KR20160107740A - Anti-jamming signal processing apparatus and method using a dual-polarized antenna - Google Patents

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KR20160107740A KR1020150030944A KR20150030944A KR20160107740A KR 20160107740 A KR20160107740 A KR 20160107740A KR 1020150030944 A KR1020150030944 A KR 1020150030944A KR 20150030944 A KR20150030944 A KR 20150030944A KR 20160107740 A KR20160107740 A KR 20160107740A
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Abstract

The present invention relates to an anti-jamming technique and, more specifically, relates to an apparatus and a method of dual polarized single antenna anti jamming which obtains a certain level of radio wave disturbance counteracting performance by a relatively low volume when compared with a general array antenna technique. According to the present invention, the certain level of radio wave disturbance counteracting performance is able to be obtained even by a relatively low volume when compared with a general array antenna technique. The apparatus for dual polarized single antenna anti jamming comprises: a signal receiving unit receiving a satellite navigation signal through a dual polarized single antenna; a signal converting unit converting the received navigation signal into a digital navigation signal; a signal storing unit storing the converted digital navigation signal; and a signal processing unit diminishing a disturbing signal in a space and a frequency region of the stored digital navigation signal using a finite impulse response (FIR) filter.

Description

이중편파 단일 안테나 항재밍 장치 및 방법{Anti-jamming signal processing apparatus and method using a dual-polarized antenna}[0001] The present invention relates to an anti-jamming signal processing apparatus and a dual-polarized antenna,

본 발명은 항재밍 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 일반적인 배열안테나 기법에 비해 보다 작은 부피로도 일정 수준의 전파교란 대응 성능을 얻을 수 있는 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an anti-jamming technique, and more particularly, to a dual-polarized single antenna anti-jamming device and method capable of achieving a certain level of propagation disturbance performance even in a smaller volume compared to a general array antenna technique.

GPS(Global Positioning System)를 비롯한 위성 항법 시스템은 현대의 필수 인프라로서, 현재의 위치 및 목적지까지의 경로를 안내하는 시스템이다. 그러나 위성에서 송출되는 항법신호는 지상 수신기에서의 수신 세기가 미약하여 전파교란시 수신기의 위치 정확도가 현저하게 저하되거나 항법신호의 획득 및/또는 추적이 불가능해지는 단점이 있다.Satellite navigation systems, including GPS (Global Positioning System), are essential infrastructure of modern times, and guide the route to the current location and destination. However, the navigation signal transmitted from the satellite has a weak reception intensity at the terrestrial receiver, so that there is a disadvantage that the position accuracy of the receiver is significantly degraded or the acquisition and / or tracking of the navigation signal becomes impossible at the time of radio disturbance.

이러한 단점을 보완하기 위한 방법 중 하나로 배열 안테나를 이용한 항재밍 신호처리 기법이 활용되고 있다. 배열 안테나 기법은 다수의 안테나에서 수신되는 신호에 적절한 가중치를 부여하여 위성 항법 신호를 안정적으로 수신하고 교란신호를 감쇄함으로써, 전파간섭에 대한 취약성 문제를 극복할 수 있다.One of the ways to compensate for these drawbacks is the anti - jamming signal processing technique using array antennas. The array antenna scheme can overcome the vulnerability to radio interference by stably receiving the satellite navigation signal and attenuating the disturbance signal by assigning appropriate weights to the signals received from the multiple antennas.

그러나, 배열 안테나 항재밍 신호처리 기법은 복수의 안테나 및/또는 그에 수반되는 하드웨어 등으로 인해 필연적으로 그 시스템의 부피 및/또는 비용이 증가하므로, 소형 무인 시스템 등 그 적용 범위가 제한되는 문제점이 있다.However, in the array antenna anti-jamming signal processing technique, the volume and / or cost of the system is inevitably increased due to a plurality of antennas and / or accompanying hardware, and thus the application range of a small unmanned system is limited .

1. 한국등록특허번호 제10-1405126호1. Korean Patent No. 10-1405126

1. 정태희, "GPS 항재밍을 위한 적응 배열 안테나의 성능 분석"한국군사과학기술학회지 제16권 제3호 통권 제64호 (2013년 6월) pp.382-389.1. Jeong, Tae-hee, "Performance Analysis of Adaptive Array Antenna for GPS Anti-jamming" Journal of Military Science and Technology, Vol. 16, No. 3, No. 64, June 2013, pp.382-389. 2. 김기윤, "위성항법시스템을 위한 항재밍 기술 분석"한국통신학회논문지 제38C권 제12호 (2013년 12월)-융합 기술 pp.1216-1227 2. Kim, Ki-Yoon, "Analysis of Anti-Jamming Technique for Satellite Navigation System" Journal of the Korean Institute of Communication Sciences, Vol. 38C No. 12 (December 2013) - Fusion Technology pp.1216-1227

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 일반적인 배열안테나 기법에 비해 보다 작은 부피로도 일정 수준의 전파교란 대응 성능을 얻을 수 있는 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a dual polarization single antenna anti-jamming apparatus and method that can achieve a level of propagation disturbance corresponding to a smaller volume than a conventional array antenna technique, It has its purpose.

또한, 본 발명은 소형 무인항공기 등 탑재 중량이 제한적인 시스템에서도 적용이 가능한 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a dual polarization single antenna anti-jamming apparatus and method that can be applied to a system having a limited mounting weight such as a small unmanned aerial vehicle.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 일반적인 배열안테나 기법에 비해 보다 작은 부피로도 일정 수준의 전파교란 대응 성능을 얻을 수 있는 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치를 제공한다.The present invention provides a dual polarization single antenna anti-jamming device capable of achieving a certain level of propagation disturbance performance even in a smaller volume than a conventional array antenna technique in order to achieve the above-described problems.

상기 이중 편파 단일 안테나 항재밍 장치는,Wherein the dual polarization single antenna anti-jamming device comprises:

이중편파 단일 안테나를 통해 위성항법 신호를 수신하는 신호 수신부;A signal receiving unit for receiving a satellite navigation signal through a dual polarization single antenna;

수신된 항법신호를 디지털 항법 신호로 변환하는 신호 변환부;A signal converter for converting the received navigation signal into a digital navigation signal;

변환된 디지털 항법 신호를 저장하는 신호 저장부; 및A signal storage unit for storing the converted digital navigation signal; And

유한 임펄스 응답 필터(FIR:Finite Impulse Response)를 이용하여 저장된 디지털 항법 신호의 공간 및 주파수 영역에서 교란신호를 감쇄하는 신호 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.And a signal processing unit for attenuating the disturbance signal in the spatial and frequency domain of the digital navigation signal stored using the finite impulse response filter (FIR).

이때, 상기 유한 임펄스 응답 필터의 각 탭의 가중치는, 이중편파 단일안테나 모델이 적용된 MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 알고리즘을 통해 위성항법신호와 교란신호의 입사각에 따라 계산되는 것을 특징으로 할 수 있다.The weight of each tap of the finite impulse response filter may be calculated according to the angle of incidence of the satellite navigation signal and the disturbance signal through an MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) algorithm to which a dual polarization single antenna model is applied.

또한, 상기 MVDR 알고리즘은 수학식 minimize

Figure pat00001
subject to
Figure pat00002
(여기서,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
, S는 제약 벡터(constraint vector)이고, R은 수신신호의 공분산 행렬이고, WH는 가중치 벡터, w* R1....w* RM은 우회전 원편파(RHCP:Right Hand Circularly Polarized) 성분 신호의 가중치이고, w* L1...w* LM은 좌회전 원편파(LHCP:Light Hand Circularly Polarized) 성분 신호의 가중치이고, E는 평균값, X는 수신신호 벡터, xR1...xRM은 수신신호의 RHCP 성분 신호이고, xL1...xLM은 수신신호의 LHCP 성분 신호이고, T는 전치(Transpose) 연사자이고, H는 에르미트(Hermitian) 연사자이다로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.Further, the MVDR algorithm can be expressed by Equation
Figure pat00001
subject to
Figure pat00002
(here,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
, S is a vector constraints (constraint vector) and, R is a covariance matrix of the received signal, W H is the weight vector, w .... w * R1 * RM is right circular polarization (RHCP: Right Hand Circularly Polarized) component signal and a weight, w * L1 ... w * LM is left circular polarization: and (LHCP Hand Circularly polarized Light) weight of the component signal, E is the mean value, X is the received signal vector, x x R1 ... RM are received a RHCP signal component of the signal, x ... x L1 LM is a LHCP signal component of the received signal, T is also characterized in that a preamplifier (transpose) dead soft, H is defined as the Hermitian (Hermitian) open lion .

또한, 상기 S는 수학식

Figure pat00006
(여기서,
Figure pat00007
는 위성항법신호의 입사각으로써 위성항법신호의 항법데이터로부터 얻어지는 값이다)으로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.Also,
Figure pat00006
(here,
Figure pat00007
Is a value obtained from the navigation data of the satellite navigation signal as an incident angle of the satellite navigation signal).

또한, 상기 가중치는 라그랑주 승수법((Lagrange Multiplier)을 통해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the weight may be calculated through a Lagrange multiplier.

또한, 상기 랑그랑주 승수법은 수학식

Figure pat00008
으로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the Langmuir-number multiplication method can be expressed by the following equation
Figure pat00008
As shown in FIG.

또한, 상기 교란신호의 감쇄는 상기 유한 임펄스 응답 필터의 각 탭에 상기 가중치가 적용됨으로써 상기 교란 신호의 입사각 방향으로 널(null)이 형성되고, 상기 교란 신호의 중심 주파수 대역에 노치(notch)가 형성됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.In the attenuation of the disturbance signal, a null is formed in the incident angle direction of the disturbance signal by applying the weight to each tap of the finite impulse response filter, and a notch is formed in the center frequency band of the disturbance signal And the second electrode is formed.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 신호 수신부가 이중편파 단일 안테나를 통해 위성항법 신호를 수신하는 단계; 신호 변환부가 수신된 항법신호를 디지털 항법 신호로 변환하는 단계; 신호 저장부가 변환된 디지털 항법 신호를 저장하는 단계; 및 신호 처리부가 유한 임펄스 응답 필터(FIR:Finite Impulse Response)를 이용하여 저장된 디지털 항법 신호의 공간 및 주파수 영역에서 교란신호를 감쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중편파 단일 안테나 항재밍 방법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention is a method for receiving a satellite navigation signal, comprising: receiving a satellite navigation signal through a dual polarization single antenna; Converting the received navigation signal into a digital navigation signal; Storing the digital navigation signal converted by the signal storage unit; And a step of attenuating the disturbance signal in the spatial and frequency domain of the digital navigation signal stored using the finite impulse response filter (FIR) of the signal processing unit. to provide.

본 발명에 따르면, 일반적인 배열안테나 기법에 비해 보다 작은 부피로도 일정 수준의 전파교란 대응 성능을 얻을 수 있다.According to the present invention, a certain level of propagation disturbance corresponding performance can be obtained even with a smaller volume compared with a general array antenna technique.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 소형 무인항공기 등 탑재 중량이 제한적인 시스템에서도 적용이 가능하다는 점을 들 수 있다.Another advantage of the present invention is that the present invention can be applied to a system having a limited mounting weight such as a small unmanned aerial vehicle.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중편파 단일 안테나 항재밍 신호처리를 위한 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치(100)의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 신호 처리부(121)내의 FIR(Finite-Impulse-Response) 필터의 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 위성 항법 신호를 수신하여 교란 신호를 감쇄하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 도 3에 도시된 교란 신호 감쇄 단계(S340)를 세부적으로 보여주는 흐름도이다.
FIG. 1 is a configuration diagram of a dual polarization single antenna anti-jamming device 100 for dual polarization single antenna anti-jamming signal processing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a Finite-Impulse-Response (FIR) filter in the signal processing unit 121 shown in FIG.
3 is a flowchart illustrating a process of receiving a satellite navigation signal and attenuating a disturbance signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flow chart showing in detail the disturbance signal attenuation step (S340) shown in FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

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 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Should not.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, an apparatus and method for dual polarization single antenna anti-jamming according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중편파 단일 안테나 항재밍 신호처리를 위한 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치(100)의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 상기 이중 편파 단일 안테나 항재밍 장치(100)는 크게 신호를 수집하는 신호 수집기(110)와 수집된 신호를 전달받아 교란 신호를 감쇄 처리하는 신호 처리기(120)로 구성된다.FIG. 1 is a configuration diagram of a dual polarization single antenna anti-jamming device 100 for dual polarization single antenna anti-jamming signal processing according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the dual polarization single antenna anti-jamming apparatus 100 includes a signal collector 110 for collecting signals and a signal processor 120 for receiving the collected signals and attenuating the disturbance signals.

신호 수집기(110)는 이중편파 단일 안테나(미도시)를 통해 위성항법 신호를 수신하는 신호 수신부(111), 수신된 항법신호를 디지털 항법 신호로 변환하는 변환부(113), 변환된 디지털 항법 신호를 저장하는 저장부(115) 등을 포함하여 구성된다.The signal collector 110 includes a signal receiving unit 111 for receiving a satellite navigation signal through a dual polarized single antenna (not shown), a converting unit 113 for converting the received navigation signal into a digital navigation signal, And a storage unit 115 for storing the data.

저장부(115)는 플래시 메모리 디스크(SSD: Solid State Disk), 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, EEPROM(Electrically erasable programmable read-only memory), SRAM(Static RAM), FRAM (Ferro-electric RAM), PRAM (Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM) 등과 같은 비휘발성 메모리 및/또는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory), DDR-SDRAM(Double Date Rate-SDRAM) 등과 같은 휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다.The storage unit 115 may be a flash memory (SSD), a hard disk drive, a flash memory, an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), a static random access memory (SRAM), a ferro- Volatile memory such as a phase-change RAM, an MRAM (Magnetic RAM), and / or a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), a DDR-SDRAM (Double Date Rate- Memory. ≪ / RTI >

신호 처리기(120)는 유한 임펄스 응답 필터(FIR:Finite Impulse Response)를 이용하여 저장된 디지털 항법 신호의 공간 및 주파수 영역에서 교란신호를 감쇄하는 신호 처리부(121) 등을 포함하여 구성된다. The signal processor 120 includes a signal processing unit 121 for attenuating a disturbance signal in a spatial and frequency domain of a digital navigation signal stored using a finite impulse response filter (FIR).

이중편파 단일 안테나는 수직 편파와 수평 편파를 수신하는 기능을 수행하는 안테나이다. 일반적으로 GPS 위성으로부터 전송되는 위성 항법 신호는 지상의 GPS 수신기에 수신되는 신호의 세기가 매우 약하여 의도적 및/또는 비의도적 간섭신호에 취약하다는 단점이 있다. 이러한 간섭신호는 GPS 수신기의 위치 정확도를 감소시킬뿐만 아니라 위성 항법 신호의 획득 및 추적 자체를 불가능하게 만들 수 있다.A dual polarized single antenna is an antenna that functions to receive vertical polarization and horizontal polarization. In general, the satellite navigation signal transmitted from the GPS satellite has a disadvantage in that the intensity of the signal received by the GPS receiver on the ground is so weak that it is vulnerable to intentional and / or unintentional interference signals. Such an interference signal may not only reduce the position accuracy of the GPS receiver but also make it impossible to acquire and track the satellite navigation signal.

따라서, 본 발명의 일실시예에서는 이중 편파 단일 안테나에 인가되는 신호를 각 신호의 편파 특성에 따라 입사각의 함수로 모델링하고 MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 알고리즘을 적용하여 최적 가중치 벡터를 계산한다. 계산된 가중치 벡터는 간섭신호의 방향으로, 널(Null)을 형성함으로써 간섭신호의 영향을 감쇄시킨다.Therefore, in one embodiment of the present invention, the signal applied to the dual polarization single antenna is modeled as a function of the incident angle according to the polarization characteristic of each signal, and the optimal weight vector is calculated by applying a MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) algorithm. The calculated weight vector attenuates the influence of the interference signal by forming a null in the direction of the interference signal.

도 2는 도 1에 도시된 신호 처리부(121)내의 FIR(Finite-Impulse-Response) 필터의 블록 다이어그램이다. 도 2를 참조하면, FIR 필터는 RHCP(Right Hand Circulary Polarized) FIR 필터(220)와 LHCP(Left Hand Circulary Polarized) FIR 필터(230), 및 이들 RHCP FIR 필터와 LHCP FIR 필터에 의해 생성되는 신호를 합성하여 출력 신호를 생성하는 최종 합산기(240) 등을 포함하여 구성된다. FIG. 2 is a block diagram of a Finite-Impulse-Response (FIR) filter in the signal processing unit 121 shown in FIG. Referring to FIG. 2, the FIR filter includes a Right Hand Circular Polarized (FIR) filter 220 and a Left Hand Circular Polarized (LHCP) FIR filter 230, and a signal generated by the RHCP FIR filter and the LHCP FIR filter And a final summing unit 240 for synthesizing the output signals to generate an output signal.

RHCP FIR 필터(220)는 우회전 원편파 신호(xR1...xRM)에 지연값(z-1)을 주는 지연기(221), 가중치(

Figure pat00009
)를 곱하는 탭(223), 각 신호들을 합산하는 합산기(225) 등을 포함하여 구성된다.The RHCP FIR filter 220 includes a delayer 221 for giving a delay value (z- 1 ) to the right-hand circularly polarized signal (x R1 ... x RM ), a weight
Figure pat00009
), A summer 225 for summing the signals, and the like.

이와 유사하게 LHCP FIR 필터(230)는 좌회전 원편파 신호(xL1...xLM)에 지연값(z-1)을 주는 지연기(321), 가중치(

Figure pat00010
)를 곱하는 탭(233), 각 신호들을 합산하는 합산기(235) 등을 포함하여 구성된다.Similarly, the LHCP FIR filter 230 includes a delayer 321 that gives a delay value z -1 to the left-handed circular polarization signal x L1 ... x LM ,
Figure pat00010
), A summer 235 for summing the signals, and the like.

각 탭(tap)(223,233)의 가중치는, 이중편파 단일안테나 모델이 적용된 MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 알고리즘을 통해 위성항법신호와 교란신호의 입사각에 따라 계산된다. The weights of the respective tapes 223 and 233 are calculated according to the incidence angles of the satellite navigation signal and the disturbance signal through a MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) algorithm using a dual polarization single antenna model.

가중치를 계산하는 MVDR 알고리즘은 다음과 같다.The MVDR algorithm for calculating the weights is as follows.

[수학식 1][Equation 1]

minimize

Figure pat00011
subject to
Figure pat00012
minimize
Figure pat00011
subject to
Figure pat00012

여기서,

Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
이다.here,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
to be.

또한, S는 제약 벡터(constraint vector)이고, R은 수신신호의 공분산 행렬이고, WH는 가중치 벡터, w* R1....w* RM은 우회전 원편파(RHCP:Right Hand Circularly Polarized) 성분 신호의 가중치이고, w* L1...w* LM은 좌회전 원편파(LHCP:Light Hand Circularly Polarized) 성분 신호의 가중치이고, E는 평균값, X는 수신신호 벡터, xR1...xRM은 수신신호의 RHCP 성분 신호이고, xL1...xLM은 수신신호의 LHCP 성분 신호이고, T는 전치(Transpose) 연사자이고, H는 에르미트(Hermitian) 연사자이다.In addition, S is a vector constraints (constraint vector) and, R is a covariance matrix of the received signal, W H is the weight vector, w .... w * R1 * RM is right circular polarization (RHCP: Right Hand Circularly Polarized) component and the weight of the signal, w * L1 ... w * LM is left circular polarization: and (LHCP Hand Circularly polarized Light) weight of the component signal, E is the mean value, X is the received signal vector, x x R1 ... RM are Where x L1 ... x LM is the LHCP component signal of the received signal, T is the transpose operator, and H is the Hermitian operator.

특히, 위 수학식 1을 만족시키는 가중치는 라그랑주 승수법((Lagrange Multiplier)을 통해 산출된다.In particular, the weights satisfying Equation (1) are calculated through the Lagrange Multiplier.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00016

Figure pat00016

이후, 계산된 가중치를 RHCP FIR 필터(220) 및 LHCP FIR 필터(230)에 적용함으로써 교란신호의 입사각 방향으로 null이 형성되고, 교란신호의 중심주파수 대역에 notch를 형성되고, 이를 통해 교란 신호의 영향이 감쇄된다. MVDR 알고리즘은 수신신호 전력을 최소화하면서 위성항법 신호의 입사각으로 1의 이득을 유지하는 알고리즘이므로, 위성항법 신호에 비해 강한 세기의 교란신호가 들어오는 경우, 교란신호에 대한 이득을 낮춤으로써 수신신호 전력을 최소화하며 그 결과로서 교란신호의 입사각 방향으로 null이 형성되고, 교란신호의 주파수 대역에 notch가 형성된다. 주파수 대역에 형성된 notch는 해당 대역에 매우 낮은 주파수 응답을 갖는 것을 의미하므로, 수신된 교란신호는 FIR를 통과하면서 그 영향이 감쇄된다.
Then, by applying the calculated weights to the RHCP FIR filter 220 and the LHCP FIR filter 230, null is formed in the incident angle direction of the disturbance signal, a notch is formed in the center frequency band of the disturbance signal, The effect is attenuated. Since the MVDR algorithm minimizes the received signal power and maintains the gain of 1 at the incidence angle of the satellite navigation signal, when the disturbance signal of strong intensity is input compared to the satellite navigation signal, the gain of the disturbance signal is lowered, As a result, null is formed in the incident angle direction of the disturbance signal, and notch is formed in the frequency band of the disturbance signal. Since the notch formed in the frequency band means having a very low frequency response in the corresponding band, the received disturbance signal attenuates its influence while passing through the FIR.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 위성 항법 신호를 수신하여 교란 신호를 감쇄하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 신호 수신부(도 1의 111)가 이중편파 단일 안테나를 통해 위성항법 신호를 수신한다(단계 S310).3 is a flowchart illustrating a process of receiving a satellite navigation signal and attenuating a disturbance signal according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a signal receiving unit (111 in FIG. 1) receives a satellite navigation signal through a dual polarization single antenna (step S310).

위성항법 신호가 수신되면, 신호 변환부(도 1의 113)가 수신된 항법신호를 디지털 항법 신호로 변환하고, 신호 저장부(도 1의 115)에 변환된 디지털 항법 신호를 저장한다(단계 S330,S340).When the satellite navigation signal is received, the signal converter (113 in FIG. 1) converts the received navigation signal into a digital navigation signal and stores the converted digital navigation signal in the signal storage unit (115 in FIG. 1) , S340).

이후, 신호 처리부(도 1의 121)가 유한 임펄스 응답 필터(FIR:Finite Impulse Response)를 이용하여 저장된 디지털 항법 신호의 공간 및/또는 주파수 영역에서 교란신호를 감쇄한다(단계 S340).Thereafter, the signal processing unit 121 of FIG. 1 attenuates the disturbance signal in the space and / or the frequency domain of the digital navigation signal stored using the finite impulse response filter (FIR) (step S340).

도 4는 도 3에 도시된 교란 신호 감쇄 단계(S340)를 세부적으로 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, FIR 필터(220,230)의 각 탭(223,233)에 적용할 가중치를 계산하고, 계산된 가중치를 FIR 필터에 적용한다(단계 S410,S420).FIG. 4 is a flow chart showing in detail the disturbance signal attenuation step (S340) shown in FIG. Referring to FIG. 4, weights to be applied to the taps 223 and 233 of the FIR filters 220 and 230 are calculated, and the calculated weights are applied to the FIR filter (steps S410 and S420).

이후, 교란 신호의 입사각 방향으로 널(null)이 형성되고, 교란 신호의 중심주파수 대역에 노치(notch)를 형성한다(단계 S430,S440).Thereafter, a null is formed in the incident angle direction of the disturbance signal, and a notch is formed in the center frequency band of the disturbance signal (steps S430 and S440).

100: 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치
110: 신호 수집기
111: 위성 항법 신호 수신부
113: 신호 변환부
120: 신호 처리기
121: 신호 처리부
210: 이중편파 안테나
220: RHCP(Right Hand Circulary Polarized) FIR(Finite Impulse Response) 필터
221,231: 지연기
223,233: 탭
225,235: 합산기
230: LHCP(Left Hand Circulary Polarized) FIR(Finite Impulse Response) 필터
240: 최종 합산기
100: Dual polarized single antenna anti-jamming device
110: Signal collector
111: Satellite navigation signal receiver
113: Signal conversion section
120: Signal processor
121: Signal processor
210: Dual polarized antenna
220: Right Hand Circular Polarized (RHCP) Finite Impulse Response (FIR) filter
221,231: retarder
223, 233:
225,235:
230: Left Hand Circular Polarized (LHCP) Finite Impulse Response (FIR) filter
240: Final totalizer

Claims (8)

이중편파 단일 안테나를 통해 위성항법 신호를 수신하는 신호 수신부;
수신된 항법신호를 디지털 항법 신호로 변환하는 신호 변환부;
변환된 디지털 항법 신호를 저장하는 신호 저장부; 및
유한 임펄스 응답 필터(FIR:Finite Impulse Response)를 이용하여 저장된 디지털 항법 신호의 공간 및 주파수 영역에서 교란신호를 감쇄하는 신호 처리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치.
A signal receiving unit for receiving a satellite navigation signal through a dual polarization single antenna;
A signal converter for converting the received navigation signal into a digital navigation signal;
A signal storage unit for storing the converted digital navigation signal; And
A signal processor for attenuating a disturbance signal in a spatial and frequency domain of a digital navigation signal stored using a finite impulse response filter (FIR);
Wherein the dual-polarized single-antenna anti-jamming device comprises:
제 1 항에 있어서,
상기 유한 임펄스 응답 필터의 각 탭의 가중치는, 이중편파 단일안테나 모델이 적용된 MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 알고리즘을 통해 위성항법신호와 교란신호의 입사각에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치.
The method according to claim 1,
Wherein a weight of each tap of the finite impulse response filter is calculated according to an incident angle of a satellite navigation signal and a disturbance signal through an MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) algorithm using a dual polarization single antenna model. Jamming device.
제 2 항에 있어서,
상기 MVDR 알고리즘은 수학식 minimize
Figure pat00017
subject to
Figure pat00018
(여기서,
Figure pat00019
,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
, S는 제약 벡터(constraint vector)이고, R은 수신신호의 공분산 행렬이고, WH는 가중치 벡터, w* R1....w* RM은 우회전 원편파(RHCP:Right Hand Circularly Polarized) 성분 신호의 가중치이고, w* L1...w* LM은 좌회전 원편파(LHCP:Light Hand Circularly Polarized) 성분 신호의 가중치이고, E는 평균값, X는 수신신호 벡터, xR1...xRM은 수신신호의 RHCP 성분 신호이고, xL1...xLM은 수신신호의 LHCP 성분 신호이고, T는 전치(Transpose) 연사자이고, H는 에르미트(Hermitian) 연사자이다으로 정의되는 것을 특징으로 하는 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치.
3. The method of claim 2,
The MVDR algorithm can be expressed as Equation
Figure pat00017
subject to
Figure pat00018
(here,
Figure pat00019
,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
, S is a vector constraints (constraint vector) and, R is a covariance matrix of the received signal, W H is the weight vector, w .... w * R1 * RM is right circular polarization (RHCP: Right Hand Circularly Polarized) component signal and a weight, w * L1 ... w * LM is left circular polarization: and (LHCP Hand Circularly polarized Light) weight of the component signal, E is the mean value, x is the received signal vector, x x R1 ... RM are received a RHCP signal component of the signal, x ... x L1 LM is a LHCP signal component of the received signal, T is the transpose (transpose) dead soft, H is characterized in that which is defined as the Hermitian (Hermitian) open lion Dual polarized single antenna anti - jamming device.
제 3 항에 있어서,
상기 S는 수학식
Figure pat00022
(여기서,
Figure pat00023
는 위성항법신호의 입사각으로써 위성항법신호의 항법데이터로부터 얻어지는 값이다)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치.
The method of claim 3,
The above S is expressed by the following equation
Figure pat00022
(here,
Figure pat00023
Is a value obtained from the navigation data of the satellite navigation signal as an incident angle of the satellite navigation signal).
제 3 항에 있어서,
상기 가중치는 라그랑주 승수법((Lagrange Multiplier)을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치.
The method of claim 3,
Wherein the weight is calculated by a Lagrange Multiplier. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 5 항에 있어서,
상기 랑그랑주 승수법은 수학식
Figure pat00024
으로 정의되는 것을 특징으로 하는 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치.
6. The method of claim 5,
The Lagrange multiplier method can be expressed by the following equation
Figure pat00024
Wherein the antenna is defined as a single-pole single-antenna anti-jamming device.
제 2 항에 있어서,
상기 교란신호의 감쇄는 상기 유한 임펄스 응답 필터의 각 탭에 상기 가중치가 적용됨으로써 상기 교란 신호의 입사각 방향으로 널(null)이 형성되고, 상기 교란 신호의 중심 주파수 대역에 노치(notch)가 형성됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중편파 단일 안테나 항재밍 장치.
3. The method of claim 2,
In the attenuation of the disturbance signal, a null is formed in the incident angle direction of the disturbance signal by applying the weight to each tap of the finite impulse response filter, and a notch is formed in the center frequency band of the disturbance signal Wherein the first and second polarized single-antenna anti-
신호 수신부가 이중편파 단일 안테나를 통해 위성항법 신호를 수신하는 단계;
신호 변환부가 수신된 항법신호를 디지털 항법 신호로 변환하는 단계;
신호 저장부가 변환된 디지털 항법 신호를 저장하는 단계; 및
신호 처리부가 유한 임펄스 응답 필터(FIR:Finite Impulse Response)를 이용하여 저장된 디지털 항법 신호의 공간 및 주파수 영역에서 교란신호를 감쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중편파 단일 안테나 항재밍 방법.
Receiving a satellite navigation signal through a dual polarization single antenna;
Converting the received navigation signal into a digital navigation signal;
Storing the digital navigation signal converted by the signal storage unit; And
And a step of attenuating the disturbance signal in a spatial and frequency domain of the digital navigation signal stored by using the finite impulse response filter (FIR) of the signal processing unit.
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