KR101591988B1 - Collision avoidance apparatus - Google Patents

Abstract

본 발명은 충돌 회피 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 충돌 회피 장치는, 서로 다른 방위를 갖는 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나와, 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나 중 하나를 선택하는 제1 스위치를 포함하는 송신 안테나부와, 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나의 방위와 각각 동일한 방위를 갖는 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나와, 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나 중 하나를 선택하는 제2 스위치를 포함하는 수신 안테나부와, 제1 스위치의 스위칭 동작에 따라 선택되는 하나의 송신 안테나를 통해 RF신호를 외부로 제공하거나, 제2 스위치의 스위칭 동작에 따라 선택되는 하나의 수신 안테나를 통해 외부로부터 RF신호를 제공받는 송수신부와, 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나 중 하나가 선택되도록 제1 스위치의 스위칭 동작을 제어하며, 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나 중 하나가 선택되도록 제2 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 송수신부는, RF신호의 송신 경로 및 수신 경로 중 적어도 하나의 경로에서 RF신호를 지연시키는 신호 지연부를 포함하고, 제1 송신 안테나 및 제1 수신 안테나 그리고 제2 송신 안테나 및 제2 수신 안테나는 동일한 스위칭 주기로 순차적으로 선택될 수 있다.The present invention relates to a collision avoidance apparatus. A collision avoidance apparatus according to the present invention includes a transmission antenna unit including a first transmission antenna and a second transmission antenna having different orientations and a first switch for selecting one of a first transmission antenna and a second transmission antenna, A receiving antenna including a first receiving antenna and a second receiving antenna having the same azimuths as the orientations of the first transmitting antenna and the second transmitting antenna and a second switch for selecting one of the first receiving antenna and the second receiving antenna, And an RF signal is externally supplied through one transmission antenna selected according to the switching operation of the first switch or an RF signal is received from the outside through one reception antenna selected according to the switching operation of the second switch And controls a switching operation of the first switch so that one of the first transmission antenna and the second transmission antenna is selected, and the first reception antenna and the second reception antenna Wherein the transmitting and receiving unit includes a signal delay unit for delaying an RF signal in at least one of a transmission path and a reception path of the RF signal, The antenna and the first reception antenna, and the second transmission antenna and the second reception antenna may be sequentially selected with the same switching period.

Description

충돌 회피 장치 {COLLISION AVOIDANCE APPARATUS}[0001] COLLISION AVOIDANCE APPARATUS [0002]

본 발명은 충돌 회피 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a collision avoidance apparatus.

비행체가 비행 중에 지면과의 거리 측정하기 위한 장치로는 전파 고도계를 예로 들 수 있다. 상기 전파 고도계는 항공기, 헬기를 비롯한 비행체에 장착되어 지면으로부터의 고도(the height Above Ground Level; AGL)를 측정하는 장비를 말한다. 즉, 전파 고도계는 비행체의 송수신 안테나를 지면으로 향하게 장착한 이후 전자파를 송신하여 돌아오는 반사파로부터 지상과의 거리를 측정할 수 있다.A radio altimeter is an example of a device for measuring the distance from a ground to a ground during flight. The above-mentioned radio altimeter is a device for measuring the height Above Ground Level (AGL) from a ground mounted on a plane such as an aircraft, a helicopter or the like. That is, the radio altimeter can measure the distance from the ground to the reflected wave after transmitting the electromagnetic wave after mounting the transmitting / receiving antenna of the air vehicle toward the ground.

다만, 상기 전파 고도계는 고도를 측정하여 지면과 비행체 간의 충돌을 방지할 수는 있으나, 비행체의 진행 방향 전방이나 측면 등에는 어떠한 지형이나 장애물이 있는지를 인식하지 못하는 단점이 있다.However, the above-mentioned radio wave altimeter can prevent the collision between the ground and the flying object by measuring the altitude, but it has a disadvantage that it can not recognize any terrain or obstacle in the forward direction or the lateral direction of the flying object.

특히, 안개, 구름, 폭우 등의 악천후에서 도심의 빌딩 숲이나 협곡 등 저고도로 비행하는 환경에서는 충돌의 위험이 더욱 커질 수 있다.Especially, the risk of collision can be increased in bad environments such as fog, cloud, heavy rains, and low altitude flight such as urban forests and canyons.

또한, 군용 헬기의 경우에는 도심 빌딩 숲과 산악 지형 협곡에서 여러 대가 뒤엉켜 전술 비행을 하는 작전 상황에서, 지면, 전방 또는 측면 및 후방 등에 어떠한 장애물이 있는지 인식하지 못하는 경우에는 작전 능력이 현저히 떨어질 수 있는 문제가 있다. In the case of a military helicopter, it is possible that the operation capability may be significantly lowered if the obstacles such as the ground, the front, or the side and the rear are not recognized in the operation situation in which the tactical flight is intertwined with several people in the urban building forest and the mountainous terrain canyon there is a problem.

나아가, 종래의 전파고도계의 경우 측정 고도의 범위가 근거리부터 원거리까지 광범위하게 요구되는 경우에는 측정이 정확하지 않으며, 또한, 원거리의 경우에는 상당히 큰 전력의 송신을 해야하는 문제가 있다.Furthermore, in the case of the conventional radio wave altimeter, the measurement is not accurate when the range of the measured altitude is widely required from the near distance to the long distance, and a considerably large power transmission is required in the case of a long distance.

상술한 문제점을 해결하기 위해 개발된 별도의 충돌 방지용 레이더가 있지만, 가격이 매우 비싸서 대부분의 헬기나, 군용 비행기는 채택하지 못하고 있는 실정이다.
Although there is a separate anti-collision radar developed to solve the above-mentioned problem, most of the helicopters and military aircraft are not adopted because of the high price.

하기의 선행기술문헌인 특허문헌 1은 충돌 회피 장치 및 충돌 회피 방법에 관한 것으로, EGI(Embedded GPS/INS), 전파 고도계 및 지도 데이터베이스로부터 데이터를 제공받아 데이터 베이스를 이용하여 항공기의 지면 충돌 및 장애물 충돌에 관한 경고를 발생시키는 내용이 기재되어 있다. The following prior art reference 1 discloses a collision avoiding apparatus and a collision avoiding method, which receive data from an EGI (Embedded GPS / INS), a radio altimeter and a map database, The contents of generating a warning about collision are described.

다만, 특허문헌 1은 본 발명과는 달리, 서로 다른 방위를 갖는 복수의 안테나 중 스위칭 동작을 통해 선택되는 하나의 안테나를 통해 송, 수신된 신호를 이용하여 지면, 비행체의 전방, 측면 또는 후방 등에 존재하는 장애물과의 충돌을 회피할 수 있는 내용에 대해서는 개시되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 1은 본 발명과는 달리 RF신호의 송신 또는 수신 경로 중 적어도 하나의 경로에서 RF신호를 지연시키는 내용에 대해서는 개시되어 있지 않다.
However, unlike in the present invention, Patent Document 1 discloses a technique in which a signal transmitted and received through a single antenna selected through a switching operation among a plurality of antennas having different orientations is used to transmit the signal to the front, There is no disclosure of contents that can avoid collision with existing obstacles. Unlike the present invention, Patent Document 1 does not disclose contents that delay the RF signal in at least one path among the transmission or reception path of the RF signal.

한국 공개특허공보 제2013-0051270호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0051270

본 발명은 서로 다른 방위를 갖는 복수의 송, 수신 안테나 중 스위칭 동작을 통해 선택되는 하나의 안테나를 통해 송, 수신된 신호를 이용하여 지면, 비행체의 전방, 측면 또는 후방 등에 존재하는 장애물과의 충돌을 회피할 수 있는 충돌 회피 장치를 제안한다. The present invention relates to a method and apparatus for detecting collision with an obstacle existing on the front, side, or rear of a flight body using signals transmitted and received through a single antenna selected through a switching operation among a plurality of transmitting and receiving antennas having different orientations The collision avoiding apparatus is capable of avoiding collision avoidance.

또한, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치의 송신 또는 수신 경로 상에 일정한 길이를 갖는 경로 연장부를 삽입함으로써 측정 동적 범위를 현저하게 감소시킬 수 있는 충돌 회피 장치를 제안한다.
In addition, a collision avoiding apparatus capable of remarkably reducing a measurement dynamic range by inserting a path extending portion having a predetermined length on a transmission or reception path of a collision avoidance apparatus according to the present invention.

본 발명의 제1 기술적인 측면에 따른 충돌 회피 장치는, 서로 다른 방위를 갖는 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나와, 상기 제1 송신 안테나 및 상기 제2 송신 안테나 중 하나를 선택하는 제1 스위치를 포함하는 송신 안테나부; 상기 제1 송신 안테나 및 상기 제2 송신 안테나의 방위와 각각 동일한 방위를 갖는 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나와, 상기 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나 중 하나를 선택하는 제2 스위치를 포함하는 수신 안테나부; 상기 제1 스위치의 스위칭 동작에 따라 선택되는 하나의 송신 안테나를 통해 RF신호를 외부로 제공하거나, 상기 제2 스위치의 스위칭 동작에 따라 선택되는 하나의 수신 안테나를 통해 외부로부터 RF신호를 제공받는 송수신부; 및 상기 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나 중 하나가 선택되도록 상기 제1 스위치의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나 중 하나가 선택되도록 상기 제2 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 송수신부는, 상기 RF신호의 송신 경로 및 수신 경로 중 적어도 하나의 경로에서 상기 RF신호를 지연시키는 신호 지연부를 포함하고, 상기 제1 송신 안테나 및 상기 제1 수신 안테나 그리고 상기 제2 송신 안테나 및 상기 제2 수신 안테나는 동일한 스위칭 주기로 순차적으로 선택될 수 있다.According to a first technical aspect of the present invention, there is provided a collision avoidance apparatus including a first transmission antenna and a second transmission antenna having different orientations, a first switch for selecting one of the first transmission antenna and the second transmission antenna, A transmitting antenna unit including a plurality of antennas; A first receiving antenna and a second receiving antenna each having the same azimuth as that of the first transmitting antenna and the second transmitting antenna and a second switch for selecting one of the first receiving antenna and the second receiving antenna Receiving antenna unit; A transmission / reception circuit that provides an RF signal to the outside via one transmission antenna selected in accordance with the switching operation of the first switch or receives an RF signal from the outside via one reception antenna selected in accordance with a switching operation of the second switch part; And a controller for controlling the switching operation of the first switch such that one of the first transmission antenna and the second transmission antenna is selected and switching the second switch such that one of the first reception antenna and the second reception antenna is selected Wherein the transceiver includes a signal delay unit for delaying the RF signal in at least one of a transmission path and a reception path of the RF signal, wherein the first transmission antenna and the first reception antenna, The second transmit antenna and the second receive antenna may be sequentially selected with the same switching period.

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또한, 상기 제어부는, 스위칭 동작의 주기가 5ms가 되도록 상기 제1 및 제2 스위치의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.In addition, the controller may control the switching operation of the first and second switches so that the period of the switching operation is 5 ms.

또한, 상기 송수신부는, 상기 제1 송신 안테나를 통해 외부로 제공된 RF신호가 물체에 반사되어 상기 제1 수신 안테나를 통해 수신되면, 상기 수신된 RF신호를 이용하여 상기 물체와의 거리, 상기 물체의 접근 또는 후퇴 속도를 판단하고, 상기 제2 송신 안테나를 통해 외부로 제공된 RF신호가 지면에 반사되어 상기 제2 수신 안테나를 통해 수신되면, 상기 제2 수신 안테나를 통해 수신된 RF신호를 이용하여 고도를 판단할 수 있다.In addition, when the RF signal provided to the outside through the first transmission antenna is reflected by the object and is received through the first reception antenna, the transceiver uses the received RF signal to calculate a distance to the object, Wherein the RF signal received through the second receiving antenna is used to determine an approaching or retreating speed, and when the RF signal provided to the outside through the second transmitting antenna is reflected on the ground and received through the second receiving antenna, Can be determined.

또한, 상기 신호 지연부는, 상기 RF신호를 광신호로 변환하는 전광 변환기; 상기 광신호를 RF신호로 변환하는 광전 변환기; 및 상기 전광 변환기와 상기 광전 변환기 사이의 경로 상에서 사전에 설정된 길이만큼 삽입되는 광케이블; 을 포함할 수 있다.The signal delay unit may include an electro-optical converter for converting the RF signal into an optical signal; A photoelectric converter for converting the optical signal into an RF signal; And an optical cable inserted in a path between the electro-optical converter and the photoelectric converter by a predetermined length; . ≪ / RTI >

또한, 상기 광케이블은, 상기 송수신부에 의해 측정되는 측정거리의 동적 범위를 1/10 내지 1/1000로 감소시킬 수 있는 길이로 형성될 수 있다.The optical cable may have a length that can reduce the dynamic range of the measurement distance measured by the transceiver unit from 1/10 to 1/1000.

또한, 상기 송수신부는, 변조 스위치에 의해 소정의 펄스 폭으로 변조된 상기 RF신호를 외부로 제공한 시점과 상기 외부로 제공된 RF신호가 반사되어 입력된 시점의 시간차를 이용하여 거리 또는 고도를 측정하는 펄스 레이더 방식일 수 있다.Also, the transceiver measures the distance or the altitude using a time difference between the time when the RF signal modulated with a predetermined pulse width is supplied to the outside by the modulation switch and the time when the RF signal provided to the outside is reflected and input Pulse radar system.

또한, 상기 송수신부는, 상기 RF신호의 주파수를 선형적으로 변화시켜 외부로 제공한 RF신호의 주파수와 상기 외부로 제공된 RF신호가 반사되어 입력된 RF신호의 주파수 간에 차주파수(Beat Frequency)를 이용하여 거리 또는 고도를 측정하는 FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)방식일 수 있다.
In addition, the transceiver may use a difference frequency (Beat Frequency) between the frequency of the RF signal provided to the outside by linearly changing the frequency of the RF signal and the frequency of the RF signal reflected from the externally supplied RF signal. And may be an FM-CW (Frequency Modulated Continuous Wave) method for measuring the distance or altitude.

본 발명의 제2 기술적인 측면에 따른 충돌 방지 장치는, 복수의 제1 송신 안테나 및 복수의 제2 송신 안테나를 갖는 송신 안테나부; 복수의 제1 수신 안테나 및 복수의 제2 수신 안테나를 갖는 수신 안테나부; 상기 복수의 제1 송신 안테나 중 하나를 통해 외부로 제공한 RF신호 및 물체로부터 반사되어 상기 복수의 제1 수신 안테나 중 하나로 입력된 RF신호를 이용하여 상기 물체와의 충돌 여부를 판단하거나, 상기 복수의 제2 송신 안테나 중 하나를 통해 지면으로 제공한 RF신호 및 지면으로부터 반사되어 상기 복수의 제2 수신 안테나 중 하나로 입력된 RF신호를 이용하여 상기 지면의 고도를 측정하는 송수신부; 상기 송수신부와 상기 송신 안테나부 사이의 신호 전달 경로에서 스위칭 동작을 수행하는 제1 스위치부 및 상기 송수신부와 상기 수신 안테나부 사이의 신호 전달 경로에서 스위칭 동작을 수행하는 제2 스위치부를 포함하는 스위치 회로부; 및 상기 송신 안테나부 중에서 하나의 송신 안테나가 선택되도록 상기 제1 스위치부의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 수신 안테나부 중에서 하나의 수신 안테나가 선택되도록 상기 제2 스위치부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 복수의 제1 송신 안테나 중 선택된 제1 송신 안테나 및 상기 복수의 제1 수신 안테나 중 선택된 제1 수신 안테나 그리고 상기 복수의 제2 송신 안테나 중 선택된 제2 송신 안테나 및 상기 복수의 제2 수신 안테나 중 선택된 제2 수신 안테나는 동일한 스위칭 주기로 순차적으로 선택할 수 있다.
According to a second technical aspect of the present invention, there is provided an anti-collision apparatus comprising: a transmission antenna unit having a plurality of first transmission antennas and a plurality of second transmission antennas; A receiving antenna unit having a plurality of first receiving antennas and a plurality of second receiving antennas; Wherein the RF signal and the RF signal provided to the outside through one of the plurality of first transmission antennas and the RF signal input to one of the plurality of first reception antennas are used to determine whether to collide with the object, A transceiver for measuring an altitude of the ground using an RF signal provided to the ground through one of the second transmission antennas and an RF signal reflected from the ground and inputted to one of the plurality of second reception antennas; A first switch unit for performing a switching operation in a signal transmission path between the transmitting and receiving unit and the transmitting antenna unit, and a second switch unit for performing a switching operation in a signal transmission path between the transmitting and receiving unit and the receiving antenna unit. Circuitry; And a control unit for controlling a switching operation of the first switch unit so that one transmission antenna is selected from the transmission antenna units and controlling a switching operation of the second switch unit so that one reception antenna is selected from the reception antenna units, A first transmission antenna selected from the plurality of first transmission antennas and a first reception antenna selected from the plurality of first reception antennas, a second transmission antenna selected from the plurality of second transmission antennas, May be sequentially selected with the same switching period.

또한, 상기 송수신부는, 상기 RF신호의 송신 경로 및 수신 경로 중 적어도 하나의 경로에서 상기 RF신호를 지연시키는 신호 지연부; 를 포함할 수 있다.The transceiver may further include: a signal delay unit for delaying the RF signal in at least one of a transmission path and a reception path of the RF signal; . ≪ / RTI >

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또한, 상기 제어부는, 상기 스위치 회로부의 스위칭 동작 주기가 5ms가 되도록 상기 제1 및 제2 스위치부의 스위칭 동작을 시분할적으로 제어할 수 있다.The control unit may control the switching operation of the first and second switch units in a time-division manner so that the switching operation cycle of the switch circuit unit is 5 ms.

또한, 상기 송신 안테나부는 복수의 제1 송신 안테나와 상기 제1 스위치부 사이에 접속되는 제1 초고주파 렌즈(Microwave Lens)를 더 포함하며, 상기 수신 안테나부는, 복수의 제1 수신 안테나와 상기 제2 스위치부 사이에 접속되는 제2 초고주파 렌즈를 더 포함할 수 있다.The transmission antenna unit may further include a first microwave lens connected between the plurality of first transmission antennas and the first switch unit, and the reception antenna unit may include a plurality of first reception antennas, And a second microwave lens connected between the switch units.

또한, 상기 송신 안테나부는 복수의 제2 송신 안테나와 상기 제1 스위치부 사이에 접속되는 제3 초고주파 렌즈(Microwave Lens)를 더 포함하며, 상기 수신 안테나부는, 복수의 제2 수신 안테나와 상기 제2 스위치부 사이에 접속되는 제4 초고주파 렌즈를 더 포함할 수 있다.The transmission antenna unit may further include a third microwave lens connected between the plurality of second transmission antennas and the first switch unit, and the reception antenna unit may include a plurality of second reception antennas, And a fourth ultra high frequency lens connected between the switch units.

또한, 상기 송신 안테나부는 복수의 제1 송신 안테나와 상기 제1 스위치부 사이에 접속되는 제1 위상 변위기(phase shifter) 및 복수의 제2 송신 안테나와 상기 제1 스위치부 사이에 접속되는 제2 위상 변위기를 더 포함하며, 상기 수신 안테나부는, 복수의 제1 수신 안테나와 상기 제2 스위치부 사이에 접속되는 제3 위상 변위기 및 복수의 제2 수신 안테나와 상기 제2 스위치부 사이에 접속되는 제4 위상 변위기를 더 포함할 수 있다.The transmission antenna unit may include a first phase shifter connected between the plurality of first transmission antennas and the first switch unit, a second phase shifter connected between the plurality of second transmission antennas and the second switch unit, Wherein the receiving antenna unit includes a third phase shifter connected between the plurality of first receiving antennas and the second switch unit, and a third phase shifter connected between the plurality of second receiving antennas and the second switch unit And may further include a fourth phase shifter.

또한, 상기 제어부는, 상기 송신 안테나부에 제공되는 RF신호 또는 상기 수신 안테나부에 제공되는 RF신호의 위상을 사전에 설정된 값에 따라 조절하도록 상기 제1 내지 제4 위상 변위기를 제어할 수 있다.The controller may control the first to fourth phase shifters to adjust a phase of an RF signal provided to the transmission antenna unit or an RF signal provided to the reception antenna unit according to a preset value.

또한, 상기 신호 지연부는, 상기 RF신호를 광신호로 변환하는 전광 변환기; 상기 광신호를 RF신호로 변환하는 광전 변환기; 및 상기 전광 변환기와 상기 광전 변환기 사이의 경로 상에서 사전에 설정된 길이만큼 삽입되는 광케이블; 을 포함할 수 있다.The signal delay unit may include an electro-optical converter for converting the RF signal into an optical signal; A photoelectric converter for converting the optical signal into an RF signal; And an optical cable inserted in a path between the electro-optical converter and the photoelectric converter by a predetermined length; . ≪ / RTI >

또한, 상기 광케이블은, 상기 송수신부에 의해 측정되는 측정거리의 동적 범위를 1/10 내지 1/1000로 감소시킬 수 있는 길이로 형성될 수 있다.
The optical cable may have a length that can reduce the dynamic range of the measurement distance measured by the transceiver unit from 1/10 to 1/1000.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 충돌 회피 장치를 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이더 방식의 충돌 회피 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 장치의 실제 적용 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 펄스 레이더 방식의 충돌 회피 장치에서 거리를 계산하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 FM-CW 방식의 충돌 회피 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 4에 도시한 FM-CW 방식의 충돌 회피 장치에서 거리를 계산하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 장치의 구성 중 제어부의 스위칭 동작의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충돌 회피 장치를 나타낸 블록도이다.
도 10은 도 9에 도시한 충돌 회피 장치의 실제 적용 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 9에 도시한 충돌 회피 장치의 구성 중 스위치 회로부 및 송, 수신 안테나부의 일 실시예를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.
도 12는 도 9에 도시한 충돌 회피 장치의 구성 중 스위치 회로부 및 송, 수신 안테나부의 다른 실시예를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.
도 13은 도 9에 도시한 충돌 회피 장치의 구성 중 스위치 회로부 및 송, 수신 안테나부의 또 다른 실시예를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a collision avoiding apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a block diagram showing the collision avoidance apparatus shown in Fig. 1 in more detail.
3 is a block diagram showing a pulse radar type collision avoiding apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an actual application example of a collision avoidance apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining the principle of calculating the distance in the collision avoiding apparatus of the pulse radar system shown in Fig.
6 is a block diagram showing an FM-CW type collision avoidance apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view for explaining the principle of calculating the distance in the collision avoiding apparatus of the FM-CW system shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating an embodiment of a switching operation of the control unit in the configuration of the collision avoidance apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a block diagram showing a collision avoiding apparatus according to another embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing an actual application example of the collision avoiding apparatus shown in Fig.
Fig. 11 is a block diagram showing one embodiment of the switch circuit portion and the transmitting and receiving antenna portion of the configuration of the collision avoiding device shown in Fig. 9 in more detail.
Fig. 12 is a block diagram showing another embodiment of the switch circuit portion and the transmitting and receiving antenna portion in the configuration of the collision avoiding apparatus shown in Fig. 9 in more detail.
13 is a block diagram showing still another embodiment of the switch circuit portion and the transmitting and receiving antenna portion of the configuration of the collision avoiding device shown in Fig.

이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to specific embodiments and the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Furthermore, embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity of description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.It is to be understood that, although the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Will be described using the symbols.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when an element is referred to as including an element, it is understood that it may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 장치를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a collision avoiding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치는, 송신 안테나부(100), 수신 안테나부(200) 및 송수신부(300)를 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 1, the collision avoidance apparatus according to the present invention may include a transmission antenna unit 100, a reception antenna unit 200, and a transmission / reception unit 300.

상기 송신 안테나부(100)는 서로 다른 방위를 갖는 제1 송신 안테나(110) 및 제2 송신 안테나(120)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 송수신부(300)와 제1 및 제2 송신 안테나(110, 120) 사이의 신호 전달 경로에서 스위칭 동작을 수행하는 제1 스위치(130)를 더 포함할 수 있다.
The transmission antenna unit 100 may include a first transmission antenna 110 and a second transmission antenna 120 having different orientations. The apparatus may further include a first switch 130 for performing a switching operation in a signal transmission path between the transmitter-receiver 300 and the first and second transmit antennas 110 and 120.

상기 수신 안테나부(200)는 서로 다른 방위를 갖는 제1 수신 안테나(210) 및 제2 수신 안테나(220)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 송수신부(300)와 제1 및 제2 수신 안테나(210, 220) 사이의 신호 전달 경로에서 스위칭 동작을 수행하는 제2 스위치(230)를 더 포함할 수 있다.
The receiving antenna unit 200 may include a first receiving antenna 210 and a second receiving antenna 220 having different orientations. The second switch 230 may further include a second switch 230 for performing a switching operation in a signal transmission path between the transmitter-receiver 300 and the first and second receiver antennas 210 and 220.

상기 송수신부(300)는 상기 제1 스위치(130)의 스위칭 동작에 따라 선택되는 하나의 송신 안테나를 통해 RF신호를 외부로 제공할 수 있다. 또한, 제2 스위치(230)의 스위칭 동작에 따라 선택되는 하나의 수신 안테나를 통해 외부로부터 RF 신호를 제공받을 수 있다.The transceiver unit 300 may provide an RF signal to the outside through one transmission antenna selected in accordance with the switching operation of the first switch 130. Also, the RF signal can be received from the outside via one receiving antenna selected according to the switching operation of the second switch 230.

한편, 상기 송수신부(300)는 상기 RF신호의 송신 경로 및 수신 경로 중 적어도 하나의 경로에서 상기 RF신호를 지연시키는 신호 지연부(340, 도 2)를 포함할 수 있다.
The transceiver 300 may include a signal delay unit 340 (FIG. 2) for delaying the RF signal in at least one of a transmission path and a reception path of the RF signal.

또한, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치는, 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.In addition, the collision avoiding apparatus according to the present invention may further include a control unit 400.

상기 제어부(400)는 상기 제1 및 제2 스위치(130, 230)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. The controller 400 may control switching operations of the first and second switches 130 and 230.

보다 상세하게는, 상기 제어부(400)는 상기 제1 스위치(130)로 제1 제어 신호를 제공하여 상기 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나 중 하나가 선택되도록 제어할 수 있다. More specifically, the controller 400 may provide a first control signal to the first switch 130 to control one of the first and second transmit antennas to be selected.

또한, 상기 제어부(400)는 상기 제2 스위치(230)로 제2 제어 신호를 제공하여 상기 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나 중 하나가 선택되도록 제어할 수 있다.
Also, the controller 400 may provide a second control signal to the second switch 230 to control one of the first and second reception antennas to be selected.

도 2는 도 1에 도시한 충돌 회피 장치를 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.Fig. 2 is a block diagram showing the collision avoidance apparatus shown in Fig. 1 in more detail.

도 2를 참조하면, 송수신부(300)는 주파수 합성부(301), 송신부(302) 및 수신부(303)를 포함할 수 있다.
2, the transceiver 300 may include a frequency synthesizer 301, a transmitter 302, and a receiver 303.

상기 주파수 합성부(301)는 신호 발생부(310)를 포함할 수 있다. The frequency synthesizer 301 may include a signal generator 310.

이때, 주파수 합성부(301)에서 발생된 로컬 신호는 송신부(302)의 방향성 결합기(320)로 제공될 수 있다.
At this time, the local signal generated by the frequency synthesizer 301 may be provided to the directional coupler 320 of the transmitter 302.

상기 송신부(302)는 방향성 결합기(320), 신호 지연부(340) 및 파워 증폭기(350)를 포함할 수 있다. 상기 파워 증폭기(350)는 송신 안테나부(100)의 제1 스위치(130)와 연결될 수 있다.The transmission unit 302 may include a directional coupler 320, a signal delay unit 340, and a power amplifier 350. The power amplifier 350 may be connected to the first switch 130 of the transmission antenna unit 100.

또한, 상기 수신부(303)는 믹서(330), 저잡음 증폭기(360), 필터(370) 및 중간 주파수 증폭기(380)를 포함할 수 있다. 상기 저잡음 증폭기(360)는 수신 안테나부(200)의 제2 스위치(230)와 연결될 수 있다.
The receiving unit 303 may include a mixer 330, a low noise amplifier 360, a filter 370, and an intermediate frequency amplifier 380. The low noise amplifier 360 may be connected to the second switch 230 of the receiving antenna unit 200.

상기 제어부(400)는 중간 주파수 증폭기(380)로부터 제공받은 중간 주파수 대역의 신호를 제공받아 포락선(Envelope)을 검출하는 검출기(420) 및 상기 제1 및 제2 스위치(130, 230)의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어부(410)를 포함할 수 있다.The controller 400 includes a detector 420 for receiving an intermediate frequency band signal provided from the intermediate frequency amplifier 380 and detecting an envelope thereof and a detector 420 for detecting a switching operation of the first and second switches 130 and 230, And a switch control unit 410 for controlling the switch control unit 410.

송수신부(300) 및 제어부(400) 각각의 구성 및 본 발명에 따른 충돌 회피 장치의 동작에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 구체적으로 후술하기로 한다.
The configuration of each of the transmission / reception unit 300 and the control unit 400 and the operation of the collision avoidance apparatus according to the present invention will be described later in detail with reference to FIG. 3 and FIG.

한편, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치는, 진폭 변조 방식에 해당하는 펄스 레이더 방식과 주파수 변조 방식에 해당하는 FM-CW 방식으로 지면과의 고도 또는 물체와의 거리를 계산할 수 있다.Meanwhile, the collision avoidance apparatus according to the present invention can calculate the altitude or the distance between the object and the ground by the FM-CW method corresponding to the pulse radar system and the frequency modulation system corresponding to the amplitude modulation system.

상기 펄스 레이더 방식은 좁은 펄스 폭을 갖는 RF신호를 지면에 송신하고 지면으로부터 반사되는 RF신호를 검출하여 송신 RF신호와 수신 RF신호 간의 전파 지연 시간을 이용하여 비행체와 지면 또는 비행체와 물체와의 거리를 산출하는 방식이다.In the pulse radar system, an RF signal having a narrow pulse width is transmitted to the ground, an RF signal reflected from the ground is detected, and a distance between the object and the ground or between the object and the object is calculated using the propagation delay time between the transmitting RF signal and the receiving RF signal. .

상기 FM-CW 방식은 시간에 대해 송신 RF신호의 주파수를 선형적으로 변화시켜 송신하면 표적에 반사되어 돌아오는 신호는 거리에 해당하는 만큼의 시간 지연이 있는데, 이로 인한 송수신 RF신호 간의 차 주파수(Beat Frequency)를 측정하여 거리를 산출하는 방식이다.
In the FM-CW system, when the frequency of the transmitted RF signal is changed linearly with respect to time, there is a time delay corresponding to the distance of the signal reflected on the target, and the difference frequency Beat Frequency) is measured and the distance is calculated.

이후, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이더 방식의 충돌 회피 장치를 먼저 설명하기로 한다.Hereinafter, a pulse radar type collision avoidance apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이더 방식의 충돌 회피 장치를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing a pulse radar type collision avoiding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 장치의 실제 적용 예를 나타낸 도면이다.
4 is a view showing an actual application example of a collision avoidance apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 고주파 발진기(310)는 로컬 신호를 생성하여 방향성 결합기(320)로 제공할 수 있다. 상기 방향성 결합기(320)는 제공받은 상기 로컬 신호를 변조 스위치(321) 및 믹서(330)로 나누어 제공할 수 있다. Referring to FIG. 3, the high-frequency oscillator 310 may generate a local signal and provide the local signal to the directional coupler 320. The directional coupler 320 may divide the provided local signal into a modulation switch 321 and a mixer 330.

상기 변조 스위치(321)는 제공받은 상기 로컬 신호를 일정 펄스 폭으로 변조된 RF 펄스 신호를 신호 지연부(340)로 제공할 수 있다.
The modulation switch 321 may provide the RF pulse signal modulated with a predetermined pulse width to the signal delay unit 340.

상기 신호 지연부(340)는 제공받은 RF 펄스 신호를 광신호로 변환하는 전광 변환기(341, E/O converter), 상기 광신호를 다시 RF 펄스 신호로 변환하는 광전 변환기(343, O/E converter) 및 상기 전광 변환기(341)와 광전 변환기(343)사이의 신호 전달 경로에 위치한 광케이블(342)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 광케이블(342)은 광 경로 연장을 위해 사전에 설정된 길이만큼 전광 변환기(341)와 광전 변환기(343) 사이에 삽입될 수 있다.The signal delay unit 340 includes an E / O converter 341 for converting the supplied RF pulse signal into an optical signal, an O / E converter 343 for converting the optical signal into an RF pulse signal, And an optical cable 342 located in the signal transmission path between the electro-optical converter 341 and the photoelectric converter 343. [ At this time, the optical cable 342 can be inserted between the electro-optical converter 341 and the photoelectric converter 343 by a predetermined length for optical path extension.

이때, 상기 전광 변환기(341)는 레이저 다이오드의 출력을 RF신호를 이용하여 진폭 변조하는 아날로그 방식의 변조 방식이 사용될 수 있다. 또한, 광전 변환기(343)는 포토 다이오드 등의 광센서를 이용하여 입력되는 광량을 검출하여 신호로 출력하는 아날로그 방식의 AM 복조 방식이 사용될 수 있다.At this time, the electro-optical converter 341 may use an analog modulation scheme for amplitude-modulating the output of the laser diode using an RF signal. Also, the photoelectric converter 343 may be an analog AM demodulation method that detects the amount of light input using an optical sensor such as a photodiode and outputs the detected light quantity as a signal.

한편, 전광 변환기(341) 및 광전 변환기(342)는 측정 고도의 동적 범위에 따른 충분한 대역폭을 제공할 수 있는 소자가 될 수 있다.On the other hand, the electric-to-optical converter 341 and the photoelectric converter 342 can be devices capable of providing a sufficient bandwidth according to the dynamic range of the measured altitude.

상기 신호 지연부(340)에 대해서는 도 5 및 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.
The signal delay unit 340 will be described later with reference to FIG. 5 and FIG.

한편, 상기 신호 지연부(340)는 도 3에서 송신부(302)에 포함되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 수신부(303)에 삽입되는 것도 가능하며, 이외에도 RF신호의 전송 경로 상의 임의의 지점에 삽입되도록 설치될 수 있다.
3, the signal delay unit 340 may be inserted into the receiving unit 303 or may be inserted into an arbitrary point on the transmission path of the RF signal. Can be installed.

다음으로, 신호 지연부(340)를 통과한 RF신호는 파워 증폭기(350)로 제공되어 증폭될 수 있으며, 송신 필터(351)를 거쳐 송신 안테나부(100)로 제공될 수 있다. 이때, 제어부(400)의 제어에 의해 선택되는 하나의 안테나를 통해 상기 RF신호가 외부로 제공될 수 있다. The RF signal having passed through the signal delay unit 340 may be provided to the power amplifier 350 and amplified and may be provided to the transmission antenna unit 100 via the transmission filter 351. [ At this time, the RF signal may be provided externally through one antenna selected by the control of the controller 400. [

예를 들어, 도 4를 참조하면, 제어부(400)의 제어에 의해 선택되는 안테나가 제1 송신 안테나(110)일 경우 비행체의 전방에 위치하는 장애물을 감지하기 위해 비행체의 앞 부분으로 RF신호가 제공될 수 있다. 즉, 상기 제1 송신 안테나(110)는 비행체의 앞 부분에 설치될 수 있으며, 충돌 방지용 송신 안테나일 수 있다.For example, referring to FIG. 4, when the antenna selected by the control unit 400 is the first transmission antenna 110, an RF signal is transmitted to the front part of the air vehicle in order to detect obstacles located in front of the air vehicle Can be provided. That is, the first transmission antenna 110 may be installed at a front portion of a flight, or may be a transmission antenna for preventing collision.

또한, 제어부(400)의 제1 스위치(130) 제어에 의해 선택되는 안테나가 제2 송신 안테나(210)일 경우 비행체의 하단에 설치되어, 지면과의 거리 즉 고도를 측정할 수 있다. 즉, 상기 제2 송신 안테나(210)는 고도계용 송신 안테나일 수 있다.If the antenna selected by the control of the first switch 130 of the control unit 400 is the second transmission antenna 210, it can be installed at the lower end of the aircraft to measure the distance to the ground, that is, the altitude. That is, the second transmission antenna 210 may be a transmission antenna for an altimeter.

한편, 상기 제어부(400)의 제어 방식에 관해서는 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.
The control method of the control unit 400 will be described later with reference to FIG.

다음으로, 외부로 제공된 RF신호가 지면 또는 외부의 물체로부터 반사되어 수신 안테나부(200)로 입력된 경우의 신호 흐름을 설명하기로 한다.Next, the signal flow when the RF signal provided to the outside is reflected from the ground or an external object and input to the receiving antenna unit 200 will be described.

제어부(400)는 상기 제1 수신 안테나(210) 및 제2 수신 안테나(220) 중 하나가 선택되도록 상기 제2 스위치(230)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. The control unit 400 may control the switching operation of the second switch 230 so that one of the first and second reception antennas 210 and 220 is selected.

이때, 도 4를 참조하면, 상기 제1 수신 안테나(210)는 제1 송신 안테나(110)와 동일한 방위를 가질 수 있으며, 예를 들면, 비행체의 앞 부분에 위치하여, 전방에 위치한 물체로부터 반사되어 제공되는 RF신호를 입력받을 수 있다. 4, the first receiving antenna 210 may have the same orientation as that of the first transmitting antenna 110, and may be located at a front portion of a flying object, for example, So that the RF signal can be received.

또한, 상기 제2 수신 안테나(220)는 제2 송신 안테나(120)와 동일한 방위를 가질 수 있으며, 예를 들어, 비행체의 하단에 위치하여, 지면으로부터 반사되어 제공되는 RF신호를 입력받을 수 있다.The second receiving antenna 220 may have the same orientation as that of the second transmitting antenna 120. For example, the second receiving antenna 220 may be positioned at the lower end of the flying body and receive RF signals reflected from the ground .

이때, 상기 제1 및 제2 송신 안테나(110, 120)는 서로 다른 방위를 가질 수 있다.
At this time, the first and second transmission antennas 110 and 120 may have different orientations.

수신 안테나부(200)에 의해 제공된 RF신호는 수신 필터(361)를 거쳐 게이트 스위치(362)를 통해 저잡음 증폭기(360)로 제공될 수 있다.The RF signal provided by the receiving antenna portion 200 may be provided to the low noise amplifier 360 via the receiving filter 361 and the gate switch 362. [

이후, 저잡음 증폭기(360)에서 증폭된 RF신호는 믹서(330)로 입력될 수 있으며, 믹서(330)는 방향성 결합기(320)로부터 입력된 로컬 신호(Lo)와 저잡음 증폭기(360)로부터 입력된 RF신호를 혼합하여 중간 주파수 대역의 신호(IF)를 출력할 수 있다.The RF signal amplified by the low noise amplifier 360 may be input to the mixer 330 and the mixer 330 may mix the local signal Lo input from the directional coupler 320 and the local signal Lo input from the low noise amplifier 360, It is possible to mix the RF signals and output the signal IF of the intermediate frequency band.

상기 중간 주파수 대역 신호(IF)는 대역 통과 필터(370)에 의해 송신 펄스 폭에 의해 정해진 대역폭의 신호만을 걸러낸 이후, 여과된 신호가 중간 주파수 증폭기(380)에서 증폭된 이후 포락선(Envelope)을 검출하는 검출기(420, Det)를 거쳐 비디오 신호로 출력될 수 있다. The intermediate frequency band signal IF is filtered by a bandpass filter 370 only in a signal having a bandwidth determined by the transmission pulse width. After the filtered signal is amplified in the intermediate frequency amplifier 380, an envelope And may be outputted as a video signal through a detector 420 (Det) for detecting.

이하, 도 5를 참조하여 펄스 레이더 방식의 충돌 회피 장치에서 상기의 과정에 따라 지면과의 고도 또는 물체와의 거리를 계산하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
Hereinafter, with reference to FIG. 5, a description will be made of a method of calculating the distance to an altitude or an object from the ground according to the above-described process in the collision avoidance apparatus of the pulse radar system.

도 5는 도 3에 도시한 펄스 레이더 방식의 충돌 회피 장치에서 거리를 계산하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining the principle of calculating the distance in the collision avoiding apparatus of the pulse radar system shown in Fig.

도 5 및 하기의 수학식 1을 참조하면, 송신 안테나부(100)를 통해 RF신호(Tx)가 외부로 제공되는 전송 시점과 수신 안테나부(200)를 통해 외부로부터 RF신호(Rx)를 제공받는 수신 시점의 시간차(Td)를 이용하여 지면과의 고도 또는 외부 물체와의 거리가 계산된다. (여기서 C는 광속을 나타낸다.)
Referring to FIG. 5 and the following Equation 1, a transmission time point when the RF signal Tx is supplied to the outside through the transmission antenna unit 100 and a transmission time point when the RF signal Rx is supplied from the outside through the reception antenna unit 200 The distance from the ground to the altitude or the external object is calculated using the time difference (Td) of the receiving point of time. (Where C represents luminous flux).

신호 지연부(340)에 대해 보다 상세히 설명하면, 상기 신호 지연부(340)는 변조 스위치(321) 및 파워 증폭기(350) 사이의 신호 전달 경로 상에 설치되어 펄스 신호간의 광 경로를 연장할 수 있다.
The signal delay unit 340 may be provided on the signal transmission path between the modulation switch 321 and the power amplifier 350 to extend the optical path between the pulse signals. have.

종래의 펄스 레이더 방식의 전파 고도계들은 측정 거리의 범위가 근거리부터 원거리까지 광범위하게 요구될 때, 다음과 같은 문제점이 존재한다.Conventional pulse radar type radio altimeters have the following problems when the range of the measurement distance is wide ranging from near to far.

측정 거리의 범위가 아주 근거리부터 원거리까지 광범위하게 요구된다면, 예를 들어 측정 거리의 범위가 1 내지 10,000m인 경우에 1m의 근거리 탐지를 위해 송신 펄스 폭이 6.67nsec 이하가 되어야 한다. 이와 같이 좁은 펄스의 송 수신을 위해서는 넓은 대역폭이 요구되며, 이는 수신부의 MDS(Minimum Detetable Signal) 레벨을 높이게 되어 작은 수신 신호가 입력되는 경우 측정을 어렵게 하는 요소로 작용할 수 있다. 따라서, 10,000m의 측정을 위해서는 상당히 큰 전력의 송신을 해야하는 문제가 존재한다.
If the range of measurement distances is widely required from near to far, for example, the transmission pulse width should be 6.67 nsec or less for a near-field detection of 1 m when the range of the measurement distance is 1 to 10,000 m. In order to transmit and receive such a narrow pulse, a wide bandwidth is required. This increases the MDS (Minimum Detetable Signal) level of the receiver, which can be a factor that makes measurement difficult when a small received signal is input. Therefore, there is a problem that a large power transmission is required for the measurement of 10,000 m.

이때, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치는 제1 송신 안테나(110) 또는 제2 송신 안테나(120)로 제공되는 송신 경로 상에 일정 거리만큼 경로를 추가하여 측정 동적 범위를 감소시킬 수 있다.At this time, the collision avoidance apparatus according to the present invention may reduce the measurement dynamic range by adding a path to a transmission path provided to the first transmission antenna 110 or the second transmission antenna 120 by a certain distance.

구체적으로 설명하면, 200m 길이의 경로(왕복 거리임)를 송신 경로 상에 삽입하면 실제 측정 거리의 범위는 101 내지 10,100m가 되며, 이는 최소 거리에 대한 최대 거리의 동적 범위가 종래의 만 배(40dB)에서 백 배(20dB)로 줄어드는 효과가 있다.More specifically, when a 200-m-long path (round trip distance) is inserted on the transmission path, the actual measurement distance ranges from 101 to 10,100 m, which means that the dynamic range of the maximum distance to the minimum distance is ten times 40dB) to a hundred times (20dB).

따라서, 예와 같이 연장된 200m의 광 경로의 경우 최소 측정 거리가 101m가 되어 최대 송신 펄스의 폭이 종래 6.67ns에서 670ns까지 증가시킬 수 있으며, 이로써 수신부(303)의 대역폭을 1/100로 줄일 수 있다. 즉, 수신부(303)의 MDS를 1/100 (=20dB) 만큼 낮출 수 있다.
Therefore, in the case of the optical path of 200 m extended as in the example, the minimum measurement distance is 101 m, and the width of the maximum transmission pulse can be increased from 6.67 ns to 670 ns in the conventional art, thereby reducing the bandwidth of the reception unit 303 to 1/100 . That is, the MDS of the receiving unit 303 can be lowered by 1/100 (= 20 dB).

즉, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치는 송신 RF신호의 펄스 폭 만큼의 거리 분해능을 가지므로 송신 펄스 폭의 역수에 해당하는 대역폭이 요구되고, 기본적으로 펄스 간격에 해당하는 거리까지 고도 또는 거리를 측정할 수 있다.
That is, since the collision avoidance apparatus according to the present invention has a distance resolution equivalent to the pulse width of the transmission RF signal, a bandwidth corresponding to the reciprocal of the transmission pulse width is required. Basically, the height or distance is measured can do.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 FM-CW 방식의 충돌 회피 장치를 나타낸 블록도이다.
6 is a block diagram showing an FM-CW type collision avoidance apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 파형 발생기(311)에서 발생되는 신호는 VCO(310)에 의해 주파수가 선형적으로 가변되어 방향성 결합기(320)로 제공될 수 있다. 상기 방향성 결합기(320)는 상기 선형적 주파수 가변 신호를 신호 지연부(340) 및 믹서(330)로 제공할 수 있다.Referring to FIG. 6, a signal generated by the waveform generator 311 may be linearly variable in frequency by the VCO 310 and provided to the directional coupler 320. The directional coupler 320 may provide the linear frequency variable signal to the signal delay unit 340 and the mixer 330.

신호 지연부(340)로 제공된 상기 선형적 주파수 가변 신호는 도 4에서 상술한 바와 같이, 광 경로가 연장되어 상기 파워 증폭기(350)로 제공될 수 있다.
The linear frequency variable signal provided to the signal delay unit 340 may be provided to the power amplifier 350 by extending the optical path as described above with reference to FIG.

이후, 파워 증폭기(350)에 의해 증폭된 RF신호는 제1 스위치(130)의 스위칭 동작에 의해 선택되는 하나의 안테나를 통해 외부로 송신될 수 있다. Thereafter, the RF signal amplified by the power amplifier 350 may be transmitted to the outside via one antenna selected by the switching operation of the first switch 130. [

예를 들어, 도 4를 참조하면, 제어부(400)의 제어에 의해 선택되는 안테나가 제1 송신 안테나(110)일 경우 비행체의 전방에 위치하는 장애물을 감지하기 위해 비행체의 앞 부분으로 RF신호가 제공될 수 있다. 즉, 상기 제1 송신 안테나(110)는 비행체의 앞 부분에 설치될 수 있으며, 충돌 방지용 송신 안테나일 수 있다.For example, referring to FIG. 4, when the antenna selected by the control unit 400 is the first transmission antenna 110, an RF signal is transmitted to the front part of the air vehicle in order to detect obstacles located in front of the air vehicle Can be provided. That is, the first transmission antenna 110 may be installed at a front portion of a flight, or may be a transmission antenna for preventing collision.

또한, 제어부(400)의 제1 스위치(130) 제어에 의해 선택되는 안테나가 제2 송신 안테나(210)일 경우 비행체의 하단에 설치되어, 지면과의 거리 즉 고도를 측정할 수 있다. 즉, 상기 제2 송신 안테나(210)는 고도계용 송신 안테나일 수 있다.
If the antenna selected by the control of the first switch 130 of the control unit 400 is the second transmission antenna 210, it can be installed at the lower end of the aircraft to measure the distance to the ground, that is, the altitude. That is, the second transmission antenna 210 may be a transmission antenna for an altimeter.

수신 안테나부(200)를 통해 지면 또는 전방에 위치하는 물체로부터 반사된 선형적 주파수 가변 신호(RF신호)가 입력되면, RF신호가 저잡음 증폭기(360)에 의해 증폭되어 믹서(330)로 제공된다.
When a linear frequency variable signal (RF signal) reflected from an object placed on the ground or ahead through the receiving antenna unit 200 is inputted, the RF signal is amplified by the low noise amplifier 360 and provided to the mixer 330 .

이후, 믹서(330)는 방향상 결합기(320)로부터 제공받은 로컬 신호(Lo)와 저잡음 증폭기(360)로부터 제공받은 RF신호(RF)를 혼합하여 이 두 신호 사이의 주파수 차에 해당하는 비트 주파수 신호(IF)를 출력할 수 있다.
The mixer 330 mixes the local signal Lo supplied from the directional coupler 320 with the RF signal RF supplied from the low noise amplifier 360 and outputs the mixed signal to a bit frequency It is possible to output the signal IF.

상기 비트 주파수 신호(IF)는 대역 통과 필터(370)에 의해 정해진 대역폭의 신호가 걸러내진 이후, 중간 주파수 증폭기(380)에서 증폭되어 차주파수 판별기(430)로 입력된다. 상기 차주파수 판별기(430)는 수신된 신호에서 비트 주파수(Fb: Beat Frequency)를 탐색하여 고도 또는 외부 물체와의 거리를 계산할 수 있다.
The bit frequency signal IF is filtered by a bandpass filter 370 and then amplified by the intermediate frequency amplifier 380 and input to the differential frequency discriminator 430. The difference frequency determiner 430 may calculate a distance to an altitude or an external object by searching for a beat frequency (Fb) in a received signal.

거리에 따른 비트 주파수(Fb)를 이용하여 고도 또는 외부 물체와의 거리를 계산하는 방법은 도 7 및 하기의 수학식 2를 참조하여 설명하기로 한다.
A method of calculating the distance from the altitude or the external object using the bit frequency Fb according to the distance will be described with reference to FIG. 7 and Equation (2).

도 7은 도 4에 도시한 FM-CW 방식의 충돌 회피 장치에서 거리를 계산하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
FIG. 7 is a view for explaining the principle of calculating the distance in the collision avoiding apparatus of the FM-CW system shown in FIG.

도 7 및 수학식 2에서, Tm은 선형적 주파수 가변 신호(RF신호)의 주기이며, △F는 선형적 주파수 가변 신호(RF신호)의 주파수 변화량을 나타낸다.
7 and Equation 2, Tm is a period of a linear frequency variable signal (RF signal), and DELTA F is a frequency variation amount of a linear frequency variable signal (RF signal).

종래의 FM-CW 방식의 전파 고도계들은 상술한 바와 같이, 측정 거리의 범위가 1 내지 10,000m로 만 배가 변화하면, 비트 주파수(Fb) 또한 만 배가 변화하는데, 이러한 주파수 범위를 정확히 측정하는 데는 상당한 어려움이 있으며, 실제 구현에 있어서 수신부의 대역폭 또한 상당히 넓어져야 하므로 펄스 레이더 방식과 동일한 문제가 존재한다.As described above, in the conventional FM-CW type radio altimeters, when the range of the measurement distance is changed by only 1 to 10,000 m, the bit frequency Fb is also doubled. To measure this frequency range accurately, And the bandwidth of the receiving unit must be considerably widened in actual implementation, so that the same problem as the pulse radar method exists.

특히, 피드백을 통해 거리에 따른 비트 주파수(Fb)를 일정하게 유지시켜야 하는 경우에 △f (혹은 fm)가 만 배 차이로 변화할 수 있어야 하는데, 이는 실제 구현이 거의 불가능한 문제가 있다.
Particularly, when the bit frequency Fb according to the distance should be kept constant through feedback, it is necessary that? F (or fm) can be changed by ten thousand times, which is almost impossible to implement.

이에 반해, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치는, 제1 송신 안테나(110) 또는 제2 송신 안테나(120) 중 하나와 송신부(3020) 간의 송신 신호 전달 경로에 경로 연장부(340)가 삽입됨으로써, 측정 동적 범위를 현저하게 감소시킬 수 있다.
In the collision avoidance apparatus according to the present invention, the path extending unit 340 is inserted into a transmission signal transmission path between one of the first transmission antenna 110 and the second transmission antenna 120 and the transmission unit 3020, The measurement dynamic range can be remarkably reduced.

즉, 경로 연장부(400)에 의해 연장된 광 경로가 200m인 경우 최소 측정 고도가 101m가 되어 FM-CW 방식의 충돌 회피 장치에서는 고도에 따른 비트 주파수(Fb)가 백 배 변화하게 된다. That is, when the optical path extended by the path extension unit 400 is 200 m, the minimum measurement height becomes 101 m, and the bit frequency Fb according to the altitude changes by a factor of 100 in the collision avoidance apparatus of the FM-CW system.

이러한 정도의 주파수 범위는 정확한 측정이 가능하며, 또한 수신부(303)의 대역폭 또한 상당히 줄일 수 있다.Such a frequency range can be accurately measured, and the bandwidth of the receiving unit 303 can also be significantly reduced.

한편, 피드백을 통해 거리에 따른 비트 주파수(Fb)를 일정하게 유지시키는 경우에도 마찬가지로 △f, (혹은 fm)가 백 배 정도만 변화할 수 있게 설계하면 가능하므로, 실제 구현에 있어 큰 문제가 없다.
On the other hand, even if the bit frequency Fb according to the distance is kept constant through the feedback, it is possible to design by designing such that? F, (or fm) can change only about a hundred times.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 장치의 구성 중 제어부의 스위칭 동작의 일 실시예를 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating an embodiment of a switching operation of the control unit in the configuration of the collision avoidance apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치의 구성 중 제어부(400)는 제1 및 제2 스위치(130, 230)의 스위칭 동작 주기가 5ms가 되도록 제어할 수 있다.
Referring to FIG. 8, in the configuration of the collision avoidance apparatus according to the present invention, the controller 400 can control the switching operation cycle of the first and second switches 130 and 230 to be 5 ms.

보다 상세히 설명하면, 상기 제어부(400)는 10ms 중 5ms 동안은 제1 송신 안테나(110), 다음 5ms 동안은 제2 송신 안테나(120)가 순차적으로 선택되도록 제1 스위치(130)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
More specifically, the controller 400 performs a switching operation of the first switch 130 so that the first transmission antenna 110 is sequentially selected for 5 ms and the second transmission antenna 120 is sequentially selected for the next 5 ms Can be controlled.

또한, 상기 제어부(400)는 10ms 중 5ms 동안은 제1 수신 안테나(210), 다음 5ms 동안은 제2 수신 안테나(220)가 순차적으로 선택되도록 제2 스위치(230)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
The controller 400 controls the switching operation of the second switch 230 so that the first receiving antenna 210 is sequentially selected for 5 ms and the second receiving antenna 220 is sequentially selected for the next 5 ms have.

예를 들면, 송수신부(300)는 제1 송, 수신 안테나(110, 210)를 이용하여 지면과의 고도를 측정할 수 있으며, 1회 고도 측정시 소요 시간은 5ms, 고도 측정 주기는 10ms(100HZ)가 될 수 있다.For example, the transmitting / receiving unit 300 can measure the altitude with the ground using the first transmitting and receiving antennas 110 and 210. The time required for one altitude measurement is 5 ms and the altitude measurement period is 10 ms ( 100HZ).

또한, 송수신부(300)는 제2 송, 수신 안테나(120, 220)를 이용하여 비행체 전방에 위치하는 물체와의 거리를 계산함으로써 충돌을 방지할 수 있으며, 이 경우 1회 충돌 탐색 소요시간은 5ms, 충돌 탐색 주기는 10ms(100HZ)가 될 수 있다.In addition, the transmitting and receiving unit 300 can prevent the collision by calculating the distance between the transmitting and receiving unit 300 and the object positioned in front of the air vehicle using the second transmitting and receiving antennas 120 and 220. In this case, 5 ms, and the collision search period can be 10 ms (100 HZ).

이는, 시속 360km의 고속(100m/s) 비행하는 비행체에서 1m 이동할 때마다 충돌 가능성이 있는 물체를 탐색하는 주기에 해당된다.
This corresponds to a period of searching for a possible collision object every time a person moves 1 meter from a flight vehicle flying at a speed of 360 km / h (100 m / s).

즉, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치는, 제어부(400)가 제1 및 제2 스위치(130, 230)의 스위칭 동작을 제어함으로써, 제1 송, 수신 안테나(110, 220)를 이용하여 지면과의 고도를 측정할 수 있고, 또한, 제2 송, 수신 안테나(120, 220)를 이용하여 전방에 존재하는 물체와의 충돌 여부를 판단할 수 있다.
That is, in the collision avoidance apparatus according to the present invention, the control unit 400 controls the switching operation of the first and second switches 130 and 230 so that the first transmission / It is possible to determine the degree of collision with an object existing ahead by using the second transmitting and receiving antennas 120 and 220. [

이로써, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치는, 고도 측정과 외부 물체 탐색을 시분할 스위칭 동작을 통해 신속하게 수행할 수 있다.
Thus, the collision avoidance apparatus according to the present invention can quickly perform the altitude measurement and the external object search through the time division switching operation.

또한, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치는 구체적으로 외부 물체와의 거리 및 방위각, 외부 물체의 접근 또는 후퇴 속도 및 각도별 고도 값을 측정할 수 있다.
In addition, the collision avoidance apparatus according to the present invention can measure the distance and azimuth angle with respect to an external object, the approaching or retreating speed of an external object, and an altitude value according to an angle.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충돌 회피 장치를 나타낸 블록도이다.9 is a block diagram showing a collision avoiding apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 10은 도 9에 도시한 충돌 회피 장치의 실제 적용 예를 나타낸 도면이다.10 is a diagram showing an actual application example of the collision avoiding apparatus shown in Fig.

도 11은 도 9에 도시한 충돌 회피 장치의 구성 중 스위치 회로부(500) 및 송, 수신 안테나부(600, 700)의 일 실시예를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.
11 is a block diagram showing in more detail one embodiment of the switch circuit portion 500 and the transmitting and receiving antenna portions 600 and 700 in the configuration of the collision avoidance device shown in Fig.

도 9 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충돌 회피 장치를 설명하기로 한다.9 to 13, a collision avoidance apparatus according to another embodiment of the present invention will be described.

도 9를 참조하면, 송수신부(300), 스위치 회로부(500), 송신 안테나부(600) 및 수신 안테나부(700)를 포함할 수 있다.
9, the transmission and reception unit 300, the switch circuit unit 500, the transmission antenna unit 600, and the reception antenna unit 700 may be included.

이때, 도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 송신 안테나부(600)는 복수의 제1 송신 안테나(610) 및 하나의 제2 송신 안테나(620)를 포함할 수 있다. 또한, 수신 안테나부(700)는 복수의 제1 수신 안테나(710) 및 하나의 제2 수신 안테나(720)를 포함할 수 있다.
Referring to FIGS. 10 and 11, the transmission antenna unit 600 may include a plurality of first transmission antennas 610 and a second transmission antenna 620. The receiving antenna unit 700 may include a plurality of first receiving antennas 710 and a second receiving antenna 720.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충돌 회피 장치는 복수의 제1 송신 안테나(610)를 포함할 수 있다. 이때, 도 10을 참조하면, 복수의 제1 송신 안테나(610)는 비행체의 하단을 제외한 나머지 방위에 위치하여 외부로 RF신호를 제공할 수 있다. 즉, 복수의 제1 송신 안테나(610)는 충돌 방지용 송신 안테나일 수 있다.Therefore, the collision avoidance apparatus according to another embodiment of the present invention may include a plurality of first transmission antennas 610. Referring to FIG. 10, a plurality of first transmission antennas 610 may be positioned in other directions than the lower end of the air vehicle, and may provide an RF signal to the outside. That is, the plurality of first transmission antennas 610 may be a collision avoidance transmission antenna.

따라서, 비행체의 전방 이외에도, 후방, 측방 등에 위치하는 물체와의 거리를 계산하여, 충돌을 방지할 수 있다. 이때, 상기 복수의 제1 송신 안테나(610)는 제1 스위치부(510)의 스위칭 동작에 따라 시분할적으로 선택될 수 있으며, 일 실시예로는 스위칭 동작의 주기가 5ms일 수 있다.
Therefore, it is possible to calculate the distance to an object located on the rear, side, or the like other than the forward side of the flying object, thereby preventing collision. At this time, the plurality of first transmission antennas 610 may be time-divisionally selected according to the switching operation of the first switch unit 510, and in one embodiment, the period of the switching operation may be 5 ms.

또한, 제어부(400)의 제1 스위치부(510) 제어에 의해 선택되는 안테나가 제2 송신 안테나(610)일 경우 비행체의 하단에 설치되어, 지면과의 거리 즉 고도를 측정할 수 있다. 즉, 상기 제2 송신 안테나(210)는 고도계용 송신 안테나일 수 있으며, 이에 대한 설명은 상술한 바와 같으므로 생략하기로 한다.
When the antenna selected by the control of the first switch unit 510 of the control unit 400 is the second transmission antenna 610, the distance to the ground, that is, the altitude, can be measured at the lower end of the aircraft. That is, the second transmission antenna 210 may be a transmission antenna for an altimeter, and the description thereof will be omitted since it is the same as described above.

상기 복수의 제1 수신 안테나(710)는 상기 복수의 제1 송신 안테나(610) 각각의 방위와 1:1로 매칭(matching)되도록 비행체에 위치할 수 있다.
The plurality of first receiving antennas 710 may be positioned in the flying object such that the first receiving antennas 710 match the directions of the first transmitting antennas 610 at a ratio of 1: 1.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충돌 회피 장치의 구성 중 송수신부(300)는 상기 복수의 제1 송신 안테나(610) 중 하나를 통해 RF신호를 외부로 제공할 수 있으며, 외부로 제공한 RF신호가 외부의 물체로부터 반사되어 상기 복수의 제1 수신 안테나(710) 중 하나로 입력되면, 이를 이용하여 상기 외부의 물체와 충돌 여부를 판단할 수 있다.
That is, in the configuration of the collision avoidance apparatus according to another embodiment of the present invention, the transceiver unit 300 can externally supply an RF signal through one of the plurality of first transmission antennas 610, When an RF signal is reflected from an external object and input to one of the plurality of first receiving antennas 710, it is possible to determine whether the RF signal collides with the external object using the RF signal.

또한, 송수신부(300)는 상기 제2 송신 안테나(620)를 통해 지면으로 RF신호를 제공하고, 외부로 제공한 RF신호가 지면으로부터 반사되어 상기 제2 수신 안테나(720)로 입력되면, 이를 이용하여 상기 지면과의 고도를 측정할 수 있다.
The transceiver unit 300 provides an RF signal to the ground through the second transmission antenna 620. When the RF signal provided to the outside is reflected from the ground and is input to the second reception antenna 720, The altitude with respect to the ground surface can be measured.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충돌 회피 장치는, 지면과의 고도 및 전방 물체와의 충돌 여부뿐만 아니라, 측방, 후방 등에 위치하는 물체와의 거리를 탐지하여 충돌 여부를 판단할 수 있다.Therefore, the collision avoidance apparatus according to another embodiment of the present invention can determine whether or not the collision is detected by detecting the distance to an object located at a side, a rear, etc., as well as whether the collision avoidance apparatus collides with an altitude and a forward object with respect to the ground.

구체적으로는, 외부 물체와의 거리 및 방위각, 외부 물체의 접근 또는 후퇴 속도 및 각도별 고도 값을 측정할 수 있다.
Specifically, the distance and the azimuth angle with respect to the external object, the approaching or retreating speed of the external object, and the altitude value according to the angle can be measured.

다음으로, 도 12 및 도 13을 참조하여, 본 발명에 따른 충돌 회피 장치에서 송신 및 수신 안테나부(600, 700)의 다른 실시예를 설명하기로 한다.Next, another embodiment of the transmission and reception antenna units 600 and 700 in the collision avoidance apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG.

도 12는 도 9에 도시한 충돌 회피 장치의 구성 중 스위치 회로부(500) 및 송, 수신 안테나부(600, 700)의 다른 실시예를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.12 is a block diagram showing in more detail another embodiment of the switch circuit portion 500 and the transmission and reception antenna portions 600 and 700 in the configuration of the collision avoidance device shown in Fig.

도 13은 도 9에 도시한 충돌 회피 장치의 구성 중 스위치 회로부(500) 및 송, 수신 안테나부(600, 700)의 또 다른 실시예를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.13 is a block diagram showing still another embodiment of the switch circuit unit 500 and the transmission and reception antenna units 600 and 700 in the configuration of the collision avoidance apparatus shown in Fig.

다만, 상기 송, 수신 안테나부(600, 700)의 구성 외에는 상술한 바와 같으므로 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
However, since the transmission and reception antenna units 600 and 700 are the same as those described above, the overlapping portions will not be described.

도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수신 안테나부(700)는 복수의 제1 및 제2 수신 안테나(621, 721)를 포함할 수 있다.
Referring to FIGS. 12 and 13, the receiving antenna unit 700 according to another embodiment of the present invention may include a plurality of first and second receiving antennas 621 and 721.

이때, 도 12를 참조하면, 상기 송신 안테나부(600)는 제1 내지 제2 초고주파 렌즈(Microwave Lens, 622, 623)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 수신 안테나부(700)는 제3 내지 제4 초고주파 렌즈(624, 625)를 더 포함할 수 있다.
12, the transmission antenna unit 600 may further include first to second microwave lenses 622 and 623. The receiving antenna unit 700 may further include third to fourth high frequency lenses 624 and 625.

즉, 상기 송신 안테나부(600)는, 상기 복수의 제1 송신 안테나(610)와 제1 스위치부(510) 사이에 제1 초고주파 렌즈(622)를 포함할 수 있으며, 또한, 상기 복수의 제2 송신 안테나(621)와 제1 스위치부(510) 사이에 제2 초고주파 렌즈(623)를 포함할 수 있다.
That is, the transmission antenna unit 600 may include a first microwave lens 622 between the first transmission antenna 610 and the first switch unit 510, And a second microwave lens 623 between the first transmission antenna 621 and the first switch unit 510. [

마찬가지로, 상기 수신 안테나부(700)는, 상기 복수의 제1 수신 안테나(710)와 제2 스위치부(520) 사이에 제3 초고주파 렌즈(624)를 포함할 수 있으며, 또한, 상기 복수의 제2 수신 안테나(721)와 제2 스위치부(520) 사이에 제4 초고주파 렌즈(625)를 포함할 수 있다.
Similarly, the receiving antenna unit 700 may include a third microwave lens 624 between the plurality of first receiving antennas 710 and the second switch unit 520, 2 receiving antenna 721 and the second switch unit 520. The fourth super high-frequency lens 625 may include a fourth super high-frequency lens 625 between the second receive unit 721 and the second switch unit 520. [

이때, 상기 제1 내지 제4 초고주파 렌즈(621 내지 624) 각각은 복수의 포트를 가질 수 있다. 본 발명에서는, 상기 제1 내지 제4 초고주파 렌즈(621 내지 624) 각각이 4개의 포트를 갖는 경우를 예로 들 수 있으며, 이때, 제1 내지 제4 초고주파 렌즈(621 내지 624)는 4개의 포트 각각마다 서로 다른 방향을 향하는 4개의 안테나 빔을 생성할 수 있다. At this time, each of the first to fourth ultra high frequency lenses 621 to 624 may have a plurality of ports. In the present invention, each of the first to fourth ultra high frequency lenses 621 to 624 has four ports. In this case, the first to fourth ultra high frequency lenses 621 to 624 are connected to four ports It is possible to generate four antenna beams directed in different directions.

나아가, 상기 제1 내지 제4 초고주파 렌즈(621 내지 624)는 별도의 복수 입출력 포트를 포함함으로써, 각 포트 별로 RF신호의 동시 송수신이 가능하다.
Further, the first to fourth ultra high frequency lenses 621 to 624 include a plurality of separate input / output ports, so that it is possible to simultaneously transmit and receive RF signals for each port.

한편, 도 13을 참조하면, 상기 송신 안테나부(600)는 제1 내지 제2 위상 변위기(Phase shifter, 626, 627)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 수신 안테나부(700)는 제3 내지 제4 위상 변위기(628, 629)를 더 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 13, the transmission antenna unit 600 may further include first and second phase shifters 626 and 627. In addition, the receiving antenna unit 700 may further include third to fourth phase shifters 628 and 629.

즉, 상기 송신 안테나부(600)는, 상기 복수의 제1 송신 안테나(610)와 제1 스위치부(510) 사이에 제1 위상 변위기(626)를 포함할 수 있으며, 또한, 상기 복수의 제2 송신 안테나(621)와 제1 스위치부(510) 사이에 제2 위상 변위기(627)를 포함할 수 있다.
That is, the transmission antenna unit 600 may include a first phase shifter 626 between the plurality of first transmission antennas 610 and the first switch unit 510, And a second phase shifter 627 between the second transmission antenna 621 and the first switch unit 510.

마찬가지로, 상기 수신 안테나부(700)는, 상기 복수의 제1 수신 안테나(710)와 제2 스위치부(520) 사이에 제3 위상 변위기(628)를 포함할 수 있으며, 또한, 상기 복수의 제2 수신 안테나(721)와 제2 스위치부(520) 사이에 제4 위상 변위기(628)를 포함할 수 있다.
Similarly, the receiving antenna unit 700 may include a third phase shifter 628 between the plurality of first receiving antennas 710 and the second switch unit 520, And a fourth phase shifter 628 between the second receive antenna 721 and the second switch 520. [

이때, 상기 제어부(400)는 상기 송신 안테나부(600)에 제공되는 RF신호 또는 상기 수신 안테나부(700)에 제공되는 RF신호의 위상을 사전에 설정된 값에 따라 조절하도록 상기 제1 내지 제4 위상 변위기(626 내지 629)를 제어할 수 있다.
The control unit 400 controls the phases of the RF signal provided to the transmission antenna unit 600 or the RF signal provided to the reception antenna unit 700 according to a predetermined value, The phase shifters 626 to 629 can be controlled.

상기 제1 내지 제4 위상 변위기(626 내지 629)는 하나의 입출력 포트를 통해 안테나 복사 소자와의 사이에 위상을 변화시켜 다양한 방향의 안테나 빔을 만들 수 있다. The first to fourth phase shifters 626 to 629 can change the phase between the antenna radiation element and the antenna radiation element through one input / output port to produce antenna beams in various directions.

즉, 상기 제1 내지 제4 초고주파 렌즈(621 내지 624)는 포트 수만큼 안테나 빔 방향의 개수가 결정된다. 이와는 달리, 상기 제1 내지 제4 위상 변위기(626 내지 629)를 이용한 송, 수신 안테나부(600, 700)는 제1 내지 제4 위상 변위기(626 내지 629)의 위상 값에 따라 안테나 빔 방향이 결정되므로, 더욱 정밀하게 각도별 스캔이 가능하다.
That is, the number of antenna beam directions is determined by the number of ports of the first to fourth ultra high frequency lenses 621 to 624. Alternatively, the transmitting and receiving antenna units 600 and 700 using the first to fourth phase shifters 626 to 629 may receive the antenna beam 626 and 629 according to the phase values of the first to fourth phase shifters 626 to 629, Since the direction is determined, it is possible to scan by angle more precisely.

본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. will be.

100, 600: 송신 안테나부
200, 700: 수신 안테나부
300: 송수신부
400: 제어부
500: 스위치 회로부
510: 제1 스위치부
520: 제2 스위치부100, 600: transmitting antenna section
200, 700: receiving antenna unit
300: Transmitting /
400:
500: Switch circuit part
510: first switch section
520: second switch section

Claims (18)

서로 다른 방위를 갖는 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나와, 상기 제1 송신 안테나 및 상기 제2 송신 안테나 중 하나를 선택하는 제1 스위치를 포함하는 송신 안테나부;
상기 제1 송신 안테나 및 상기 제2 송신 안테나의 방위와 각각 동일한 방위를 갖는 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나와, 상기 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나 중 하나를 선택하는 제2 스위치를 포함하는 수신 안테나부;
상기 제1 스위치의 스위칭 동작에 따라 선택되는 하나의 송신 안테나를 통해 RF신호를 외부로 제공하거나, 상기 제2 스위치의 스위칭 동작에 따라 선택되는 하나의 수신 안테나를 통해 외부로부터 RF신호를 제공받는 송수신부; 및
상기 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나 중 하나가 선택되도록 상기 제1 스위치의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나 중 하나가 선택되도록 상기 제2 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 송수신부는, 상기 RF신호의 송신 경로 및 수신 경로 중 적어도 하나의 경로에서 상기 RF신호를 지연시키는 신호 지연부를 포함하고,
상기 제1 송신 안테나 및 상기 제1 수신 안테나 그리고 상기 제2 송신 안테나 및 상기 제2 수신 안테나는 동일한 스위칭 주기로 순차적으로 선택되는 충돌 회피 장치.
A transmission antenna including a first transmission antenna and a second transmission antenna having different orientations and a first switch for selecting one of the first transmission antenna and the second transmission antenna;
A first receiving antenna and a second receiving antenna each having the same azimuth as that of the first transmitting antenna and the second transmitting antenna and a second switch for selecting one of the first receiving antenna and the second receiving antenna Receiving antenna unit;
A transmission / reception circuit that provides an RF signal to the outside via one transmission antenna selected in accordance with the switching operation of the first switch or receives an RF signal from the outside via one reception antenna selected in accordance with a switching operation of the second switch part; And
Controls a switching operation of the first switch so that one of the first transmission antenna and the second transmission antenna is selected and controls the switching operation of the second switch so that one of the first reception antenna and the second reception antenna is selected And a control unit
Wherein the transceiver includes a signal delay unit for delaying the RF signal in at least one of a transmission path and a reception path of the RF signal,
Wherein the first transmission antenna and the first reception antenna, and the second transmission antenna and the second reception antenna are sequentially selected at the same switching cycle.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
스위칭 동작의 주기가 5ms가 되도록 상기 제1 및 제2 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 충돌 회피 장치.
The apparatus of claim 1,
And controls the switching operation of the first and second switches so that the cycle of the switching operation becomes 5 ms.
제1항에 있어서, 상기 송수신부는,
상기 제1 송신 안테나를 통해 외부로 제공된 RF신호가 물체에 반사되어 상기 제1 수신 안테나를 통해 수신되면, 상기 수신된 RF신호를 이용하여 상기 물체와의 거리, 상기 물체의 접근 또는 후퇴 속도를 판단하고,
상기 제2 송신 안테나를 통해 외부로 제공된 RF신호가 지면에 반사되어 상기 제2 수신 안테나를 통해 수신되면, 상기 제2 수신 안테나를 통해 수신된 RF신호를 이용하여 고도를 판단하는 충돌 회피 장치.
The apparatus of claim 1,
When an RF signal provided externally through the first transmission antenna is reflected by an object and is received through the first reception antenna, the distance to the object and the approach or retraction speed of the object are determined using the received RF signal and,
Wherein an RF signal provided to the outside via the second transmission antenna is reflected on the ground and is received through the second reception antenna, and determines an altitude using the RF signal received through the second reception antenna.
제1항에 있어서, 상기 신호 지연부는,
상기 RF신호를 광신호로 변환하는 전광 변환기;
상기 광신호를 RF신호로 변환하는 광전 변환기; 및
상기 전광 변환기와 상기 광전 변환기 사이의 경로 상에서 사전에 설정된 길이만큼 삽입되는 광케이블; 을 포함하는 충돌 회피 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the signal delay unit comprises:
An all-optical converter for converting the RF signal into an optical signal;
A photoelectric converter for converting the optical signal into an RF signal; And
An optical cable inserted in the path between the electro-optical converter and the photoelectric converter by a predetermined length; .
제5항에 있어서, 상기 광케이블은,
상기 송수신부에 의해 측정되는 측정거리의 동적 범위를 1/10 내지 1/1000로 감소시킬 수 있는 길이로 형성되는 충돌 회피 장치.
The optical cable according to claim 5,
And the dynamic range of the measured distance measured by the transceiver is reduced to 1/10 to 1/1000.
제1항에 있어서, 상기 송수신부는,
변조 스위치에 의해 소정의 펄스 폭으로 변조된 상기 RF신호를 외부로 제공한 시점과 상기 외부로 제공된 RF신호가 반사되어 입력된 시점의 시간차를 이용하여 거리 또는 고도를 측정하는 펄스 레이더 방식인 충돌 회피 장치.
The apparatus of claim 1,
Which is a pulse radar system for measuring a distance or an altitude by using a time difference between a time point at which the RF signal modulated with a predetermined pulse width is supplied to the outside by a modulation switch and a time point at which the RF signal provided outside is reflected and input, Device.
제1항에 있어서, 상기 송수신부는,
상기 RF신호의 주파수를 선형적으로 변화시켜 외부로 제공한 RF신호의 주파수와 상기 외부로 제공된 RF신호가 반사되어 입력된 RF신호의 주파수 간에 차주파수(Beat Frequency)를 이용하여 거리 또는 고도를 측정하는 FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)방식인 충돌 회피 장치.
The apparatus of claim 1,
A distance or altitude is measured using a difference frequency between a frequency of an RF signal provided to the outside by linearly changing the frequency of the RF signal and a frequency of an RF signal reflected from the externally supplied RF signal, Which is an FM-CW (Frequency Modulated Continuous Wave) method.
복수의 제1 송신 안테나 및 복수의 제2 송신 안테나를 갖는 송신 안테나부;
복수의 제1 수신 안테나 및 복수의 제2 수신 안테나를 갖는 수신 안테나부;
상기 복수의 제1 송신 안테나 중 하나를 통해 외부로 제공한 RF신호 및 물체로부터 반사되어 상기 복수의 제1 수신 안테나 중 하나로 입력된 RF신호를 이용하여 상기 물체와의 충돌 여부를 판단하거나, 상기 복수의 제2 송신 안테나 중 하나를 통해 지면으로 제공한 RF신호 및 지면으로부터 반사되어 상기 복수의 제2 수신 안테나 중 하나로 입력된 RF신호를 이용하여 상기 지면의 고도를 측정하는 송수신부;
상기 송수신부와 상기 송신 안테나부 사이의 신호 전달 경로에서 스위칭 동작을 수행하는 제1 스위치부 및 상기 송수신부와 상기 수신 안테나부 사이의 신호 전달 경로에서 스위칭 동작을 수행하는 제2 스위치부를 포함하는 스위치 회로부; 및
상기 송신 안테나부 중에서 하나의 송신 안테나가 선택되도록 상기 제1 스위치부의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 수신 안테나부 중에서 하나의 수신 안테나가 선택되도록 상기 제2 스위치부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 복수의 제1 송신 안테나 중 선택된 제1 송신 안테나 및 상기 복수의 제1 수신 안테나 중 선택된 제1 수신 안테나 그리고 상기 복수의 제2 송신 안테나 중 선택된 제2 송신 안테나 및 상기 복수의 제2 수신 안테나 중 선택된 제2 수신 안테나는 동일한 스위칭 주기로 순차적으로 선택되는 충돌 회피 장치.
A transmission antenna unit having a plurality of first transmission antennas and a plurality of second transmission antennas;
A receiving antenna unit having a plurality of first receiving antennas and a plurality of second receiving antennas;
Wherein the RF signal and the RF signal provided to the outside through one of the plurality of first transmission antennas and the RF signal input to one of the plurality of first reception antennas are used to determine whether to collide with the object, A transceiver for measuring an altitude of the ground using an RF signal provided to the ground through one of the second transmission antennas and an RF signal reflected from the ground and inputted to one of the plurality of second reception antennas;
A first switch unit for performing a switching operation in a signal transmission path between the transmitting and receiving unit and the transmitting antenna unit, and a second switch unit for performing a switching operation in a signal transmission path between the transmitting and receiving unit and the receiving antenna unit. Circuitry; And
And a control unit for controlling the switching operation of the first switch unit to select one of the transmit antenna units and controlling the switching operation of the second switch unit so that one receive antenna is selected from the receive antenna units,
A first transmission antenna selected from the plurality of first transmission antennas and a first reception antenna selected from the plurality of first reception antennas and a second transmission antenna selected from the plurality of second transmission antennas and a second transmission antenna selected from the plurality of second reception antennas And the selected second reception antennas are sequentially selected with the same switching cycle.
제9항에 있어서, 상기 송수신부는,
상기 RF신호의 송신 경로 및 수신 경로 중 적어도 하나의 경로에서 상기 RF신호를 지연시키는 신호 지연부; 를 포함하는 충돌 회피 장치.
The apparatus of claim 9, wherein the transceiver comprises:
A signal delay unit for delaying the RF signal in at least one of a transmission path and a reception path of the RF signal; .
삭제delete 제9항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 스위치 회로부의 스위칭 동작 주기가 5ms가 되도록 상기 제1 및 제2 스위치부의 스위칭 동작을 시분할적으로 제어하는 충돌 회피 장치.
10. The apparatus according to claim 9,
Wherein the switching operation of the first and second switch units is time-divisionally controlled so that the switching operation cycle of the switch circuit unit becomes 5 ms.
제9항에 있어서,
상기 송신 안테나부는 복수의 제1 송신 안테나와 상기 제1 스위치부 사이에 접속되는 제1 초고주파 렌즈(Microwave Lens)를 더 포함하며,
상기 수신 안테나부는, 복수의 제1 수신 안테나와 상기 제2 스위치부 사이에 접속되는 제2 초고주파 렌즈를 더 포함하는 충돌 회피 장치.
10. The method of claim 9,
The transmission antenna unit may further include a first microwave lens connected between the plurality of first transmission antennas and the first switch unit,
Wherein the reception antenna section further comprises a second microwave lens connected between the plurality of first reception antennas and the second switch section.
제13항에 있어서,
상기 송신 안테나부는 복수의 제2 송신 안테나와 상기 제1 스위치부 사이에 접속되는 제3 초고주파 렌즈(Microwave Lens)를 더 포함하며,
상기 수신 안테나부는, 복수의 제2 수신 안테나와 상기 제2 스위치부 사이에 접속되는 제4 초고주파 렌즈를 더 포함하는 충돌 회피 장치.
14. The method of claim 13,
The transmission antenna unit may further include a third microwave lens connected between the plurality of second transmission antennas and the first switch unit,
Wherein the reception antenna section further comprises a fourth super high frequency lens connected between the plurality of second reception antennas and the second switch section.
제9항에 있어서,
상기 송신 안테나부는 복수의 제1 송신 안테나와 상기 제1 스위치부 사이에 접속되는 제1 위상 변위기(phase shifter) 및 복수의 제2 송신 안테나와 상기 제1 스위치부 사이에 접속되는 제2 위상 변위기를 더 포함하며,
상기 수신 안테나부는, 복수의 제1 수신 안테나와 상기 제2 스위치부 사이에 접속되는 제3 위상 변위기 및 복수의 제2 수신 안테나와 상기 제2 스위치부 사이에 접속되는 제4 위상 변위기를 더 포함하는 충돌 회피 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the transmission antenna unit includes a first phase shifter connected between a plurality of first transmission antennas and the first switch unit, a second phase shifter connected between the plurality of second transmission antennas and the first switch unit, Further comprising:
The reception antenna unit further includes a third phase shifter connected between the plurality of first reception antennas and the second switch unit and a fourth phase shifter connected between the plurality of second reception antennas and the second switch unit Collision avoidance device.
제15항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 송신 안테나부에 제공되는 RF신호 또는 상기 수신 안테나부에 제공되는 RF신호의 위상을 사전에 설정된 값에 따라 조절하도록 상기 제1 내지 제4 위상 변위기를 제어하는 충돌 회피 장치.
16. The apparatus of claim 15,
And controls the first to fourth phase shifters to adjust the phase of the RF signal provided to the transmission antenna unit or the RF signal provided to the reception antenna unit according to a preset value.
제10항에 있어서, 상기 신호 지연부는,
상기 RF신호를 광신호로 변환하는 전광 변환기;
상기 광신호를 RF신호로 변환하는 광전 변환기; 및
상기 전광 변환기와 상기 광전 변환기 사이의 경로 상에서 사전에 설정된 길이만큼 삽입되는 광케이블; 을 포함하는 충돌 회피 장치.
11. The apparatus of claim 10,
An all-optical converter for converting the RF signal into an optical signal;
A photoelectric converter for converting the optical signal into an RF signal; And
An optical cable inserted in the path between the electro-optical converter and the photoelectric converter by a predetermined length; .
제17항에 있어서, 상기 광케이블은,
상기 송수신부에 의해 측정되는 측정거리의 동적 범위를 1/10 내지 1/1000로 감소시킬 수 있는 길이로 형성되는 충돌 회피 장치.The optical cable according to claim 17,
And the dynamic range of the measured distance measured by the transceiver is reduced to 1/10 to 1/1000.

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