KR20210080367A

KR20210080367A - 전개 가능한 무선 장치

Info

Publication number: KR20210080367A
Application number: KR1020217010700A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 체르다크; 앨런 폴 니콜스; 조나단 에프. 미첼
Original assignee: 카시 인코포레이티드 페데랄
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-06-30
Also published as: EP3850757B1; KR102491744B1; WO2020055843A1; AU2019339315B2; US20200335852A1; CA3110506C; US11075441B2; AU2019339315A1; CN115189700A; AU2022200852A1; CN112997409B; MX2021002631A; EP3850757A1; US20210351492A1; AU2022200852B2; CN112997409A; CA3110506A1

Abstract

무선 시스템은 안테나 인터페이스 장치(AIU), 프로세서 제어기 장치(PCU), 및 인터페이스 케이블을 가질 수 있다. AIU는 하나 이상의 안테나에 결합될 수 있고 신호를 수신하고 이 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. PCU는 AIU에 결합될 수 있다. PCU는 와이파이, 이더넷, 및 RF 프로토콜에 따라 신호를 전달하도록 구성될 수 있는, 인터페이스 케이블을 통해 아날로그 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 인터페이스 케이블은 전력을 PCU로부터 AIU에 제공하도록 구성될 수 있다. PCU는 역극성 DC 전력 연결로부터 보호하기 위해 접촉 제어기를 포함할 수 있다.

Description

전개 가능한 무선 장치

우선권 주장

본 출원은 미국 특허 가출원 제62/729,328호(출원일: 2018년 9월 10일)의 우선권을 주장하는, 미국 특허 출원 제16/508,212호(출원일: 2019년 7월 10일)의 우선권을 주장하고, 상기 기초출원들은 전문이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.

기술 분야

본 발명은 일반적으로 무선 시스템, 특히, 전개 가능한 무선 시스템(deployable radio system)을 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

무선 시스템은 다양한 환경과 극장에서 활용될 수 있다. 소형 무인 항공기(unmanned aerial vehicle: UAV)의 검출 및 경감을 위한 무선 시스템이 점점 더 중요해지고 있다. 무인 항공기(UAV)-미국 국방부와 연방 항공국에 의해 소형 무인 항공기 시스템(small unmanned aircraft system: sUAS)으로 불리고, 흔히 드론으로 불림-는 최근 몇 년 동안 급증했다. 우발적이거나 불법적인 UAS 오남용은 공공 안전에 점점 더 큰 위협이 되고 있다. 특정 안전 문제는 sUAS가 공항, 건물, 중요 국가 기반 시설 및 경기장 같은 높은 가치의 자산 주변의 제한된 영공을 침범하는 것뿐만 아니라 군사 및 응급 의료요원 활동을 방해하는 것을 포함할 수 있다.

SkyTracker(등록 상표)는 이러한 특성의 시스템을 개발하고, 배치하고 통합하는 업계 선두 기업인 CACI가 제공하는, 복잡한 카운터-소형 무인 항공기 시스템(counter-small unmanned aircraft system: C-sUAS)의 제품군이다. SkyTracker 제품군은 sUAS와 제어기 간의 무선 통신을 이용하도록 설계된 C-sUAS의 상이한 형태 인자로 구성된다. 정확한 검출, 위치 찾기, 식별, 추적 및 경감 기법과 결합된, 시스템 방식의 CACI의 통합 시스템은 수년 동안 진화하는 sUAS 위협에 대응하고 전투기, 중요 국가 보안 자산 및 기반 시설뿐만 아니라 국가 영공을 보호하는 데 필요한 해결책을 제공해 왔다. 예를 들어, SkyTracker 제품군은 CORIAN™, sUAS 위협에 대한 전투기 고정 위치 부대 방호를 제공하는 C-sUAS를 포함한다.

본 발명은 일반적으로 적대적인 sUAS에 대해 전투기 활동 부대 방호를 제공하는 소프트웨어 정의 무선(software-defined radio: SDR)인 실시형태를 포함하는, 무선 장치를 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. SDR 실시형태는 SDR 조작자가 이동하는 동안 적대적인 sUAS를 정확하게 검출하고, 위치 파악하고, 식별하고, 추적하고 물리치고 sUAS 조작자의 위치를 파악한다. SDR은 엄격한 환경 조건하에서 작동할 수 있고 해상 및 지상 호송대 보호를 제공할 수 있는 선박, HUMVEE 및 스포츠 유틸리티 차량(sport utility vehicle: SUV)을 포함하는, 다양한 중량-, 전력- 그리고 공간-제약된 이동식 플랫폼에 사용하기 위해 내구성이 높을 수 있고 효율적으로 배치될 수 있다. 이러한 특징은 유리하게는, 선택적으로 기능부를 소형화함으로써 그리고 전력을 제공하기 위해, 뿐만 아니라 다수의 상이한 프로토콜에 따라 신호를 전달하기 위해 사용될 수 있는 장치 사이의 단일 인터페이스 케이블과 같은 다기능 구성요소를 통해 달성될 수 있다.

본 발명의 양상은 무선 시스템을 포함할 수 있다. 무선 시스템은 안테나 인터페이스 장치(antenna interface unit: AIU), 프로세서 제어기 장치(processor controller unit: PCU), 및 AIU와 PCU를 연결시킬 수 있는 인터페이스 케이블을 포함할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 시스템은 인터페이스 케이블의 길이를 자동으로 계산하고 이어서 신호의 증폭을 조정하여 시스템이 수신과 전송 둘 다에 최적화된 방식으로 작동하게 한다. 단일 물리적 인터페이스 케이블에 걸친 와이파이, 이더넷, 전력 및 아날로그 무선 주파수(radio frequency: RF) 신호 전송의 결합은 상이한 유형과 길이의 케이블을 수송하고, 라우팅하고 유지해야 하는 설정 및 작동 문제를 방지하고, 뿐만 아니라 설정 및 작동을 단순화한다. AIU는 하나 이상의 안테나에 결합될 수 있고, 신호를 수신하고 전송하도록 구성될 수 있고, RF 신호를 조절할 수 있고 필터링할 수 있다. PCU는 AIU에 결합될 수 있다. PCU는 AIU로부터 인터페이스 케이블을 통해 조절된 아날로그 신호를 수신하고 이 신호를 처리를 위해 디지털화하도록 구성될 수 있다. PCU는 또한 부가적인 조절, 증폭 및 공중파 전송을 위한 인터페이스 케이블을 통해 AIU로 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 인터페이스 케이블은 시스템이 3개가 아닌 1개의 케이블을 사용하여 작동하게 하는 신호를 와이파이, 이더넷 및 RF 프로토콜-뿐만 아니라-전력-에 따라 전달하도록 구성될 수 있다. 인터페이스 케이블은 전력을 PCU로부터 AIU로 제공할 수 있다. PCU는 역극성 직류(direct current: DC) 전기 연결로부터 보호하기 위한 접촉 제어기를 포함할 수 있고, 이 접촉 제어기는 DC 전력원에 잘못 연결되어 있는 경우 시스템을 손상으로부터 보호한다.

일부 실시형태에서, AIU는 고대역 RF 제어기 장치 및/또는 저대역 RF 제어기 장치를 포함할 수 있다. AIU는 하나 이상의 전송 전력 증폭기를 포함할 수 있다.

또 다른 실시형태에서, 접촉 제어기는 고전압 조절기를 포함할 수 있다. 접촉 제어기는 역편향 다이오드를 포함할 수 있다.

다른 양상, 실시형태 및 특징은 다음의 설명, 도면 및 청구범위로부터 분명해질 것이다.

본 발명은 유사한 부호가 수개의 도면 전반에 걸쳐 유사한 구성요소를 나타내는, 본 발명의 특정 실시형태의 비제한적인 실시예에 의해 언급된 복수의 도면을 참조하여 따르는 상세한 설명에서 더 설명된다:
도 1은 무선 시스템의 예시적인 아키텍처를 예시하는 도면.
도 2는 무선 시스템의 사시도.
도 3은 프로세서 제어기 장치의 예시적인 개략도.
도 4는 접촉 제어기의 예시적인 개략도.
도 5는 프로세서 제어 장치의 사시도.
도 6은 프로세서 제어 장치의 인터페이스 패널을 예시하는 도면.
도 7은 안테나 인터페이스 장치의 예시적인 개략도.
도 8은 안테나 인터페이스 장치의 사시도.
도 9는 안테나 인터페이스 장치의 인터페이스 패널을 예시하는 도면.
도 10은 안테나 인터페이스 장치의 안테나 인터페이스 패널을 예시하는 도면.
도 11은 인터페이스 케이블의 도면.
도 12는 인터페이스 케이블의 전자 구성을 예시하는 도면.
도 13은 예시적인 드론 및 지상 제어기 통신 시스템을 예시하는 도면.
도 14는 차량에 배치된 예시적인 실시형태를 예시하는 도면.

본 발명의 시스템, 방법 및 예시적인 실시형태의 상세한 설명이 아래에 설명된다. 본 명세서에 설명되고, 도시되고/되거나 개시된 예시적인 실시형태는 청구범위를 제한하기 위한 것이 아니라, 본 발명의 다양한 양상에 대해 당업자에게 알려주기 위한 것이다. 다른 실시형태는 청구된 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어나는 일 없이 실행될 수 있고/있거나 구현될 수 있다.

본 발명이 주로 sUAS에 대한 적용에 대해 본 명세서에서 논의되지만, 이러한 발명이 유리하게는 적대적인 sUAS를 검출하고, 식별하고, 위치 파악하고, 추적하고 물리치며 sUAS 조작자의 위치를 파악하도록 채용될 수 있기 때문에, 당업자는 다양한 양상이 다양한 맥락에서 활용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 개시된 잡음 감소 기법 및 시스템은 유리하게는 임의의 전자기 수신기 및/또는 전송기에서 활용될 수 있다.

담당 조작자의 sUAS 비행 권리를 지원하면서 공공 안전을 증가시킬 수 있는 신뢰할 수 있는 해결책이 본 명세서에 개시된다. 본 명세서의 시스템은 고정 위치, 활동, 그리고 소형 형태 인자 C-sUAS 기법을 구현할 수 있다. 고정 위치 시스템 채용은 전투기와 중요한 기반 시설에 대한 소형 무인 항공기 시스템 위협에 대한 보호를 제공할 수 있다. 시스템은 예를 들어, 정밀 상쇄 기법을 사용하여 주변 RF 스펙트럼과 기존 통신에 대한 부수적인 손상이 거의 또는 전혀 발생하지 않도록 함으로써 sUAS 위협을 검출하고, 식별하고, 위치 파악하고, 추적하고 물리칠 수 있다. 시스템은 sUAS와 이의 조작자 둘 다를 정확하게 위치 파악할 수 있다.

사용자-중심 인터페이스에 의해, 시스템의 제품군은 배낭형 구성에서 대규모 설치로 확장할 수 있다. 소형 형태 인자, 포장 가능한 첨단 전자 공격 시스템은 소형의, 복잡한 무인 항공기 시스템을 물리치도록 활용될 수 있다. 이러한 시스템은 배낭 및/또는 짐에서 전개 가능할 수 있지만, 장거리 능력이 있는 첨단 전자 공격 시스템을 포함한다. 이러한 시스템은 현지 환경을 조사할 수 있고, 이는 배치된 직원이 sUAS 및 디지털 또는 아날로그 비디오 신호에 대응하게 할 수 있다. 시스템은 분산 공격을 전달하고 적대적인 환경에서 신속하고, 즉각 반응하는 부대 방호 능력을 제공하기 위해 자율적으로 작동할 수 있다. 이동 중인 시스템은 적대적인 sUAS에 대한 힘 및/또는 시설 보호를 제공할 수 있다. 내구성 높은 모바일 플랫폼은 sUAS 위협을 정확하게 검출하고, 식별하고, 위치 파악하고, 추적하고 물리치는 실시형태를 활용할 수 있다. 이러한 시스템은 차량 또는 해상 선박에 쉽게 배치될 수 있어서, 예를 들어, 지상 및 해상 호송대 보호를 제공한다.

실시형태는 적대적 감시 및 정찰, 셀룰러 통신, 와이파이, 명령 및 제어 시스템, 및 sUAS를 물리치기 위한 효과를 채용할 수 있는 전자 전투 시스템을 포함할 수 있다. 실시형태는 예를 들어, 가상 울타리보다 더 우수할 수 있는, 민감한 위치 주위의 전자 주변 경계선을 생성하는 수동 검출 능력을 활용할 수 있다. 예를 들어, 실시형태는 주간 및 야간 연속 자동 모니터링을 제공할 수 있고 모든 기상 조건에서 작동할 수 있다. 특정 실시형태는 주변 정부 건물, 대사관, 무대 및 경기장과 같은 지리학적으로 좁은 위치의 높은 가치의 자산을 보호할 수 있는, 모듈식 서브 시스템을 포함할 수 있다. 모듈식 실시형태는 공항, 군사 기지 및 산불을 겪은 위치와 같은 임시 비행 금지하의 영역의 광역 방어를 제공하도록 특히 확장 가능할 수 있다.

실시형태는 UAS를 검출하고, 위치 파악하고, 추적하기 위해, 뿐만 아니라 UAS를 경감하기 위해 활용될 수 있다. 시스템 및 방법은 UAS와 이의 제어기 장치 간의 통신으로부터 데이터 및/또는 비디오 스트림을 추출하도록 활용될 수 있다.

도 1은 고려되는 많은 가능한 시스템 아키텍처 중 하나의 시스템 아키텍처의 최상위 블록도이다. 시스템은 안테나 인터페이스 장치(AIU, 101), 프로세서 제어 장치(PCU, 201) 및 인터페이스 케이블(301)을 포함할 수 있다. PCU(201)는 프로세서 제어 모듈 및 RF 메자닌 카드(RF mezzanine card)(202), 중앙 처리 장치를 가진 메인 마더보드(203), 및 내구성 높은 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 저장소(204)를 포함할 수 있다. PCU는 중앙 서버와 통신할 수 있거나 또는 도 1에 도시된 바와 같이, PCU는 서버 마더보드 및 프로세서(205)를 더 포함할 수 있다. PCU는 신호 수신 및 아날로그-대-디지털 변환(207), 디지털-대-아날로그 변환(208) 및 전송을 위한 서브시스템, 및 하나 이상의 이더넷 스위치(209)를 더 포함할 수 있다.

PCU(201)는 인터페이스 케이블(301)을 통해 AIU(101)에 연결될 수 있다. 케이블은 PCU로/로부터 AIU로의 전송을 위한 전력, 통신 및 신호를 전달할 수 있다. 케이블은 또한 AIU로부터 PCU로 통신, 수신된 전송 및 GPS 신호, 및 1개의 초당 펄스(pulse per second: PPS) 타이밍 신호를 전달할 수 있다. 1개의 PPS 신호는 데이터 획득(data acquisition: DAQ) 시스템에서 내부 계수기를 재설정하기 위해, 뿐만 아니라 본 명세서에서 설명된 다른 용도를 위해 사용될 수 있다.

AIU는 안테나에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 실시형태에서, AIU는 고대역 RF 안테나 및 저대역 RF 안테나에 연결된다. AIU는 또한 GPS 안테나 및 2개의 와이파이 안테나, 특히, 2.4㎓ 및 5.8㎓ 와이파이 안테나에 연결된다.

본 명세서에서 설명된 다양한 기법, 방법 및 시스템은 부분적으로 또는 전반적으로 컴퓨터-기반 시스템 및 방법을 사용하여 구현될 수 있다. 부가적으로, 컴퓨터-기반 시스템 및 방법은 본 명세서에서 설명된 기능을 증강하거나 또는 강화하고, 기능이 수행될 수 있는 속도를 증가시키고, 본 명세서의 다른 곳에 설명된 것의 일부로서 또는 이에 더하여 부가적인 특징 및 양상을 제공하도록 사용될 수 있다. 설명된 기술에 따른 다양한 컴퓨터-기반 시스템, 방법 및 구현예가 아래에 제시된다.

실시형태에서, 적대적인 sCUAS를 검출하고, 식별하고, 위치 파악하고, 추적하고/하거나 물리치는 것과 sCUAS 조작자의 위치를 파악하는 것은 컴퓨터-판독 가능한 매체에 저장된 프로그램에 의해 지시받은 기능에 의해 수행될 수 있다. 즉, 실시형태는 하드웨어(예컨대, 회로, 프로세서, 메모리, 안테나, 접시(dish), 사용자 및/또는 하드웨어 인터페이스 등) 및/또는 소프트웨어(예컨대, 하나 이상의 비일시적인, 컴퓨터-판독 가능한 매체에서 구현되는 컴퓨터-사용 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터-프로그램 제품)를 포함할 수 있다.

본 명세서의 컴퓨터 및/또는 서버는 명령에 응답하여 명령어를 실행시키기 위한 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU), 및 데이터를 전송하고 수신하기 위한 통신 디바이스를 포함할 수 있다. 통신 디바이스의 하나의 예는 모뎀일 수 있다. 다른 예는 안테나, 송수신기, 라우터, 접시, 통신 카드, 위성 접시, 마이크로파 시스템, 네트워크 어댑터 및/또는 유선이든 무선이든, 데이터를 전송하고/하거나 수신할 수 있는 다른 기구를 포함한다. 컴퓨터 및/또는 서버는 또한 다양한 주변 디바이스에 대한 유선 및/또는 무선 연결을 가능하게 하는 입력/출력 인터페이스를 포함할 수 있다. 하나의 구현예에서, 컴퓨터의 프로세서-기반 시스템은 메인 메모리, 바람직하게는 랜덤 액세스 메모리(random access memory: RAM) 또는 대안적으로 판독-전용 메모리(read-only memory: ROM)를 포함할 수 있고, 또한 임의의 유형의(tangible) 컴퓨터-판독 가능한 매체일 수 있는, 보조 메모리를 포함할 수 있다. 유형의 컴퓨터-판독 가능한 매체 메모리는 예를 들어, 하드 디스크 드라이브 및/또는 이동식 저장 드라이브, 플래시-기반 저장 시스템 및/또는 솔리드 스테이트 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 자기 테이프 드라이브, 광디스크 드라이브(예를 들어, 블루레이, DVD, CD 드라이브), 자기 테이프, 독립형 RAM 디스크 등을 포함할 수 있다. 이동식 저장 드라이브는 이동식 저장 매체로부터 판독될 수 있거나 또는 이동식 저장 매체에 기입될 수 있다. 이동식 저장 매체는 판독 및 기입 작동을 수행하도록 사용되는 저장 드라이브로부터 제거될 수 있는, 플로피 디스크, 자기 테이프, 광디스크, 메모리 카드 등을 포함할 수 있다. 이해될 바와 같이, 이동식 저장 매체는 컴퓨터 소프트웨어 또는 데이터를 포함할 수 있다.

대안적인 실시형태에서, 유형의 컴퓨터-판독 가능한 매체 메모리는 컴퓨터 프로그램 또는 다른 명령어가 컴퓨터 시스템에 로딩되게 하기 위한 다른 유사한 수단을 포함할 수 있다. 이러한 수단은 예를 들어, 이동식 저장 장치 및 인터페이스를 포함할 수 있다. 이러한 수단의 예는 프로그램 카트리지 및 카트리지 인터페이스(예컨대, 비디오 게임 디바이스에서 발견되는 것), 이동식 메모리 칩(예컨대, EPROM 또는 플래시 메모리) 및 연관된 소켓, 및 소프트웨어 및 데이터가 이동식 저장 장치로부터 컴퓨터 시스템으로 전송되게 하는, 다른 이동식 저장 장치 및 인터페이스를 포함할 수 있다.

시스템은 컴퓨터 및/또는 서버에 의해 구현될 수 있고 데이터 및 프로그램, 예컨대, 운영 체제(예를 들어, DOS, Windows 2000™, Windows XP™, Windows NT™, OS/2, UNIX, Linux, Xbox OS, Orbis OS, FreeBSD, Mac OS X(예를 들어, Panther, Tiger, Leopard, Snow Leopard, Lion, Mavericks, High Sierra, Mojave 등)) 및/또는 하나 이상의 애플리케이션 프로그램을 저장하기 위한 내부 및/또는 외부 메모리를 가질 수 있다. 특정 플랫폼을 위한 애플리케이션 프로그램은 예를 들어, 복수의 소프트웨어 툴 및/또는 컴퓨터 언어, 예컨대, MATLAB, Simulink, MIDAS, X-Midas, 및 NeXtMidas를 활용하는 통합 환경을 포함할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 시스템은 실시간 신호 처리 및 분석이 가능한 휴대용 네트워크 상호 작용 환경을 포함한다. 시스템은 특정 소프트웨어 개발 키트(software development kit: SDK)의 툴을 통해 컴퓨터 또는 서버에 의해 구현될 수 있다. 애플리케이션 프로그램의 예는 가사 및 멀티미디어 사용자 지정을 위해 본 명세서에서 설명된 기법을 구현하는 컴퓨터 프로그램, 텍스트 및/또는 쉼표로 구분된 값(comma separated value: CSV) 파일, 문서 또는 다른 전자 콘텐츠를 생성할 수 있는 저작 애플리케이션(예를 들어, 편집자, 워드 프로세싱 프로그램, 데이터베이스 프로그램, 스프레드시트 프로그램 또는 그래픽 프로그램); 다른 컴퓨터 사용자와 통신할 수 있고, 다양한 컴퓨터 자원에 액세스할 수 있고, 전자 콘텐츠를 보거나, 생성하거나 또는 그렇지 않으면 조작할 수 있는 클라이언트 애플리케이션(예를 들어, 인터넷 서비스 공급자(Internet Service Provider: ISP) 클라이언트, 전자 메일 클라이언트 또는 인스턴트 메시징(instant messaging: IM) 클라이언트); 및 표준 프로토콜, 예컨대, 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(Hypertext Transfer Protocol: HTTP)에 따라 포맷된 표준 인터넷 콘텐츠 및 다른 콘텐츠를 렌더링할 수 있는 브라우저 애플리케이션(예를 들어, Microsoft's Internet Explorer)을 포함한다. 애플리케이션 프로그램 중 하나 이상의 애플리케이션 프로그램은 컴퓨터의 내부 또는 외부 저장소에 설치될 수 있다. 애플리케이션 프로그램은 컴퓨터의 외부의 하나 이상의 디바이스(들)에 외부에 저장될 수 있거나 또는 이것에 의해 수행될 수 있다.

다양한 신호 처리는 특수 목적의 하드웨어가 아닌 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 실시형태는 하나 이상의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 정의 무선(SDR)을 포함할 수 있다. SDR은 하나 이상의 프로세서, 사운드 카드, 아날로그-대-디지털 변환기, 디지털-대-아날로그 변환기, DAQ 및/또는 RF 프런트 엔드를 가진 컴퓨터를 포함할 수 있다. SDR을 활용하는 장점은 소프트웨어의 구성에 기초하여 상이한 무선 프로토콜 및/또는 파형에 따라 수신하고 전송하는 능력일 수 있다. SDR은 상이한 프로토콜을 실시간으로 처리할 수 있다. 바람직한 실시형태가 SDR을 포함할 수 있지만, 신호 검출 및 분석은 유리하게는 PCU와는 별도로 AIU에 의해 부분적으로 또는 전반적으로 처리될 수 있다.

시스템은 신호, 예컨대, RF 신호를 수신할 수 있고, 전송할 수 있고, 처리할 수 있다. 이러한 시스템의 안테나는 타깃 sUAS 및/또는 sUAS와 통신하는 제어기로부터 RF 방출을 검출할 수 있다. 안테나 시스템은 단일 또는 다대역 작동을 활용할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 시스템은 30㎒ 내지 6㎓의 스펙트럼 범위에서 sUAS와 통신할 수 있다. 그럼에도 불구하고, RF 신호는 저주파수(LF, 예를 들어, 30 내지 300㎑), 중간 주파수(MF, 예를 들어, 300㎑ 내지 3㎒), 고주파수(HF, 예를 들어, 3 내지 30㎒), 매우 고주파수(VHF, 예를 들어, 30 내지 300㎒), 초고주파수(UHF, 예를 들어, 300㎒ 내지 3㎓), 극초고주파(SHF, 예를 들어, 3 내지 30㎓), 극고주파수(EHF, 예를 들어, 30 내지 300㎓), 및/또는 또한 테라헤르츠 방사선으로 불리는, 가장 높은 주파수(THF, 예를 들어, 300㎓ 내지 3㎔)일 수 있다. 시스템은 다양한 통신 프로토콜을 활용할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 아날로그 변조, 예컨대, 진폭 변조(amplitude modulation: AM), 주파수 변조(frequency modulation: FM), 위상 변조(phase modulation: PM), 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation: QAM), 공간 변조(space modulation: SM), 단측파대 변조(single-sideband modulation: SSB) 및/또는 단측파대 억제-반송파 변조(single-sideband suppressed-carrier modulation: SSB)를 활용할 수 있다. 시스템은 부가적으로 또는 대안적으로 디지털 변조, 예컨대, 진폭-시프트 키잉(amplitude-shift keying: ASK), 진폭 및 위상-시프트 키잉(amplitude and phase-shift keying: APSK), 연속 위상 변조(continuous phase modulation: CPM), 주파수-시프트 키잉(frequency-shift keying: FSK), 다중 주파수 시프트 키잉(multiple frequency shift keying: MFSK), 최소-시프트 키잉(minimum-shift keying: MSK), 온-오프 키잉(on-off keying: OOK), 펄스-위치 변조(pulse-position modulation: PPM), 위상-시프트 키잉(phase-shift keying: PSK) 및/또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation: QAM)를 활용할 수 있다.

도 2는 고려되는 많은 가능한 시스템 구성 중 하나의 시스템 구성을 예시한다. 시스템은 안테나 인터페이스 장치(AIU, 100), 프로세서 제어 장치(PCU, 200) 및 인터페이스 케이블(300)을 포함할 수 있다. AIU와 PCU는 인터페이스 케이블을 통해 상호 연결될 수 있다. PCU가 복수의 AIU에 연결될 수 있는 것이 이해될 것이고, 이는 당업자에 의해 달성될 수 있다. 바람직한 실시형태는 PCU 및 AIU 및 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 더 설명된 바와 같이, 인터페이스 케이블은 시스템의 현장 구성을 용이하게 하기 위해 다양한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 케이블은 1미터 또는 2미터일 수 있거나 또는 인터페이스 케이블은 수십미터일 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 인터페이스 케이블은 최대 약 30미터일 수 있다. 하나의 실시형태에서, 시스템은 인터페이스 케이블의 길이를 자동으로 계산하고 이어서 신호 증폭을 조정하여 시스템이 수신과 전송 둘 다에 최적화된 방식으로 작동하게 한다. 또 다른 실시형태에서, 인터페이스 케이블은 단일 물리적 인터페이스 케이블에 걸친 와이파이, 이더넷, 전력 및 아날로그 RF 신호 전송을 결합할 수 있고, 이는 시스템이 3개가 아닌 1개의 케이블을 사용하여 작동하게 하고, 상이한 유형과 길이의 케이블을 수송하고, 라우팅하고 유지해야 하는 설정 및 작동 문제를 방지하고, 뿐만 아니라 시스템의 설정 및 작동을 단순화한다. 도 1에 도시되지 않았지만, AIU는 본 명세서에서 더 설명되는 안테나에 연결될 수 있다.

PCU와 AIU는 각각 지시등과 상태등, 교류(alternating current: AC) 및/또는 직류(direct current: DC)에 대한 전력 입력, 및 DC 및/또는 AC 회로 차단기 및 스위치를 포함할 수 있다. PCU는 전원 스위치를 통해 턴 온될 수 있고 턴 오프될 수 있다. PCU는 예를 들어, 고전압 DC 루프(270 VDC)를 통해 AIU에 전력을 공급할 수 있다. 대안적으로, AIU는 별도의 전원 스위치를 포함할 수 있다. PCU 및 AIU는 각각 하나 이상의 냉각 환기구 및/또는 팬을 포함할 수 있다. 환기구는 또한 또는 대안적으로 스크린 및/또는 필터, 예컨대, 높은 흐름의 교체 가능한 필터 카트리지를 포함할 수 있다. PCU와 AIU는 각각 열 파이프와 열 싱크(heat sink)를 포함하여 팬의 필요성을 제거할 수 있다. 인터페이스 패널은 각각 케이블 또는 다중 케이블 인터페이스 연결부 또는 상호 연결부뿐만 아니라 다른 포트를 포함할 수 있다.

도 3은 PCU의 예시적인 구현예를 예시한다. 이 실시형태는 다양한 외부 연결부, 예컨대, 팬용 DC 출력부, AC 회로 차단기 및 AC 입력 연결기, 섀시 접지 러그, 역극성 고장 표시 발광 다이오드(light emitting diode: LED), DC 회로 차단기, DC 입력 연결기, 표시등(DC 전력, AC 전력 및 상태), 전원 스위치를 포함할 수 있다. PCU는 예를 들어, 100㎒ 이더넷 단자, 10㎒ 단자, GPS PPS 단자, RS-485 단자, 길이 저항기 단자, RF 전송 단자, RF 수신기 단자, 고전압 루프 단자 및 270V(DC) 단자를 가진, 인터페이스 케이블 포트를 포함할 수 있다.

PCU는 부하 조절 모듈, 전원 스위치(I/O) 및 상태 LED, AC/DC 결합 입력 모듈, 이더넷 제어기, CPU를 구비한 메인 마더보드 및/또는 복수의 SSD 저장 구성요소를 더 포함할 수 있다. PCU는 프로세서 제어 모듈을 포함할 수 있다. PCU는 AC 전력과 DC 전력을 위한 입력부뿐만 아니라 AC 전력과 DC 전력 간에 전환하기 위한, 차단기 및 접촉기와 같은, 구성요소를 포함할 수 있다. 상태 LED는 AC 및 DC 차단기 및/또는 스위치에 연결될 수 있다. 프로세서 제어 모듈은 하나 이상의 RF 전송기 모듈과 하나 이상의 RF 수신기 모듈뿐만 아니라 AC 전자기 간섭(electromagnetic interference: EMI) 필터에 연결될 수 있다. RF 구성요소는 전력원 간 스위치에 민감할 수 있다. 실시형태의 특정 장점은 고유한 저잡음 전력 공급 장치 스위칭 메커니즘에서 발견될 수 있다. 다른 구성요소의 간섭을 감소시키기 위해, PCU 프로세서 제어 모듈은 RF 구성요소를 분리하기 위한 변조된 메자닌 카드를 포함할 수 있다.

도 4는 하나의 예시적인 접촉 제어기(400)를 예시한다. AC와 DC 간에 전환하기 위한 시스템의 능력은 일련의 다이오드를 통해 그리고/또는 AC/DC 및 DC/DC 변환기의 출력 전압을 설정함으로써 달성될 수 있다. 접촉 제어기는 역극성 전압 보호 및 표시를 제공할 수 있다. 이것은 유리하게는 예를 들어, PCU에 대한 전력 입력부의 우발적인 역극성 DC 연결로부터 시스템을 보호할 수 있다. 접촉 제어기는 또한 역극성 연결이 이루어졌을 때 예를 들어, LED 표시기를 통해 신호를 제공할 수 있다. 접촉 제어기는 하나 이상의 집적 회로 및 복수의 수동 및 능동 전자 구성요소를 포함할 수 있다. 역편향 다이오드(예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 제너 다이오드(Zenner diode))는 접촉 제어기의 양의 접점과 음의 접점 사이의 LC 회로의 일부가 전압 조절을 보장할 수 있을 때 활용될 수 있다. 접촉 제어기는 고전압 조절기 및 전압을 조절하기 위한 집적 회로를 더 포함할 수 있다. 제2 다이오드는 양의 전압(원 전압)과 집적 회로 사이에서 활용될 수 있다. 다양한 캐패시터는 양의 전압 입력(즉, 하이 및 로우 원 전압)과 양의 그리고 음의 전압 출력에 걸쳐 브리지될 수 있다.

도 5 및 도 6은 PCU를 예시한다. PCU는 상단판(212) 및 하단판(미도시)을 포함할 수 있다. AIU와 유사하게, PCU는 4개의 코너 각각의 보호 돌출부(211)를 포함할 수 있다. 도 6은 PCU의 인터페이스 패널의 예시적인 상세사항을 예시한다. PCU 인터페이스 패널은 사용자 선호도 및/또는 특정 적용 및/또는 필요조건에 따라 구성될 수 있다. 인터페이스 패널은 AIU에 연결하기 위한 인터페이스 포트(213)를 포함할 수 있다. 예를 들어, PCU는 다양한 잭, 상태 표시등(214), AC 전력과 DC 전력 간에 전환하기 위한 회로 차단기(215), 및 전력 입력부(216)를 포함할 수 있다. 이 등은 일반적인 시스템 표시기 및/또는 구성 가능한 포트와 연관된 표시기일 수 있다. 인터페이스 포트는 다중-핀 포트, 축방향 포트 및/또는 다중-축방향 포트일 수 있다. 다른 포트 유형은 미션 요구사항 및/또는 사용자 선호도에 따라 포함될 수 있다. PCU는 전원 스위치 또는 토글(217)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전원 스위치는 PCU를 활성화하고/하거나 전력을 AIU에 제공하도록 PCU에 포함될 수 있다.

도 7은 AIU의 예시적인 실시형태를 예시한다. 도시된 바와 같이, 인터페이스 케이블 상호 연결부는 100㎒ 이더넷 연결부, 10㎒ 연결부, 1개의 GPS용 초당 펄스 연결부, 270V 공급부, 고전압 루프, 케이블 길이를 결정하기 위한 길이 저항기 연결부, RF 전송 연결부, RF 수신기 연결부 및 RS-485 연결부를 포함하는, 다양한 통신 케이블을 포함할 수 있다. AIU는 GPS 및 와이파이 칩, 뿐만 아니라 RF 구성요소를 위한 메자닌 보드를 가진 안테나 메인 보드를 포함할 수 있다. 안테나 메인 보드는 와이파이(2.4 및 5.8㎓) 및 GPS 안테나에 대한 연결부를 포함할 수 있다. AIU는 저대역 및 고대역 무선 주파수 조절 장치(radio frequency conditioning unit: RFCU)뿐만 아니라 트리플렉서, RF 스위치, 제어기 장치를 포함할 수 있다. AIU는 고대역 및 저대역 안테나에 결합될 수 있다. AIU는 2.4 및 5.8㎓ 와이파이용 및 전송기 및/또는 송수신기용과 같은, 다양한 연산 증폭기를 포함할 수 있다. 메인 보드는 또한 다양한 주변기기, 예컨대, 팬 및 상태등(LED)을 작동시킬 수 있다.

시스템은 GPS 신호로부터 타이밍을 활용하여 예를 들어, UAS와 제어기의 TDOA, FDOA 및 RF 삼각 측량을 수행할 수 있다. 일부 실시형태는 매우 민감한 검출을 허용하기 위한 RF 조절을 포함할 수 있다. 일부 양상은 알려진 UAS 이외의 신호를 배제하기 위한 고대역 필터링과 저대역 필터링을 포함할 수 있다. 또한, 일부 양상은 필터링된 신호의 RF 조절 및/또는 증폭을 수행할 수 있다. 일부 실시형태에서, 전방향 안테나는 전자기(EM) 스펙트럼의 원하지 않는 부분을 필터링하고 관심 범위를 증폭시킴으로써 수신과 전송 둘 다에 대해 더 높은 영역 범위를 구현할 수 있다.

sUAS를 검출하고, 식별하고, 위치 파악하고, 추적하고 sUAS의 조작자의 위치를 파악하기 위한 실시형태가 활용될 수 있다. sUAS를 검출하고 물리치는 것 둘 다를 위한 다른 실시형태가 활용될 수 있다. 시스템은 일반적으로 하나 이상의 검출 안테나를 포함한다. 이러한 안테나는 다양한 구성으로 설치될 수 있다. 실시형태는 다수의 UAS를 동시에 식별할 수 있고 sUAS의 군 중에서 구별할 수 있다. 시스템은 신호 처리를 수행할 수 있다. 일부 실시형태에서, 프런트-엔드 처리가 AIU에서 수행될 수 있다. 다른 실시형태에서, 이러한 처리는 PCU에 의해 수행될 수 있다. 프런트-엔드 처리는 증폭, 필터링, 하향-변환, A/D 변환 및 다른 무선 기능을 포함할 수 있다.

도 8은 AIU를 예시한다. AIU는 상단판(110) 및 하단판(미도시)뿐만 아니라 4개의 코너 각각의 보호 돌출부(111)를 포함할 수 있다. 돌출부는 보호 돌출부 없이, AIU가 하차될 때 손상될 수 있는 AIU 연결기를 포함하여, AIU 본체의 보호를 제공할 수 있다. 돌출부는 지상에서 AIU를 고정하고/하거나 AIU 운반을 용이하게 하는 핸들로서 활용될 수 있다.

도 9는 AIU의 인터페이스 패널(113)의 예시적인 상세사항을 예시한다. 인터페이스 패널은 상태 표시등(114), 잭(115), 및 PCU에 연결하기 위한 인터페이스 포트(116)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 인터페이스 패널은 고대역 안테나에 연결하기 위한 포트 및 저대역 안테나에 연결하기 위한 포트를 포함할 수 있다. 패널은 복수의 와이파이 안테나를 포함할 수 있다. AIU는 제1 와이파이 안테나 및 제2 와이파이 안테나에 연결될 수 있다. AIU는 또한 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System: GPS) 기반 타이밍 및 지리 위치를 위한 안테나에 연결하기 위한 포트를 포함할 수 있다. GPS가 예로서 제공되지만, 실시형태는 하나 이상의 다른 지리 위치 위성 시스템, 예컨대, GLONASS, Galileo, BeiDou-2, 및 다른 것을 활용할 수 있다. AIU는 예를 들어, 컴퓨터 제어기와의 통신을 용이하게 하기 위해, 케이블 또는 다중-케이블 인터페이스 연결부를 더 포함할 수 있다. AIU는 표시등, 예컨대, 전력, 상태 및 전송 표시기를 포함할 수 있다. AIU는 하나 이상의 냉각 환기구 및/또는 열 싱크를 포함할 수 있다. 환기구는 공기가 통하게 하도록 구멍 패턴을 가진, 금속 또는 플라스틱과 같은 강한 물질의 시트로 구성될 수 있다. 환기구는 또한 또는 대안적으로 스크린 및/또는 필터를 포함할 수 있다. 환기구는 높은 흐름의 교체 가능한 필터 카트리지를 포함할 수 있다. AIU는 능동 및/또는 수동 에어컨을 포함할 수 있다. 도 10은 안테나 인터페이스 패널(117)을 예시한다. 안테나 인터페이스 패널은 다양한 안테나에 연결하기 위한 잭을 포함할 수 있다. 예를 들어, 패널은 GPS 잭(118), 2.4㎓ 잭(119), 5.8㎓ 잭(120), 고대역 RF 잭(121), 및 저대역 RF 잭(122)을 포함할 수 있다.

다수의 수신기 및/또는 안테나가 활용될 수 있다. 예를 들어, 수개의 안테나는 어레이를 형성할 수 있다. 다른 실시형태는 하나 이상의 안테나가 전파 방해 신호 및/또는 스푸핑 신호(spoofing signal)를 전송하도록 활용될 수 있는, 계수기 측정 시스템을 포함할 수 있다. 시스템은 전방향 안테나를 포함할 수 있다. 다른 실시형태는 하나 이상의 방향 안테나를 포함할 수 있다. 방향 안테나가 전방향 안테나보다 더 큰 유용한 범위를 가능하게 할 수 있지만, 전파 벡터는 안테나의 방향 정도에 따라 통신에 영향을 줄 수 있다. 방향 안테나 시스템은 준-전방향 안테나, 광각 방향 안테나 및/또는 홀로그램 안테나 시스템을 포함할 수 있다. 안테나는 수신기 및/또는 전송기에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 전방향 안테나와 방향 안테나 둘 다가 활용될 수 있다. 이러한 시스템은 필터, 증폭기, 저잡음 증폭기 및 아날로그/디지털 변환기를 포함할 수 있다.

신호 분석기 및/또는 공간 프로세서가 수신기에 결합될 수 있다. 결합된 PCU와 AIU는 신호 분석기를 포함할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, PCU는 소프트웨어에서 구현될 수 있는 신호 분석 능력을 포함할 수 있다. 신호 분석이 원격으로, 예를 들어, 원격 서버 시스템 및/또는 클라우드-기반 시스템 내에서 수행되어, 적대적인 드론을 식별할 수 있다. 신호 분석기는 신호의 추출 및 분류를 수행하여, 예를 들어, 신호에 따라 무선 신호 유형, 제작업체, 모델, 운영 체제, 작동 상태 등을 식별할 수 있다. 신호 분석기는 또한 예를 들어, sUAS와 sUAS의 제어기, 다수의 sUAS, sUAS와 다른 유형의 항공기 또는 조류를 결정하고 구별할 수 있다.

PCU는 하나 이상의 프로세서, 통신 인터페이스, 비이동식 메모리, 이동식 메모리, 전력원 및 다른 주변기기를 포함할 수도 있다. PCU는 또한 통신 회로, 예컨대, 송수신기, 전송기 및 수신기를 포함할 수도 있다. 프로세서는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, 종래의 프로세서, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor: DSP), 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 연관된 하나 이상의 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 응용 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit: ASIC), 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array: FPGA), 임의의 다른 유형의 집적 회로(IC), 상태 기계 등일 수도 있다. 일반적으로, 프로세서는 메모리에 저장된 컴퓨터-실행 가능한 명령어를 실행할 수도 있다. 프로세서는 통신 프로그램을 실행할 수도 있다.

프로세서는 통신 회로망(예를 들어, 송수신기, 전송기, 수신기 및 통신 인터페이스)와 결합된다. 프로세서는 컴퓨터 실행 가능한 명령어의 실행을 통해, 통신 회로망을 제어하여 PCU가 시스템의 다른 구성요소, 예컨대, AIU와 통신하게 할 수도 있다. 수신기는 소프트웨어 정의 무선(SDR) 수신기를 포함할 수도 있다. 무선 수신기는 하나 이상의 채널, 예컨대, sUAS와 연관된 임의의 무선 신호에 대한 주파수 스펙트럼을 스캔하기 위한 하나 이상의 채널 및 sUAS와 연관된 식별된 무선 신호 데이터를 캡처하기 위한 하나 이상의 채널을 정의할 수도 있다.

프로세서는 임의의 유형의 적합한 메모리, 예컨대, 비이동식 메모리 및/또는 이동식 메모리로부터의 정보에 액세스할 수도 있고, 데이터를 이 메모리에 저장할 수도 있다. 비이동식 메모리는 랜덤-액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 하드 디스크 또는 임의의 다른 유형의 메모리 저장 디바이스를 포함할 수도 있다. 이동식 메모리는 가입자 식별 모듈(subscriber identity module: SIM) 카드, 메모리 스틱, USB 드라이브, 보안 디지털(secure digital: SD) 메모리 카드 등을 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 프로세서는 물리적으로 수신기에 위치하지 않는 메모리로부터 정보에 액세스할 수도 있고, 데이터를 이 메모리에 저장할 수도 있다.

프로세서는 전력원으로부터 전력을 수신할 수도 있고, 시스템의 다른 구성요소에 전력을 분배하고/하거나 제어하도록 구성될 수도 있다. 전력원은 PCU 및 AIU에 전력을 공급하기 위한 임의의 적합한 디바이스일 수도 있다. 전력원은 외부 전력원으로부터 전력을 수신하도록 구성될 수도 있다.

도 11은 인터페이스 케이블(300)의 하나의 실시예를 도시한다. 인터페이스 케이블은 시스템의 현장 구성을 용이하게 하기 위해 다양한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 케이블은 1미터 또는 2미터일 수 있거나 또는 인터페이스 케이블은 수십미터일 수 있다. 인터페이스 케이블을 통해 장치를 연결하는 것은 AIU가 PCU보다 안테나에 가까이 배치되게 할 수 있다. 이것은 PCU를 냉각기 및/또는 AIU보다 더 많은 보호 환경에서 찾는 것을 용이하게 할 수 있다. 안테나가 디지털 또는 아날로그 프로토콜에 따라 통신하도록 구성되든 아니든, 이러한 통신을 전파하는 전자기파 자체는 반드시 본질적으로 아날로그이다. 따라서, AIU를 안테나에 가까이 위치시키는 것은 또한 수신이나 전송 지점에서 아날로그 신호의 조작을 용이하게 할 수 있고, 이는 신호 품질을 개선할 수 있고 잡음을 감소시킬 수 있다. 게다가, 인터페이스 케이블을 통한 통신은 아날로그로의 후속 변환을 위해서든 아니든, AIU에 의한 또는 PCU로부터 AIU로 전송된 디지털 신호에 의한 디지털 신호로의 아날로그 신호의 변환에 의해 디지털일 수 있다.

도 11의 예시적인 실시형태에서, 케이블은 복수의 케이블을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바람직한 실시형태에서, 케이블(301)은 2개의 #8 동축 RF 연결부, 2개의 #12 동축 저대역폭 접촉부, #8 사분면 이더넷 연결기, 차폐부를 구비한 4개의 전력 및 제어 쌍, 및 각각의 단부의 인코더 쌍을 포함할 수 있다. 인터페이스 케이블은 처리 서브시스템 단자(302)를 포함할 수 있다. 처리 서브시스템 단자는 플랜지 마운트 소켓(303), 케이블 마운트(304), 변형률 완화 백셸(backshell with strain relief)(305)을 포함할 수 있다. 인터페이스 케이블은 안테나 서브시스템 단자(309)를 포함할 수 있다. 안테나 서브시스템 단자는 변형률 완화 백셸(306), 케이블 마운트(307), 플랜지 마운트 소켓(308)을 포함할 수 있다.

도 12는 인터페이스 케이블(310)의 많이 고려되는 배선 구성 중 하나의 구성을 예시한다. 도시된 바와 같이 쇼트 및 점프가 활용될 수 있다. 이 실시형태에서, A는 이더넷 연결일 수 있다. C는 270V DC 연결일 수 있고, D는 270V DC 리턴일 수 있다. E는 comms⁺일 수 있고, F는 comms^-일 수 있다. H는 RF 수신 라인일 수 있고, K는 RF 전송 라인일 수 있다. M은 고전압 인터로크일 수 있고, N은 고전압 인터로크 리턴일 수 있다. W는 1PPS 신호 라인일 수 있다. 5는 10㎒ 라인일 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이 T와 U는 루프가 되어 있고, 일측으로부터 다른 측으로 통신을 전달하지 않는다. 오히려 T와 U는 길이 저항기(311)에 각각 연결된다.

길이 저항기는 특정 실시형태에서 특히 유리할 수 있다. 예를 들어, 각각의 길이 저항기(311)는 피트당 10Ω의 전기 저항을 가질 수 있다. 따라서, T와 U 사이의 25피트 케이블은 250Ω의 전기 저항을 가질 것이다. 유사하게, 50피트 케이블은 500Ω을 가질 것이고, 75피트 케이블은 750Ω을 가질 것이며, 100피트 케이블은 1000Ω을 가질 것이다. 다른 저항, 실제로 임의의 유용한 저항이 활용될 수 있고, 피트당 10Ω이 오직 간단한 수학의 실시예로서 본 명세서에 제공된다. 그럼에도 불구하고, 10Ω 또는 대략 10Ω은 25 내지 100피트의 케이블 길이에서 유리한 저항량일 수 있다. 대안적으로, 일반적인 전기 저항기(즉, 길이 저항기가 아님)가 또한 고려된다. 인터페이스 케이블의 길이 저항기의 주요 장점은 시스템 또는 서브시스템이 저항기에 걸친 전압 강하를 활용하여 케이블의 길이를 측정할 수 있다는 것입니다. 케이블 길이를 결정하는 시스템의 능력은 시스템이 케이블 간 전환 시 케이블 길이의 변화를 보상하게 할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 시스템은 케이블 길이에 걸친 전압 강하에 기초하여 비행 시간 및/또는 신호 손실에 대해 자체 보상할 수 있고/있거나 보정할 수 있다.

예시적인 드론 및 지상 제어기 통신 시스템이 도 13에 도시된다. 실시형태는 알려진 sUAS의 존재에 대해 관련 RF 스펙트럼을 자동으로 검색할 수 있다.

본 개시내용의 일부 양상에 따르면, 무선 시스템은 적어도 하나의 안테나에 결합된 안테나 인터페이스 장치(AIU)로서, 아날로그 신호를 수신하고, 아날로그 신호를 필터링하고, 아날로그 신호를 증폭시키도록 구성된 AIU; 및 AIU에 결합된 프로세서 제어기 장치(PCU)로서, 인터페이스 케이블을 통해 아날로그 신호를 수신하고 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성된 PCU를 포함할 수도 있다. 인터페이스 케이블은 전력 및 신호를 전달하도록 구성될 수도 있고, 이 신호는 와이파이 신호, 이더넷 신호 및 아날로그 RF 신호로 이루어진 군으로부터 선택된다. 인터페이스 케이블의 길이는 자동으로 계산될 수도 있다. 신호 이득은 인터페이스 케이블 길이에 기초하여 무선 시스템을 최적화하기 위해 인터페이스 케이블에 걸친 신호 전력 손실을 보상하도록 자동으로 증폭될 수도 있다. 인터페이스 케이블은 PCU로부터 AIU로 전력을 제공하도록 구성될 수도 있다. PCU는 무선 시스템의 역극성을 방지하기 위해 접촉 제어기를 포함할 수도 있다. AIU는 고대역 RF 조절 장치, 저대역 RF 조절 장치, 및 전송 전력 증폭기를 더 포함할 수도 있다.

인터페이스 케이블은 아날로그 RF 신호를 전달하도록 구성될 수도 있고, 이 아날로그 RF 신호는 위성 위치 확인 시스템(GPS) 신호를 포함한다. PCU는 디지털 신호 처리를 수행하여 AIU에 의해 검출된 신호를 분석하도록 구성될 수도 있다. 접촉 제어기는 고전압 조절기 및 역편향 다이오드를 포함할 수도 있다. 인터페이스 케이블의 길이는 인터페이스 케이블에 걸친 전압 강하를 측정함으로써 자동으로 계산될 수도 있다. 신호 이득은 측정된 전압 강하에 기초하여 증폭된다. PCU는 RF 구성요소를 가진 프로세서 제어 모듈을 포함할 수도 있고, 이 RF 구성요소는 RF 메자닌에 의해 프로세서 제어 모듈로부터 분리된다.

PCU는 AC 전력 공급 및 DC 전력 공급을 수신하도록 구성될 수도 있다. 접촉 제어기는 AC 전력 공급과 DC 전력 공급 간에 전환될 때 무선 시스템 내 전력 스파이크 및 전력 손실을 방지하도록 구성될 수도 있다. PCU는 프로세서 제어 모듈, RF 메자닌, 중앙 처리 장치를 가진 메인 마더보드, SSD 메모리, 신호 수신을 위한 서버 마더보드 및 서브시스템, 아날로그-대-디지털 변환부, 디지털-대-아날로그 변환부, 및 하나 이상의 이더넷 스위치를 더 포함할 수도 있다. AIU와 PCU는 열을 방산하도록 구성될 수도 있다.

본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 무선 시스템은 무인 항공기 시스템(unmanned aerial system: UAS)으로부터 RF 방출을 검출하도록 작동 가능한 안테나; 안테나에 결합된 안테나 인터페이스 장치(AIU)로서, 안테나로부터 아날로그 RF 신호를 수신하도록 구성된 AIU; AIU로부터 아날로그 신호를 수신하고 이 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성된 프로세서 제어 장치(PCU); 및 AIU를 PCU에 연결시키는 인터페이스 케이블로서, AIU와 PCU 간에 전력 및 RF 신호를 전달하도록 작동 가능한 인터페이스 케이블을 포함할 수도 있다. 소프트웨어 정의 무선(SDR)은 상이한 무선 프로토콜 및/또는 파형에 따라 수신하고 전송하도록 구성될 수도 있다. AIU는 고대역 RF 안테나, 저대역 RF 안테나, 와이파이 안테나, 및 위성 위치 확인 시스템(GPS) 안테나에 연결될 수도 있고; PCU는 이더넷 스위치를 포함한다.

본 개시내용의 다른 양상에서, 무선 시스템은 안테나, 안테나에 결합된 안테나 인터페이스 장치(AIU), 및 AIU와 통신하는 프로세서 제어기 장치(PCU)를 포함할 수도 있다. 무선 시스템은 제한된 영공에서 무인 항공기 시스템(UAS)으로부터의 RF 방출을 검출할 수도 있다. 무선 시스템은 비운동학적, 출처 불명의 RF-기반 신호를 UAS에 전달할 수도 있다. 검출 단계는 AIU에서 아날로그 신호를 수신하는 것; 아날로그 신호를 AIU로부터 PCU로 전송하는 것; 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것; 및 디지털 신호 처리를 수행하여 디지털 신호를 분석하는 것을 더 포함할 수도 있다. 게다가, PCU는 인터페이스 케이블에 의해 AIU에 연결될 수도 있다. 전력은 PCU로부터 인터페이스 케이블을 통해 AIU에 제공될 수도 있다. 신호, 예컨대, 특히, 와이파이 신호, 이더넷 신호, 또는 아날로그 RF 신호는 인터페이스 케이블을 통해 전달될 수도 있다. 인터페이스 케이블의 길이는 인터페이스 케이블에 걸친 전압 강하를 측정함으로써 자동으로 계산될 수도 있다.

본 개시내용의 무선 시스템은 인터페이스 케이블에 걸친 신호 전력 손실을 보상하기 위해 신호 이득을 자동으로 증폭시킴으로써 인터페이스 케이블 길이에 기초하여 더 최적화될 수도 있고, 신호 이득을 증폭시키는 것은 측정된 전압 강하에 기초한다. 접촉 제어기는 무선 시스템의 역극성을 방지하기 위해 제공될 수도 있다. 접촉 제어기는 고전압 조절기 및 역편향 다이오드를 포함할 수도 있다.

UAS의 RF 삼각 측량은 위성 위치 확인 시스템(GPS) 신호를 사용하여 수행될 수도 있다. 알려진 UAS 외부의 신호는 고대역 필터링 및 저대역 필터링을 수행함으로써 배제될 수도 있다.

시스템은 지상 제어기로부터 드론으로의 명령-제어(command-and-control: C2) 링크(업링크 데이터)와 드론으로부터 지상 제어기로의 임의의 원격 측정 및/또는 페이로드 데이터 링크(예를 들어, 비디오)를 검출할 수 있다.

sCUAS 검출, 식별 및 위치 결정 후, 하나의 실시형태에서, SDR 시스템은 다양한 복잡한 비운동학적, 출처 불명의 RF-기반 경감 기법을 타깃별로 전달할 수 있다. 이것은 주변 RF 스펙트럼에 대한 최소한의 부수적 손상 및/또는 간섭을 타도 효과에 제공할 수 있다. 시스템은 식별된 타깃에 대해 사용할 가장 효과적인 경감 기법을 자동으로 결정할 수 있고 조작자에게 간단한 방식으로 sCUAS를 물리치는 옵션을 제시할 수 있다. 이러한 옵션은 도 14에 도시된 바와 같이, PCU와 통신하는 디스플레이 디바이스(즉, 랩탑 스크린)에 표시될 수도 있다.

도 14에 도시된 바와 같은, 실시형태는 차량 내에 그리고/또는 상에 배치될 수 있다. 실시형태는 크기, 중량 및 전력 필요조건을 감소시킬 수 있고 공간 및 전력-제약된 환경, 예컨대, 차량 및/또는 해상 선박에 쉽게 배치될 수 있어서, 이동 중에 지상 및 해상 호송대 보호를 제공한다. 예를 들어, 실시형태는 SUV 또는 수상 선박에 설치될 수 있다. 실시형태는 시간당 60마일의 속도로 이동할 때 쉽게 작동하도록 내구성이 높을 수 있다. 적대적인 sUAS가 검출 반경에 진입할 때, 시스템은 UAS 플랫폼 및 UAS 조작자의 지상 헤드셋으로부터 방출되는 RF 에너지를 자동으로 감지할 수 있고 위협을 즉시 검출할 수 있고 식별할 수 있다. 경보가 카운터-sUAS 조작자에게, 예를 들어, 시스템 랩탑으로 전송될 수 있다. 경보는 적대적인 sUAS를 정확하게 검출하고, 식별하고, 위치 파악하고, 추적하는 것과 sUAS 조작자의 위치를 파악하는 것을 포함하는, 특정 UAS 위협에 대한 정보를 제공할 수 있다. 그런 다음 사용자는 복잡한 비운동학적, 출처 불명의 대응책을 전개하기 위한 조치를 취할지를 결정할 수 있다.

본 명세서에 개시되고 청구된 모든 시스템은 본 개시내용에 비추어 과도한 실험 없이 제작될 수 있고 구현될 수 있다. 이 발명의 장치가 바람직한 실시형태의 면에서 설명되었지만, 변경이 본 발명의 개념, 정신 및 범위 또는 발명을 벗어나는 일 없이 본 명세서에서 설명된 시스템 및 장치에 적용될 수도 있다는 것이 당업자에게 분명할 것이다. 또한, 전술한 내용으로부터, 본 발명이 다른 장점들과 함께, 위에 제시된 모든 목표와 목적을 달성하기 위해 잘 조정된 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 특정 특징과 하위 결합이 유용하고 다른 특징과 하위 결합을 참조하지 않고 채용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 이것이 고려되고 첨부된 청구범위의 범위 내에 있다. 당업자에게 분명한 모든 이러한 유사한 대체 및 변경은 첨부된 청구범위에 의해 규정되는 바와 같이 본 발명의 정신 및 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims

무선 시스템으로서,
적어도 하나의 안테나에 결합된 안테나 인터페이스 장치(antenna interface unit: AIU)로서, 아날로그 신호를 수신하고, 상기 아날로그 신호를 필터링하고, 상기 아날로그 신호를 증폭시키도록 구성된, 상기 AIU; 및
상기 AIU에 결합된 프로세서 제어기 장치(processor controller unit: PCU)로서, 인터페이스 케이블을 통해 상기 아날로그 신호를 수신하고 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성된, 상기 PCU
를 포함하되,
상기 인터페이스 케이블이 전력 및 신호를 전달하도록 구성되고, 상기 신호는 와이파이 신호, 이더넷 신호 및 아날로그 RF 신호로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 인터페이스 케이블의 길이가 자동으로 계산되고,
신호 이득이 상기 인터페이스 케이블 길이에 기초하여 상기 무선 시스템을 최적화하기 위해 상기 인터페이스 케이블에 걸친 신호 전력 손실을 보상하도록 자동으로 증폭되고,
상기 인터페이스 케이블이 상기 PCU로부터 상기 AIU로 전력을 제공하도록 구성되고, 그리고
상기 PCU가 상기 무선 시스템의 역극성을 방지하기 위해 접촉 제어기를 포함하는, 무선 시스템.
제1항에 있어서, 상기 AIU는 고대역 RF 조절 장치, 저대역 RF 조절 장치 및 전송 전력 증폭기를 더 포함하는, 무선 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인터페이스 케이블은 아날로그 RF 신호를 전달하도록 구성되고, 상기 아날로그 RF 신호는 위성 위치 확인 시스템(global positioning system: GPS) 신호를 포함하는, 무선 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 PCU는 디지털 신호 처리를 수행하여 상기 AIU에 의해 검출된 신호를 분석하도록 더 구성되는, 무선 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 제어기는 고전압 조절기 및 역편향 다이오드를 더 포함하는, 무선 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인터페이스 케이블의 길이는 상기 인터페이스 케이블에 걸친 전압 강하를 측정함으로써 자동으로 계산되고, 상기 신호 이득은 측정된 전압 강하에 기초하여 증폭되는, 무선 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 PCU는 RF 구성요소를 가진 프로세서 제어 모듈을 포함하고, 상기 RF 구성요소는 RF 메자닌(RF mezzanine)에 의해 상기 프로세서 제어 모듈로부터 분리되는, 무선 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 PCU는 AC 전력 공급을 수신하고 DC 전력 공급을 수신하도록 구성되고, 상기 접촉 제어기는 상기 AC 전력 공급과 상기 DC 전력 공급 간에 전환될 때 상기 무선 시스템 내 전력 스파이크 및 전력 손실을 방지하도록 구성되는, 무선 시스템.
제1항에 있어서, 상기 PCU는 프로세서 제어 모듈, RF 메자닌, 중앙 처리 장치를 가진 메인 마더보드, SSD 메모리, 신호 수신을 위한 서버 마더보드 및 서브시스템, 아날로그-대-디지털 변환부, 디지털-대-아날로그 변환부 및 하나 이상의 이더넷 스위치를 더 포함하는, 무선 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 AIU와 상기 PCU는 열을 방산하도록 구성되는, 무선 시스템.
무선 시스템으로서,
무인 항공기 시스템(unmanned aerial system: UAS)으로부터 RF 방출을 검출하도록 작동 가능한 안테나;
상기 안테나에 결합된 안테나 인터페이스 장치(antenna interface unit: AIU)로서, 상기 안테나로부터 아날로그 RF 신호를 수신하도록 구성된, 상기 AIU;
상기 AIU로부터 상기 아날로그 신호를 수신하고 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성된 프로세서 제어 장치(processor control unit: PCU); 및
상기 AIU를 상기 PCU에 연결시키는 인터페이스 케이블로서, 상기 AIU와 상기 PCU 간에 전력 및 RF 신호를 전달하도록 작동 가능한 상기 인터페이스 케이블
을 포함하는, 무선 시스템.
제11항에 있어서, 상이한 무선 프로토콜 및/또는 파형에 따라 수신하고 전송하도록 구성된 소프트웨어 정의 무선(software defined radio: SDR)을 더 포함하는, 무선 시스템.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 AIU는 고대역 RF 안테나, 저대역 RF 안테나, 와이파이 안테나, 및 위성 위치 확인 시스템(global positioning system: GPS) 안테나에 연결되고; 상기 PCU는 이더넷 스위치를 포함하는, 무선 시스템.
방법으로서,
안테나, 상기 안테나에 결합된 안테나 인터페이스 장치(AIU), 및 상기 AIU와 통신하는 프로세서 제어기 장치(PCU)를 포함하는 무선 시스템을 제공하는 단계;
상기 무선 시스템을 통해, 제한된 영공에서 무인 항공기 시스템(UAS)으로부터의 RF 방출을 검출하는 단계; 및
상기 무선 시스템을 통해, 비운동학적, 출처 불명의 RF-기반 신호를 상기 UAS에 전달하는 단계
를 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 검출하는 단계는,
상기 AIU에서 아날로그 신호를 수신하는 것;
상기 아날로그 신호를 상기 AIU로부터 상기 PCU로 전송하는 것;
상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것; 및
디지털 신호 처리를 수행하여 상기 디지털 신호를 분석하는 것
을 더 포함하는, 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서,
인터페이스 케이블에 의해 상기 PCU를 상기 AIU에 연결시키는 단계;
상기 전력을 상기 PCU로부터 상기 인터페이스 케이블을 통해 상기 AIU에 제공하는 단계; 및
상기 인터페이스 케이블을 통해 신호를 전달하는 단계
를 더 포함하되, 상기 신호는 와이파이 신호, 이더넷 신호, 및 아날로그 RF 신호로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 인터페이스 케이블에 걸친 전압 강하를 측정함으로써 자동으로 상기 인터페이스 케이블의 길이를 자동으로 계산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 인터페이스 케이블에 걸친 신호 전력 손실을 보상하기 위해 신호 이득을 자동으로 증폭시킴으로써 상기 인터페이스 케이블 길이에 기초하여 상기 무선 시스템을 최적화하는 단계를 더 포함하되, 상기 신호 이득을 증폭시키는 것은 측정된 전압 강하에 기초하는, 방법.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉 제어기에 의해, 상기 무선 시스템의 역극성을 방지하는 단계를 더 포함하되, 상기 접촉 제어기는 고전압 조절기 및 역편향 다이오드를 포함하는, 방법.
제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
위성 위치 확인 시스템(GPS) 신호를 통해, 상기 UAS의 RF 삼각 측량을 수행하는 단계; 및
고대역 필터링 및 저대역 필터링을 수행함으로써 알려진 UAS 외부의 신호를 배제하는 단계
를 더 포함하는, 방법.