KR20140049787A - 위성항법 기만신호 제거 방법 및 장치 - Google Patents

위성항법 기만신호 제거 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

위성항법 기만신호 제거 방법 및 장치를 제시한다. 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 위성항법 기만신호(Spoofing Signal) 제거장치는 GPS 위성으로부터 수신된 RF신호와 IF신호간의 상호변환을 수행하고, 상기 RF신호의 기만신호(Spoofing Signal) 포함여부에 따라 상기 기만신호를 제거할 수 있다. 상기 위성항법 기만신호 제거장치는 상기 변환된 IF 신호를 이용하여 기만신호를 획득 및 추적하고 기만신호의 특성을 생성할 수 있다. 또한, 상기 기만신호의 특성을 이용하여 기만신호의 위상이 180도 반전된 항 기만신호(Anti-Spoofing Signal)를 생성하여 기만신호를 제거할 수 있다.

Description

위성항법 기만신호 제거 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REMOVING SPOOFING SIGNAL IN SATELLITE NAVIGATION SYSTEM}
본 발명은 GPS 와 같은 위성항법 신호를 기만하기 위한 신호원에서 전송한 기만신호(Spoofing Signal)에 대해 수신기 입력RF 단에 기만신호(Spoofing Signal) 제거장치를 부착하여 수신기에서 기만신호(Spoofing Signal)의 영향 없이 정상적으로 동작하기 위한 방법에 관한 것이다.
최근 GPS를 이용한 위성항법 시스템의 사용이 산업 전분야에서 이루어지고 있다. 이러한 위성항법 시스템의 활용이 빈번해지는 반면 해당 시스템을 교란하기 위한 악의적 의도도 또한 발생하고 있다.
특히 우리나라는 남북 분단이라는 특수한 조건에 놓여져 있다. 최근 한국내의 군사훈련이나 국제적 행사기간 동안 사회혼란을 목적으로 이러한 위성항법 시스템의 교란을 위한 혼신(기만신호) 신호가 발생되고 있다. 서해에서 이동통신 기지국의 오작동 및 선박의 잘못된 위치 측정으로 인한 월북의 위험 등이 발생하였다.
이동통신 기지국 및 사용자가 사용하는 GPS 수신기의 교체 없이 이러한 공격에 대한 대비가 필요하다. 따라서 이러한 혼신원(기만신호)을 기존의 상용 GPS 수신기의 RF 신호 입력단에 부착하여 기만신호(Spoofing Signal)에 대한 대비를 수행할 필요가 있다.
본 발명은 기존 위성항법 수신기의 변경 없이 안테나의 RF출력과 수신기의 RF 입력단 사이에 기만신호(Spoofing Signal) 제거장치를 부착하여 기만신호(Spoofing Signal) 검출 및 기만신호를 제거하기 위한 방법에 관한 것이다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 위성항법 기만신호(Spoofing Signal) 제거장치는 GPS 위성으로부터 수신된 RF신호와 IF신호간의 상호변환을 수행하고, 상기 RF신호의 기만신호(Spoofing Signal) 포함여부에 따라 상기 기만신호를 제거하는 RF-IF 변환부를 포함할 수 있다.
상기 위성항법 기만신호 제거장치는 상기 변환된 IF 신호를 이용하여 기만신호를 획득 및 추적하고 기만신호의 특성을 생성하는 기만신호 처리부를 포함할 수 있다.
상기 위성항법 기만신호 제거장치는 상기 기만신호특성을 이용하여 기만신호의 위상이 180도 반전된 신호를 생성하는 항 기만신호(Anti-Spoofing Signal) 생성부를 포함할 수 있다.
상기 위성항법 기만신호 제거장치는 기만신호의 발생 여부를 판단하고 상기 기만신호 처리부와 항 기만신호(Anti-Spoofing Signal) 생성부를 제어하기 위한 기만신호 검출기를 포함할 수 있다.
상기 RF-IF 변환부는 GPS 위성으로부터 항법 신호를 수신하기 위한 GPS 안테나를 통해 RF신호를 수신할 수 있고, 항법해를 생성하는 GPS 수신기로 기만신호가 제거된 RF신호를 송신할 수 있다.
상기 RF-IF 변환부는 RF신호를 수신하여 RF신호를 분배하는 RF분배기를 포함할 수 있다.
상기 RF-IF 변환부는 상기 분배된 RF신호를 IF신호로 하향 변환하는 하향주파수 변환기를 포함할 수 있다.
상기 RF-IF 변환부는 상기 IF신호를 아날로그형태에서 디지털형태로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다.
상기 RF-IF 변환부는 상기 변환된 디지털 IF신호를 이용하여 기만신호를 생성한 후 아날로그 형태로 변환하는 디지털-아날로그 변환기를 포함할 수 있다.
상기 RF-IF 변환부는 상기 변환된 아날로그 IF신호를 상향 변환하는 상향주파수 변환기를 포함할 수 있다.
상기 RF-IF 변환부는 상기 분배된 RF신호와 상기 상향 변환된 RF신호를 합성하는 RF합성기를 포함할 수 있다.
상기 RF-IF 변환부는 하향주파수 변환기와 상향주파수 변환기의 동기 및 주파수 변환을 위한 클록을 포함할 수 있다.
상기 RF-If 변환부는 기만신호가 없는 경우 수신된 RF신호를 RF분배기 및 RF합성기를 통해 GPS 수신기로 전송하고, 기만신호가 있는 경우 GPS신호를 수신하여 항 기만신호(Anti-Spoofing Signal)를 생성하고, 상기 항 기만신호를 이용하여 기만신호를 제거할 수 있다.
상기 기만신호 처리부는 상기 기만신호 제어부로부터 기만신호처리 제어명령을 수신하는 제어명령 수신부를 포함할 수 있다.
상기 기만신호 처리부는 상기 RF-IF 변환부로부터 디지털 IF신호를 수신하여 기만신호를 획득하는 기만신호 획득부를 포함할 수 있다.
상기 기만신호 처리부는 상기 획득된 기만신호를 이용하여 기만신호를 추적하는 기만신호 추적부를 포함할 수 있다.
상기 기만신호 처리부는 상기 기만신호 추적을 통해 산출되는 정보를 이용하여 측정데이터를 생성하는 측정데이터 생성부를 포함할 수 있다.
상기 항 기만신호 생성부는 상기 기만신호 처리부로부터 측정데이터를 수신하는 측정데이터 수신부를 포함할 수 있다.
상기 항 기만신호 생성부는 상기 수신된 측정데이터를 이용하여 신호세기 변환을 수행하는 신호세기 변환부를 포함할 수 있다.
상기 항 기만신호 생성부는 상기 수신된 측정데이터의 코드위치를 결정하는 코드위치 결정부를 포함 할 수 있다.
상기 항 기만신호 생성부는 상기 수신된 측정데이터의 반송파 위상을 결정하는 반송파 위상 결정부를 포함 할 수 있다.
상기 항 기만신호 생성부는 상기 결정된 신호세기, 코드위치, 반송파 위상의 정보를 이용하여 항 기만신호를 생성하는 항 기만신호 생성부를 포함할 수 있다.
상기 기만신호 검출 및 제어부는 GPS 수신기로부터 측정데이터 및 항법데이터를 수신하는 GPS데이터 수신부를 포함할 수 있다.
상기 기만신호 검출 및 제어부는 상기 수신된 GPS데이터를 이용하여 기만신호 발생여부를 판단하는 기만신호 판단부를 포함할 수 있다.
상기 기만신호 검출 및 제어부는 기만신호 발생여부를 판단하여 기만신호 정보를 검출하는 기만신호 검출부를 포함할 수 있다.
상기 기만신호 검출 및 제어부는 상기 검출된 기만신호 정보 및 기만신호 제거를 위한 제어명령을 생성하고, 전송하는 제어명령 생성부를 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 위성항법 기만신호 제거방법은 GPS 신호를 수신하여 안테나의 RF 출력단과 수신기의 RF 입력단 사이에서 기만신호의 발생여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 위성항법 기만신호 제거방법은 기만신호가 발생하지 않은 경우 수신기의 RF 입력단으로 수신된 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 위성항법 기만신호 제거방법은 기만신호가 발생한 경우 기만신호의 특성을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 위성항법 기만신호 제거방법은 상기 추출된 기만신호의 특성을 이용하여 항 기만신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 위성항법 기만신호 제거방법은 상기 생성된 항 기만신호를 이용하여 기만신호를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기만신호의 발생여부를 판단하는 단계는 수신된 GPS 신호를 RF신호에서 IF신호로 하향 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기만신호의 발생여부를 판단하는 단계는 변환된 IF신호를 아날로그 형태에서 디지털 형태로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기만신호의 특성을 추출하는 단계는 기만신호의 발생여부를 판단하는 단계로부터 수신된 디지털 IF신호를 이용하여 도플러 정보, 기만신호의 코드위치, 기만신호의 세기를 추출할 수 있다.
상기 항 기만신호를 생성하는 단계는 기만신호의 특성을 추출하는 단계에서 처리한 IF신호의 주파수와 동기를 유지할 수 있다.
상기 기만신호를 제거하는 단계는 디지털 IF 형태의 항 기만신호를 아날로그 형태로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기만신호를 제거하는 단계는 상기 변환된 아날로그 형태의 IF 항 기만신호를 RF 형태로 상향 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기만신호를 제거하는 단계는 상기 변환된 항 기만신호를 기만신호가 포함된 상기 GPS 신호와 합성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 안테나와 GPS수신기 사이에 기만신호 제거장치를 부착하여 기만신호 검출 및 기만신호제거를 통해 정상적인 RF 신호를 GPS 수신기에게 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 기존 장비의 수정 및 교체 없이 해당 기만신호 제거장치를 부착하여 기만신호의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
도 1은 기만신호 제거장치를 이용한 위성항법 시스템의 구성도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 기만신호 제거기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 RF-IF 변환부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4은 RF-IF 변환부의 각 블록 별 주파수의 형상을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 기만신호 처리부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6는 도 2에 도시된 항 기만신호 생성부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 기만신호 검출 및 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 기만신호 제거장치의 동작과정을 나타낸 순서도이다.
도 9는 도 8에 도시된 기만신호 발생여부의 판단과정을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 10은 도 8에 도시된 기만신호 제거 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다
도 1은 기만신호 제거장치를 이용한 위성항법 시스템의 구성도를 나타낸다.
상기 위성항법 시스템은 GPS 위성(110), 안테나(120), 기만신호 제거기(130), GPS 수신기(140)로 구성될 수 있다.
안테나(120)는 GPS 위성(110) 으로부터 항법 신호를 수신할 수 있고, 상기 수신된 항법 신호는 기만신호를 포함할 수 있다. 상기 수신된 항법 신호는 기만신호 제거기로 송신될 수 있다.
기만신호 제거기(130)는 기만신호를 포함하고 있는 RF신호를 수신하여 기만신호 판단 및 제거를 수행할 수 있다. 상기 기만신호 제거기(130)는 안테나(120) 및 수신기(140)의 중간에 위치할 수 있다. 상기 기만신호 제거기(130)는 정상적인 RF 신호 및 기만신호가 검출되었을 경우 기만신호를 제거한 RF 신호를 GPS 수신기(140)의 RF 입력으로 송출할 수 있다. 따라서, GPS 수신기가 기만신호의 영향을 받지 않고 정상적으로 동작할 수 있다.
GPS 수신기(140)는 기만신호 제거기(130)로부터 출력된 RF 신호를 처리하여 항법해를 생성할 수 있다. 또한 GPS 수신기(140)는 기만신호 검출 및 제어에 필요한 항법해를 기만신호 제거기(130)로 전송할 수 있다.
기만신호제거기(300)은 상용으로 이용되는 안테나(200) 및 수신기(400)의 중간에 위치하여 정상적인 RF 신호를 수신기(400)의 RF 입력으로 송출한다. 또한, 기만신호제거기(300)는 기만신호가 검출되었을 때 기만신호를 제거한 RF 신호를 GPS 수신기(400)의 RF 입력으로 송출할 수 있다. 따라서, GPS 수신기(140)는 기만신호의 영향을 받지 않고 정상적으로 동작할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 기만신호 제거기(130)의 구성을 나타내는 도면이다.
기만신호 제거기는 RF-IF 변환부(210), 기만신호 처리부(220), 항 기만신호 생성부(230), 기만신호 검출 및 제어부(240)로 구성될 수 있다.
RF-IF 변환부(210)는 안테나(120)로부터 RF신호를 수신 받아 정상적인 RF 신호 에서 기만신호를 제거하기 위한 IF(intermediate frequency)신호로 변환할 수 있다. 또한, 상기 변환된 IF신호를 이용하여 항 기만신호 생성부(230)에서 생성한 항 기만신호를 RF신호로 변환할 수 있다.
기만신호 처리부(220)는 RF-IF 변환부(210)로부터 IF 형태의 기만신호를 수신할 수 있다. 상기 획득한 기만신호를 추적하여 기만신호의 특성인 도플러 정보, 기만신호의 코드위치, 기만신호의 세기를 생성할 수 있다.
항 기만신호 생성부(230)는 상기 기만신호 처리부(220)에서 기만신호 처리를 통해 생성한 기만신호 특성을 이용하여 항 기만신호를 생성할 수 있다. 상기 생성된 항 기만 신호는 기만신호의 180도 위상 반전된 신호로 생성될 수 있다.
기만신호 검출 및 제어부(240)는 GPS 수신기(140)에서 출력된 측정값 및 위치정보를 이용하여 기만발생 여부를 판단할 수 있다. 기만신호 검출 및 제어부(240)는 상기 기만발생 여부를 판단하여 기만신호 처리부 및 항 기만신호 생성부를 제어하기 위한 제어명령을 생성하고 전송할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 RF-IF 변환부(210)의 구성을 나타내는 도면이다.
상기 RF-IF 변환부(210)는 RF 분배기(310), 하향주파수 변환기(320), 아날로그-디지털 변환기(330), 디지털-아날로그 변환기(340), 상향주파수 변환기(350), RF 합성기(360), 클록(370)으로 구성될 수 있다.
RF 분배기(310)는 안테나(120)로부터 RF신호를 수신하여 RF 합성기(360) 및 하향주파수 변환기(320)로 RF신호를 분배할 수 있다.
하향주파수 변환기(320)는 상기 RF 분배기(310)로부터 GPS L1 대역인 1575.42MHz의 아날로그 RF 신호를 수신할 수 있다. 상기 하향주파수 변환기(320)는 상기 수신된 아날로그 RF신호를 아날로그 IF신호로 하향변환 할 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(330)는 상기 변환된 아날로그 IF신호를 디지털 IF신호로 변환할 수 있다. 상기 변환된 디지털 IF신호는 기만신호의 특성을 생성하기 위한 기만신호 처리부(220)로 전송될 수 있다.
디지털-아날로그 변환기(340)는 항 기만신호를 생성하는 항 기만신호 생성부(230)로부터 디지털 IF신호를 입력 받을 수 있다. 상기 디지털-아날로그 변환기(340)는 상기 입력된 디지털 IF신호를 아날로그 형태의 IF신호로 변환할 수 있다.
상향주파수 변환기(350)는 디지털-아날로그 변환기(340)로부터 입력 받은 아날로그 형태의 IF신호를 RF형태로 상향주파수 변환할 수 있다.
RF 합성기(360)는 RF 분배기(310)로부터 분배된 RF신호와 상향주파수 변환기(350)에서 생성된 아날로그 RF신호를 합성할 수 있다. 상기 RF 분배기(310)로부터 분배된 RF신호와 상향주파수 변환기(350)에서 생성된 아날로그 RF신호는 위상이 반대일 수 있다. 따라서, 상기 두 신호를 합성함으로써 기만신호를 제거할 수 있다.
클록(370)은 하향주파수 변환기(320)와 상향주파수 변환기(350)의 동기 및 주파수 변환을 위해 사용되는 클록을 발생시킬 수 있다. 상기 하향주파수 변환기(320)와 상향주파수 변환기(350)가 동일한 클록(370)을 이용함으로써 주파수 변환 과정에서 동기를 유지할 수 있다.
일 실시 예에 따른 RF-IF 변환부는(210)는 기만신호가 없는 경우, GPS위성(110)으로부터 수신한 RF신호를 RF 분배기 및 RF 합성기를 통해 GPS 수신기(140)로 전송할 수 있다. 그러나, 기만신호가 발생이 되어 이를 감지하는 경우, RF-IF 변환부(210)는 기만신호가 포함된 RF신호를 수신하여 기만신호의 특성을 추출하기 위한 기만신호 처리부(220)로 전송될 수 있다. 상기 기만신호 처리부(220)로 전송되는 신호는 디지털 IF신호로 변환하여 전송될 수 있다. 또한, RF-IF 변환부(210)는 기만신호를 제거하기 위해 항 기만신호 생성부(230)에서 생성한 디지털 IF 신호를 수신하여 아날로그 형태로 변환할 수 있다. 따라서, RF-IF 변환부(210)는 GPS 신호와 동일한 RF신호로 변환한 후 RF 분배기(310)에서 출력되는 GPS 신호 및 기만신호가 섞인 신호와 합성하여 기만신호만을 제거할 수 있다.
RF-IF 변환부(210)는 하향주파수 변환기(320)와 상향주파수 변환기(350)간에 동일한 클럭(370)을 사용할 수 있다. 따라서, RF 분배기(310)에서 나누어진 RF 신호와 RF 합성기(360)에서 결합된 RF신호의 동기를 유지시킬 수 있다. RF 동기는 실시간으로 입력되는 GPS L1 주파수인 1575.42MHz의 주파수가 RF 분배 및 합성을 수행하더라도 RF 주파수의 변화가 없는 것을 의미한다. 즉, 실시간으로 입력되는 RF신호에 RF로 상향 변환된 항 기만신호를 합성하였을 경우 주파수의 변화가 없이 기존과 동일하게 1575.42MHz의 주파수가 유지되어 주파수 동기를 유지할 수 있다.
따라서, 항 기만신호 생성부(230)는 RF 주파수 동기를 유지시킨 상태에서 IF 레벨에서 위상조절을 통한 항 기만신호를 생성할 수 있다. RF신호는 RF 분배기(310)에서 하향 변환하여 기만신호 처리부(220)로 전송될 수 있다. 상기 기만신호 처리부(320)는 신호처리를 수행하고 현재 처리된 신호의 특성을 생성할 수 있다. 기만신호 생성부(230)는 상기 신호특성을 이용하여 기만신호 제거를 위한 항 기만신호를 생성하고 실시간으로 입력된 RF신호와 합성할 수 있다. 따라서, 항 기만신호는 기만신호 처리부(220)에서 처리한 신호의 IF 특성에 맞게 항 기만신호 생성부(230)에서 IF 주파수의 동기를 유지시켜 생성할 경우 기만신호를 제거할 수 있다.
도 4는 RF-IF 변환부의 각 블록별 주파수의 형상을 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 따른, RF 분배기(310)에서 출력된 RF신호(410)는 하향주파수 변환기(320)에서 아날로그 IF신호(420)로 하향 변환될 수 있다. 상기 아날로그 IF신호(420)는 디지털 신호처리를 위하여 아날로그-디지털 변환기(330)를 통하여 디지털 IF신호(430)로 변환될 수 있다. 기만신호 처리부(220)는 상기 변환된 디지털 IF신호(430)를 이용하여 신호의 특성 파라메터인 도플러 정보, 기만신호의 코드위치, 기만신호의 신호세기를 생성하여 항 기만신호 생성부(230)로 전송할 수 있다.
항 기만신호 생성부(230)는 신호의 특성 파라메터를 이용하여 항 기만신호를 생성할 수 있다. 기만신호 처리부(220)에서 디지털 IF신호(441)를 처리한 파라메터를 생성하므로 항 기만신호 생성부(230)는 실제 신호생성 시점에서의 신호(442)특성을 예측하여 디지털 IF 항 기만신호(443)를 생성할 수 있다. 디지털-아날로그 변환기(340)는 디지털 IF 항 기만신호(433)가 생성되면 아날로그 IF 신호(453)로 변환한다. 또한, 기만신호 처리부(220)에서 사용한 디지털 IF신호(441)를 아날로그 신호(451)로 변환하고, 디지털 형태의 실제 신호생성 시점에서의 신호(442)도 아날로그 신호(452)로 변환될 수 있다.
아날로그 IF 신호(453)는 상향주파수변환기(350)를 통하여 RF신호(460)로 변환될 수 있다. 상기 변환된 RF 신호(460)는 동일 클록(370)을 이용하여 RF 주파수의 동기를 유지한 상태이므로 생성된 RF 신호(460)는 실시간으로 수신되는 RF 신호(410)과 동기될 수 있다.
GPS 수신기(140)는 합성된 RF 신호를 수신하여 처리할 경우 해당 기만신호만 제거되고 나머지 위성항법 신호는 정상적으로 수신할 수 있다. 따라서, 기만신호 영향이 제거된 항법해를 생성할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 기만신호 처리부(220)의 구성을 나타내는 도면이다.
기만신호 처리부(220)는 제어명령 수신부(510), 기만신호 획득부(520), 기만신호 추적부(530), 측정데이터 생성부(540)로 구성될 수 있다.
제어명령 수신부(510)는 기만신호 검출 및 제어부(240)로부터 기만신호 처리 제어명령을 수신할 수 있다. 상기 기만신호검출 및 제어부(240)는 기만신호 발생여부의 판단한 후 기만신호가 판단되면 기만신호의 PRN(Pseudo Random Noise) 정보를 생성하여 제어명령 수신부(510)로 전송할 수 있다. 상기 제어명령 수신부(510)는 기만신호에 해당하는 PRN(Pseudo Random Noise) 정보를 기만신호 획득부(520)로 전송하여 해당 PRN(Pseudo Random Noise)에 대한 신호획득을 수행할 수 있다.
기만신호 획득부(520)는 RF-IF 변환부(210)로부터 디지털 IF신호를 수신하여 기만신호를 획득할 수 있다. 상기 기만신호 획득부(520)는 RF-IF 변환부(210)에서 입력되는 샘플데이터를 이용하여 기만신호의 코드위치 및 도플러 정보를 계산할 수 있다. 상기 계산된 코드위치 및 도플러 정보를 신호추적을 위하여 기만신호 추적부(530)로 전송할 수 있다.
기만신호 추적부(530)는 상기 획득된 기만신호를 이용하여 입력된 기만신호를 추적할 수 있다. 기만신호 추적부(530)는 기만신호 획득부(520)에서 전송한 코드위치 및 도플러 정보를 이용하여 코드 추적 및 반송파 추적을 수행할 수 있다. 기만신호 추적부(530)는 코드 추적을 위해 RF-IF 변환부(210)에서 입력된 샘플데이터를 상관하여 Early/Prompt/Late의 상관 값을 생성할 수 있다. 상기 생성된 상관 값은 DLL(Delay Lock Loop)에 이용될 수 있다. 또한, 반송파 추적을 위해 FLL(Frequency Lock Loop) 및 PLL(Phase Lock Loop)를 이용하여 주파수 성분에 대한 값을 추적할 수 있다. 상기 신호추적 과정을 수행하면서 기만신호의 신호세기(C/No), 기만신호의 코드위치, 도플러 정보를 생성할 수 있다. 상기 생성된 정보를 항 기만신호 생성부(230)으로 전송하기 위해 측정데이터 생성부(540)로 전송할 수 있다.
측정데이터 생성부(540)는 상기 기만신호 추적을 통해 산출되는 정보를 이용하여 측정데이터를 생성하고 항 기만신호 생성부(230)로 전송할 수 있다. 상기 측정데이터 생성부(540)는 기만신호 추적부(530)로부터 수신한 기만신호의 신호세기, 기만신호의 코드위치, 도플러 정보를 이용하여 항 기만신호 생성부(230)로 전송하기 위한 데이터 포맷으로 변경하여 전송할 수 있다
도 6은 도 2에 도시된 항 기만신호 생성부(230)의 구성을 나타내는 도면이다.
항 기만신호 생성부(230)는 측정데이터 수신부(610), 신호세기 변환부(620), 코드위치 결정부(630), 반송파 위상 결정부(640), 항 기만신호 생성부(650)로 구성될 수 있다.
측정데이터 수신부(610)는 기만신호 처리부(220)에서 전송한 측정데이터를 수신 받을 수 있다.
신호세기 변환부(620)는 상기 측정데이터 수신부(610)에서 수신한 측정데이터를 이용하여 신호세기의 변환을 수행할 수 있다. 상기 신호세기 변환부(620)는 기만신호 처리부(220)에서 측정한 신호세기를 이용하여 항 기만신호의 신호세기를 결정하는 기능을 수행할 수 있다.
코드위치 결정부(630)는 상기 측정데이터 수신부(610)에서 수신한 측정데이터를 이용하여 코드위치를 결정할 수 있다.
반송파 위상 결정부(640)는 상기 측정데이터 수신부(610)에서 수신한 측정데이터를 이용하여 반송파 위상을 결정할 수 있다. 상기 반송파 위상 결정부(640)는 기만신호 반송파 위상의 180도 반전된 위상으로 신호를 생성할 수 있다.
항 기만신호 생성부(650)는 신호세기 변환부(620), 코드위치 결정부(630), 반송파 위상을 결정하는 반송파 위상 결정부(640)에서 결정된 기만신호의 신호세기, 기만신호의 코드위치, 반송파 위상 정보를 이용하여 항 기만신호를 생성할 수 있다.
따라서, 항 기만신호는 기만신호 처리부(220)에서 산출한 파라메터를 이용하여 코드위치 결정부(630) 및 반송파 위상 결정부(340)를 통해 신호생성 시점에서 기만신호의 코드 및 반송파 위상의 위치를 예측하여 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 위성항법 신호는 신호세기, 코드 및 반송파로 구성될 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 기만신호 검출 및 제어부(240)의 구성을 나타내는 도면이다.
기만신호 검출 및 제어부(240)는 GPS 데이터 수신부(710), 기만신호 판단부(720), 기만신호 검출부(730), 제어명령 생성부(740)로 구성될 수 있다.
GPS 데이터 수신부(710)는 기만신호 검출에 필요한 측정데이터 및 항법데이터를 GPS 수신기(400)로부터 수신 받을 수 있다.
기만신호 판단부(720)는 GPS 데이터 수신부(710)로부터 측정데이터 및 항법데이터를 수신하여 기만신호 발생여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 기만신호 판단부(720)는 GPS 수신기(140)로부터 측정된 항법해의 이상유무를 확인하여 현재 위치 값이 급격히 변화하는 현상이 발견이 되면 기만신호가 발생했다고 판단할 수 있다.
기만신호 검출부(730)는 상기 기만신호 판단부(720)에서 기만신호 발생 여부가 판단되면 기만신호로부터 기만된 위성의 PRN(Pseudo Random Noise)을 검출할 수 있다. 기만신호 검출부(730)는 위성 별 신호세기 및 의사거리 변화율 등을 이용하여 기만신호가 발생한 위성의 PRN(Pseudo Random Noise)을 검출할 수 있다. 상기 위성의 신호세기는 시간의 흐름에 따라 일정한 양만큼 변화할 수 있다. 그러나 기만신호가 발생한 경우 해당 PRN(Pseudo Random Noise)의 신호세기가 급격히 변할 수 있다. 이때, 급격히 변화하는 PRN의 신호세기는 기만신호의 신호세기로 측정될 수 있다. 따라서, 기만신호 검출부(730)는 기만신호가 발생한 위성의 PRN(Pseudo Random Noise)을 결정할 수 있다.
제어명령 생성부(740)는 기만신호 검출 정보 및 기만신호 제거를 위해 제어명령을 생성할 수 있다. 상기 생성된 제어명령은 기만신호 처리부(220) 및 항 기만신호 생성부(2300)으로 전송할 수 있다. 상기 제어명령 생성부(740)는 기만신호 제거를 위해 기만이 발생된 PRN(Pseudo Random Noise)에 대한 정보를 기만신호 처리부(220)로 전송할 수 있다. 상기 전송된 PRN(Pseudo Random Noise) 정보는 기만신호 처리부(220)에서 기만신호에 대한 처리가 수행될 수 있다. 또한, 제어명령 생성부(740)는 항 기만신호 생성부(230)의 기능을 활성화하고, 기만신호 처리부(220)에서 생성한 기만신호의 특성을 이용하여 항 기만신호를 생성하도록 할 수 있다.
도 8은 기만신호 제거장치의 동작과정을 나타낸 순서도이다.
기만신호 제거장치의 동작과정은 기만신호의 발생여부를 판단하는 단계(810), GPS 수신기로 전송하는 단계(820), 기만신호의 특성을 추출하는 단계(830), 항 기만신호를 생성하는 단계(840), 기만신호를 제거하는 단계(850)를 포함할 수 있다.
기만신호의 발생여부를 판단하는 단계(810)는 GPS 수신기(140)로부터 데이터를 수신 받아 기만신호 검출에 필요한 측정데이터 및 항법데이터를 이용하여 기만신호의 발생여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, GPS 수신기(140)로부터 측정된 항법해의 이상유무를 확인하여 현재 위치 값이 급격히 변화하는 현상이 발견이 되면 기만신호가 발생했다고 판단할 수 있다.
GPS 수신기로 전송하는 단계(820)는 기만신호가 발생하지 않은 경우 GPS 위성(110)으로부터 수신한 RF신호를 바로 GPS 수신기(140)로 전송할 수 있다. 반면에, 기만신호가 발생한 경우 기만신호의 특성을 추출하는 단계(830), 항 기만신호를 생성하는 단계(840), 기만신호를 제거하는 단계(850)를 거쳐 GPS 수신기(140)로 전송할 수 있다.
기만신호의 특성을 추출하는 단계(830)는 기만신호를 제거하기 위한 항 기만신호를 생성하는데 필요한 기만신호의 특성을 추출할 수 있다. 상기 기만신호의 특성은 기만신호의 신호세기, 기만신호의 코드위치, 도플러 정보를 포함할 수 있다.
기만신호의 특성 추출과정은 GPS 위성(110)으로부터 수신한 아날로그 RF신호를 아날로그 IF신호로 변환할 수 있다. 상기 아날로그 RF신호는 기만신호가 발생한 경우 기만신호의 특성을 추출하기 위한 신호처리가 가능하도록 IF신호로 변환될 수 있다. 상기 변환된 아날로그 IF신호를 디지털 IF신호로 변환할 수 있다. 상기 변환된 디지털 IF신호는 기만신호를 제거하기 위한 항 기만신호의 생성에 이용될 수 있다.
항 기만신호를 생성하는 단계(840)는 기만신호의 특성을 추출하는 단계(830)에서 생성된 기만신호의 신호세기, 기만신호의 코드위치, 반송파 위상 정보를 이용하여 항 기만신호를 생성할 수 있다. 항 기만신호를 생성하는 단계(840)는 신호생성 시점에서 기만신호의 코드 및 반송파 위상의 위치를 예측하여 결정될 수 있다.
기만신호를 제거하는 단계(850)는 GPS 위성(110)으로부터 수신한 RF신호와 항 기만신호를 생성하는 단계(840)에서 생성된 항 기만신호를 합성함으로써 기만신호를 제거 할 수 있다.
기만신호 제거 과정(850)은 디지털 IF신호를 아날로그 IF신호로 변환할 수 있다. 기만신호를 제거하기 위한 항 기만신호를 생성하는 신호처리 후 생성된 디지털 IF신호를 아날로그 IF신호로 변환할 수 있다.
상기 변환된 아날로그 IF신호를 RF신호로 상향 변환할 수 있다. 상기 아날로그 IF신호를 RF신호로 변환함으로써 GPS 위성(110)으로부터 수신한 RF신호와 합성할 수 있다.
상기 변환된 RF신호는 GPS 위성(110)으로부터 수신한 기만신호를 포함한 RF신호의 반송파 위상과 180도 반전된 위상으로 생성될 수 있다. 따라서, 상기 두 RF신호를 합성함으로써 GPS 위성(110)으로부터 수신한 RF신호에서 기만신호만을 제거할 수 있다.
실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. GPS 위성으로부터 수신된 RF신호와 IF신호간의 상호변환을 수행하고, 상기 RF신호의 기만신호 포함여부에 따라 상기 기만 신호를 제거하는 RF-IF 변환부;
    상기 변환된 IF 신호를 이용하여 기만신호를 획득 및 추적하고 기만신호의 특성을 생성하는 기만신호 처리부;
    상기 기만신호특성을 이용하여 기만신호의 위상이 180도 반전된 신호를 생성하는 항 기만신호 생성부; 및
    기만신호의 발생 여부를 판단하고 상기 기만신호 처리부와 항 기만신호 생성부를 제어하기 위한 검출 및 제어부;
    를 포함하는 위성항법 기만신호 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RF-IF 변환부는 GPS 위성으로부터 항법 신호를 수신하기 위한 GPS 안테나를 통해 RF신호를 수신할 수 있고,
    상기 RF-IF 변환부는 항법해를 생성하는 GPS 수신기로 기만신호가 제거된 RF신호를 송신하는
    위성항법 기만신호 제거장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 RF-IF 변환부는,
    RF신호를 수신하여 RF신호를 분배하는 RF분배기;
    상기 분배된 RF신호를 IF신호로 하향 변환하는 하향주파수 변환기;
    상기 IF신호를 아날로그형태에서 디지털형태로 변환하는 아날로그-디지털 변환기;
    상기 변환된 디지털 IF신호를 이용하여 기만신호를 생성한 후 아날로그 형태로 변환하는 디지털-아날로그 변환기;
    상기 변환된 아날로그 IF신호를 상향 변환하는 상향주파수 변환기;
    상기 분배된 RF신호와 상기 상향 변환된 RF신호를 합성하는 RF합성기; 및
    하향주파수 변환기와 상향주파수 변환기의 동기 및 주파수 변환을 위한 클록
    을 포함하는 위성항법 기만신호 제거장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 RF-If 변환부는,
    기만신호가 없는 경우 수신된 RF신호를 RF분배기 및 RF합성기를 통해 GPS 수신기로 전송하고,
    기만신호가 있는 경우 GPS신호를 수신하여 항 기만신호를 생성하고, 상기 항 기만신호를 이용하여 기만신호를 제거하는
    위성항법 기만신호 제거장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기만신호 처리부는,
    상기 기만신호 제어부로부터 기만신호처리 제어명령을 수신하는 제어명령 수신부;
    상기 RF-IF 변환부로부터 디지털 IF신호를 수신하여 기만신호를 획득하는 기만신호 획득부;
    상기 획득된 기만신호를 이용하여 기만신호를 추적하는 기만신호 추적부; 및
    상기 기만신호 추적을 통해 산출되는 정보를 이용하여 측정데이터를 생성하는 측정데이터 생성부
    를 포함하는 위성항법 기만신호 제거장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 항 기만신호 생성부는,
    상기 기만신호 처리부로부터 측정데이터를 수신하는 측정데이터 수신부;
    상기 수신된 측정데이터를 이용하여 신호세기 변환을 수행하는 신호세기 변환부;
    상기 수신된 측정데이터의 코드위치를 결정하는 코드위치 결정부;
    상기 수신된 측정데이터의 반송파 위상을 결정하는 반송파 위상 결정부; 및
    상기 결정된 신호세기, 코드위치, 반송파 위상의 정보를 이용하여 항 기만신호를 생성하는 항 기만신호 생성부
    를 포함하는 위성항법 기만신호 제거장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기만신호 검출 및 제어부는,
    GPS 수신기로부터 측정데이터 및 항법데이터를 수신하는 GPS데이터 수신부;
    상기 수신된 GPS데이터를 이용하여 기만신호 발생여부를 판단하는 기만신호 판단부;
    기만신호 발생여부를 판단하여 기만신호 정보를 검출하는 기만신호 검출부; 및
    상기 검출된 기만신호 정보 및 기만신호 제거를 위한 제어명령을 생성하고, 전송하는 제어명령 생성부
    를 포함하는 위성항법 기만신호 제거장치.
  8. GPS 신호를 수신하여 안테나의 RF 출력단과 수신기의 RF 입력단 사이에서 기만신호의 발생여부를 판단하는 단계;
    기만신호가 발생하지 않은 경우 수신기의 RF 입력단으로 수신된 신호를 전송하는 단계;
    기만신호가 발생한 경우 기만신호의 특성을 추출하는 단계;
    상기 추출된 기만신호의 특성을 이용하여 항 기만신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 항 기만신호를 이용하여 기만신호를 제거하는 단계
    를 포함하는 위성항법 기만신호 제거방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기만신호의 발생여부를 판단하는 단계는,
    수신된 GPS 신호를 RF신호에서 IF신호로 하향 변환하는 단계; 및
    변환된 IF신호를 아날로그 형태에서 디지털 형태로 변환하는 단계
    를 포함하는 위성항법 기만신호 제거방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기만신호의 특성을 추출하는 단계는,
    기만신호의 발생여부를 판단하는 단계로부터 수신된 디지털 IF신호를 이용하여,
    도플러 정보, 기만신호의 코드위치, 기만신호의 세기를 추출하는
    위성항법 기만신호 제거방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 항 기만신호를 생성하는 단계는,
    기만신호의 특성을 추출하는 단계에서 처리한 IF신호의 주파수와 동기를 유지하는
    위성항법 기만신호 제거방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 기만신호를 제거하는 단계는,
    디지털 IF 형태의 항 기만신호를 아날로그 형태로 변환하는 단계;
    상기 변환된 아날로그 형태의 IF 항 기만신호를 RF 형태로 상향 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 항 기만신호를 기만신호가 포함된 상기 GPS 신호와 합성하는 단계
    를 포함하는 위성항법 기만신호 제거방법.
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