KR20200001244U

KR20200001244U - Method and Apparatus for Detecting Radio Propagation Position Using Unmanned Aerial Vehicle

Info

Publication number: KR20200001244U
Application number: KR2020180005607U
Authority: KR
Inventors: 서기원
Original assignee: 서기원
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2020-06-15

Abstract

원격조작으로 비행할 수 있는 무인 비행체에 전파 방향 위치탐지를 목적으로 전파 탐지안테나와 수신기 및 데이터 로그를 비행체에 장착시키고 GPS위치정보와 함께 데이터를 실시간 탐색 검색하여 저장하도록 하는 비행체로서 데이터를 수취하고, 그 데이터를 바탕으로 분석하여 빠르고 정확한 전파의 발신 위치 정보를 얻는데 그 목적이 있다. It is equipped with a radio wave detection antenna, a receiver, and a data log on a vehicle for the purpose of detecting the direction of radio waves on an unmanned aerial vehicle that can fly remotely, and collects data in real time by searching and storing data along with GPS location information. The purpose of this is to obtain the location information of fast and accurate transmission of radio waves by analyzing based on the data.

Description

Method and Apparatus for Detecting Radio Propagation Position Using Unmanned Aerial Vehicle}

무선전파 방향 위치탐지Radio wave direction location detection

무선전파 방향탐지를 기반으로 하는 전파발신 위치탐지Location detection based on radio wave direction detection

특허실용신안 출원 1020160033498 (2016.03.21) 무인항공기를 이용한 전파방향탐지 방법 및 장치Patent utility model application 1020160033498 (2016.03.21) Radio wave direction detection method and device using unmanned aerial vehicle 특허실용신안 출원 1020150009860 (2015.01.21) 가변익을 이용한 방향탐지장치Patent utility model application 1020150009860 (2015.01.21) Direction detection device using variable wing 특허실용신안 출원 1020160062921 (2016.05.23) 무인기를 이용한 전파 송출원 위치 추정 방법 및 장치Patent utility model application 1020160062921 (2016.05.23) Method and apparatus for estimating location of radio wave origin using unmanned aerial vehicles

정보과학회논문지 (Journal of KIISE)Journal of Information Science (Journal of KIISE) 드론 비행제어 프로그램을 위한 계층적 ARINC 653의 파티션 내 통신 구현Implementation of hierarchical ARINC 653 intra-partition communication for drone flight control program 정보과학회논문지 (Journal of KIISE)Journal of Information Science (Journal of KIISE) 드론의 고도 유지를 위한 가속도센서 기반 고도 측정 알고리즘 개선 Improved altitude measurement algorithm based on accelerometer to maintain drone altitude 정보과학회논문지 (Journal of KIISE)Journal of Information Science (Journal of KIISE) 고도를 달리하는 드론들의 협력에 의한 확률기반 목표물 탐색 방법Probability-based target search method by cooperation of drones of different altitudes

무선전파 방향탐지는 안테나와 수신기를 결합하여 1조로 운용되며, 필드에서 무선전파를 수신하고 그 수신음 또는 수신되는 RSSI 데이터를 신호의 강약을 바탕으로 전파 송신방향을 임의 인식하는 것이며, 일정 장소를 이동하여 또다시 전파 송신위치를 수신하여 송신 방향을 임의 인지하고 나서 전자와 후자의 전파가 송신되는 방향을 바탕으로 크로스 되는 지점을 가상하여 선택함으로써 전파송신 위치를 가늠하게 되는 것으로서 그 오차는 인적 자원에 따라서 또는 경험에 따라서 매우 편차가 크다 또한 방향탐지 위치 오차를 줄이기 위해서는 다수회의임의 수신 점을 옮겨가며 수회 또는 수십 회의 탐지가 필요하다, 전파 수신감도가 명확하도록 발신 점 가까이 접근해야 하는 단점이 있어 한마디로 아날로그적인 방향탐지방식이다. 무선전파 방향탐지를 기반으로 하는 전파발신 위치추적은 전파를 일정기간 주기적으로 또는 간헐적으로 무선 전파를 송신하는 송신기를 비콘 송신기 또는 발신기라 부르며, 무선 송신기의 전파발신 위치를 추적하기 위한 근사치 주파수대의 지향성 안테나와 수신기를 소지하고 인위적으로 필드를 탐사하며 무선전파 방향탐지 위치정보를 얻음으로 많은 시간과 노력을 기울여야 하며 결과물 또한, 정확도가 떨어지는 매우 느린 정보를 취득하고 있어 이를 개선 하고자 하는 것이다. 또한, 선행기술은 일반적으로 아날로그적인 방법을 단순히 무인비행체에 실어서 운용하는 것에 불과하다. 즉 무인항공기는 특정 위치에서 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 방식을 취하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기를 이용한 단순한 장치일뿐이어서 단순한 전파 방향탐지에 범주를 벚어나지 못하고 있다.The radio wave direction detection is operated in a pair by combining the antenna and the receiver, and receives radio waves in the field and randomly recognizes the radio wave transmission direction based on the strength of the signal by receiving the received sound or the received RSSI data, and moves to a certain place Then, by receiving the radio wave transmission location again and recognizing the transmission direction randomly, the location of radio wave transmission is estimated by virtually selecting the crossing point based on the transmission direction of the former and latter radio waves. Therefore, depending on experience or experience, the deviation is very large. In addition, in order to reduce the position error of the direction detection, it is necessary to detect multiple times or dozens of times while moving multiple random reception points. It is an analog direction detection method. Radio transmission direction tracking based on radio wave direction detection refers to a transmitter that transmits radio waves periodically or intermittently for a certain period of time, called a beacon transmitter or transmitter, and an directionality of an approximate frequency band for tracking the location of radio transmitters. With antenna and receiver, artificially exploring the field, it is necessary to spend a lot of time and effort by obtaining the location information of the radio wave direction detection. In addition, the prior art is generally only an analog method carried on an unmanned aerial vehicle. That is, the unmanned aerial vehicle detects the direction of the radio wave by receiving the radio wave through the antenna for direction detection at a specific location, moves to another location, and then detects the radio wave direction through the antenna for direction detection, and the two or more locations It is a simple device using an unmanned aerial vehicle, characterized in that it takes a method of searching for a location of a radio wave generation target by analyzing the radio wave directions searched at each, and thus fails to break a category in simple radio wave direction detection.

이러한 단점을 극복하기 위해 무선전파 수신데이터를 얻고자 지상을 향하여 단순히 방향을 탐지하는 것이 아니라 일정규모의 지상을 일정하게 루프형태로 비행하여 비행 위치에 따른 GPS위치 좌표와 수신되는 수신전파의 전계강도 값인 이득 신호 RSS 실시간 산출 값을 데이터 로그에 저장 기록하여 비교 분석하는 것이다. 단순하게 말해서 지상을 스캔하는 방법으로 이동과 측정에 원격제어와 프로그램 제어로 비행 가능한 무인비행체를 이용하는 것으로서, 무인비행체 하부에 무선전파를 수신하기 위한 안테나와 신호를 수신하기 위한 동 대역 주파수의 수신기를 결합하고, 수신 데이터를 기록하기 위한 데이터 로그장치를 결합하여, 비행체의 GPS(6) 원격 프로그램에 의해 운용되는 무인비행체(1)와 연동하여 운영되는 시스템으로서 수취 되는 데이터는 비행체 경로 비행방향, 시간, GPS위치정보, 비행속도, 비행고도를 실시간 데이터 로그(5)에 기록하게 되며, 로그 동 타임 라인에 무선전파 주파수와 수신신호 시그널 RSSI를 상세히 실시간 기록되게 되며 조작 명령에 따라 실시간으로 데이터를 무선송신할 수 있다. 수취 되는 전파는 무선 조정기(11)를 통해 실시간 데이터는 모니터(13) CGI 프로그램에 따라 무선 조정기(11)의 모니터(13)에 그래픽으로 뿌려지는 데이터는 위성지도 또는 지상스켄 현장 촬영한 항공사진을 모니터(13) 스크린을 바탕으로 하여 수신되는 전파의 세기에 따라 컬러의 농도를 달리하는 방식으로 표기되며, 신호대비 농도가 진한 곳의 중심점을 전파 방향 송진 점으로 형상을 표기 분석함으로써 모니터(13)에 위치정보 데이터 결과물을 시각적으로 표현해 얻는 것이다.In order to overcome these shortcomings, instead of simply detecting the direction toward the ground in order to obtain the radio wave reception data, the GPS location coordinates according to the flight position and the electric field strength of the received radio wave are transmitted by constantly flying a certain amount of ground in a loop form. This is to compare and analyze the real-time calculated value of the gain signal RSS, which is the value, by recording it in the data log. In a simple way, by using the unmanned aerial vehicle that can fly by remote control and program control for movement and measurement as a method of scanning the ground, an antenna for receiving radio waves under the unmanned aerial vehicle and a receiver of the same frequency for receiving signals. Combined and combined with a data log device for recording the received data, the system receives the data received as a system operated in conjunction with the unmanned air vehicle (1) operated by the remote program of the GPS (6) of the air vehicle. , GPS location information, flight speed, and flight altitude are recorded in the real-time data log (5), and the radio frequency and received signal signal RSSI are recorded in real time in the log timeline. I can send it. Real-time data received through the radio controller (11) is monitored (13) In accordance with the CGI program, data that is graphically sprinkled on the monitor (13) of the radio controller (11) is a satellite map or aerial photographs taken on the ground scan. Based on the screen of the monitor (13), the intensity of the color is displayed according to the intensity of the received radio waves. It is obtained by visually expressing the result of location information data.

본 고안은 주로 야생동물의 연구를 위한 동물의 이동경로 및 연구관리에 있어 전파 방향탐지 업무에 효과적으로 서식환경 생태조사 분야에 효율적인 시스템으로서 이용할수 있다.The present invention can be effectively used as an efficient system in the field environment ecological survey field effectively for the direction of propagation in the movement path and research management of animals for research of wild animals.

무선 전파 탐지안테나(1)와 전파 수신기(4)를 결합하여 1조로 운용되며, 필드에서 무선전파 수신 점으로의 이동과 측정에 원격제어로 운용되는 무인비행체(1)를 이용하는 것으로서, 무인비행체(1) 랜딩기어(2)에 무선전파를 수신하기 위한 전파 탐지안테나(3)를 장치하고 수신음을 수신하기 위한 동 대역 주파수의 전파 수신기(4)를 결합해 무인비행체(1)에 탑재하고, 전파 수신기(4)로부터 데이터를 출력 받아 기록하기 위한 데이터 로그(5)장치와 연결하고, 무인비행체(1) GPS(6)위치정보를 병행하여 실시간 기록하는 것이다. GPS(6) 원격 프로그램에 의해 운용되는 무인비행체(1)와 연동하여 운영되는 시스템으로서 수취 되는 데이터는 비행체 경로 비행방향, 시간, GPS위치정보, 비행속도, 비행고도를 실시간 데이터 로그(5)에 기록하게 되며, 로그 동 타임 라인에 무선전파 주파수와 수신시그널의 세기를 상세히 실시간 기록되게 되며 조작 명령에 따라 실시간으로 데이터를 무선송신할 수 있다. 수취 되는 전파는 무선 조정기(11)를 통해 실시간 데이터는 모니터(13) CGI 프로그램에 따라 무선 조정기(11)의 모니터(13)에 그래픽으로 뿌려져 수취 분석함으로써 모니터(13)에 위치정보 데이타 결과물을 시각적으로 표현해 얻으수 있다.The radio wave detection antenna (1) and radio wave receiver (4) are combined and operated in a pair, using an unmanned air vehicle (1) operated as a remote control for movement and measurement from a field to a radio wave reception point. 1) The landing gear (2) is equipped with a radio wave detection antenna (3) for receiving radio waves and a radio receiver (4) of the same frequency band for receiving reception sounds is combined and mounted on an unmanned aerial vehicle (1). It connects with a data log (5) device for recording and receiving data from the receiver (4), and simultaneously records the unmanned aerial vehicle (1) GPS (6) location information in parallel. As a system operated in conjunction with an unmanned aerial vehicle (1) operated by a GPS (6) remote program, the received data is the flight path, time, GPS location information, flight speed, flight altitude in the real-time data log (5). It records, and the radio frequency and the strength of the received signal are recorded in real time in the log dynamic timeline, and data can be wirelessly transmitted in real time according to an operation command. The received radio waves are sprinkled graphically on the monitor 13 of the wireless controller 11 according to the CGI program of the monitor 13, and the real-time data through the wireless controller 11 is received and analyzed, thereby visualizing the location information data result on the monitor 13 Can be obtained by expressing

무선 전파를 발신하는 추적할 대상 이동체가 예정되는 곳 또는 탐사하고자 하는 장소로부터 근거리에서 전파방향탐지 무인 비행체를 초기비행 셋업을 진행한다. 먼저, 이륙한 지점을 착륙장소로 지정하고 자동 귀환하도록 한다. 탐지할 목적지를 지정하고 비행 탐지할 루턴과 조사 방법을 선택하여 셋업시켜 비행체를 발진시켜 호버링하여 이상 유무를 확인하고 탐지업무 수행 전파 방향탐지를 진행한다. 무선전파 방향탐지는 안테나와 수신기를 결합하여 1조로 운용되며, 필드에서 무선전파를 수신하고 그 수신 신호의 강약을 바탕으로 전파 송신방향을 임의 인식하는 것이며, 일정 장소를 이동하여 또다시 전파 송신위치를 수신하여 송신 방향을 임의 인지하고 나서 전자와 후자의 전파가 송신되는 방향을 바탕으로 크로스 되는 지점을 가상하여 선택함으로써 전파송신 위치를 가늠하게 되는 것으로 그 오차는 인적 자원에 따라서 또는 경험에 따라서 매우 편차가 크다 또한 방향탐지 위치 오차를 줄이기 위해서는 다수회의 임의 수신 점을 옮겨가며 수회 또는 수십 회의 탐지가 필요하다, 전파 수신감도가 명확하도록 발신 점 가까이 접근해야 하는 단점이 있어 한마디로 손과 발로 뛰어야 하는 힘든 일이다. 이러한 단점을 극복하기 위해 무선전파 수신 점으로의 이동과 측정에 원격제어로 운용되는 무인비행체를 이용하는 것으로서, 무인비행체 랜딩기어에 무선전파를 수신하기 위한 안테나를 장치하고 수신음을 수신하기 위한 동 대역 주파수의 수신기를 결합해 비행체에 탑재하여, 수신기로부터 데이터를 출력 받아 기록하기 위한 데이터 로그장치와 연결하고, 무인비행체로부터 GPS위치정보를 병행하여 실시간 기록하는 것이다. GPS 원격 프로그램에 의해 운용되는 무인비행체와 연동하여 운영되는 시스템으로서 수취 되는 데이터는 비행체 경로 비행방향, 시간, GPS위치정보, 비행속도, 비행고도를 실시간 데이터 로그에 기록하게 되며, 로그 동 타임 라인에 무선전파 주파수와 수신시그널의 세기를 상세히 실시간 기록되게 되며 조작 명령에 따라 실시간으로 데이터를 무선송신할 수 있다. 수취 되는 전파는 무선수신 조정기를 통해 실시간 데이터는 모니터 CGI 프로그램에 따라 조정기의 모니터에 그래픽으로 뿌려져 수취 분석함으로써 스크린에 위치정보 데이터 결과물을 시각적으로 표현해 얻을 수 있다. 또한, 결과물은 필요에 따라 데이터베이스화하여 빅데이타 구축과 위성지도를 GIS를 통하여 연동할 수 있어 보다 정교하고 빠르고 정확한 실시간 위치정보 결과물을 얻을 수 있는 것이다.The initial flight setup is performed for the unmanned air vehicle with the direction of propagation at a short distance from the place where the target mobile object to be tracked that transmits radio waves is scheduled or is to be explored. First, designate the landing point as the landing location and automatically return. Specify the destination to be detected, select the luton to be detected and the method of investigation, set it up, launch the vehicle to hover, check for anomalies, and perform the detection task. The radio wave direction detection is operated in a pair by combining the antenna and the receiver. It receives radio waves in the field and randomly recognizes the radio wave transmission direction based on the strength and weakness of the received signal. After receiving and randomly recognizing the transmission direction, the location of the radio wave transmission is estimated by virtually selecting the point of crossing based on the direction in which the former and latter radio waves are transmitted. The error can be determined depending on human resources or experience. The deviation is large. Also, in order to reduce the position error of the direction detection, it is necessary to detect multiple times or dozens of times by moving a random number of receiving points, and there is a disadvantage of approaching the transmitting point close to be clear so that it is necessary to jump with hands and feet. It's hard. In order to overcome these drawbacks, an unmanned aerial vehicle operated by remote control is used for moving to a wireless radio reception point and measuring, and an antenna for receiving radio waves is installed on the unmanned aerial vehicle landing gear and the same frequency band is used to receive the reception sound. It combines the receivers of the vehicle and mounts them on a vehicle, connects them to a data log device for recording and receiving data from the receivers, and simultaneously records GPS location information from unmanned vehicles in real time. As a system operated in conjunction with an unmanned aerial vehicle operated by a GPS remote program, the data received is recorded in the real-time data log of flight path, flight direction, time, GPS location information, flight speed, and flight altitude. The radio wave frequency and the strength of the reception signal are recorded in real time in detail, and data can be wirelessly transmitted in real time according to an operation command. Real-time data can be obtained by visually expressing the result of location information on the screen by receiving and analyzing the radio waves received. In addition, the results can be databased as needed to build big data and link satellite maps through GIS to obtain more accurate, faster, and more accurate real-time location information results.

본 고안은 주로 야생동물의 보호와 연구관리를 위한 환경산업에 있어 전파 방향탐지 업무에 효과적으로 적용할 수 있어, 멸종위기종 복원을 위한 사업의 지리산 반달가슴곰 증식사업과 연구 관리를 비롯하여 멸종위기종 토종여우 증식사업, 한국수달 등 야생동물의 연구와 보존 관리를 위한 이동경로와 서식환경 생태조사 분야에 효율적인 시스템으로서 가능하며, 또한 국방산업 업무에 있어 적진의 전파송신 위치을 탐색하고 추적 하는데 있어 효율적으로 이용될 수 있다 할 것이다.This design can be effectively applied to the direction of propagation in the environment industry mainly for the protection and research management of wild animals, and the endangered species including the Jiri Mountain Half-breasted Bear Proliferation Project and Research Management in the project to restore the endangered species. It can be used as an efficient system in the field of ecological investigation of habitat and habitat environment for research and preservation management of wild animals such as native fox breeding business and Korean otter, and it is also efficient in searching and tracking the location of enemy radio transmission in the defense industry. It will be used.

1. 무인비행체
2. 랜딩기어
3. 전파 탐지안테나
4. 전파 수신기
5. 데이터 로그
6. GPS
7. 축전지
11. 무선 조정기
12. 안테나
13. 모니터1. Unmanned air vehicle
2. Landing Gear
3. Radio detection antenna
4. Radio receiver
5. Data Log
6. GPS
7. Storage battery
11. Wireless remote
12. Antenna
13. Monitor

Claims

An unmanned aerial vehicle equipped with an antenna for the purpose of detecting radio waves at a lower position of an aircraft.

An unmanned air vehicle equipped with an automatic navigation device for radio wave location detection and radio wave detection reception sensitivity RSSI and GPS location coordinates to scan the ground and store it in a log in real time.

Unmanned Air Vehicle An unmanned aerial vehicle equipped with a loop antenna, a yagi-na, a whip antenna, and a dipole antenna for the purpose of detecting radio waves in the landing gear.

A data log device that records in real time the flight path location information, altitude, time, direction of travel, and RSSI data of the radio receiver.

Comparison and analysis of flight path location information, altitude, time, direction, and radio wave reception sensitivity RSSI data to display and display CGI on the monitor