KR20170109409A - 무인항공기를 이용한 전파방향탐지 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인 항공기를 이용한 전파 방향 탐지 장치로, 무인항공기와, 상기 무인 항공기의 소정 위치에 설치되어 주변의 전파를 수신하는 방향탐지용 안테나와, 상기 무인항공기의 소정 위치에 설치되고, 일 위치에서 상기 방향탐지용 안테나를 통해 전파를 수신함에 따라 그 전파의 방향을 탐지하고, 다른 위치로 이동한 후 상기 방향탐지용 안테나를 통해 전파 방향을 탐지하고, 상기 둘 이상의 위치들 각각에서 탐색된 전파 방향들을 분석하여 전파 발생 대상의 위치를 탐색하는 전파 방향 처리부를 포함한다.

Description

무인항공기를 이용한 전파방향탐지 방법 및 장치{Apparatus and Method for Detecting Direction of Radio Wave Direction using Unmaned Aerial Vehicle}

본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 특히 전파 방향을 탐지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 매우 다양한 무선통신기술이 개발되고 사용됨에 따라 실생활에서 매우 많은 전파가 이용되고 있다. 3G 기지국뿐만 아니라 LTE 기지국들이 도심 곳곳에 설치되고 있으며 Wi-Fi 액세스포인트 등 일반 국민들이 사용하는 전파 이용 기기들은 매우 다양하다. 뿐만 아니라 다양한 무선기기들은 해외 수출입이 활발하고 자유로워서 많이 유입되고 있다. 이 중에서 우리나라에서는 사용할 수 없는 무선기기지만 불법적으로 사용되는 경우도 많다. 이러한 불법기기로 인하여 허가를 받고 사용하고 있는 무선기기들의 서비스에 악영향을 미치기 때문에 전파를 관리하는 곳에서는 전파관리의 일환으로 이러한 불법 기기들의 사용 위치를 찾아 제거하고 있다. 전파사용에 불편을 느낄 수 있는 유해 혼신이 발생한 경우, 유해 혼신원을 찾기 위해서 이동형 전파방향 탐지 시스템을 이용하여 여러 방향에서 측정하고 측정 결과를 분석하여 유해 혼신원을 찾아내게 된다.

하지만, 높은 빌딩이 많은 복잡한 도시의 환경에서는 여러 제약조건 때문에 신호 송신원을 찾기는 쉽지 않다. 또한, 각 지역의 고정된 지점에 고정형 전파방향 탐지 시스템을 설치하여 전파를 모니터링하고 있으며, 불법 전파 또는 유해 간섭원이 발생한 경우에는 위치를 찾아서 신호 발생원을 제거하기도 하지만 고정되어 있다는 운영상의 한계로 모든 불법 전파 또는 유해 간섭원을 찾아 낼 수는 없다.

전파이용 관리 및 무선설비를 관리함에 있어서 전파의 송신위치를 탐지하는 것은 매우 중요한 사항이다. 허가받지 않은 전파의 이용 또는 허가받지 않은 무선설비로부터 발사되는 전파는 허가를 받고 전파를 사용하는 무선설비에 간섭영향을 주어 무선통신의 질을 떨어뜨리고 심지어는 통신을 할 수 없게 만드는 경우도 있다.

본 발명에서는 허가받지 않고 사용되는 불법전파, 다른 사용자들에게 간섭영향을 주는 유해 혼신원을 찾아내는 등 전파관리에 필요한 전파 송신원 탐지를 정확하고 효율적으로 수행할 수 있도록 하기 위해서 무인항공기를 이용한 전파방향 탐지 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 무인 항공기를 이용한 전파 방향 탐지 장치로, 무인항공기와, 상기 무인 항공기의 소정 위치에 설치되어 주변의 전파를 수신하는 방향탐지용 안테나와, 상기 무인항공기의 소정 위치에 설치되고, 일 위치에서 상기 방향탐지용 안테나를 통해 전파를 수신함에 따라 그 전파의 방향을 탐지하고, 다른 위치로 이동한 후 상기 방향탐지용 안테나를 통해 전파 방향을 탐지하고, 상기 둘 이상의 위치들 각각에서 탐색된 전파 방향들을 분석하여 전파 발생 대상의 위치를 탐색하는 전파 방향 처리부를 포함한다.

본 발명에 따라, 무인항공기를 이용하여 전파 송신위치 및 송신방향을 측정할 경우 사람이 근접하기 어려운 곳에 쉽게 활용할 수 있으며, 전파 세기가 강한 안테나 근처에 사람이 직접 가지 않아도 되므로 안전하게 측정을 완료할 수 있다.

또한, 지상에서 전파 방향을 탐지할 경우 지형·지물의 영향으로 정확하지 않거나 탐지하고자 하는 신호가 잡히지 않는 경우도 발생하지만 무인항공기를 이용할 경우 지형·지물의 영향을 거의 받지 않기 때문에 정확하고 신속하게 방향을 탐지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인항공기를 이용한 전파방향 탐지 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인항공기를 이용한 전파 송신 위치 탐지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인항공기를 이용한 전파 송신 위치 탐지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 자유공간에서 주파수에 따른 전파 감소량을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인항공기를 이용한 전파방향탐지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인항공기를 이용한 전파방향 탐지 장치를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 무인항공기를 이용한 전파방향 탐지 장치(100)는 지상의 조정기(1)에 의해 무인항공기 운행 명령 및 전파 측정이 원격 제어될 수 있다.

무인항공기를 이용한 전파방향 탐지 장치(이하 '장치'로 기재함)(100)는 무인항공기(110)에 전파를 측정할 수 있는 방향 탐지용 안테나(120)가 설치되고, 무인 항공기(110)의 소정 위치에 조정기(1)와 연동하여 전파 측정, 명령 수행 및 보고 등을 처리할 수 있는 프로세서인 방향 탐지 처리부(130)가 장착된 형태로 구성될 수 있다.

여기서, 무인 항공기(110)는 소위 드론(Drone)으로, 사람이 타지 않고 무선전파의 유도에 의해서 비행하는 비행기나 헬리콥터 모양의 비행체를 의미하는 것으로, 활용 목적에 따라 다양한 크기와 성능을 가진 비행체들이 다양하게 개발되고 있다.

방향탐지용 안테나(1)는 전파 측정 성능을 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 무인 항공기(110)의 상부에 설치될 수 있으나, 이는 본 발명의 일 실시 예일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 무인 항공기의 형태 또는 전파 측정 대상의 위치에 따라 방향 탐지용 안테나(1)의 설치 위치는 하부 및 측면 등 다양할 수 있다. 또한, 측정하고자 하는 주파수 대역에 따라 교체될 수 있다. 또한, 방향탐지를 위해 지향성 안테나를 사용할 수 있다.

방향 탐지 처리부(130)는 조정기(1)와의 원활한 데이터 송수신을 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 무인 항공기(110)의 하부에 설치될 수 있으나, 이 또한 본 발명의 일 실시 예일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 무인 항공기의 형태 또는 전파 측정 대상의 위치에 따라 방향 탐지 처리부(130)의 설치 위치는 다양할 수 있다.

방향 탐지 처리부(130)는 상세하게는 전파측정부(131), 제어부(132) 및 데이터 송신부(133)를 포함하여 구성될 수 있다.

전파측정부(131)는 방향탐지용안테나(120)와 연결되어 실제 전파를 측정할 수 있는 스펙트럼 분석 기능을 담당한다.

제어부(132)는 전파측정부(131)의 제어 및 데이터 처리, 가공 및 저장 등을 담당하는데, 측정된 데이터로부터 전파의 송신 방향과 송신 위치를 산출하는 역할을 한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.

데이터송신부(133)는 측정된 결과 데이터의 실시간 모니터링이나 저장을 위해 조정기(1)로 데이터를 전송한다. 또한, 일 실시 예에 따라, 데이터는 항공 촬영 영상도 포함될 수 있다.

그러면, 조정기(1)의 데이터수신부(11)는 데이터송신부(133)로부터 전송되는 데이터를 수신하고, 조정기(1) 내부의 처리 프로세서에서 이를 분석하여 그에 따른 명령 등을 장치(100)에 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인항공기를 이용한 전파 송신 위치 탐지 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 장치(100)가 임의의 장소(200)에서 방향탐지용안테나(20)를 이용하여 수신된 신호 중에서 찾고자 하는 신호를 측정한다. 신호의 측정은 전파측정부(131)에서 이루어지며 제어부(132)에서 신호의 방향을 산출하게 된다. 그런후, 산출된 신호의 방향으로 장치(200)를 일정 거리 이동시킨 지점(201)에서 다시 신호측정을 수행하고 측정된 값의 신호의 방향을 산출한다. 장치(100)는 다시 일정 거리 이동시킨 지점(202)에서 신호측정을 수행하여 신호 방향을 산출한다. 이러한 과정을 반복함으로써 장치(100)는 찾고자 하는 신호의 송신지점(210)을 찾을 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인항공기를 이용한 전파 송신 위치 탐지 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 장치(100)는 임의의 장소(300)에서 방향탐지안테나를 이용하여 수신된 신호 중에서 찾고자 하는 신호를 측정한다. 신호의 측정은 전파측정부(131)에서 이루어지며 제어부(132)에서 신호의 방향을 산출하게 된다. 장치(100)를 첫 번째 측정 지점(300)과 충분히 떨어진 지점(301)으로 이동시켜 방향탐지안테나를 이용하여 신호를 측정하고 신호의 방향을 산출한다. 그 다음 장치(100)는 또 다른 지점(302)으로 이동시켜 신호측정 및 신호의 방향을 산출한다. 각 지점(300, 301, 302)에서 산출된 신호 방향 결과를 조합하여 신호의 송신위치(310)를 찾을 수 있다. 이러한 과정을 빠르게 수행하기 위해서 무인항공기 3대를 이용하여 각각 다른 지점에서 신호 측정 및 방향 탐지를 수행하게 한 다음 그 결과를 한곳에서 처리하여 신호 송신위치를 찾을 수 있다.

도 4는 자유공간에서 주파수에 따른 전파 감소량을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 제어부(132)는 측정된 데이터를 이용하여 전파 송신점 위치를 추정한다. 무인 항공기(110)를 이용하면 상공에서 전파 세기를 측정하므로 송신점과 무인 항공기(110) 사이에 지형·지물이 거의 존재하지 않아 자유공간이 확보되며 전파 세기의 감소량이 자유공간에서의 감소량과 유사하게 된다. 예컨대, 54MHz 대역의 신호의 송신점을 추정할 경우에 한지점(410)에서 측정한 결과하고 그 다음지점(420)에서 측정한 결과의 차이가 5dB이라면, 그 지점과의 거리 차이는 알고 있기 때문에 송신점으로부터 420의 지점은 100m 정도 떨어져 있다고 추정할 수 있다. 그 다음지점(430)에서 측정하게 되면 약 7dB정도 신호가 감쇄되며 송신점과의 거리는 약 50m 정도 떨어져 있다고 추정할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 무인항공기를 이용한 전파방향탐지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 장치(100)는 소정 위치에서 측정하고자 하는 대상에서 발생되는 전파 측정을 수행(S510)하고, 그 방향을 산출한다(S520). 그런 후, 장치(100)는 위치를 이동(S530)하여, 신호 측정을 통한 방향 산출을 다시 수행한다(S540). 이때, 이동은 전파 방향을 항하여 이동할 수도 있고, 측정한 지점과 충분히 떨어진 지점으로 이동할 수도 있다.

그런 후, 장치(100)는 다시 위치를 이동할 것인지를 판단(S550)하여, 위치를 이동할 경우, S530으로 진행하고, 위치를 이동하지 않을 경우, 송신 지점을 탐색한다(S560). 이때, 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같은 자유공간에서 주파수에 따른 전파 감소량의 그래프를 이용하여 송신 지점을 탐색할 수 있다.

Claims (1)

1. 무인항공기와,
   상기 무인 항공기의 소정 위치에 설치되어 주변의 전파를 수신하는 방향탐지용 안테나와,
   상기 무인항공기의 소정 위치에 설치되고, 일 위치에서 상기 방향탐지용 안테나를 통해 전파를 수신함에 따라 그 전파의 방향을 탐지하고, 다른 위치로 이동한 후 상기 방향탐지용 안테나를 통해 전파 방향을 탐지하고, 상기 둘 이상의 위치들 각각에서 탐색된 전파 방향들을 분석하여 전파 발생 대상의 위치를 탐색하는 전파 방향 처리부를 포함함을 특징으로 하는 무인 항공기를 이용한 전파 방향 탐지 장치.

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