KR20190143264A - 2차원 방향탐지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방향탐지 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 2차원 방향탐지 장치는, 소정 개수의 안테나 배열로 이루어진 배열안테나부; 상기 소정 개수만큼의 수신 채널을 갖고, 상기 배열안테나부로부터 수신되는 신호를 증폭 및 필터링하는 신호 증폭 및 필터부; 상기 증폭 및 필터링한 신호를 분석하여, 특정 신호를 지속적으로 추적하면서 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 획득하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

2차원 방향탐지 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR FINDING 2-D DIRECTION}
본 발명은 방향탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.
탐지 대상의 신호원의 방향을 탐지하는 기술은 크게 수동형 방향탐지 방식과 능동형 방향탐지 방식으로 나뉜다. 능동형 방향탐지 방식은 레이더와 같이 신호를 송신하여, 목표물에 맞고 돌아오는 신호를 수신하여 방향을 탐지하는 방식이다. 반면, 수동형 방향탐지 방식은 신호의 송신 없이 탐지 대상의 신호원을 수신하여 방향을 탐지하는 방식이다.
능동형 방향탐지 방식에 비해 수동형 방향탐지 방식은 신호원을 송신하지 않으므로, 다른 전자감시 장비가 수동형 방향탐지 방식을 사용하는 장치의 특성 및 위치 또는 방향 등의 정보를 파악하기 어렵다.
수동형 방향탐지 방식은 진폭 비교 방향탐지, 위상비교 방향탐지 방식, 모노펄스 합/차 방식 등 여러 방식으로 나뉜다. 위상비교 방향탐지 방식은 하나의 베이스라인에 배치된 두 개 안테나에 수신된 신호의 위상차를 이용하여 방향탐지를 수행하는 방식이다. 이는 도래각을 갖는 신호원은 공간 차에 따른 전파지연시간을 갖게 되어, 두 개의 수신 신호 간 위상차가 발생되는 원리를 이용한 것이다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은, 원하는 특정 신호를 지속적으로 추적하여 상대 방위각과 상대 고각정보를 획득할 수 있도록 하는 2차원 방향탐지 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 소정 개수의 안테나 배열로 이루어진 배열안테나부; 상기 소정 개수만큼의 수신 채널을 갖고, 상기 배열안테나부로부터 수신되는 신호를 증폭 및 필터링하는 신호 증폭 및 필터부; 상기 증폭 및 필터링한 신호를 분석하여, 특정 신호를 지속적으로 추적하면서 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 획득하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 장치를 제공한다.
실시 예에 있어서, 상기 신호처리부는, 상기 증폭 및 필터링한 신호의 신호 제원을 획득하고, 상기 신호 제원을 이용하여 신호의 형태를 식별하는 신호분석부; 상기 신호분석부에서 획득한 신호 제원을 이용하여 고각 및 방위각 채널 간 위상차를 획득하고, 기 설정된 기준이 되는 방향탐지 데이터와 위상차 데이터를 이용하여, 상기 신호의 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 추정하는 도래각 추정부; 및 상기 신호분석부에서 식별한 신호의 형태 정보와 상기 도래각 추정부에서 추정한 상기 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 이용하여, 상기 특정 신호인지 여부를 식별하는 신호 추적부;를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 배열안테나부는, 방위각 및 고각 베이스라인을 갖는 3소자 이상의 안테나 배열로 이루어질 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 신호 제원은, 주파수, 위상, 채널 간 위상차, 신호세기 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 신호분석부는, 선형 주파수 스윕 신호, 잡음 신호, 다중 톤 신호, 단일 톤 신호 중 적어도 하나로 신호의 형태를 식별할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 기 설정된 기준이 되는 방향탐지 데이터는, 상기 배열안테나부의 위상 특성과 상기 신호 증폭 및 필터부의 각 채널 별 위상특성, 연결 케이블의 위상 특성을 고려하여 산출한 방위각 및 고각 채널 간 위상차에 따른 방향 탐지 데이터일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 소정 개수의 안테나 배열로 이루어진 배열안테나부를 통해, 신호를 수신하는 단계; 상기 소정 개수만큼의 수신 채널을 통해, 상기 수신한 신호를 증폭 및 필터링하는 단계; 및 상기 증폭 및 필터링한 신호를 분석하여, 특정 신호를 지속적으로 추적하면서 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 방법을 제공한다.
실시 예에 있어서, 상기 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 획득하는 단계;는, 상기 증폭 및 필터링한 신호의 신호 제원을 획득하고, 상기 신호 제원을 이용하여 상기 신호의 형태를 식별하는 단계; 상기 획득한 신호 제원을 이용하여 고각 및 방위각 채널 간 위상차를 획득하고, 기 설정된 기준이 되는 방향탐지 데이터와 위상차 데이터를 이용하여, 상기 신호의 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 추정하는 단계; 및 상기 식별한 신호의 형태 정보와 상기 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 이용하여, 상기 특정 신호인지 여부를 식별하는 단계;를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 배열안테나부는, 방위각 및 고각 베이스라인을 갖는 3소자 이상의 안테나 배열로 이루어질 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 신호 제원은, 주파수, 위상, 채널 간 위상차, 신호세기 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 신호의 형태를 식별하는 단계;는, 선형 주파수 스윕 신호, 잡음 신호, 다중 톤 신호, 단일 톤 신호 중 적어도 하나로 신호의 형태를 식별하는 단계;를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 기 설정된 기준이 되는 방향탐지 데이터는, 상기 배열안테나부의 위상 특성과 상기 수신 채널 별 위상특성, 연결 케이블의 위상 특성을 고려하여 산출한 방위각 및 고각 채널 간 위상차에 따른 방향 탐지 데이터일 수 있다.
본 발명에 따른 2차원 방향탐지 장치 및 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 원하는 특정 신호를 지속적으로 추적하여 상대 방위각과 상대 고각 정보를 획득하는 2차원 방향탐지 장치를 구현할 수 있다. 그리고, 본 발명을 이용하면 특정 신호원의 방향을 지속적으로 제공하여 플랫폼의 이동 방향을 제공하는데 사용할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 2차원 방향탐지 장치의 실시 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 2차원 방향탐지 방법의 실시 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 도 2에서 설명한 탐색단계의 구체적인 실시 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 도 2에서 설명한 추적단계의 구체적인 실시 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 3 및 도 4에서 설명한 신호 제원 및 형태를 식별하는 단계의 구체적인 실시 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 방위각과 고각 베이스 라인을 갖는 안테나 배열의 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 기술할 것이다. 이하의 설명에서 본 발명의 모든 실시형태가 개시되는 것은 아니다. 본 발명은 매우 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에 개시되는 실시형태에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시형태들은 출원을 위한 법적 요건들을 충족시키기 위해 제공되는 것이다. 동일한 구성요소에는 전체적으로 동일한 참조부호가 사용된다.
본 발명에서는 원하는 특정 신호를 지속적으로 추적하여 상대 방위각과 상대 고각 정보를 획득하는 2차원 방향탐지 장치에 대해 기술하였다. 현재 개발된 방향탐지 장치들은 대부분 방위각 정보만을 생성하며, 일부 방위각 고각 정보를 생성하는 장치도 있으나, 이것들은 원하는 특정 신호를 지속적으로 추적하여 방향탐지 정보를 획득하는 기능을 보유하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 2차원 방향탐지 장치의 실시 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 방향탐지 장치는, 배열안테나부(10), 신호 증폭 및 필터부(20), 신호처리부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.
배열안테나부(10)는, 고각과 방위각 베이스라인을 갖고, 안테나 소자 개수만큼 채널을 갖는다.
신호 증폭 및 필터부(20)는, 배열안테나로부터 수신된 신호를 증폭하고 원하는 대역만 통과하도록 필터링하는 안테나 소자 개수만큼 수신 채널을 갖는다.
신호처리부(30)는, 신호분석부(31), 도래각 추청부(32) 및 신호 추적부(33)를 포함한다.
신호분석부(31)는, 수신된 신호 제원인 신호세기, 주파수, 위상 정보 등을 획득하고, 이를 이용하여 신호의 형태를 식별하는 기능을 수행한다.
도래각 추정부(32)는, 신호분석부(31)에서 획득한 위상정보를 이용하여 고각 및 방위각 채널 간 위상차를 획득하고, 미리 저장된 기준이 되는 방향탐지 데이터와 위상차 데이터를 이용하여 신호원의 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 추정한다.
신호 추적부(33)는, 신호분석부(31)에서 식별한 신호원의 형태 정보와 도래각 추정부(32)에서 획득한 상대 고각 및 방위각 정보를 이용하여 원하는 특정 신호원인지 식별한다.
배열안테나부(10)는 방위각 및 고각 베이스라인을 갖는 3소자 이상의 안테나 배열로 이루어진 것을 의미한다. 안테나 소자는 각각의 출력 채널을 갖는다. 따라서, 신호 증폭 및 필터부(20)의 채널수는 안테나 소자의 개수를 따른다.
신호 증폭 및 필터부(20)는 증폭 및 필터링 기능 뿐 만 아니라 수신 대역폭과 주파수에 따라 수신신호의 주파수 변환을 수행할 필요가 있으며, 이와 같을 경우 슈퍼헤테로다인 수신 구조를 갖는다. 주파수 변환이 필요 없을 경우, 직접샘플링 수신구조를 갖는다. 수신호 증폭 및 필터부(20)의 각 채널은 모두 동일한 구조를 갖으며, 같은 이득 및 위상 특성이 나오도록 제작될 수 있다.
신호처리부(30)는 신호 증폭 및 필터부(20)에서 입력 받은 RF신호를 디지털 IQ 데이터로 변환하여 신호처리 하는 기능을 수행한다. 신호처리부(30)의 세부적으로 구성되어있는 신호분석부(31)에서는 RF 신호를 디지털 IQ 데이터로 변환 후 고속푸리에 변환을 수행하여, 수신 임계치 이상의 신호의 주파수, 신호세기, 위상, 채널 간 위상차 정보를 추출한다. 또한, 추출한 정보를 이용하여 신호의 형태를 식별한다.
도래각추정부(32)는 배열안테나부(10)의 위상특성과 신호 증폭 및 필터부(20)의 각 채널별 위상특성, 연결 케이블의 위상특성을 미리 측정하여 얻은 방위각 및 고각 채널 간 위상차에 따른 방향탐지 데이터를 저장하고 있다. 저장된 방향탐지 데이터와 신호분석부(31)에서 추출한 채널 간 위상차 정보를 비교 후 최소거리를 갖는 방향탐지 값을 도출하여 상대 고각 및 상대 방위각을 추정한다.
신호추적부(33)에서는 신호분석부(31)에서 식별한 신호원의 형태 정보와 도래각 추정부(32)에서 획득한 상대 고각 및 방위각 정보를 이용하여 원하는 특정 신호원의 상대 고각 및 방위각 정보, 신호의 형태 정보와 유사한지를 판단한다. 만약, 원하는 특정 신호원을 별도로 지정하지 않았을 경우, 최초 수신된 신호를 원하는 특정 신호원으로 자동 지정하고, 이와 동일한 신호가 지속적으로 수신되는 경우에 방향탐지 결과를 추정한다.
이와 같은 구성으로, 2차원 방향탐지 장치는 원하는 특정 신호를 지속적으로 추적하여 상대 방위각과 상대 고각 정보를 획득 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 2차원 방향탐지 방법의 실시 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 방향탐지장치는 원하는 특정 신호를 지속적으로 추적하여 상대 방위각과 상대 고각 정보를 획득 할 수 있다.
구체적으로, 2차원 방향탐지장치의 흐름도는 신호를 수신하기 위한 준비를 마친 상태의 대기단계(100)와, 신호원을 수집하고 원하는 특정 신호원이 획득 되었는지 확인하는 상태의 탐색단계(200)와, 탐색에서 원하는 특정 신호원이 획득 되었을 때 지속적으로 그 신호원을 추적하며 상대 방위각과 상대 고각정보를 생성하는 추적단계(300)로 구성된다.
대기단계(100)에서 도 1의 제어부(40)가 신호처리부(30)에 신호 수신을 시작하라는 명령을 전달하면, 2차원 방향탐지장치는 탐색단계(200)로 전환하여 신호를 수신 및 검출하고, 신호의 제원을 도출한다.
그리고, 도출한 제원을 이용하여 수신된 신호의 형태를 식별한 뒤, 고각 및 방위각 채널의 위상차를 이용하여 상대 고각과 방위각 정보를 도출한다. 그 후, 신호의 형태와 신호의 상대 고각 및 방위각 정보를 이용하여 원하는 특정 신호원과 동일한지 판단하고, 일정 확률이상 신호가 동일 할 경우 추적단계(300)로 전환한다.
만약, 그렇지 않은 경우 탐색단계(200)에서 폐루프를 형성하여 지속적으로 머물게 되며, 일정 확률이상 신호가 동일한지 루프가 돌 때마다 확인하게 된다.
추적단계(300)에서는 신호를 수신 및 검출하고, 신호의 제원을 도출한다. 도출한 제원을 이용하여 수신된 신호의 형태를 식별한 뒤, 고각 및 방위각 채널의 위상차를 이용하여 상대 고각과 방위각 정보를 도출한다.
그 후, 신호의 형태와 신호의 상대 고각 및 방위각 정보를 이용하여 원하는 특정 신호원과 동일한지 판단하고, 일정 확률이하로 신호가 동일하지 않을 경우, 제어부(40)에 추적 실패를 알리고, 제어부(40)가 대기로 전환하라는 명령을 신호처리부(30)에 전달하면, 대기상태(100)로 전환한다.
일정 확률이상 신호가 동일 할 경우, 추적단계(300)에 폐루프를 형성하여 지속적으로 머물게 되며, 일정 확률이상 신호가 동일한지 루프가 돌 때마다 확인한다.
만약, 원하는 특정 신호원이 지정되지 않았을 경우, 최초 수신된 신호원을 원하는 특정 신호원으로 자동 지정하여 동일 신호 판단을 한다. 만약, 추적단계(300)에서 추적실패를 하게 되고 대기단계(100)로 전환 후, 다시 탐색단계(200)로 전환될 경우에는, 새로운 최초 수신신호원을 원하는 특정 신호원으로 자동 지정하게 된다.
도 3은 도 2에서 설명한 탐색단계의 구체적인 실시 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 탐색단계(200)는 신호원을 수집하고 원하는 특정 신호원이 획득되었는지 확인하는 상태이다. 탐색 상태에서의 세부 흐름도를 살펴보면, 먼저 신호를 수신하고 수신한 신호가 수신임계치 이상에 존재하는지 확인한다.
만약, 수신임계치 이상의 신호가 존재하지 않는다면, 수신임계치 이상의 신호가 존재할 때까지 신호를 지속적으로 수신한다.
이와 달리, 수신임계치 이상의 신호가 존재한다면, 이 신호를 검출하여 신호의 제원 및 형태를 식별하게 된다. 식별한 신호의 제원 중 고각 및 방위각 채널 간 위상차 정보를 이용하여, 신호원의 방향탐지 정보를 산출한다.
그 후, 식별한 신호원의 신호 형태와 방향탐지 정보를 이용하여 원하는 특정 신호와 동일신호인지 판단하고, 동일신호 판정 확률이 일정 수준이상이 될 경우 추적상태로 전환한다. 만약, 동일신호 판정 확률이 일정 수준이하 일 경우, 지속적으로 탐색 상태 알고리즘을 수행하게 된다.
신호수신 단계(210)는 배열안테나부(10)에서 수신 받아, 신호 증폭 및 필터부(20)를 통과한 신호를 신호처리부(30)에서 신호처리하기 시작하는 것을 의미한다. 이 때, 아날로그 신호를 신호처리부(30)에서 디지털 신호로 변환 후, 고속 푸리에 변환을 수행하게 된다.
그 후 수신임계치 이상 신호 유무를 확인하는 단계(220)가 진행된다. 신호검출(230)을 통해 수신임계치를 넘는 신호를 검출하고, 신호제원 및 형태 식별단계(240)에서 해당 신호의 주파수, 위상, 채널 간 위상차, 신호세기 정보 및 신호 형태를 식별한다.
방향탐지 정보 산출단계(250)에서는, 기 획득한 채널 간 위상차 정보를 이용하여 기준이 되는 방향탐지 데이터와 비교하여 최소거리의 상대 고각 및 방위각 정보를 산출한다.
그리고, 동일신호 판단단계(260)에서는, 신호제원 및 형태 식별단계(240)와 방향탐지 정보 산출단계(250)에서 얻은 신호 형태 및 상대 방위각 및 상대 고각 정보를 이용하여, 원하는 특정 신호와 동일한지 확인한다.
도 4는 도 2에서 설명한 추적단계의 구체적인 실시 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 추적단계(300)는 탐색에서 원하는 특정 신호원이 획득 되었을 때, 지속적으로 그 신호원을 추적하며 상대 방위각과 상대 고각정보를 생성하는 상태이다. 탐색 상태에서의 세부 흐름도를 살펴보면, 먼저 신호를 수신하고 수신한 신호가 수신임계치 이상에 존재하는지 확인한다.
만약, 수신임계치 이상의 신호가 특정 확률 이하로 존재하지 않는다면, 제어부(40)에 추적 실패를 알리고, 제어부(40)가 대기로 전환하라는 명령을 신호처리부(30)에 전달하여, 대기단계(100)로 전환된다.
만약, 수신임계치 이상의 신호가 존재한다면, 이 신호를 검출하여 신호의 제원 및 형태를 식별하게 된다. 식별한 신호의 제원 중 고각 및 방위각 채널 간 위상차 정보를 이용하여 신호원의 방향탐지 정보를 산출한다.
그 후 식별한 신호원의 신호 형태와 방향탐지 정보를 이용하여 원하는 특정 신호와 동일신호인지 판단한다. 동일신호 판정 확률이 일정 확률이하로 신호가 동일하지 않을 경우, 제어부(40)에 추적 실패를 알리고, 제어부(40)가 대기로 전환하라는 명령을 신호처리부(30)에 전달하면 대기단계(100)로 전환된다. 일정 확률이상 신호가 동일 할 경우 추적단계(300)에 폐루프를 형성하여 지속적으로 머물게 되며, 일정 확률이상 신호가 동일한지 루프가 돌 때마다 확인하게 된다.
신호수신단계(310)는 배열안테나부(10)에서 수신 받아, 신호 증폭 및 필터부(20)를 통과한 신호를 신호처리부(30)에서 신호처리하기 시작하는 것을 의미한다.
이 때 아날로그 신호를 신호처리부(30)에서 디지털 신호로 변환 후 고속 푸리에 변환을 수행하게 된다. 그 후 수신임계치 이상 신호 유무를 확인하는 단계(320)가 진행된다.
신호검출단계(330)를 통해 수신임계치를 넘는 신호를 검출하고, 신호제원 및 형태 식별단계(340)에서 해당 신호의 주파수, 위상, 채널 간 위상차, 신호세기 정보 및 신호 형태를 식별한다.
방향탐지 정보 산출단계(350)에서는 기 획득한 채널 간 위상차 정보를 이용하여 기준이 되는 방향탐지 데이터와 비교하여 최소거리의 상대 고각 및 방위각 정보를 산출한다.
동일신호 판단단계(360)에서는 신호제원 및 형태 식별단계(340)와 방향탐지 정보 산출단계(350)에서 얻은 신호 형태 및 상대 방위각 및 상대 고각 정보를 이용하여 원하는 특정 신호와 동일한지 확인한다.
도 5는 도 3 및 도 4에서 설명한 신호 제원 및 형태를 식별하는 단계의 구체적인 실시 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 신호 제원 및 형태 식별단계(240, 340)에서는, 해당 신호의 주파수, 위상, 채널 간 위상차, 신호세기 정보 및 신호 형태를 식별한다. 도 5에서는 신호 형태를 식별하는 흐름도를 상세히 나타내었다.
본 발명에서는 선형 주파수 스윕 신호, 잡음 신호, 다중 톤 신호, 단일 톤 신호 총 4 가지 신호 식별이 가능한 방법을 제시하였다. 신호검출 후, 신호 검출 개수(241, 341)에서는 검출된 신호의 개수를 확인하여 특정 개수 A 미만일 경우 단일 톤 신호(248, 348)로 신호 형태를 식별하게 된다.
특정 개수 A 이상일 경우 다수 bin 연속성 유무(242, 342)를 판단한다. 이 때 다수 bin 연속성의 의미는 고속 푸리에 변환 후 얻을 수 있는 bin이 검출된 신호에 의해 연속되어 있는지를 말한다.
만약 연속되어 있을 경우, 검출된 신호의 I/Q 데이터를 이용하여 주파수 변화 규칙성 유무(244, 344)를 확인하고, 규칙성이 있을 경우 선형 주파수 스윕 신호(245, 345)로 신호 형태를 식별한다.
만약 규칙성이 없을 경우 잡음 신호(246, 346)로 신호 형태를 식별한다.
다수 bin 연속성 유무(242, 342)에서 연속성이 없을 경우, 불연속 지점의 개수(243, 343)를 파악하여 불연속 지점의 개수가 B보다 클 경우 위상 규칙성 유무(244, 344)를 판단하며, B보다 작을 경우 다중 톤 신호(247, 347)로 신호 형태를 식별한다.
신호 형태를 식별하게 된 후에는 신호 제원 식별(249, 349)에서 신호의 주파수, 위상, 채널간 위상차, 크기를 식별하고 방향탐지 정보 산출(250, 350)을 수행한다.
도 6은 방위각과 고각 베이스 라인을 갖는 안테나 배열의 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 2차원 방향탐지를 위해서는 방위각과 고각 베이스라인을 갖는 안테나 배열이 필요하다. 도 6은 배열안테나부(10)에 해당하는 고각과 방위각 베이스라인을 갖는 4소자 배열안테나를 나타내었다.
4소자의 안테나를 이용하면 방위각과 고각의 베이스라인을 같은 길이로 작은 공간 안에 배치할 수 있다. 배열안테나부(10)는 고각 제1안테나(11), 고각 제2 안테나(12), 방위각 제1 안테나(13), 방위각 제2 안테나(14)로 구성되며, 고각 제1안테나(11)와 고각 제2 안테나(12)가 이루는 선을 고각 베이스라인이라 한다.
또한, 방위각 제1 안테나(13)와 방위각 제2 안테나(14)가 이루는 선을 방위각 베이스라인이라 한다. 각 베이스라인을 구성하는 두 안테나에서 수신된 신호는, 수신된 방향에 따른 공간위상차를 갖게 되고, 수신된 신호의 위상차를 이용하여 상대 고각과 상대 방위각 정보를 추정할 수 있다.
본 발명에 따른 2차원 방향탐지 장치 및 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 원하는 특정 신호를 지속적으로 추적하여 상대 방위각과 상대 고각 정보를 획득하는 2차원 방향탐지 장치를 구현할 수 있다. 그리고, 본 발명을 이용하면 특정 신호원의 방향을 지속적으로 제공하여 플랫폼의 이동 방향을 제공하는데 사용할 수 있다는 장점이 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (12)

  1. 소정 개수의 안테나 배열로 이루어진 배열안테나부;
    상기 소정 개수만큼의 수신 채널을 갖고, 상기 배열안테나부로부터 수신되는 신호를 증폭 및 필터링하는 신호 증폭 및 필터부;
    상기 증폭 및 필터링한 신호를 분석하여, 특정 신호를 지속적으로 추적하면서 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 획득하는 신호처리부; 및
    상기 신호처리부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    상기 증폭 및 필터링한 신호의 신호 제원을 획득하고, 상기 신호 제원을 이용하여 신호의 형태를 식별하는 신호분석부;
    상기 신호분석부에서 획득한 신호 제원을 이용하여 고각 및 방위각 채널 간 위상차를 획득하고, 기 설정된 기준이 되는 방향탐지 데이터와 위상차 데이터를 이용하여, 상기 신호의 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 추정하는 도래각 추정부; 및
    상기 신호분석부에서 식별한 신호의 형태 정보와 상기 도래각 추정부에서 추정한 상기 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 이용하여, 상기 특정 신호인지 여부를 식별하는 신호 추적부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배열안테나부는,
    방위각 및 고각 베이스라인을 갖는 3소자 이상의 안테나 배열로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 신호 제원은,
    주파수, 위상, 채널 간 위상차, 신호세기 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 신호분석부는,
    선형 주파수 스윕 신호, 잡음 신호, 다중 톤 신호, 단일 톤 신호 중 적어도 하나로 신호의 형태를 식별하는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 기 설정된 기준이 되는 방향탐지 데이터는,
    상기 배열안테나부의 위상 특성과 상기 신호 증폭 및 필터부의 각 채널 별 위상특성, 연결 케이블의 위상 특성을 고려하여 산출한 방위각 및 고각 채널 간 위상차에 따른 방향 탐지 데이터인 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 장치.
  7. 소정 개수의 안테나 배열로 이루어진 배열안테나부를 통해, 신호를 수신하는 단계;
    상기 소정 개수만큼의 수신 채널을 통해, 상기 수신한 신호를 증폭 및 필터링하는 단계; 및
    상기 증폭 및 필터링한 신호를 분석하여, 특정 신호를 지속적으로 추적하면서 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 획득하는 단계;는,
    상기 증폭 및 필터링한 신호의 신호 제원을 획득하고, 상기 신호 제원을 이용하여 상기 신호의 형태를 식별하는 단계;
    상기 획득한 신호 제원을 이용하여 고각 및 방위각 채널 간 위상차를 획득하고, 기 설정된 기준이 되는 방향탐지 데이터와 위상차 데이터를 이용하여, 상기 신호의 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 추정하는 단계; 및
    상기 식별한 신호의 형태 정보와 상기 상대 고각 및 상대 방위각 정보를 이용하여, 상기 특정 신호인지 여부를 식별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 배열안테나부는,
    방위각 및 고각 베이스라인을 갖는 3소자 이상의 안테나 배열로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 신호 제원은,
    주파수, 위상, 채널 간 위상차, 신호세기 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 신호의 형태를 식별하는 단계;는,
    선형 주파수 스윕 신호, 잡음 신호, 다중 톤 신호, 단일 톤 신호 중 적어도 하나로 신호의 형태를 식별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 기 설정된 기준이 되는 방향탐지 데이터는,
    상기 배열안테나부의 위상 특성과 상기 수신 채널 별 위상특성, 연결 케이블의 위상 특성을 고려하여 산출한 방위각 및 고각 채널 간 위상차에 따른 방향 탐지 데이터인 것을 특징으로 하는 2차원 방향탐지 방법.
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