KR20150015811A - Gps 재밍 신호 수신기 및 gsp 재밍 신호 수신 방법 - Google Patents

Gps 재밍 신호 수신기 및 gsp 재밍 신호 수신 방법 Download PDF

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이점훈
이상욱
김재훈
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한국전자통신연구원
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Abstract

GPS 재밍 신호 수신기 및 GSP 재밍 신호 수신 방법을 개시한다. 구체적으로, GPS 재밍 신호 수신기는 GPS 안테나를 통해 수신한 신호에 대해 샘플 데이터 신호를 생성하는 샘플데이터 생성부; 상기 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값과 상기 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단하는 재밍 신호 판단부; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 GPS 재밍 신호의 위상 차이 값을 검출하고, 상기 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출하는 전송 방향각 산출부를 포함한다.

Description

GPS 재밍 신호 수신기 및 GSP 재밍 신호 수신 방법{GPS JAMMING SIGNAL RECEIVER AND GPS JAMMING SIGNAL RECEIVING METHOD}
아래의 설명은 GPS 재밍 신호 수신기 및 GSP 재밍 신호 수신 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 스마트 기기에서 GPS 재밍 신호를 검출하고, 검출된 GPS 재밍 신호를 기초하여 GPS 항재밍 기능을 제공하는 GPS 재밍 신호 수신기 및 GSP 재밍 신호 수신 방법에 관한 것이다.
GPS(Global Positioning System)는 현재 완전하게 운용되고 있는 유일한 위성항법시스템으로, 차량항법, 측량, 지도제작, 측지, 무기 유도 등의 다양분야에 사용된다. 최근에는 GPS 수신기가 보편화되어 스마트폰 및 스마트패드 등과 같은 스마트기기에 탑재되어 일상생활에서 쉽게 사용될 뿐만 아니라, 이동통신망, 전력망, 금융망 등 국가 기간통신망에서도 활용되고 있으며, 날이 갈수록 다양한 분야에서 매우 중요한 역할을 담당한다.
이러한 GPS는 위성항법시스템으로 수신기가 있으면 간편하게 정확한 위치정보를 산출할 수 있는 장점이 있지만, GPS 위성이 상공 2만 km 밖에 있어 수신 신호의 세기가 미약하여 재밍(전파 교란) 신호에 취약하다. 다시 말해, GPS 신호가 공기가 맑은 산 속에서 보이는 별빛 수준이라면 재밍신호는 옆에서 쏘는 강한 서치라이트 수준으로, 같은 주파수 대역에 강력한 재밍신호가 발생한다면 GPS 신호는 교란될 수밖에 없다. 또한, GPS 신호 교란에 따른 실제 적용된 사례로써, 2011년 12월경에 이란의 방해 전파에 의해 이란 상공을 비행중이던 미국 무인정찰기 드론(RQ-170)이 강제 착륙된 사건이 있다. 이러한 GPS 신호 교란은 국외뿐만 아니라, 국내에서도 발생하였으며, 2010년 8월과 2011년 3월, 그리고 2012년 4월에 인천공항 근처를 비행하는 항공기와 서해상의 선박 등이 GPS 재밍 영향을 받은 것으로 파악되고 있다. 이에 따라 최근 GPS가 다양한 분야에서 중요한 역할을 담당하고 있는 상황에서 GPS 재밍이 국내외적으로 빈번하게 발생된다는 것은 매우 심각한 문제이다.
따라서, GPS 재밍으로 인한 국가차원의 피해를 예방 및 최소화하기 위하여 GPS 재밍여부를 감시하고 GPS 재밍신호의 방향을 탐지하며, GPS 재밍을 극복하는 항재밍 기술이 개발되고 있다.
하지만, 이러한 장치는 부피가 크고, 시스템이 복잡하여 휴대성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 대부분 고정 시스템으로 사용되고 있으며, 이동형이라고 하더라도, 차량에 탑재하여 사용되므로, 사용자가 GPS 재밍 검출, 방향 탐지하기에 매우 제한적이다.
휴대성이 매우 좋은 스마트폰 및 스마트패드 등과 같은 스마트기기에서 GPS 재밍 여부를 감시하고, 감지된 GPS 재밍 여부에 따라 GPS 재밍 신호의 방향을 탐지하며, 탐지된 GPS 재밍 신호를 상쇄하는 GPS 항재밍 기능을 제공함으로써, 사용자가 언제 어디서나 간편하게 GPS 재밍 신호를 정상적으로 수신하여 측위할 수 있는 GPS 재밍 신호 수신기 및 GSP 재밍 신호 수신 방법을 제공할 수 있다.
스마트기기에서 추가적인 하드웨어의 구성없이 어플리케이션과 같은 소프트웨어 기반으로 GPS 재밍신호의 검출 및 스펙트럼을 산출함으로써, 최소한의 하드웨어 구성 및 간소화된 시스템을 통해 GPS 재밍신호의 방향 파악과 GPS 항재밍 기능을 제공할 수 있는 GPS 재밍 신호 수신기 및 GSP 재밍 신호 수신 방법을 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신기는 GPS 안테나를 통해 수신한 신호에 대해 샘플 데이터 신호를 생성하는 샘플데이터 생성부; 상기 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값과 상기 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단하는 재밍 신호 판단부; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 GPS 재밍 신호의 위상 차이 값을 검출하고, 상기 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출하는 전송 방향각 산출부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신 방법은 GPS 안테나를 통해 수신한 신호에 대해 샘플 데이터 신호를 생성하는 단계; 상기 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값과 상기 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단하는 단계; 및 상기 GPS 재밍 신호의 판단 결과에 따라 상기 GPS 재밍 신호의 위상 차이 값을 검출하고, 상기 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
GPS 재밍 신호 수신기 및 GSP 재밍 신호 수신 방법은 휴대성이 매우 좋은 스마트폰 및 스마트패드 등과 같은 스마트기기에서 GPS 재밍 여부를 감시하고, 감지된 GPS 재밍 여부에 따라 GPS 재밍 신호의 방향을 탐지하며, 탐지된 GPS 재밍 신호를 상쇄하는 GPS 항재밍 기능을 제공함으로써, 사용자가 언제 어디서나 간편하게 GPS 재밍 신호를 정상적으로 수신하여 측위할 수 있다.
GPS 재밍 신호 수신기 및 GSP 재밍 신호 수신 방법은 스마트기기에서 추가적인 하드웨어의 구성없이 어플리케이션과 같은 소프트웨어 기반으로 GPS 재밍신호의 검출 및 스펙트럼을 산출함으로써, 최소한의 하드웨어 구성 및 간소화된 시스템을 통해 GPS 재밍신호의 방향 파악과 GPS 항재밍 기능을 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신기에 관한 개념도를 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신기를 도시한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신기의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 전파위상간섭계 방식의 개념도를 도시한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신 방법을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신기에 관한 개념도를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, GPS 재밍 신호 수신기(101)는 스마트기기(105)에 포함되는 구성으로 스마트기기(105)는 GPS 안테나(104, 104', 104'', 104'''), GPS 칩셋(102), 자이로(103)를 더 포함할 수 있다. 이 때, GPS 재밍 신호 수신기(101)는 GPS 칩셋(102), 자이로(103)와 연동하여 GPS 재밍 신호를 검출하고, 검출된 GPS 재밍 신호에 대응하여 GPS 재밍 신호의 전송방향을 산출할 수 있다. 그리고, 스마트기기(105)는 일반적으로 사용되고 있는 스마트폰, 스마트패드 등을 포함하나, 이에 한정 해석되어서는 안된다.
보다 상세하게, GPS 재밍 신호 수신기(101)는 GPS 안테나(104, 104', 104'', 104''')로부터 신호를 수신할 수 있다. 신호는 GPS 재밍 신호(107)일 수 있으며, GPS 재밍 신호(107)는 GPS 재머(106)로부터 송신될 수 있다. 여기서, GPS 재머(106)는 GPS 재밍 신호(107)를 송신하는 모든 송신기, 송신탑 등을 포함하며, GPS 재머(106)로 한정 해석되지 않는다.
GPS 안테나(104, 104', 104'', 104''')는 GPS 안테나(104, 104', 104'', 104''') 중 임의의 기준 GPS 안테나(104)를 기준으로 서로 다른 GPS 안테나(104', 104'', 104''') 들간에 일정간격으로 이격되어 위치할 수 있다. 다시 말해, GPS 안테나(104, 104', 104'', 104''')는 미리 설정된 거리에 따라 직선거리로 배열될 수 있다. 일례로, GPS 안테나(104, 104', 104'', 104''')는 스마트 기기의 각 모서리 중 임의의 기준 모서리에 기준 GPS 안테나(104)가 위치할 수 있으며, GPS 안테나(104)를 기준으로 서로 다른 GPS 안테나(104', 104'', 104''')는 각 위치에 따라 미리 설정된 거리에 따라 위치할 수 있다.
또한, 기준 GPS 안테나(104)는 서로 다른 GPS 안테나(104', 104'', 104''')들간의 위치 차이 값을 산출하는 기준 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 기준 GPS 안테나(104)와 GPS 안테나(104')의 거리가 d1만큼 이격되어 있다고 가정하였을 때, 기준 GPS 안테나(104)는 GPS 재머(106)로부터 GPS 재밍 신호(107)을 GPS 안테나(104')보다 phase차이, 만큼 지연된 신호를 수신할 수 있다. 이 때, 의사위성신호의 파장(
Figure pat00001
)은 GPS L1 신호의 경우, 약 19cm일 수 있다. 이하, GPS 위치 차이 값을 산출하는 방법과 관련하여 도 4를 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
GPS 재밍 신호 수신기(101)는 GPS 안테나(104, 104', 104'', 104''')를 통해 수신한 신호를 이용하여 GPS 샘플 데이터 신호를 생성할 수 있다. 그리고, GPS 재밍 신호 수신기(101)는 생성된 샘플 데이터 신호 중 적어도 하나의 샘플 데이터 신호를 이용하여 항법 처리 결과 값을 산출할 수 있다. 이 때, GPS 재밍 신호 수신기(101)는 GPS 칩셋(102)이용하여 항법 처리 결과 값을 산출할 수 있으며, 항법 처리 결과 값은 항법 메시지, 측정 데이터 및 측위 결과 등을 포함할 수 있다.
그리고, GPS 재밍 신호 수신기(101)는 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값과 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단할 수 있다. 또한, GPS 재밍 신호 수신기(101)는 GPS 재밍 신호의 판단 결과에 따라 GPS 재밍 신호의 위상 차이 값을 검출하고, GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출할 수 있다.
일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신기(101)는 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출함에 따라, GPS 재밍 신호 수신기(101)를 포함하는 스마트기기(105)를 산출된 전송 방향으로 향하게 함으로써, GPS 재밍 신호가 상쇄되는 항재밍 효과를 제공할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신기를 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, GPS 재밍 신호 수신기(201)는 샘플 데이터 생성부(202), 재밍 신호 판단부(203), 전송 방향각 산출부(204)를 포함할 수 있다.
샘플 데이터 생성부(202)는 GPS 안테나를 통해 수신한 신호에 대해 샘플 데이터 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 샘플 데이터 생성부(202)는 GPS 안테나를 통해 GPS 주파수 대역의 신호를 수신하여, 수신한 신호를 하향 변환하여 중간 주파수로 변환할 수 있다. 그리고, 샘플 데이터 생성부(202)는 하향 변환된 중간 주파수를 디지털 변환하여 샘플 데이터 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 샘플 데이터 생성부(202)는 GPS 재밍 신호 수신기와 연동되는 GPS 안테나의 개수에 대응하여 복수의 샘플 데이터 신호를 생성할 수 있다. 일례로, 샘플 데이터 생성부(202)는 4개의 GPS 안테나로부터 수신한 신호에 대응하여 4개의 중간 주파수로 변환하고, 변환된 4개의 중간 주파수에 따라 4개의 샘플 데이터 신호를 생성할 수 있다.
재밍 신호 판단부(203)는 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값과 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단할 수 있다. 다시 말해, 재밍 신호 판단부(203)는 생성된 샘플 데이터 신호 중의 최소 1개 이상의 샘플 데이터 신호를 이용하여 항법 처리 결과 값을 산출할 수 있다. 이 때, 재밍 신호 판단부(203)는 신호의 항법 처리 결과 값을 산출하는 GPS 칩셋을 이용할 수 있다.
또한, 재밍 신호 판단부(203)는 생성된 샘플 데이터 신호 중의 최소 1개 이상의 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 주파수 대역의 스펙트럼 값을 산출할 수 있다. 여기서, 재밍 신호 판단부(203)는 소프트웨어기반의 FFT(Fast Fourier Transform) 방식을 통해 샘플 데이터 신호를 처리한 후, GPS 주파수 대역의 스펙트럼 값을 산출할 수 있다. 이에 따라, 재밍 신호 판단부(203)는 GPS 안테나로부터 수신한 신호가 GPS 재밍 신호인지를 항법 처리 결과값 또는 스펙트럼 값을 통해 판단할 수 있다.
전송 방향각 산출부(204)는 GPS 재밍 신호의 재밍 여부에 따른 판단 결과에 따라 상기 GPS 재밍 신호의 위상 차이 값을 검출하고, 상기 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출할 수 있다. 상세하게, 전송 방향각 산출부(204)는 재밍 신호 판단부(203)로부터 GPS 재밍 신호로 판단되면, 샘플 데이터 신호 중 최소 2개 이상을 이용하여 샘플 데이터 신호 간의 위상 차이 값을 검출할 수 있다. 그리고, 전송 방향각 산출부(204)는 검출된 위상 차이 값을 이용하여 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출할 수 있다. 이 때, 전송 방향각 산출부(204)는 각속도를 측정하는 자이로 센서를 이용하여 진북을 결정 한 후, 전송 방향각을 산출할 수 있다.
그리고, 사용자는 GPS 재밍 신호 수신기를 포함하는 스마트기기를 산출한 전송 방향으로 향하도록 위치를 조정할 수 있다. 여기서, 스마트기기의 위치가 조정됨에 따른 전송 방향각은 안테나를 통해 수신되는 GPS 재밍 신호와 동일한 방향으로 향하게 됨으로써, '0'의 값이 될 수 있다. 다시 말해, GPS 재밍 신호 수신기는 GPS 안테나를 통해 수신되는 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출하여 산출된 방향으로 스마트기기의 위치를 변경함에 따라 GPS 재밍 신호가 수신되는 전송 방향각이 '0'의 값을 갖도록 함으로써, 항재밍 효과를 발생시킬 수 있다. 또한, GPS 재밍 신호 수신기는 GPS 재밍 신호에 대한 항재밍 효과를 발생시킴으로써, GPS 재밍 신호를 제외한 정상적인 GPS 신호를 수신하여 수신한 GPS 신호에 대한 정상적인 측위값이 산출될 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신기의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, GPS 재밍 신호 수신기(301)는 하향주파수 변환기(302), 아날로그 디지털 변환기(303), 스펙트럼 산출기(304), GPS 재밍 판별기(305), 위상차 검출기(306), 방향각 산출기(307)를 포함할 수 있다.
하향주파수 변환기(302)는 GPS 안테나(310, 310', 310'', 310''')를 통해 GPS 주파수 대역의 신호를 수신할 수 있다. 이 때, 신호는 GPS 재머에서 송신되는 GPS 재밍 신호를 포함할 수 있다. 그리고, 하향주파수 변환기(302)는 수신한 신호를 하향 변환하여, 아날로그 형태의 중간 주파수로 변환할 수 있다. 이 때, 하향주파수 변환기(302)는 GPS 안테나(310, 310', 310'', 310''')로부터 수신한 신호의 개수에 대응하여 복수의 중간 주파수로 변환할 수 있다. 일례로, 하향주파수 변환기(302)는 GPS 안테나(310, 310', 310'', 310''')로부터 수신한 4개의 신호에 대하여 4개의 중간 주파수로 변환할 수 있다.
아날로그 디지털 변환기(303)는 하향주파수 변환기(302)에서 변환된 아날로그 형태의 중간 주파수를 디지털 형태의 샘플 데이터 신호로 변환할 수 있다. 그리고, 아날로그 디지털 변환기(303)는 중간 주파수의 개수에 대응하여 샘플 데이터 신호로 변환할 수 있다. 일례로, 아날로그 디지털 변환기(303)는 4개의 중간 주파수에 대하여 각각의 샘플 데이터 신호로 변환할 수 있다.
여기서, 하향주파수 변환기(302) 및 아날로그 디지털 변환기(303)는 도 2에 도시된 샘플 데이터 생성부(202)에 매칭될 수 있다.
그리고, GPS 칩셋(308)은 아날로그 디지털 변환기(303)에서 변환한 샘플 데이터 신호 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 항법 처리 결과값을 산출할 수 있다. 항법 처리 결과값은 항법 메시지, 측정 데이터 및 측위 결과를 포함할 수 있다. 또한, GPS 칩셋(308)은 산출된 항법 처리 결과값을 스마트기기의 화면(311)에 표시할 수 있다.
스펙트럼 산출기(304)는 아날로그 디지털 변환기(303)에서 변환된 샘플 데이터 신호 중 최소 1개 이상을 FFT(Fast Fourier Transform) 수행하여 GPS 주파수 대역의 스펙트럼 값을 산출할 수 있다. 그리고, 스펙트럼 산출기(304)는 산출된 스펙트럼 값을 스마트기기의 화면(311)에 표시할 수 있다. 또한, 스펙트럼 산출기(304)는 GPS 재밍 신호를 수신하는 경우, 산출된 스펙트럼 값을 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단할 수 있다. 여기서, GPS 재밍 신호의 재밍 여부는 GPS 재밍 신호에 따른 GPS 신호 교란이 발생되는지에 대한 판단일 수 있다.
GPS 재밍 판별기(305)는 GPS 재밍 신호를 수신하는 경우, GPS 칩셋(308)을 통해 산출된 항법 처리 결과값을 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 스펙트럼 산출기(304) 및 GPS 재밍 판별기(305)는 도 2에 도시된 재밍 신호 판단부(203)에 매칭될 수 있다.
위상차 검출기(306)는 GPS 재밍 여부에 따라 샘플 데이터 신호를 기초하여 샘플 데이터 신호 간의 위상 차이 값을 검출할 수 있다. 다시 말해, 위상차 검출기(306)는 판단 결과가 GPS 재밍 신호로 판단된 경우, 상기 생성된 샘플 데이터 신호 중 두 개 이상의 샘플 데이터 신호를 이용하여 샘플 데이터 신호 간의 위상 차이 값을 검출할 수 있다.
방향각 산출기(307)은 판단 결과가 GPS 재밍 신호로 판단된 경우, 자이로 센서를 통해 결정된 진북을 기초하여 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출할 수 있다. 이 때, 방향각 산출기(307)은 위상차 검출기(306)에서 검출된 위상 차이 값을 이용하는 전파 위상 간섭계 방식을 통해 전송 방향각을 할 수 있다. 전파 위상 간섭계 방식은 도 4를 통해 보다 상세하게 설명한다. 그리고, 방향각 산출기(307)은 산출된 전송 방향각을 스마트기기의 화면(311)에 표시할 수 있다.
일실시예에 따른 스펙트럼 산출기(304), GPS 재밍 판별기(305), 위상차 검출기(306), 방향각 산출기(307)은 스마트 기기에서 사용되는 어플리케이션과 같은 소프트웨어 기반으로 구현이 가능할 수 있다. 또한, 일실시예에 따른 GPS 안테나(310, 310', 310'', 310'''), 하향주파수 변환기(302), 아날로그 디지털변환기(303), GPS 칩셋(308), 자이로 센서(309)는 스마트기기에 이미 탑재될 수 있다. 다만, GPS 재밍의 방향파악과 항재밍 기능을 위해 GPS 안테나(310, 310', 310'', 310'''), 하향주파수 변환기(302), 아날로그 디지털변환기(303)은 추가적으로 사용되었고, 경우에 따라 최소한으로 구성한다면 1개씩만 추가로 구성하여 구현될 수 있다.
이에 따라, 일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신기(301)는 하드웨어 복잡도가 크게 상승하지 않으며, 사용자의 요구에 따른 GPS 재밍 신호의 검출 및 스펙트럼을 산출하는 기능만을 필요로 하는 경우, 사용 중인 스마트기기에서 추가적인 하드웨어의 구성없이 어플리케이션과 같은 소프트웨어 기반으로 구현이 가능할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 전파위상간섭계 방식의 개념도를 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, GPS 안테나1(401)과 GPS 안테나2(402)는 신호원(signal source)에서 전송되는 파장이
Figure pat00002
인 신호를 수신할 수 있다. 이 때, GPS 안테나1(401)과 GPS 안테나2(402)는 거리 d 만큼 이격될 수 있다. 그리고, GPS 안테나1(401)은 GPS 안테나2(402)에서 수신된 신호보다 phase차이,
Figure pat00003
만큼 지연된 신호를 수신할 수 있다. 한편, GPS 안테나1(401)과 GPS 안테나2(402)의 baseline에 수직한 가상의 선에서 송신된 신호의 입사각이
Figure pat00004
이면, GPS 안테나2(402)에서 파장과 위상 간의 관계식은 수학식1과 같다.
Figure pat00005
그리고, GPS 안테나1(401)과 GPS 안테나2(402)를 통해 수신된 각각의 신호간의 phase 차이와
Figure pat00006
의 관계식은 수학식2와 같다.
Figure pat00007
또한, 신호원에서 전송되는 신호의 전송 방향각과
Figure pat00008
와의 관계식은 수학식3과 같다.
Figure pat00009
다시 말해, 전송 방향각은 GPS 안테나1(401)과 GPS 안테나2(402)에서 수신된 신호의 phase차이(
Figure pat00010
)를 알면 신호원(Signal Source)의 방향각도와
Figure pat00011
를 계산할 수 있다. 또한, 안테나를 두 개 이상의 여러 개 설치하여 계산된 신호원(Signal Source)의 전송 방향각도와
Figure pat00012
를 여러 개 산출하는 경우, 전송 방향각은 방향 각도가 중첩되는 지점일 수 있다. 그리고, 중첩되는 지점은 신호원(Signal Source)의 위치로 방향 각도를 계산할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 GPS 재밍 신호 수신 방법을 도시한 도면이다.
단계(501)에서 GPS 재밍 신호 수신기는 GPS 안테나를 통해 수신한 신호에 대해 샘플 데이터 신호를 생성할 수 있다. 다시 말해, GPS 재밍 신호 수신기는 GPS 안테나를 통해 GPS 주파수 대역의 신호를 수신하여 수신한 신호를 아날로그 형태의 중간 주파수로 변환할 수 있다. 그리고, GPS 재밍 신호 수신기는 변환된 아날로그 형태의 중간 주파수를 디지털 형태의 샘플 데이터 신호로 변환함으로써, 샘플 데이터 신호를 생성할 수 있다.
단계(502)에서 GPS 재밍 신호 수신기는 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값과 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, GPS 재밍 신호 수신기는 GPS 칩셋을 통해 산출된 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값을 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단할 수 있다. 그리고, GPS 칩셋은 산출된 항법 처리 결과값을 스마트기기의 화면에 표시할 수 있다.
또한, GPS 재밍 신호 수신기는 샘플 데이터 신호를 FFT 수행하여 GPS 대역의 스펙트럼 값을 산출할 수 있다. 그리고, GPS 재밍 신호 수신기는 산출된 스펙트럼 값을 스마트기기의 화면에 표시할 수 있다. 여기서, GPS 재밍 신호의 재밍 여부는 GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 재밍 신호가 정상적인 GPS 신호를 교란시키고 있는 여부를 판단할 수 있다.
단계(503)에서 GPS 재밍 신호 수신기는 GPS 재밍 신호의 재밍 여부에 따른 판단 결과에 따라 GPS 재밍 신호의 위상 차이 값을 검출하고, GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출할 수 있다. 이 때, GPS 재밍 신호 수신기는 샘플 데이터 신호 중 최소 2개 이상을 이용하여 샘플 데이터 신호 간의 위상 차이 값을 검출할 수 있다. 이 때, GPS 재밍 신호 수신기는 기준 GPS 안테나를 기준으로 서로 다른 복수의 GPS 안테나들 간의 위상 차이 값을 검출할 수 있다. 일례로, 도 1의 GPS 안테나를 기초하여 GPS 재밍 신호 수신기의 GPS 안테나들 간의 위상 차이 값을 검출하는 과정을 설명한다. GPS 재밍 신호 수신기는 기준 GPS 안테나(104)와 서로 다른 GPS 안테나(104', 104'', 104''') 간에도 위상 차이 값을 검출할 수 있다.
그리고, GPS 재밍 신호 수신기는 진북이 결정되고, 검출된 위상 차이 값을 이용하여, GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출할 수 있다. 이때, GPS 재밍 신호 수신기는 복수의 전송 방향각을 산출하는 경우, 전송 방향각이 중첩되는 위치를 계산할 수 있다. 그리고, 중첩되는 위치는 GPS 재머, 다시 말해, 신호원이 발생하는 위치로써, 보다 정확한 GPS 재밍 신호의 전송 방향각 일 수 있다.
그리고, 사용자는 스마트기기를 산출된 전송 방향으로 이동시킴으로써, GPS 재밍 신호가 상쇄되는 효과에 따른 정상적인 GPS 신호를 측위할 수 있다.
또한, 일실시예에 따른 GPS 재밍 신호를 탑재하는 스마트기기는 사용자가 언제 어디서나 간편하게 GPS 재밍 여부를 감지하고, GPS 재밍 신호의 방향을 탐지하여 GPS 항재밍 기능을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 방법들은 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 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
101: GPS 재밍 신호 수신기
102: GPS 칩셋
103: 자이로
104, 104', 104'', 104''': GPS 안테나
105: 스마트 기기
106: GPS 재머
107: GPS 재밍신호

Claims (18)

  1. GPS 안테나를 통해 수신한 신호에 대해 샘플 데이터 신호를 생성하는 샘플데이터 생성부;
    상기 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값과 상기 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단하는 재밍 신호 판단부; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 GPS 재밍 신호의 위상 차이 값을 검출하고, 상기 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출하는 전송 방향각 산출부
    를 포함하는 GPS 재밍 신호 수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샘플데이터 생성부는,
    상기 GPS 안테나로부터 수신한 신호를 하향 주파수 변환하여 각각의 신호에 대한 중간주파수의 신호로 변환하고,
    상기 변환된 중간주파수의 신호를 디지털 변환하여 각각의 변환된 중간주파수의 신호에 대한 샘플 데이터 신호를 생성하는 GPS 재밍 신호 수신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 GPS 안테나는,
    상기 GPS 안테나 중 기준 GPS 안테나를 기준으로 서로 다른 GPS 안테나 간에 직선거리로 이격되어 위치하는 GPS 재밍 신호 수신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 항법 처리 결과 값은,
    항법 메시지, 측정 데이터 및 측위 결과를 포함하는 GPS 재밍 신호 수신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 재밍 신호 판단부는,
    상기 생성된 샘플 데이터 신호 중 적어도 하나의 샘플 데이터 신호를 이용하여 상기 항법 처리 결과 값을 산출하는 GPS 칩셋을 통해 상기 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값을 산출하는 GPS 재밍 신호 수신기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 재밍 신호 판단부는,
    상기 생성된 샘플 데이터 신호 중 적어도 하나의 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 주파수 대역의 스펙트럼 값을 산출하고,
    상기 산출된 GPS 주파수 대역의 스펙트럼 값을 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단하는 GPS 재밍 신호 수신기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전송 방향각 산출부는,
    전파 위상 간섭계(Interferometry) 방식을 이용하여 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출하는 GPS 재밍 신호 수신기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전송 방향각 산출부는,
    상기 판단 결과가 GPS 재밍 신호로 판단된 경우, 상기 생성된 샘플 데이터 신호 중 두 개 이상의 샘플 데이터 신호를 이용하여 샘플 데이터 신호 간의 위상 차이 값을 검출하는 GPS 재밍 신호 수신기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전송 방향각 산출부는,
    방향 산출을 위해 진북을 결정한 후, 상기 검출된 위상 차이 값을 이용하여 상기 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출하는 GPS 재밍 신호 수신기.
  10. GPS 안테나를 통해 수신한 신호에 대해 샘플 데이터 신호를 생성하는 단계;
    상기 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값과 상기 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 GPS 재밍 신호의 판단 결과에 따라 상기 GPS 재밍 신호의 위상 차이 값을 검출하고, 상기 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출하는 단계
    를 포함하는 GPS 재밍 신호 수신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 GPS 안테나로부터 수신한 신호를 하향 주파수 변환하여 각각의 신호에 대한 중간주파수의 신호로 변환하고,
    상기 변환된 중간주파수의 신호를 디지털 변환하여 각각의 변환된 중간주파수의 신호에 대한 샘플 데이터 신호를 생성하는 GPS 재밍 신호 수신 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 GPS 안테나는,
    상기 GPS 안테나 중 기준 GPS 안테나를 기준으로 서로 다른 GPS 안테나 간에 직선거리로 이격되어 위치하는 GPS 재밍 신호 수신 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 항법 처리 결과 값은,
    항법 메시지, 측정 데이터 및 측위 결과를 포함하는 GPS 재밍 신호 수신 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 생성된 샘플 데이터 신호 중 적어도 하나의 샘플 데이터 신호를 이용하여 상기 항법 처리 결과 값을 산출하는 GPS 칩셋을 통해 상기 샘플 데이터 신호의 항법 처리 결과 값을 산출하는 GPS 재밍 신호 수신 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 생성된 샘플 데이터 신호 중 적어도 하나의 샘플 데이터 신호를 이용하여 GPS 주파수 대역의 스펙트럼 값을 산출하고,
    상기 산출된 GPS 주파수 대역의 스펙트럼 값을 이용하여 GPS 재밍 신호의 재밍 여부를 판단하는 GPS 재밍 신호 수신 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    전파 위상 간섭계(Interferometry) 방식을 이용하여 GPS 재밍 신호의 전송 방향각을 산출하는 GPS 재밍 신호 수신 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 판단 결과가 GPS 재밍 신호로 판단된 경우, 상기 생성된 샘플 데이터 신호 중 두 개 이상의 샘플 데이터 신호를 이용하여 샘플 데이터 신호 간의 위상 차이 값을 검출하는 GPS 재밍 신호 수신 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    방향 산출을 위해 진북을 결정한 후, 상기 검출된 위상 차이 값을 이용하여 상기 GPS 재밍 신호의 전송 방향을 산출하는 GPS 재밍 신호 수신 방법.
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