KR20110072319A - 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치 및 이를 이용한 위성 탐색 방법 - Google Patents

위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치 및 이를 이용한 위성 탐색 방법 Download PDF

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Abstract

위성 통신에 대한 전문 지식이 없는 상태에서도 정확한 위성 지향이 가능하도록 한 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치 및 이를 이용한 위성 탐색 방법이 제시된다. 제시된 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치는 목표 위성 정보를 입력받는 입력부; 입력부로 입력된 목표 위성 정보, 및 위성 안테나의 위치정보를 근거로 지향각을 연산하는 연산부; 및 연산부에서 연산된 지향각의 오차 범위 내에서 위성을 검색하고, 검색된 위성 중에서 최대 수신신호 세기를 갖는 위성의 지향각을 목표 위성 위치로 설정하여 위성 안테나를 목표 위성 위치로 이동하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치 및 이를 이용한 위성 탐색 방법{Antenna Control unit having satellite search function and method for searching satellite using therefor}
본 발명은 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치 및 이를 이용한 위성 탐색 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동형 위성통신 지구국 시스템에 사용하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치 및 이를 이용한 위성 탐색 방법에 관한 것이다.
최근, 정보통신기술의 발달로 개인용 휴대 단말기(예를 들면, PDA, 휴대폰 등), 무선랜(wireless LAN) 등에 사용되는 무선의 디지털 통신 기술이 비약적으로 발달하였고, 현재는 이러한 기술이 적용된 각종 기기가 보편화 되어 있다.
무선 디지털 통신 기술을 사용하는 위성통신은 인공위성을 중계기로 사용한다. 종래의 위성통신은 국제전화나 텔레비전 중계 등의 분야에 한정되어 사용되었다. 위성통신은 고속의 대용량 통신이 가능하고, 넓은 범위에서 통신이 가능하고, 지형에 따른 통신 성능에 차이가 없으며, 재해 발생시에도 제약을 받지 않는 장점이 있다. 그에 따라, 데이터 통신, 원격 데이터의 수집, 컴퓨터 통신, 종합 유선 방송(CATV) 등 영상프로그램 분배 등의 다양한 분야에서 위성통신을 적용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
그러나, 위성통신에 사용되는 통신위성은 적도 상공 약 3만 5800킬로미터(km)상에 위치하여 위성신호를 송신하므로, 위성안테나의 위성을 향한 고도의 지향성이 요구되고 조금이라도 지향성이 낮아지는 경우에는 신호의 수신율이 현저하게 저하된다. 그러므로, 위성통신에서는 위성안테나의 신호수신 방향과 위성신호의 최대 점을 찾아 일치시키는 것(즉, 위성안테나의 지향성 확보)이 중요한 문제가 된다.
일반적으로, 위성의 탐색은 사람이 직접 안테나를 움직이면서 고가의 계측기를 사용하여 실제 사용하고자 하는 위성의 방향으로 향하도록 안테나의 지향각을 조정하는 방법이 사용된다. 이러한 종래의 위성 탐색 방법은 안테나의 지향각을 조정하기 위해 전문적인 지식이 필요로 하게 되어, 일반 사용자가 위성 통신 시스템을 구축하여 사용하는데 많은 어려움이 따르는 문제점이 있다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 감안하여 고안된 것으로, 그 목적은 위성 통신에 대한 전문 지식이 없는 상태에서도 정확한 위성 지향이 가능하도록 한 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치 및 이를 이용한 위성 탐색 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치는, 목표 위성 정보를 입력받는 입력부; 입력부로 입력된 목표 위성 정보, 및 위성 안테나의 위치정보를 근거로 지향각을 연산하는 연산부; 및 연산부에서 연산된 지향각의 오차 범위 내에서 위성을 검색하고, 검색된 위성 중에서 최대 수신신호 세기를 갖는 위성의 지향각을 목표 위성 위치로 설정하여 위성 안테나를 목표 위성 위치로 이동하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
GPS 위성 및 방위 센서와 데이터를 송수신하는 송수신부를 더 포함하고, 연산부는 GPS 위성 및 방위 센서로부터 수신한 데이터에 근거하여 위성 안테나의 위치정보를 연산한다.
연산부는 방위각 및 앙각을 포함하는 지향각을 연산한다.
제어부는, 연산부에서 연산한 앙각에 위성 안테나를 고정하고, 연산부에서 연산한 방위각의 오차범위 내에서 위성 안테나를 이동시키며 수신되는 위성 신호의 세기를 측정하도록 제어한다.
제어부는, 세기가 가장 큰 위성 신호가 수신되는 방위각에 위성 안테나를 고정하고, 연산부에서 연산한 앙각의 오차범위 내에서 위성 안테나를 이동시키며 수신되는 위성 신호의 세기를 측정하도록 제어한다.
제어부의 제어에 따라 위성 신호의 세기를 측정하는 측정부; 및 측정부에서 측정된 위성 신호의 세기를 측정된 위치의 방위각 또는 앙각과 연계하여 저장하는 저장부를 더 포함한다.
입력부는 목표 위성의 경도를 포함하는 목표 위성 정보를 입력받는다.
제어부의 제어에 따라 위성 안테나를 구동하는 모터부를 더 포함하되, 모터부는 분배회로 및 계수회로를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법은, 입력부에 의해, 목표 위성 정보를 입력받는 입력단계; 연산부에 의해, 입력단계에서 입력된 목표 위성 정보, 및 위성 안테나의 위치정보를 근거로 지향각을 연산하는 연산단계; 제어부에 의해, 연산단계에서 연산된 지향각의 오차 범위 내에서 위성을 검색하는 검색단계; 및 제어부에 의해, 검색단계에서 검색된 위성 중에서 최대 수신신호 세기를 갖는 위성의 지향각을 목표 위성 위치로 설정하는 설정단계를 포함한다.
송수신부에 의해, GPS 위성 및 방위 센서로부터 데이터를 수신하는 수신단계를 더 포함하고, 연산단계에서는, 연산부에 의해 수신단계 수신한 데이터에 근거하여 위성 안테나의 위치정보를 연산한다.
연산단계에서는, 연산부에 의해 방위각 및 앙각을 포함하는 지향각을 연산한다.
검색단계에서는, 제어부에 의해, 연산단계에서 연산한 앙각에 위성 안테나를 고정하고, 연산단계에서 연산한 방위각의 오차범위 내에서 위성 안테나를 이동시키며 위성을 검색하는 제1검색단계를 포함한다.
검색단계에서는, 제어부에 의해, 제1검색단계에서 세기가 가장 큰 위성 신호가 수신되는 방위각에 위성 안테나를 고정하고 연산단계에서 연산한 앙각의 오차범위 내에서 위성 안테나를 이동시키며 위성을 검색하는 제2검색단계를 더 포함한다.
측정부에 의해, 검색단계에서 검색된 위성으로부터 수신되는 위성 신호의 세기를 측정하는 측정단계를 더 포함한다.
저장부에 의해, 측정단계에서 측정된 위성 신호의 세기를 측정된 위치의 방위각 또는 앙각과 연계하여 저장하는 저장단계를 더 포함한다.
입력단계에서는, 입력부에 의해 목표 위성의 경도를 포함하는 목표 위성 정보를 입력받는다.
본 발명에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치 및 이를 이용한 위성 탐색 방법은 자동 위성 탐색 기능을 제공함으로써, 위성 통신에 대한 전문 지식이 없어도 정확한 위성 지향이 가능한 효과가 있다.
부수적으로, 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치 및 이를 이용한 위성 탐색 방법은 자동 위성 탐색 기능을 제공함으로써, 이동형 위성 안테나 시스템의 운용을 더욱 쉽게 할 수 있으며, 정밀한 위성 지향이 가능한 효과가 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치 및 이를 이용한 위성 탐색 방법의 상세한 설명에 사용하는 용어는 아래와 같이 정의한다.
지향각은 목표 위성 안테나로부터 위성 신호를 수신하기 위한 안테나의 위치 정보이다. 즉, 지향각은 위성 신호를 수신하기 위해 위성 안테나가 이동해야하는 정도를 나타내는 정보이다. 이때, 지향각은 방위각 및 앙각을 포함한다.
목표 위성의 지향각을 산출하기 위해 위성 통신 분야에서 일반적으로 사용되 는 공식은 하기의 수학식 1 및 수학식 2와 같다.
Figure 112009079482283-PAT00001
Figure 112009079482283-PAT00002
φ : 지구국의 위도
△λ: 시스템 경도에서 위성까지의 경도 차
자동 탐색 기능의 구현을 위해서는 상기의 공식에서 안테나의 개구면이 향하는 방위정보를 추가해야 한다. 이때, 방위정보는 방위각에만 영향을 준다. 이때, 안테나 개구면이 향하는 방위의 기준은 북쪽 0도로, 동쪽은 90도, 남쪽은 180도 그리고 서쪽은 270도이다. 이값을 AZs라고 할 때, 방위각을 다시 정의하면 하기의 수학식 3과 같다.
Figure 112009079482283-PAT00003
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장 치를 첨부된 도면을 참조하여 자세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 2 및 도 3은 도 1의 제어부를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1의 모터부를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치의 다른 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)는 입력부(110), 송수신부(120), 연산부(130), 제어부(140), 측정부(150), 저장부(160), 모터부(170)를 포함한다.
입력부(110)는 목표 위성 정보를 입력받는다. 즉, 입력부(110)는 사용자가 목표로 하는 위성의 경도를 포함하는 목표 위성 정보를 입력받는다.
송수신부(120)는 GPS 위성(320) 및 방위센서(351)와 데이터를 송수신한다. 즉, 송수신부(120)는 GPS 위성(320)으로부터 위성 안테나(350)의 현재 위치정보를 포함하는 GPS 정보를 수신한다. 송수신부(120)는 방위센서(351)로부터 위성 안테나(350)가 향하고 있는 방향정보를 수신한다.
연산부(130)는 입력부(110)로 입력된 목표 위성 정보 및 위성 안테나(350)의 위치정보를 근거로 지향각을 연산한다. 이를 위해, 연산부(130)는 송수신부(120)를 통해 GPS 위성(320) 및 방위센서(351)로부터 수신한 데이터(즉, GPS 정보, 방향정보)에 근거하여 위성 안테나(350)의 위치정보를 연산한다. 이때, 연산부(130)는 방위각 및 앙각을 포함하는 지향각을 연산한다. 즉, 연산부(130)는 입력된 목표 위성 정보(즉, 위성의 경도)와 안테나의 현재 위치정보를 상술한 수학식 1 및 수학식 3에 대입하여 방위각 및 앙각을 포함하는 지향각을 연산한다.
제어부(140)는 연산부(130)에서 연산된 지향각의 오차 범위 내에서 위성을 검색하고, 검색된 위성 중에서 최대 수신신호 세기를 갖는 위성의 지향각을 목표 위성 위치로 설정하여 위성 안테나(350)를 목표 위성 위치로 이동하도록 제어한다. 즉, 제어부(140)는 연산부(130)에서 연산된 지향각(즉, 방위각, 앙각)에 해당하는 위치로 위성 안테나(350)를 이동시키기 위한 제어신호를 발생한다. 그에 따라, 모터부(170)는 모터 구동신호를 발생하고, 안테나 구동장치(300)는 모터부(170)로부터의 모터 구동신호에 따라 모터와 기울기 센서(354)를 이용하여 위성 안테나(350)를 연산부(130)에서 연산된 지향각으로 이동시킨다.
제어부(140)는 연산부(130)에서 연산한 앙각에 위성 안테나(350)를 고정하고, 연산부(130)에서 연산한 방위각의 오차범위 내에서 위성 안테나(350)를 이동시키며 수신되는 위성 신호의 세기를 측정하도록 제어한다. 즉, 제어부(140)는 위성 안테나(350)의 앙각을 연산부(130)에서 연산한 앙각으로 고정한다. 제어부(140)는 연산부(130)에서 연산된 방위각의 오차범위(대략 ±15 정도) 내에서 천천히 이동시키며 위성의 존재 여부를 탐색한다. 여기서, 방위각의 오차범위는 방위각 센서의 정밀도에 따라 다르게 설정되는데, 보통 대략 ±15° 정도의 오차범위 내에서 목표 위성이 존재한다. 이때, 제어부(140)는 방위각 탐색 중에 측정부(150)에서 측정되는 위성신호의 세기에 근거하여 위성의 존재 여부를 판단한다. 즉, 제어부(140)는 측정부(150)에서 측정되는 위성신호의 세기가 증가하다가 감소하는 부분(즉, 구간 최대값, 도 2 참조)에 위성이 존재하는 것으로 판단한다. 이때, 제어부(140)는 위성이 존재하는 것으로 판단하면 해당 방위각과 위성신호의 세기를 저장하도록 저장부(160)를 제어한다.
제어부(140)는 위성이 검색된 방위각에서 앙각의 오차범위 내에서 위성 안테나(350)를 이동시키면서 수신되는 위성 신호의 세기를 측정하도록 제어한다. 즉, 제어부(140)는 위성 안테나(350)의 방위각을 위성이 검색된 방위각으로 고정한다. 제어부(140)는 연산부(130)에서 연산된 앙각의 오차범위(대략 ±2° 정도) 내에서 천천히 이동시키며 위성의 존재 여부를 탐색한다. 즉, 제어부(140)는 위성 안테나(350)가 앙각의 오차범위 내에서 이동함에 따라 측정부(150)에서 측정되는 위성신호의 세기가 증가하다가 감소하는 부분(즉, 구간 최대값, 도 3 참조)에 위성이 존재하는 것으로 판단한다. 여기서, 앙각의 오차범위는 기울기 센서(354)의 정밀도에 따라 다르게 설정된다. 이때, 제어부(140)는 위성이 존재하는 것으로 판단하면 해당 방위각과 위성신호의 세기를 저장하도록 저장부(160)를 제어한다.
제어부(140)는 앙각 탐색 중에 검색된 위성의 앙각과 연산부(130)에서 연산된 앙각의 차이값이 최소인 위성을 목표 위성으로 설정한다. 이는, 방위센서(351)는 일반적으로 주위 환경과 지자기의 영향 등으로 오차가 커서 계산된 방위각은 참 고용으로 사용되는 반면, 거의 대부분의 기울기 센서(354)는 오차 범위가 아주 작기 때문에 계산식과 일치하는 앙각을 가진 위성이 목표로 하는 위성이다.
제어부(140)는 위성 안테나(350)를 설정된 목표 위성 위치로 이동시킨다. 즉, 제어부(140)는 위성 안테나(350)를 목표 위성으로 설정된 위성의 방위각 및 앙각으로 이동시키기 위한 제어신호를 발생한다. 그에 따라, 모터부(170)는 위성 안테나(350)를 구동시키기 위한 모터 구동신호를 발생하고, 안테나 구동장치(300)는 모터부(170)로부터의 모터 구동신호에 따라 모터와 기울기 센서(354)를 이용하여 안테나를 목표 위성의 방위각 및 앙각에 해당하는 위치로 이동시킨다.
측정부(150)는 제어부(140)의 제어에 따라 위성으로부터 수신되는 위성 신호의 세기를 측정한다. 즉, 측정부(150)는 제어부(140)의 제어에 따라 위성 안테나(350)에서 수신되는 위성 신호의 세기를 측정한다.
저장부(160)는 측정부(150)에서 측정된 위성 신호의 세기를 저장한다. 이때, 저장부(160)는 해당 위성 신호가 측정된 방위각 또는 앙각과 연계하여 저장한다.
모터부(170)는 제어부(140)의 제어에 따라 위성 안테나(350)를 구동시키기 위해 안테나 구동장치(300)에게로 모터 구동신호를 발생한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 모터부(170)는 일반적인 모터 시스템(즉, 도 4의 (a))에서 사용하는 구성과는 달리 모터 엔코더에서 출력되는 펄스(모터 구동신호)를 분배하는 분배 회로 와 계수 회로(270)를 이용하여(도 4의 (b) 참조), 엔코더의 원래 목적인 백래쉬(모터가 제어치를 벗어나 회전된 상태)를 보상하고, 위성 안테나(350)의 모터의 정확한 이동에 대한 정보를 제어부(140)로 전달하여, 자동 탐색의 데이터로의 이용이 가능하도록 한다.
본 실시예를 용이하게 설명하기 위해, 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)가 입력부(110), 송수신부(120), 연산부(130), 제어부(140), 측정부(150), 저장부(160) 구성하였으나, 이에 한정되지 않고, 동일한 기능을 수행하는 따른 구성(예를 들면, 도 5)될 수도 있다. 즉, 입력부(110)는 키패드 인터페이스(205)로 구성되어 사용자의 키패드(310) 조작을 통해 목표 위성 정보를 입력받는다. 송수신부(120)는 GPS 인터페이스(210), 방위센서 인터페이스(215)로 구성되어 방위센서(351) 및 GPS 위성(320; 이때, GPS 수신기(330)를 이용함)과 데이터를 송수신한다. 연산부(130) 및 제어부(140)는 중앙처리장치(220)로 구성되어 상술한 연산부(130) 및 제어부(140)와 동일한 기능을 수행한다. 측정부(150)는 신호세기측정 인터페이스(225)로 구성되어 신호세기측정기(340)로부터 위성 안테나(350)를 통해 수신되는 위성 신호의 세기를 수신한다. 저장부(160)는 롬(230; ROM) 및 램(235; RAM)으로 구성되어 목표 위성 설정을 위해 사용되는 각종 정보를 저장한다. 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)는 위성 안테나(350)를 제어하기 위해 위성 안테나(350)의 기울기 센서(354)로부터 위성 안테나(350)의 기울기를 수신하는 기울기 센서 인터페이스(240), 안테나 구동장치(300)를 제어하기 위한 모터 인터페이 스(245), 표시장치(370)에 위성 안테나(350)의 제어와 관련된 정보를 출력하기 위한 표시장치 인터페이스(250), 데이터 변환을 위한 디코더(255), 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)를 원격 조정하기 위해 원격 제어 장치(380)와 정보를 송수신하는 원격제어장치 인터페이스(260), 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)에 전원을 공급하기 위한 전원회로(265), 펄스 분배 및 계수 회로(270) 등을 추가로 포함할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)의 각 구성 요소들이 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100) 내에서 동작하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 각각 독립적인 장치로서 구현되어 해당 기능을 처리할 수도 있다. 또한, 설명의 편의를 위하여 각 부의 기능을 분리하였으나, 반드시 위의 분리된 상태에 한정되지는 않는다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법을 첨부된 도면을 참조하여 자세하게 설명하면 아래와 같다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7은 도 6의 입력단계를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 8은 도 6의 지향각 연산단계를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 9는 도 6의 위성 검색단계를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 10은 도 6의 목표 위성 설정단계를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 11은 도 6의 위성 안테나(350) 구동단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)는 관리자(또는 사용자)로부터 목표 위성 정보를 입력받는다(S100).
목표 위성 정보 입력단계(S100)를 더욱 상세하게 설명하면, 관리자(또는 사용자)는 통신을 위한 목표 위성을 설정하고 해당 목표 위성의 정보를 입력부(110)로 입력한다(S120). 이때, 입력부(110)는 관리자(또는 사용자)로부터 목표 위성의 경도를 포함하는 목표 위성 정보를 입력받는다.
송수신부(120)는 GPS 위성(320) 및 방위센서(351)로부터 데이터를 수신한다(S140). 이때, 송수신부(120)는 GPS 수신기(330)를 통해 GPS 위성(320)으로부터 위성 안테나(350)의 현재 위치인 위도와 경도 정보를 수신한다. 송수신부(120)는 방위센서(351)로부터 위성 안테나(350)가 향하고 있는 방향을 포함하는 방향정보를 수신한다.
위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)는 입력된 목표 위성 정보 및 위성 안테나(350)의 위치정보를 근거로 지향각을 연산한다(S200).
지향각 연산단계(S200)를 더욱 상세하게 설명하면, 연산부(130)는 목표 위성 정보 입력단계(S100)에서 입력된 목표 위성 정보 및 위성 안테나(350)의 위치정보(즉, 위도, 경도, 방향정보)를 이용하여 위성 안테나(350)의 지향각을 연산한다(S220). 이때, 연산부(130)는 방위각 및 앙각을 포함하는 지향각을 연산한다. 여기서, 연산부(130)는 S140 단계에서 수신한 데이터를 이용하여 위성 안테나(350)의 위치정보(즉, 위도, 경도, 방향정보)를 연산하고, 연산한 안테나의 위치정보를 이용하여 지향각을 연산할 수도 있다.
제어부(140)는 연산부(130)에서 연산된 지향각으로 위성 안테나(350)를 구동(이동)시킨다(S240). 즉, 제어부(140)는 연산된 방위각 및 앙각으로 위성 안테나(350)를 구동시키기 위한 제어신호를 발생한다. 그에 따라, 모터부(170)는 위성 안테나(350)를 구동시키기 위한 모터 구동신호를 발생하고, 안테나 구동장치(300)는 모터부(170)로부터의 모터 구동신호에 따라 모터와 기울기 센서(354)를 이용하여 안테나를 연산된 방위각 및 앙각에 해당하는 위치로 이동시킨다.
위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)는 연산된 지향각의 오차 범위 내에서 위성을 검색한다(S300).
위성 검색단계(S300)를 더욱 상세하게 설명하면, 제어부(140)는 위성 안테나(350)를 계산된 앙각에 고정시킨다(S310). 즉, 제어부(140)는 위성 안테나(350)를 계산된 앙각에 고정시키 위한 제어신호를 발생한다. 그에 따라, 모터부(170)는 위성 안테나(350)를 구동시키기 위한 모터 구동신호를 발생하고, 안테나 구동장치(300)는 모터부(170)로부터의 모터 구동신호에 따라 모터와 기울기 센서(354)를 이용하여 안테나를 연산된 앙각에 해당하는 위치로 이동시킨다.
제어부(140)는 계산된 방위각의 오차범위 내에서 위성 안테나(350)를 천천히 이동시켜 위성을 탐색한다(S320). 이때, 제어부(140)는 대략 -15°내지 +15°정도의 오차범위 내에서 위성 안테나(350)를 이동시키면 위성을 탐색한다. 이때, 제어 부(140)는 위성 신호가 수신되면 위성을 탐색한 것으로 처리한다.
위성이 탐색 되면(S330; YES), 제어부(140)는 방위각 및 수신된 위성 신호의 세기를 저장하도록 제어한다(S340). 즉, 제어부(140)는 위성 안테나(350)를 통해 위성 신호가 수신되면 해당 방위각과 수신된 위성 신호의 세기를 저장하도록 제어하기 위한 제어신호를 발생한다. 그에 따라, 측정부(150)는 위성 안테나(350)로 수신된 위성 신호의 세기를 측정하고, 저장부(160)는 위성 신호를 수신한 방위각 및 측정부(150)에서 측정된 위성 신호의 세기를 연계하여 저장한다.
오차범위 내에서 방위각 탐색이 완료되면(S350; YES), 제어부(140)는 위성이 탐색 된 방위각으로 위성 안테나(350)를 고정한다(S360). 즉, 제어부(140)는 저장부(160)에 저장된 방위각을 검출한다. 제어부(140)는 위성 안테나(350)를 검출한 방위각에 위성 안테나(350)를 고정하기 위한 제어신호를 발생한다. 그에 따라, 모터부(170)는 위성 안테나(350)를 구동시키기 위한 모터 구동신호를 발생하고, 안테나 구동장치(300)는 모터부(170)로부터의 모터 구동신호에 따라 위성 안테나(350)를 검출된 방위각에 해당하는 위치로 이동시킨다.
제어부(140)는 앙각의 오차범위 내에서 위성 안테나(350)를 천천히 이동시킨다(S370). 이때, 제어부(140)는 대략 -2°내지 +2°정도의 오차범위 내에서 위성 안테나(350)를 이동시키면 수신되는 위성 신호의 세기를 측정하도록 제어한다. 그에 따라, 측정부(150)는 위성으로부터 수신되는 위성 신호의 세기를 측정한다.
제어부(140)는 최대 수신 신호를 갖는 앙각을 탐색하고 저장한다(S380). 즉, 제어부(140)는 위성 안테나(350)의 앙각이 변화함에 따라 측정부(150)에서 측정된 위성 신호의 세기를 비교하여 최대 세기를 갖는 앙각을 검출하고, 검출된 앙각과 측정된 위성 신호의 세기를 연계하여 저장한다.
이때, 제어부(140)는 탐색이 완료되지 않으면(S390; NO), 상술한 S360 단계 내지 S380 단계를 반복 수행하여 각 방위각에서 최대 수신 신호를 갖는 앙각을 검출한다.
위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)는 검색된 위성 중에서 최대 수신 호 세기를 갖는 위성의 지향각을 목표 위성 위치로 설정한다(S400).
목표 위성 설정단계(S400)를 더욱 상세하게 설명하면, 연산부(130)는 저장부(160)에 저장된 앙각과 계산된 앙각의 차이값(즉, △앙각)을 연산한다(S420). 이때, 연산부(130)는 저장부(160)에 저장된 모든 앙각에 대해 차이값(즉, △앙각)을 연산한다.
제어부(140)는 계산된 차이값을 비교하여 차이값이 최소인 위성을 검출한다. 이때, 앙각의 차이값(즉, △앙각)이 최소인 위성이 1개만 존재하면(S440; YES), 제어부(140) 해당 위성을 목표 위성으로 설정한다(S460). 즉, 제어부(140)는 해당 위성의 방위각 및 앙각을 목표 위성 위치로 설정한다.
앙각의 차이값(즉, △앙각)이 최소인 복수의 위성이 존재하면, 제어부(140)는 해당 위성의 방위각에서 수신된 위성 신호의 세기가 최대인 위성을 목표 위성으로 설정한다(S480). 즉, 제어부(140)는 앙각의 차이값이 최소인 복수의 위성에 대해 각 위성의 방위각에서 수신된 위성 신호의 세기를 비교하여 최대 수신 신호 세 기를 갖는 위성을 목표 위성 위치로 설정한다.
위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100)는 위성 안테나(350)가 설정된 목표 위성 위치로 향하도록 위성 안테나(350)를 구동시킨다(S500).
위성 안테나(350) 구동 단계(S500)를 더욱 상세하게 설명하면, 제어부(140)는 설정된 목표 위성 위치(즉, 지향각)로 위성 안테나(350)를 구동시킨다(S520). 즉, 제어부(140)는 위성 안테나(350)를 목표 위성 위치에 포함된 방위각 및 앙각에 위성 안테나(350)를 고정하기 위한 제어신호를 발생한다. 그에 따라, 모터부(170)는 위성 안테나(350)를 구동시키기 위한 모터 구동신호를 발생하고, 안테나 구동장치(300)는 모터부(170)로부터의 모터 구동신호에 따라 위성 안테나(350)를 목표 위성 위치에 포함된 방위각 및 앙각에 해당하는 위치로 이동시킨다. 이때, 위성의 이동에 따른 수신성능의 저하를 방지하기 위해서, 제어부(140)는 목표 위성 위치로 이동한 위성 안테나(350)를 이동시켜 최대 수신 방위각을 탐색하고(S540), 탐색한 최대 수신 방위각으로 위성 안테나(350)를 이동(S560)시킬 수도 있다.
상술한 바와 같이, 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100) 및 이를 이용한 위성 탐색 방법은 자동 위성 탐색 기능을 제공함으로써, 위성 통신에 대한 전문 지식이 없어도 정확한 위성 지향이 가능한 효과가 있다.
부수적으로, 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치(100) 및 이를 이용한 위성 탐색 방법은 자동 위성 탐색 기능을 제공함으로써, 이동형 위성 안테나(350) 시스템의 운용을 더욱 쉽게 할 수 있으며, 정밀한 위성 지향이 가능한 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 설명하기 위한 블록도.
도 2 및 도 3은 도 1의 제어부를 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 1의 모터부를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치의 다른 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 도 6의 입력단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 8은 도 6의 지향각 연산단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 도 6의 위성 검색단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 10은 도 6의 목표 위성 설정단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 11은 도 6의 위성 안테나 구동단계를 설명하기 위한 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 안테나 제어장치 110: 입력부
120: 송수신부 130: 연산부
140: 제어부 150: 측정부
160: 저장부 170: 모터부
300: 안테나 구동장치

Claims (16)

  1. 목표 위성 정보를 입력받는 입력부;
    상기 입력부로 입력된 목표 위성 정보, 및 위성 안테나의 위치정보를 근거로 지향각을 연산하는 연산부; 및
    상기 연산부에서 연산된 지향각의 오차 범위 내에서 위성을 검색하고, 상기 검색된 위성 중에서 최대 수신신호 세기를 갖는 위성의 지향각을 목표 위성 위치로 설정하여 상기 위성 안테나를 상기 목표 위성 위치로 이동하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    GPS 위성 및 방위센서와 데이터를 송수신하는 송수신부를 더 포함하고,
    상기 연산부는 상기 GPS 위성 및 방위센서로부터 수신한 데이터에 근거하여 상기 위성 안테나의 위치정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부는 방위각 및 앙각을 포함하는 지향각을 연산하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연산부에서 연산한 앙각에 상기 위성 안테나를 고정하고, 상기 연산부에서 연산한 방위각의 오차범위 내에서 상기 위성 안테나를 이동시키며 수신되는 위성 신호의 세기를 측정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    세기가 가장 큰 위성 신호가 수신되는 방위각에 상기 위성 안테나를 고정하고, 상기 연산부에서 연산한 앙각의 오차범위 내에서 상기 위성 안테나를 이동시키며 수신되는 위성 신호의 세기를 측정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 따라 위성 신호의 세기를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정된 위성 신호의 세기를 측정된 위치의 방위각 또는 앙각과 연계하여 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력부는 목표 위성의 경도를 포함하는 목표 위성 정보를 입력받는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 위성 안테나를 구동하는 모터부를 더 포함하되,
    상기 모터부는 분배회로 및 계수회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치.
  9. 입력부에 의해, 목표 위성 정보를 입력받는 입력단계;
    연산부에 의해, 상기 입력단계에서 입력된 목표 위성 정보, 및 위성 안테나의 위치정보를 근거로 지향각을 연산하는 연산단계;
    제어부에 의해, 상기 연산단계에서 연산된 지향각의 오차 범위 내에서 위성을 검색하는 검색단계; 및
    상기 제어부에 의해, 상기 검색단계에서 검색된 위성 중에서 최대 수신신호 세기를 갖는 위성의 지향각을 목표 위성 위치로 설정하는 설정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    송수신부에 의해, GPS 위성 및 방위센서로부터 데이터를 수신하는 수신단계를 더 포함하고,
    상기 연산단계에서는, 상기 연산부에 의해 상기 수신단계 수신한 데이터에 근거하여 상기 위성 안테나의 위치정보를 연산하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 연산단계에서는,
    상기 연산부에 의해 방위각 및 앙각을 포함하는 지향각을 연산하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 검색단계에서는,
    상기 제어부에 의해, 상기 연산단계에서 연산한 앙각에 상기 위성 안테나를 고정하고, 상기 연산단계에서 연산한 방위각의 오차범위 내에서 상기 위성 안테나를 이동시키며 위성을 검색하는 제1검색단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 검색단계에서는,
    상기 제어부에 의해, 상기 제1검색단계에서 세기가 가장 큰 위성 신호가 수신되는 방위각에 상기 위성 안테나를 고정하고 상기 연산단계에서 연산한 앙각의 오차범위 내에서 상기 위성 안테나를 이동시키며 위성을 검색하는 제2검색단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    측정부에 의해, 상기 검색단계에서 검색된 위성으로부터 수신되는 위성 신호의 세기를 측정하는 측정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    저장부에 의해, 상기 측정단계에서 측정된 위성 신호의 세기를 측정된 위치의 방위각 또는 앙각과 연계하여 저장하는 저장단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 입력단계에서는,
    상기 입력부에 의해 목표 위성의 경도를 포함하는 목표 위성 정보를 입력받 는 것을 특징으로 하는 위성 탐색 기능을 갖는 안테나 제어장치를 이용한 위성 탐색 방법.
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