KR20150053003A - 동적 표적 식별이 가능한 ｆｏｄ 탐지 레이더 장치 및 fod 탐지 방법 - Google Patents

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Abstract

밀리미터파를 송수신하는 송수신 모듈과, 상기 송수신 모듈을 통해 수신된 밀리미터파를 신호 처리하여 FOD(Foreign Object Debris)를 탐지하는 신호 처리 모듈과, 상기 신호 처리 모듈을 통해 탐지된 FOD가 동적 표적인 경우, 상기 수신된 밀리미터파의 신호 파형을 분석하여 동물인지 여부를 식별하는 FOD 식별 모듈을 구성한다. 상기와 같은 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치 및 FOD 탐지 방법에 의하면, 동적 표적의 움직임과 음향에 의한 신호 분석을 통해 동물의 종류를 인지하고 그에 맞는 대처를 신속하게 할 수 있는 효과가 있다. 특히, 활주로 근방을 스캔하여 동물 및 그 종류를 인식함으로써, 동물이 불시에 활주로로 뛰어드는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 야간에는 적외선 센서 모듈을 통해 동물을 정확하게 인지하고 추적할 수 있는 효과가 있다.

Description

동적 표적 식별이 가능한 ＦＯＤ 탐지 레이더 장치 및 FOD 탐지 방법{FOREIGN OBJECT DEBRIS - DETECTING ADAR APPARATUS CAPABLE OF IDENTIFYING MOVING TARGET BY ACTIVITY}
본 발명은 FOD 탐지 레이더 장치 및 FOD 탐지 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치 및 FOD 탐지 방법에 관한 것이다.
공항 활주로의 FOD(foreign objects debris)는 종종 안전 사고를 유발한다. 비행기 동체의 파편이나 분리된 부품 또는 조류 사체 등이 비행기의 제트 엔진으로 흡입되면 엔진을 파열시키기도 하고, 동체가 찢어지기도 한다. 공항에서는 주기적으로 활주로의 안전 점검을 시행하지만, 육안으로는 한계가 있다. 이에, FOD 탐지 레이더 장치를 상시 가동하여 FOD를 탐지 및 제거한다. 이러한 FOD 탐지 레이더 장치는 안개 낀 날이나 눈오는 날에도 FOD를 정확하게 탐지해 내기 위해 주로 밀리미터파(millimeter wave)를 이용한다.
그런데, 공항 주변에는 토끼나 뱀과 같은 동물들이 서식하며 활주로를 건너가기도 하며, 새들 활주로에 앉거나 낮게 비행하기도 한다. 활주로 상에 놓여 움직이지 않는 FOD는 언제든지 발견하여 쉽게 제거할 수 있으나, 활주로 상에서 움직이는 동물과 같은 경우에는 즉각적인 대처가 곤란하다. 기존의 FOD 탐지 레이더 장치는 도플러 효과를 이용하여 동적 표적임을 판단할 수는 있으나, 토끼인지 뱀인지 새인지 구별할 수 없다. 또한, 쉽게 쫓아낼 수 있는 동물인지 여부나 어떻게 대처해야 하는지도 신속하게 판단할 수 없다. 또한, 비행기의 이륙 전에 활주로 주변에 동물들이 존재하는 경우 언제 활주로 상으로 뛰어들어 이륙에 방해가 될지도 가늠할 수 없다. 이는 특히 야간에는 더더욱 그 감지와 대처가 곤란하다.
이와 같이, 활주로 상의 정적인 FOD가 아니라 활주로나 활주로 근방의 동물과 같은 동적 표적의 경우에는, 시간적으로나 공간적으로 그 이동을 예측할 수 없으므로, 미연에 이착륙 방해를 방지할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치는, 밀리미터파를 송수신하는 송수신 모듈과, 상기 송수신 모듈을 통해 수신된 밀리미터파를 신호 처리하여 FOD(Foreign Object Debris)를 탐지하는 신호 처리 모듈과, 상기 신호 처리 모듈을 통해 탐지된 FOD가 동적 표적인 경우, 상기 수신된 밀리미터파의 신호 파형을 분석하여 동물인지 여부를 식별하는 FOD 식별 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 동적 표적을 적외선 탐지하기 위한 적외선 센서 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 FOD 식별 모듈은, 상기 동적 표적의 움직임(activity)에 의한 스펙트럼 분석 및 마이크로폰을 통해 상기 동적 표적으로부터 수집되는 음향 분석에 의해 동물의 종류를 인지하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 FOD 식별 모듈에 의해 동물의 종류가 식별된 경우, 식별된 동물의 종류 및 위치 정보를 포함하는 알람 신호를 관제탑으로 송신하는 알람 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 방법은, 밀리미터파를 송신하는 단계와, 상기 송신된 밀리미터파가 반사되면 수신하는 단계와, 밀리미터파를 신호 처리하여 동적 표적을 탐지하는 단계와, 상기 탐지된 동적 표적의 신호 파형을 분석하여 동물인지 여부를 식별하는 단계와, 상기 동적 표적이 동물로 식별된 경우, 식별된 동물의 종류를 분류하여 인지하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 동물을 적외선 탐지하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 인지된 동물의 종류 및 위치 정보를 포함하는 알람 신호를 생성하여 관제탑으로 송신하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 동적 표적이 동물로 식별된 경우, 식별된 동물의 종류를 분류하여 인지하는 단계는, 상기 동물의 움직임에 의한 스펙트럼 분석하고 마이크로폰을 통해 기 수집된 음향을 분석함으로써 동물의 종류를 분류하여 인지하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치 및 FOD 탐지 방법에 의하면, 동적 표적의 움직임과 음향에 의한 신호 분석을 통해 동물의 종류를 인지하고 그에 맞는 대처를 신속하게 할 수 있는 효과가 있다. 특히, 활주로 근방을 스캔하여 동물 및 그 종류를 인식함으로써, 동물이 불시에 활주로로 뛰어드는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 야간에는 적외선 센서 모듈을 통해 동물을 정확하게 인지하고 추적할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치(100)(이하, 'FOD 탐지 레이더 장치'라 함)는 송수신 안테나(110), 송수신 모듈(120), 신호 처리 모듈(130), 표시 모듈(140), 적외선 센서 모듈(150), FOD 식별 모듈(160) 및 알람 모듈(170)을 포함하도록 구성될 수 있다.
FOD 탐지 레이더 장치(100)는 동적 표적의 움직임에 따른 신호 파형과 음향을 분석하여 사람/동물 더 구체적으로는 동물의 종류를 파악한다. 이에, 동물의 종류에 따라 동물을 활주로 밖으로 몰아 내거나 활주로 근접을 막을 수 있는 적절한 수단을 강구할 수 있다. 새인지 토끼인지 아니면 이동 속도가 느린 뱀인지 곤충인지에 따라 신속하고 정확하게 대처할 수 있다. 즉, 동물의 종류를 신속하게 파악하여 해당 동물이 싫어하는 주파수의 신호나 소리를 방사하여 근접을 막을 수 있다. 적외선 센서를 통해 동물의 움직임을 추적할 수도 있다. 또한, 활주로 주변을 스캔하여 동물의 움직임을 탐지함으로써, 이/착륙 시에 활주로로 불시에 근접하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
송수신 안테나(110)는 밀리미터파를 송수신하는 RF 말단 구성으로서, 송신 안테나는 슬롯 도파관 안테나로 구성되고 수신 안테나는 주파수 별 어레이 안테나로 구성되는 것이 바람직하다.
송수신 모듈(120)은 밀리미터파를 송수신하여 RF 처리하기 위한 구성이다.
신호 처리 모듈(130)은 송수신 모듈(120)을 통해 수신된 밀리미터파를 신호 처리하여 FOD(Foreign Object Debris)를 탐지한다. 일반적으로 밀리미터파로는 1-2 센티미터 정도의 크기도 감지 가능하며, 개략적인 형태도 파악할 수 있다. 신호 처리 모듈(130)은 FOD의 존재를 1차적으로 감지할 수 있다.
표시 모듈(140)은 신호 처리 모듈(130)에서 감지한 FOD를 표시하기 위한 구성이다. 활주로 상 FOD의 개략적인 크기와 형태가 표시될 수 있다.
적외선 센서 모듈(150)은 동적 표적을 적외선 탐지한다. 적외선 센서 모듈(150)은 신호 처리 모듈(130)에서 1차적으로 FOD가 탐지되었을 때, 해당 FOD가 살아있는 생물인지 여부를 확인하는 데 유용하다. 그리고 열추적을 통해 해당 동적 표적을 추적할 수 있다.
FOD 식별 모듈(160)은 신호 처리 모듈(120)을 통해 탐지된 FOD가 동적 표적인 경우, 앞서 수신된 밀리미터파의 신호 파형을 분석하여 동물인지 여부를 식별한다. FOD 식별 모듈(140)은 미리 구축된 신호 파형 DB(미도시)를 참조하여 해당 동적 표적이 동물인지 아닌지를 파악할 수 있다. 동적 표적의 움직임(activity)에 따라서 사람인지 동물인지를 파악할 수 있기 때문이다. 즉, 움직임에 따라 신호 파형의 스펙트럼 특성이 달라지기 때문이다. 좀 더 구체적으로는 동물의 종류에 따라서도 서로 다른 스펙트럼 특성을 나타내므로 보다 구체적인 동물의 종류도 알 수 있다.
즉, FOD 식별 모듈(140)은 동적 표적의 움직임(activity)에 의한 스펙트럼 분석에 의해 동물의 종류를 인지할 수 있다. 이때, 신호 파형 DB(미도시)에 구축된 여러 동물들의 스펙트럼 특성이 참조된다. 또한, FOD 식별 모듈(140)은 마이크로폰(미도시)을 통해 동적 표적으로부터 수집되는 음향 분석에 의해 동물의 종류를 인지할 수도 있다. 즉, 동물마다 내는 특유의 소리를 신호 파형 DB(미도시)에 미리 저장하고, 마이크로폰(미도시)에서 수집된 소리를 비교 참조하여 동물의 종류를 파악할 수 있다. 이와 같이 파악된 동물의 종류에 따라서 신속하게 대처할 수 있다. 동물의 종류가 육안으로 쉽게 식별되지 않는 야간에는 매우 유용하며 동물의 종류 인지도 매우 빠르게 이루어질 수 있다.
알람 모듈(170)은 FOD 식별 모듈(160)에 의해 동물의 종류가 식별된 경우, 식별된 동물의 종류 및 위치 정보를 포함하는 알람 신호를 관제탑으로 송신한다. 이와 같이 식별된 동적 표적의 실체와 그 위치 정보를 알람 모듈(170)이 관제탑으로 송신하여 불시에 닥칠 수 있는 미연의 사고를 방지할 수 있다. 위치 정보는 FOD 탐지 레이더 장치(100)의 GPS 위치나 그 장착된 차량의 GPS 위치를 기준으로 표적의 상대적 위치로부터 계산될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 방법의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 송수신 모듈(120)이 송수신 안테나(110)를 통해 밀리미터파를 송신한다(S110).
그리고 송수신 모듈(120)이 반사된 밀리미터파를 송수신 안테나(120)를 통해 수신한다(S120).
다음으로, 신호 처리 모듈(130)이 밀리미터파를 신호 처리하여 FOD를 탐지한다(S130). 이때, 표적의 움직임에 따라 동적 표적임을 감지할 수 있다.
한편, FOD 식별 모듈(160)은 앞서 탐지된 동적 표적의 신호 파형을 분석하여 동물인지 여부를 식별한다(S140). 신호 파형 DB(미도시)에 미리 구축된 신호 파형을 이용하여 사람인지 동물인지 아니면 차량인지 등을 개략적으로 파악할 수 있다.
그리고 동적 표적이 동물로 식별된 경우, FOD 식별 모듈(160)은 식별된 동물의 종류를 분류하여 인지한다(S150). FOD 식별 모듈(160)은 각 동물의 특이 신호 파형을 참조하여 동물 여부를 알 수 있다. 좀 더 구체적으로는 동물의 움직임에 의한 스펙트럼 분석하고 더불어 마이크로폰(미도시)을 통해 기 수집된 음향을 분석함으로써 동물의 종류를 분류하여 인지할 수 있다.
한편, 적외선 센서 모듈(150)은 동물을 적외선 탐지한다(S160). 동물의 움직임을 지속적으로 추적 가능하다.
그리고 알람 모듈(170)은 앞서 인지된 동물의 종류 및 위치 정보를 포함하는 알람 신호를 생성하여 관제탑으로 송신한다(S170). 여기서, 알람 모듈(170)은 FOD 탐지 레이더 장치(100)의 GPS 정보와 표적의 상대적 위치를 이용하여 동물의 위치를 계산할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 밀리미터파를 송수신하는 송수신 모듈;
    상기 송수신 모듈을 통해 수신된 밀리미터파를 신호 처리하여 FOD(Foreign Object Debris)를 탐지하는 신호 처리 모듈;
    상기 신호 처리 모듈을 통해 탐지된 FOD가 동적 표적인 경우, 상기 수신된 밀리미터파의 신호 파형을 분석하여 동물인지 여부를 식별하는 FOD 식별 모듈을 포함하는 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동적 표적을 적외선 탐지하기 위한 적외선 센서 모듈을 더 포함하는 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 FOD 식별 모듈은,
    상기 동적 표적의 움직임(activity)에 의한 스펙트럼 분석 및 마이크로폰을 통해 상기 동적 표적으로부터 수집되는 음향 분석에 의해 동물의 종류를 인지하는 것을 특징으로 하는 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 FOD 식별 모듈에 의해 동물의 종류가 식별된 경우, 식별된 동물의 종류 및 위치 정보를 포함하는 알람 신호를 관제탑으로 송신하는 알람 모듈을 더 포함하는 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 레이더 장치.
  5. 밀리미터파를 송신하는 단계;
    상기 송신된 밀리미터파가 반사되면 수신하는 단계;
    밀리미터파를 신호 처리하여 동적 표적을 탐지하는 단계;
    상기 탐지된 동적 표적의 신호 파형을 분석하여 동물인지 여부를 식별하는 단계 및
    상기 동적 표적이 동물로 식별된 경우, 식별된 동물의 종류를 분류하여 인지하는 단계를 포함하는 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동물을 적외선 탐지하는 단계를 더 포함하는 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인지된 동물의 종류 및 위치 정보를 포함하는 알람 신호를 생성하여 관제탑으로 송신하는 단계를 더 포함하는 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 동적 표적이 동물로 식별된 경우, 식별된 동물의 종류를 분류하여 인지하는 단계는,
    상기 동물의 움직임에 의한 스펙트럼 분석하고 마이크로폰을 통해 기 수집된 음향을 분석함으로써 동물의 종류를 분류하여 인지하는 것을 특징으로 하는 동적 표적 식별이 가능한 FOD 탐지 방법.
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