KR20220074414A - 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치 및 이의 위성 자동 정밀 포인팅 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치 및 이의 위성 자동 정밀 포인팅 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치는, 특정 통신망 유실 또는 장애시에 인공위성에 접속하며 유실 또는 장애 통신망이 연결되었던 연결망과 연결되어 유실 또는 장애 통신망의 백업 역할을 하는 위성 안테나 장치로서, 위성 안테나 판넬; 상기 위성 안테나 판넬을 지지하는 판넬 지지체; 상기 위성 안테나 판넬이 인공위성에 정밀 포인팅되도록 상기 판넬 지지체의 각도와 회전을 조절하는 서보 모터 및 상기 연결망과 통신하기 위한 통신모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치 및 이의 위성 자동 정밀 포인팅 방법{Automatic precision pointing satellite antenna device and its satellite automatic precision pointing method}
본 발명은 특정 통신망 유실 또는 장애시에 인공위성에 접속하며 유실 또는 장애 통신망이 연결되었던 연결망과 연결되어 유실 또는 장애 통신망의 백업 역할을 하는 위성 안테나 장치 및 이의 위성 포인팅 방법으로서, 특히 3축 서보 모터를 이용하여 인공위성에 자동 정밀 포인팅할 수 있도록 구성된 위성 안테나 장치 및 이의 위성 포인팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로 스마트 시티(Smart City)는, 텔레커뮤니케이션(Tele-communication)을 위한 기반시설이 인간의 신경망처럼 도시 구석구석까지 연결되어 있는 도시로서, 첨단 정보통신기술(ICT)을 이용해 도시 생활 속에서 유발되는 교통 문제, 환경 문제, 주거 문제, 시설 비효율 등을 해결하여 시민들이 편리하고 쾌적한 삶을 누릴 수 있도록 한 일명 '똑똑한 도시'를 뜻하며, 4차 산업혁명에 선제적으로 대응하고 새로운 성장 동력을 창출할 수 있는 대안으로 떠오르면서, 세계 각국의 도시가 스마트 시티 구축에 나서고 있다.
이러한 스마트 시티는, 다양한 유형의 전자적 데이터 수집을 통해 정보를 취득하고, 이를 전송하여 자산과 리소스 등을 효율적으로 관리하기 때문에 정보 취득을 위한 센서는 물론 취득된 정보를 전송하기 위한 통신망이 필수적인데, 갑작스러운 재난이나 재해로 인해 유선 또는 무선 통신망의 유실이나 장애 발생 시에는 취득된 정보 전송이 어려워 스마트 시티의 기능이 일부 마비될 수 있어, 통신망 복구 시까지 긴급 대처할 수 있는 시스템이 필수적으로 요구되고 있다.
한편, 종래의 위성통신시스템에서의 통신 중단 방지 발생 기술로서 한국공개특허 제10-2000-0047234호 '위성통신시스템에서 비정상 프로세서의 자동 복구방법'이 개시되어 있다.
상기 공개된 기술은 위성통신시스템에서의 각 연결 프로세서들에 대해 주기적으로 점검메시지를 발송하고, 수신된 점검 결과 메시지에 따라서, 문제가 있는 프로세스는 재 구동 시킴으로써 통신시스템 간 통신이 중단되는 것을 방지하고 있다.
그러나, 상기와 같은 기술은 통신망 유실이나 장애 발생에는 전혀 대응할 수 없어 이러한 문제를 해결할 대안이 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 특정 통신망 유실 또는 장애시에 인공위성에 접속하며 유실 또는 장애 통신망이 연결되었던 연결망과 연결되어 유실 또는 장애 통신망의 백업 역할을 하는 이동성이 있는 위성 안테나 장치에 관한 것이며, 특히 3축 서보 모터를 이용하여 인공위성에 자동 정밀 포인팅할 수 있도록 구성된 위성 안테나 장치 및 이의 위성 포인팅 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치는, 특정 통신망 유실 또는 장애시에 인공위성에 접속하며 유실 또는 장애 통신망이 연결되었던 연결망과 연결되어 유실 또는 장애 통신망의 백업 역할을 하는 위성 안테나 장치로서, 위성 안테나 판넬; 상기 위성 안테나 판넬을 지지하는 판넬 지지체; 상기 위성 안테나 판넬이 인공위성에 정밀 포인팅되도록 상기 판넬 지지체의 각도와 회전을 조절하는 서보 모터 및 상기 연결망과 통신하기 위한 통신모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 서보 모터는, 방위각(Azimuth angle), 앙각(Elevation angle), 폴라각(Polarization angle)에 대해 조절할 수 있는 3축 서보 모터이며, 방위각, 앙각, 폴라각을 계산하여 상기 3축 서보 모터로 조정 변위를 생성하는 변위 센서를 통해 위성 안테나 판넬의 인공위성 포인팅을 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치는, 상기 위성 안테나 판넬의 위치를 확인하기 위한 GPS를 더 포함하며, 상기 서보 모터를 통한 위성 안테나 판넬의 인공위성 포인팅 시에 상기 GPS의 위치 정보를 활용할 수 있다.
또한, 상기 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치는, 상기 위성 안테나 판넬의 방위를 확인하기 위한 전자나침반을 더 포함하며, 상기 서보 모터를 통한 위성 안테나 판넬의 인공위성 포인팅 시에 상기 전자나침반의 방위 정보를 활용할 수 있다.
또한, 상기 판넬 지지체는, 받침부재; 상기 3축 서보 모터 중 제1 축 서보 모터에 의해 상기 받침부재에서 수직상으로 형성되는 수직축부를 중심으로 좌/우측으로 회전하도록 결합되는 회전부재; 상기 3축 서보 모터 중 제2 축 서보 모터에 의해 상기 회전부재에서 수평상으로 형성되는 수평축부를 중심으로 상/하측으로 각도를 조절하도록 결합되는 각도조절부재 및 상기 3축 서보 모터 중 제3 축 서보 모터에 의해 상기 각도조절부재에서 수직상으로 형성되는 수직축부를 중심으로 좌/우측으로 회전하도록 결합되며, 상기 위성 안테나 판넬이 상단에 장착되는 판넬 지지 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 판넬 지지체는, 상기 받침부재의 하단부의 소정의 높이에서 측방으로 받침부재보다 더 돌출되는 확장 받침대 및 상기 확장 받침대에 안착되거나 확장 받침대가 안착되도록 형성되는 판넬 하우징을 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 받침부재의 측부에는 제1 결속구가 형성되고, 상기 판넬 하우징의 측부에는 제1 결속구와 상응하는 제2 결속구가 형성되며, 상기 제1 결속구와 제2 결속구 중 하나에는 결속핀이 구비되며, 다른 하나에는 결속핀에 체결되는 결속부재가 구비되어, 상기 판넬 하우징이 확장 받침대에 안착되거나 확장 받침대가 안착될 경우 모두에 있어 받침부재와 판넬 하우징을 결속시킬 수 있다.
또한, 상기 판넬 지지체는, 일측에 돌출 정도를 조절할 수 있는 손잡이가 마련되고, 타측에 손잡이로 당길 시 판넬 지지체에 구름 마찰을 형성하는 구름 마찰 부재를 마련할 수 있다.
또한, 상기 판넬 하우징은, 상단부에 높이 가변이 가능하고 단부에는 지면에 안착될 시에 지면에 맞추어 탄성 변형되는 탄성변형부재가 구비되는 높이가변부재가 구비되어, 상기 확장 받침대가 판넬 하우징에 안착될 경우에 있어, 높이가변부재를 조절하여 판넬 지지체의 수평을 조절할 수 있다.
또한, 상기 판넬 지지체는, 상기 받침부재 사이에 마련되어 상기 위성 안테나 판넬의 가변 범위를 확장시키는 판넬 가변 범위 확장부를 더 포함하며, 상기 판넬 가변 범위 확장부는, 최하단에 고정되는 고정축과 링크되는 제1 링크; 상기 제1 링크와 회전축에 의해 링크되는 제2 링크; 상기 제2 링크 단부에 결합되는 결합축; 실린더부가 모터에 의해 회전 가능하도록 형성되며 피스톤부가 상기 고정축에 연결되는 제1 압력실린더 및 실린더부가 모터에 의해 회전 가능하도록 형성되며 피스톤부가 상기 결합축에 연결되는 제2 압력실린더를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기의 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 위성 자동 정밀 포인팅 방법에 있어서는, 변수선언 위성을 선택하는 제1 단계; 방위각 센서, 앙각 센서 및 폴라각 센서를 통해 위성 안테나 판넬의 방위각, 앙각, 폴라각을 계산하는 제2 단계; 상기 계산된 방위각, 앙각, 폴라각이 상기 선택된 변수선언 위성에 맞춰지도록 변위 센서에서 방위각, 앙각, 폴라각의 조정 변위를 생성하는 제3 단계; 위성체의 확인 신호가 발생될 경우에는 위성 신호 확인을 수행하며, 위성체의 확인 신호가 발생되지 않을 경우에는 위성체의 확인 신호가 발생될 때까지 3축 서보 모터의 정밀 조정을 통해 방위각, 앙각, 폴라각을 재조정하는 제4 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제3 단계는, 상기 제2 단계 이후에 안테나 위치를 초기화하고, GPS와 전자나침반을 통해 위치 및 방위 정보를 수신 후 반영하여 방위각, 앙각, 폴라각의 조정 변위를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치는, 특정 통신망 유실 또는 장애 시에도 통신망을 대체 가능한 유용성이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치는, 서보 모터를 통해 위성에 대해 자동으로 정밀하게 포인팅 할 수 있어 통신 감도가 높을 수가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치는, 이동성이 있는 구조로서 다양한 위치와 환경의 통신망에도 신속하게 대체하여 사용할 수 있다.
또한, 위에서 언급된 본 발명의 실시 예에 따른 효과는 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 사용 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 구성을 개략화한 블록도이다.
도 3은 도 2의 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 일 구성인 판넬 지지체에 내장되는 구성들을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 회전 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 각도조절부재를 통해 각도를 조절한 상태를 예시하는 도면이고, 도 5b는 회전부재를 통해 회전한 상태를 예시하는 도면이며, 도 5c는 판넬 지지 부재를 통해 회전한 상태를 예시하는 도면이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 판넬 하우징을 커버로 사용할 때를 예시하는 도면이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 판넬 하우징을 받침대로 사용할 때를 예시하는 도면이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 도 7의 경우에 있어서 평평하지 않은 지면에서 높이가변부재를 통해 수평을 유지하는 상태를 예시하는 도면이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따라 판넬 가변 범위 확장부가 마련된 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 구성도와 판넬 가변 범위 확장부의 사용 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 위성 자동 정밀 포인팅 방법 흐름도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 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 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치 및 이의 위성 자동 정밀 포인팅 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 사용 예시도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 구성을 개략화한 블록도이고, 도 3은 도 2의 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 일 구성인 판넬 지지체에 내장되는 구성들을 예시한 도면이다.
또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 회전 사시도이며, 도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 각도조절부재를 통해 각도를 조절한 상태를 예시하는 도면이고, 도 5b는 회전부재를 통해 회전한 상태를 예시하는 도면이며, 도 5c는 판넬 지지 부재를 통해 회전한 상태를 예시하는 도면이다.
또한, 도 6의 (a) 및 (b)는 판넬 하우징을 커버로 사용할 때를 예시하는 도면이며, 도 7의 (a) 및 (b)는 판넬 하우징을 받침대로 사용할 때를 예시하는 도면이고, 도 8의 (a) 및 (b)는 도 7의 경우에 있어서 평평하지 않은 지면에서 높이가변부재를 통해 수평을 유지하는 상태를 예시하는 도면이며, 도 9의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따라 판넬 가변 범위 확장부가 마련된 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 구성도와 판넬 가변 범위 확장부의 사용 예시도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치는, 특정 통신망 유실 또는 장애시에 인공위성에 접속하면서 유실 또는 장애 통신망이 연결되었던 연결망과 연결되어 유실 또는 장애 통신망의 백업 역할을 할 수 있는 위성 안테나 장치로서, 위성 안테나 판넬(100), 판넬 지지체(200), 서보 모터(300), 통신모듈(400)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 위성 안테나 판넬(100)은 평판형의 위성 안테나로서, 도파관 혼 안테나가 평면 방향으로 일정 배열을 갖추어 형성될 수 있다. 이때, 각 도파관 혼 안테나는 소형 도파관 혼과 미니 안테나의 독립적인 조합으로 형성되어 이중 주파수, 이중 편파 및 이중 통신을 지원할 수 있고, 도파로에서의 RF(Radio frequency) 전송 손실이 적기 때문에 일반 포물선형 반사기 안테나보다 훨씬 높은 효율을 제공할 수 있다.
판넬 지지체(200)는 상기 위성 안테나 판넬(100)을 지지하는 지지체로서, 내부에는 공간을 마련하여 후술하는 서보 모터(300)와 통신모듈(400), GPS(500), 전자나침반(510), 변위 센서(520) 등은 물론, 메인보드(미도시), 외부 전력이나 내장 배터리로 전력을 공급하는 전력공급장치(미도시) 등이 내장될 수 있다.
여기서, 서보 모터(300)는 3축을 조정할 수 있도록 마련되어 위성 안테나 판넬(100)을 인공위성에 맞추어 자동으로 정밀 포인팅 되도록 판넬 지지체(200)의 각도와 회전을 조절하도록 구성될 수 있으며, 서보 모터(300)를 통해 위성 안테나 판넬(100)이 인공위성에 정밀하게 포인팅되면, 인공위성과 감도 높은 신호를 주고 받도록 할 수 있다.
상기와 같은 서보 모터(300)는, 방위각(Azimuth angle), 앙각(Elevation angle), 폴라각(Polarization angle)에 대해 조절할 수 있도록 3축으로 구성될 수 있으며, 이를 위해 3개가 마련될 수 있고, 각 서보 모터(310, 320, 330)는 5상 서보 모터(5-phase servo motor)로 마련되어 포인팅 안정화 시간과 정밀도를 확보할 수 있다.
이때, 서보 모터(300)는 방위각을 계산하는 방위각 센서(미도시), 앙각을 계산하는 앙각 센서(미도시), 폴라각을 계산하는 폴라각 센서(미도시)와 연동되는 변위 센서(520)를 통해 각각 조정 변위를 전달 받을 수 있고, 전달되는 조정 변위에 따라 서로 호환되면서 동시에 작동하여 위성 안테나 판넬(100)을 인공위성에 정밀하게 포인팅 할 수 있다.
한편, 본 발명의 위성 안테나 장치는, GPS(500)와 전자나침반(510) 중 하나 이상을 더 포함하여 상기와 같은 서보 모터(300)를 통한 위성 자동 정밀 포인팅 시에 활용할 수도 있다.
여기서, GPS(500)는 위성 안테나 판넬(100)의 위치를 확인할 수 있고, 전자나침반(510)은 위성 안테나 판넬(100)의 방위를 확인할 수 있어, GPS(500)를 통해 측정되는 위성 안테나 판넬(100)의 위치 정보와 전자나침반(510)을 통해 측정되는 위성 안테나 판넬(100)의 방위 정보를 활용하여, 방위각, 앙각, 폴라각 등을 보다 정밀하게 계산하며 서보 모터(300)를 통해 위성 안테나 판넬(100)이 인공위성과의 신호 초점이 맞도록 제어하면 보다 정밀한 포인팅이 수행될 수가 있다.
통신모듈(400)은 유실 또는 장애 통신망이 연결되었던 연결망과 통신하기 위한 수단으로서, 위성 안테나 판넬(100)은 포인팅 된 인공위성을 통해 신호를 받아 통신모듈(400)을 통해 연결망으로 전달할 수 있고, 연결망에서 전달되는 신호를 통신모듈(400)을 통해 인공위성으로 전달하는 등 인공위성과 연결망 사이에서 가교역할을 하여 유실 또는 장애 통신망의 백업 작용을 수행할 수 있다.
한편, 위성 안테나 판넬(100)을 지지하는 판넬 지지체(200)는 받침부재(210), 회전부재(220), 각도조절부재(230) 및 판넬 지지 부재(240)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이들의 설명으로 상술한 3축 서보 모터(300)의 작용이 보다 구체적으로 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 받침부재(210)는 판넬 지지체(200)의 베이스를 이루는 구성으로, 직육면체 구조를 바탕으로 구성될 수 있으며, 일측에는 깊이 방향으로 함몰되어 실질적으로 위성 안테나 판넬(100)의 회전과 각도를 조절할 회전부재(220), 각도조절부재(230) 및 판넬 지지 부재(240) 등이 장착될 공간이 마련될 수도 있다. 그러나, 이는 바람직한 일례에 불과한 것으로, 받침부재(210)는 평판형 등의 다른 형태로 마련될 수도 있다.
또한, 받침부재(210)의 일측에는 내장된 메인보드(미도시), 서보 모터(300), 통신모듈(400), GPS(500), 전자나침반(510), 변위 센서(520) 등의 구성을 확인하고 교체할 수 있도록 개폐 수단(210a)이 마련될 수도 있다.
또한, 받침부재(210)는 전자나침반(510) 등에 오작동을 일으키는 전자파 등을 차폐하고, 경량화를 위해 탄소소재로 마련될 수 있으나, 이 또한 일례에 불과한 것으로 받침부재(210)의 소재는 목적을 벗어나지 않는 선에서 달리 형성될 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 회전부재(220)는 상기 3축을 이루는 3개의 서보 모터(310, 320, 330) 중 제1 축 서보 모터(310)에 의해 회전하도록 결합되는 부재로서, 도 5b에 도시된 바와 같이 제1 축 서보 모터(310)에 의해 받침부재(210)에서 수직상으로 형성되는 수직축부를 중심으로 좌측과 우측으로 회전하도록 결합될 수 있다.
이때, 회전부재(220)는 제1 축 서보 모터(310)와 직접 연결되어 회전될 수도 있으나, 한편으론 제1 축 서보 모터(310)와의 사이에 기어나 풀리 등의 동력전달수단(미도시)을 마련하여 제1 축 서보 모터(310)의 동력을 전달 받아 회전할 수도 있다.
각도조절부재(230)는 3축 서보 모터 중 제2 축 서보 모터(320)에 의해 회전부재(220)에서 수평상으로 형성되는 수평축부를 중심으로 회전하도록 결합될 수 있다. 이때, 각도조절부재(230)는 도 5a에 도시된 바와 같이 수평축부를 중심으로 상/하측으로 각도가 조절되도록 결합되어 위성 안테나 판넬(100)의 상/하측 각도가 조절될 수 있다.
판넬 지지 부재(240)는 도 5c에 도시된 바와 같이 3축 서보 모터 중 제3 축 서보 모터(330)에 의해 각도조절부재(230)에서 수직상으로 형성되는 수직축부를 중심으로 좌/우측으로 회전하도록 결합될 수 있다. 여기서, 판넬 지지 부재(240) 상단에는 위성 안테나 판넬(100)이 장착될 수 있다.
상기와 같은 제1 내지 제3 축 서보 모터(310, 320, 330)가 3축 서보 모터(300)를 이루며, 상기와 같은 회전 및 각도 조절 구조에 의해 위성에 대한 자동 정밀 포인팅이 가능할 수 있다.
한편, 판넬 지지체(200)는 확장 받침대(250) 및 판넬 하우징(260)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
확장 받침대(250)는 받침부재(210)의 하단부의 소정이 높이에서 측방으로 받침부재(210)보다 더 돌출되도록 형성될 수 있다. 즉, 정육면체의 받침부재(210)를 기준으로 확장 받침대(250)는 사각 형태로 돌출되는 것이다.
판넬 하우징(260)은 내부는 공간을 마련하며 일면은 개방된 형태로 형성되어, 도 6에 도시된 바와 같이 확장 받침대(250)로 인해 마련된 확장면에 안착되도록 형성되거나, 도 7에 도시된 바와 같이 확장 받침대(250)가 판넬 하우징(260)에 안착되도록 형성될 수 있다.
즉, 판넬 하우징(260)은 확장 받침대(250)에 안착되도록 형성될 시에는 받침부재(210) 상단에 마련된 회전부재(220), 각도조절부재(230), 판넬 지지 부재(240) 및 위성 안테나 판넬(100)을 덮어 외부로부터 보호하는 커버로 사용될 수 있고, 확장 받침대(250)가 판넬 하우징(260)에 안착되도록 형성될 경우에는 판넬 지지체(200)가 판넬 하우징(260)에 놓이는 것이므로, 판넬 하우징(260)을 판넬 지지체(200)의 받침대로서 사용할 수 있는 것이다.
판넬 하우징(260)을 판넬 지지체(200)의 받침대로서 사용할 경우에는 판넬 지지체(200)와 판넬 하우징(260) 간의 일정 공간이 마련되므로, 이 공간 사이로 물품 등을 보관시킬 수도 있다.
이때, 받침부재(210)의 측부에는 제1 결속구(215)가 형성될 수 있고, 판넬 하우징(260)의 측부에는 제1 결속구(215)와 상응하는 제2 결속구(265)가 형성될 수 있으며, 제1 결속구(215)와 제2 결속구(265) 중 하나에는 결속핀(270)이 구비되며, 다른 하나에는 결속핀(270)에 체결되는 결속부재(275)가 구비될 수 있다.
이를 통해, 받침부재(210)와 판넬 하우징(260)간을 결속시켜 사용할 수 있는데, 여기서 상기의 결속부재(275)는 상/하측 양방향 모두로 체결이 가능하도록 형성되어 판넬 하우징(260)이 커버로서 사용될 때나 받침대로서 사용될 때 모두 받침부재(210)와 판넬 하우징(260)간을 결속하여 사용하도록 할 수 있다.
또한, 판넬 지지체(200)는 일측에 돌출 정도를 조절할 수 있는 손잡이(280)가 마련될 수 있고, 타측에 손잡이(280)로 당길 시 판넬 지지체(200)에 구름 마찰을 형성하는 구름 마찰 부재(285)가 마련될 수 있다.
이에 따라, 판넬 지지체(200)는 운반성이 탁월하며 다양한 곳에서 쉽게 사용될 수 있는 장점을 지닐 수 있다.
또한, 판넬 하우징(260)은 도 8에 도시된 바와 같이 상단부에 높이 가변이 가능한 높이가변부재(287)를 마련할 수 있는데, 높이가변부재(287)의 단부에는 지면에 안착될 시에 지면에 맞추어 탄성 변형되는 탄성변형부재(289)가 구비될 수 있다.
이때, 높이가변부재(287)는 바람직하게는 판넬 하우징(260)의 모서리부 또는 꼭짓점부에 하나씩 마련되어, 확장 받침대(250)가 판넬 하우징(260)에 안착되는 경우 즉, 판넬 하우징(260)이 판넬 지지체(200)의 받침대로 사용되는 경우에 있어, 각기 구비된 높이가변부재(287)의 높이 조절을 통해 지형 변화에 맞추어 판넬 지지체(200)의 수평을 유지하도록 조절할 수가 있다.
예컨대, 지면이 전방으로 하향 경사진 경우, 전방에 위치된 높이가변부재(287)를 후방에 위치된 높이가변부재(287) 보다 높게 설정하여 위성 안테나 장치가 설치 초기에 수평을 유지할 수 있는 것이다. 이를 통해, 보다 정밀한 포인팅이 가능할 수 있다.
이러한 높이가변부재(287)는 래크-피니언의 형태로 형성될 수 있으며, 피니언은 모터 등과 연결되어 높이가변부재(287)는 지형을 측정하는 센서의 센싱 또는 원격제어에 의해 자동으로 작동되어 높이를 조절할 수 있다.
그러나, 높이가변부재(287)의 형태는 예시적인 것으로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 높이를 조절할 수 있는 형태라면 다양화 될 수 있다.
아울러, 도 9에 도시된 바와 같이 판넬 지지체(200)는 받침부재(210) 사이에 상술한 회전부재(220), 각도조절부재(230) 및 판넬 지지 부재(240)를 통한 위성 안테나 판넬(100)의 가변 범위 보다 더 확장시키는 판넬 가변 범위 확장부(290)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이를 위해, 판넬 가변 범위 확장부(290)는 제1 링크(291), 제2 링크(293), 결합축(295), 제1 압력실린더(296) 및 제2 압력실린더(297)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1 링크(291)는 판넬 가변 범위 확장부(290)의 최하단에 형성된 고정축(292)에 일단부가 연결되는 링크로서, 고정축(292)은 판넬 가변 범위 확장부(290)의 구성으로 인해 분리 형성된 하측 받침부재(210-2)에 고정될 수 있고, 제1 링크(291)는 고정축(292)에 일단부가 연결되어 고정축(292)을 통해 회전하도록 구성될 수 있다.
제2 링크(293)는 제1 링크(291)와 회전축(294)에 의해 연결되는 링크로서, 회전축(294)은 제1 링크(291)의 타단부에 마련될 수 있으며, 제2 링크(293)는 제1 링크(291)의 타단부에 결합된 회전축(294)에 링크되어 제1 링크(291)와 연결되며, 회전축(294)을 통해 회전하도록 구성될 수 있다.
결합축(295)은 제2 링크(293)의 타단부에 결합되는 축으로서, 바람직하게는 판넬 가변 범위 확장부(290)의 구성으로 인해 분리 형성된 상측 받침부재(210-1)에 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 도면에는 도시되지 않았으나 확장 범위를 보다 넓히기 위한 링크를 연결할 경우 결합축(295)에 연결하여 링크를 확장할 수도 있고, 다른 링크와 결합축이 상측 받침부재(210-1)에 고정되는 형태로 형성될 수도 있다.
즉, 링크간의 연결구조 마지막에 마련된 링크와 축이 상측 받침부재(210-1)에 결합되는 형태로 형성되는 것이다.
이때, 결합축(295)에는 기어치가 형성되거나 기어가 결합(미도시)될 수 있고, 상측 받침부재(210-1)에는 상기 기어치 또는 결합기어와 치합되며 모터에 의해 동작하는 고정기어가 마련되어 상측 받침부재(210-1)가 무게에 의해 쳐지는 것을 방지할 수 있다.
상술한 회전축(294)과 결합축(295)에는 각각 제1 압력실린더(296) 및 제2 압력실린더(297)가 연결될 수 있는데, 제1 압력실린더(296) 및 제2 압력실린더(297)는 각각의 실린더부(296-1, 297-1)가 받침부재(210) 일측에 모터(미도시)에 의해 회전 가능하도록 형성되며, 각각의 피스톤부(296-2, 297-2)가 결합축(295)에 연결되도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성들을 포함하여 구성되는 판넬 가변 범위 확장부(290)는 각 압력실린더(296, 297)의 피스톤 작용과, 각 링크(291, 293)의 회전 작용을 통해 위성 안테나 판넬(100)의 가변 범위를 보다 확장시켜 포인팅을 수행할 수 있고, 한편으론 지형이나 주변 환경 변화에 따라 무게 중심을 옮기는 데 사용할 수도 있다.
이때, 안정성을 위해 판넬 가변 범위 확장부(290)는 상측보다는 하측에 가깝게 마련되는 것이 바람직하다.
이하, 도 10을 참조하여, 상술한 위성 안테나 장치의 위성 자동 정밀 포인팅 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치의 위성 자동 정밀 포인팅 방법 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 안테나 장치의 위성 자동 정밀 포인팅 방법은, 변수선언 위성을 선택하는 제1 단계(S10), 방위각 센서(미도시), 앙각 센서(미도시) 및 폴라각 센서(미도시)를 통해 위성 안테나 판넬(100)의 방위각, 앙각, 폴라각을 계산하는 제2 단계(S20), 계산된 방위각, 앙각, 폴라각이 선택된 변수선언 위성에 맞춰지도록 변위 센서(520)에서 방위각, 앙각, 폴라각의 조정 변위를 생성하는 제3 단계(S30) 및 위성체의 확인 신호가 발생될 경우에는 위성 신호 확인을 수행하며, 위성체의 확인 신호가 발생되지 않을 경우에는 위성체의 확인 신호가 발생될 때까지 3축 서보 모터(300)의 정밀 조정을 통해 방위각, 앙각, 폴라각을 재조정하는 제4 단계(S40)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제3 단계(S30)는 제2 단계(S20) 이후에 안테나 위치를 초기화하고, GPS(500)와 전자나침반(510)을 통해 위치 및 방위 정보를 수신 후 반영하여 방위각, 앙각, 폴라각의 조정 변위를 생성함으로써 보다 정밀한 포인팅이 가능하도록 형성될 수도 있다.
또한, 제4 단계(S40)에서 위성 신호가 확인되지 않을 경우에는 3축 서보 모터(300)의 정밀 조정을 수행하면서도 인공 자기장 장애 유무를 검증하는 절차를 수행할 수도 있다. 인공 자기장 장애 유무를 검증 시에 인공 자기장이 발생된 것으로 추정될 경우에는, 전자나침반(510)을 통한 추적이 용이하지 않으므로 GPS(500)만을 이용하거나 자체적인 위치 추적 알고리즘이 적용되어 인공위성 추적을 진행할 수도 있다.
상기와 같이 위성의 자동 정밀 포인팅을 수행하면, 포인팅 안정화 시간을 240초 이내, 위성 수신 전력에 대한 피크 레벨(Peak Level)은 9.5V로 제어할 수 있어, 종래의 장치 수준인 포인팅 안정화 시간 300초 이내, 피크 레벨 9.0V의 제어를 능가하는 제어를 수행할 수 있는 장점을 지닌다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
100 : 위성 안테나 판넬
200 : 판넬 지지체
210 : 받침부재
215 : 제1 결속구
220 : 회전부재
230 : 각도조절부재
240 : 판넬 지지 부재
250 : 확장 받침대
260 : 판넬 하우징
265 : 제2 결속구
270 : 결속핀
275 : 결속부재
280 : 손잡이
285 : 구름 마찰 부재
287 : 높이가변부재
289 : 탄성변형부재
290 : 판넬 가변 범위 확장부
291 : 제1 링크
292 : 고정축
293 : 제2 링크
294 : 회전축
295 : 결합축
296 : 제1 압력실린더
297 : 제2 압력실린더
300 : 서보 모터
310 : 제1 축 서보 모터
320 : 제2 축 서보 모터
330 : 제3 축 서보 모터
400 : 통신모듈
500 : GPS
510 : 전자나침반
520 : 변위 센서

Claims (12)

  1. 특정 통신망 유실 또는 장애시에 인공위성에 접속하며 유실 또는 장애 통신망이 연결되었던 연결망과 연결되어 유실 또는 장애 통신망의 백업 역할을 하는 위성 안테나 장치로서,
    위성 안테나 판넬;
    상기 위성 안테나 판넬을 지지하는 판넬 지지체;
    상기 위성 안테나 판넬이 인공위성에 정밀 포인팅되도록 상기 판넬 지지체의 각도와 회전을 조절하는 서보 모터 및
    상기 연결망과 통신하기 위한 통신모듈을 포함하는, 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서보 모터는,
    방위각(Azimuth angle), 앙각(Elevation angle), 폴라각(Polarization angle)에 대해 조절할 수 있는 3축 서보 모터이며, 방위각, 앙각, 폴라각을 계산하여 상기 3축 서보 모터로 조정 변위를 생성하는 변위 센서를 통해 위성 안테나 판넬의 인공위성 포인팅을 정밀하게 제어하는 것을 특징으로 하는, 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위성 안테나 판넬의 위치를 확인하기 위한 GPS를 더 포함하며,
    상기 서보 모터를 통한 위성 안테나 판넬의 인공위성 포인팅 시에 상기 GPS의 위치 정보를 활용하는 것을 특징으로 하는, 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 위성 안테나 판넬의 방위를 확인하기 위한 전자나침반을 더 포함하며,
    상기 서보 모터를 통한 위성 안테나 판넬의 인공위성 포인팅 시에 상기 전자나침반의 방위 정보를 활용하는 것을 특징으로 하는, 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 판넬 지지체는,
    받침부재;
    상기 3축 서보 모터 중 제1 축 서보 모터에 의해 상기 받침부재에서 수직상으로 형성되는 수직축부를 중심으로 좌/우측으로 회전하도록 결합되는 회전부재;
    상기 3축 서보 모터 중 제2 축 서보 모터에 의해 상기 회전부재에서 수평상으로 형성되는 수평축부를 중심으로 상/하측으로 각도를 조절하도록 결합되는 각도조절부재 및
    상기 3축 서보 모터 중 제3 축 서보 모터에 의해 상기 각도조절부재에서 수직상으로 형성되는 수직축부를 중심으로 좌/우측으로 회전하도록 결합되며, 상기 위성 안테나 판넬이 상단에 장착되는 판넬 지지 부재를 포함하는, 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 판넬 지지체는,
    상기 받침부재의 하단부의 소정의 높이에서 측방으로 받침부재보다 더 돌출되는 확장 받침대 및
    상기 확장 받침대에 안착되거나 확장 받침대가 안착되도록 형성되는 판넬 하우징을 더 포함하는, 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 받침부재의 측부에는 제1 결속구가 형성되고,
    상기 판넬 하우징의 측부에는 제1 결속구와 상응하는 제2 결속구가 형성되며,
    상기 제1 결속구와 제2 결속구 중 하나에는 결속핀이 구비되며, 다른 하나에는 결속핀에 체결되는 결속부재가 구비되어,
    상기 판넬 하우징이 확장 받침대에 안착되거나 확장 받침대가 안착될 경우 모두에 있어 받침부재와 판넬 하우징을 결속시킬 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 판넬 지지체는,
    일측에 돌출 정도를 조절할 수 있는 손잡이가 마련되고,
    타측에 손잡이로 당길 시 판넬 지지체에 구름 마찰을 형성하는 구름 마찰 부재를 마련하는 것을 특징으로 하는, 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 판넬 하우징은,
    상단부에 높이 가변이 가능하고 단부에는 지면에 안착될 시에 지면에 맞추어 탄성 변형되는 탄성변형부재가 구비되는 높이가변부재가 구비되어,
    상기 확장 받침대가 판넬 하우징에 안착될 경우에 있어, 높이가변부재를 조절하여 판넬 지지체의 수평을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 판넬 지지체는,
    상기 받침부재 사이에 마련되어 상기 위성 안테나 판넬의 가변 범위를 확장시키는 판넬 가변 범위 확장부를 더 포함하며,
    상기 판넬 가변 범위 확장부는,
    최하단에 고정되는 고정축과 링크되는 제1 링크;
    상기 제1 링크와 회전축에 의해 링크되는 제2 링크;
    상기 제2 링크 단부에 결합되는 결합축;
    실린더부가 모터에 의해 회전 가능하도록 형성되며 피스톤부가 상기 고정축에 연결되는 제1 압력실린더 및
    실린더부가 모터에 의해 회전 가능하도록 형성되며 피스톤부가 상기 결합축에 연결되는 제2 압력실린더를 포함하는, 자동 정밀 포인팅 위성 안테나 장치.
  11. 위성 안테나 장치의 위성 자동 정밀 포인팅 방법에 있어서,
    변수선언 위성을 선택하는 제1 단계;
    방위각 센서, 앙각 센서 및 폴라각 센서를 통해 위성 안테나 판넬의 방위각, 앙각, 폴라각을 계산하는 제2 단계;
    상기 계산된 방위각, 앙각, 폴라각이 상기 선택된 변수선언 위성에 맞춰지도록 변위 센서에서 방위각, 앙각, 폴라각의 조정 변위를 생성하는 제3 단계;
    위성체의 확인 신호가 발생될 경우에는 위성 신호 확인을 수행하며, 위성체의 확인 신호가 발생되지 않을 경우에는 위성체의 확인 신호가 발생될 때까지 3축 서보 모터의 정밀 조정을 통해 방위각, 앙각, 폴라각을 재조정하는 제4 단계를 포함하는, 위성 안테나 장치의 위성 자동 정밀 포인팅 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 제2 단계 이후에 안테나 위치를 초기화하고, GPS와 전자나침반을 통해 위치 및 방위 정보를 수신 후 반영하여 방위각, 앙각, 폴라각의 조정 변위를 생성하는 것을 특징으로 하는. 위성 안테나 장치의 위성 자동 정밀 포인팅 방법.
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