사를 이용하는 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제 16 항에 있어서,
    a.상기 컴퓨터는 복수의 경사 표시를 포함하고, 각 경사는 상기 방위를 결정하는 각 선형 함수에 영향을 미치며; 및
    b.상기 컴퓨터는 상기 복수 중 지정된 다수의 경사로 동작하는 상기 시스템의 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템과 특정 기체의 결합 시 상기 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템의 동작 중 때때로 상기 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 지정된 다수의 경사는 수평면의 고도각에 따른 경사의 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  32. 무선 신호 소스에 대한 방위를 결정하는 시스템에 있어서,
    a.상기 신호 소스에 응답하여 제 1 크기를 갖는 제 1 신호를 제공하며, 제 1 방향으로 최대 감도를 갖는 제 1 안테나;
    b.상기 신호 소스에 응답하여 제 2 크기를 갖는 제 2 신호를 제공하며, 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 최대 감도를 갖는 제 2 안테나;
    c.상기 신호 소스에 대한 범위를 결정하는 범위 서브시스템;
    d.상기 시스템의 고도 및 상기 신호 소스의 고도를 결정하는 고도 서브시스템; 및
    e.상기 제 1 크기 및 상기 제 2 크기 사이의 크기 차이를 결정하고; 상기 신호 소스에 대한 범위, 상기 시스템의 고도, 및 상기 신호 소스의 고도에 따라서 상기 신호 소스의 고도각을 결정하고; 및 상기 크기 차이의 선형 함수에 따라서 상기 방위를 결정하는 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나, 및 상기 제 3 안테나에 결합되는 컴퓨터를 구비하며, 상기 선형 함수는 상기 고도각에 따라 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 선형 함수를 수식으로 구현하는 명령에 따라 상기 방위를 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  34. 제 32 항에 있어서,
    a.상기 컴퓨터는 검색 테이블을 포함하고; 및
    b.상기 검색 테이블은 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 검색 테이블은 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 상기 크기 차이에 의해 색인된 상태로 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 검색 테이블은,
    a.제 1 경사에 따라 상기 선형 함수의 제 1 미리 계산된 표시; 및
    b.제 2 경사에 따라 상기 선형 함수의 제 2 미리 계산된 표시를 포함하며,
    상기 제 1 경사는 제 1 고도각에 따르고, 상기 제 2 경사는 제 2 고도각에 따르는 것을 특징으로 하는 시스템.
  37. 제 32 항에 있어서,
    a.상기 컴퓨터는 상기 방위를 결정하는 복수의 경사 표시를 포함하고; 및
    b.상기 컴퓨터는 상기 복수 중 지정된 다수의 경사로 동작하는 상기 시스템의 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템의 동작 중에 때때로 상기 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 지정된 다수는 수평면의 고도각에 따른 경사의 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  40. 항공기에서 사용하기 위한 컴퓨터로서,
    a.안테나 신호를 수신하는 하나 이상의 입력; 및
    b.(1) 경사를 갖는 선형 함수; 및
    (2) 방위를 결정하는 명령의 표시를 포함하는 메모리를 구비하며,
    상기 명령은, 상기 안테나 신호 중 선택된 1 쌍 사이의 크기 차이를 결정하는 단계;
    상기 쌍의 안테나 신호 중 선택된 안테나 신호의 표시에 따른 경사를 결정하는 단계; 및
    상기 선형 함수, 상기 크기 차이, 및 상기 경사에 따른 방위를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  41. 제 40 항에 있어서,
    방위를 결정하는 단계는 상기 선형 함수를 수식으로 구현하는 명령에 따라 상기 방위를 결정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  42. 제 40 항에 있어서,
    a.상기 메모리는 검색 테이블을 더 포함하고; 및
    b.상기 경사를 결정하는 단계는 상기 선택된 안테나 신호의 표시에 따라 상기 검색 테이블에 접속하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 검색 테이블은 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 상기 크기 차이에 의해 색인이 붙은 것으로 제공하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  44. 제 42 항에 있어서,
    a.상기 메모리는 상기 방위를 결정하는 다수의 경사 표시를 더 포함하고; 및
    b.상기 컴퓨터는 지정된 경사로 동작하는 제 2 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템과 특정 기체의 결합 시 상기 제 2 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  46. 제 44 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템의 동작 중에 때때로 상기 제 2 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  47. 제 44 항에 있어서,
    상기 다수 경사의 상기 표시는 상기 다수의 각 경사를 이용하여 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  48. 제 42 항에 있어서,
    a.상기 쌍의 각 안테나 신호는 각 방향을 갖는 각 안테나와 관련되고; 및
    b.상기 검색 테이블은 상기 쌍의 안테나 신호와 관련된 각 안테나의 각 상기 지향의 표시에 의해 색인된 상태로 상기 선형 함수의 미리 계산된 표시를 제공하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  49. 제 40 항에 있어서,
    a.상기 메모리는 복수의 경사 표시, 상기 방위를 결정하는 각 경사를 포함하고; 및
    b.상기 컴퓨터는 상기 복수 중 지정된 다수의 경사로 동작하는 제 2 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템과 특정 기체의 결합 시 상기 제 2 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  51. 제 49 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 시스템의 동작 중에 때때로 상기 제 2 입력에 응답하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
  52. 제 49 항에 있어서,
    상기 지정된 다수는 수평면의 고도각에 따른 경사의 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터.
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