KR102663240B1 - Drone detection and tracking system - Google Patents
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Abstract
드론 탐지 및 추적 시스템은 서로 다른 위치에서 외측을 둘러싸는 복수의 설치단을 갖는 안테나지지부, 복수의 설치단 각각에 서로 다른 주파수 대역을 갖고 설치되어 전방위에 대하여 탐지하는 복수의 지향성안테나를 포함하는 탐지부, 복수의 설치단 각각에 설치된 복수의 지향성안테나를 순차적으로 활성화하는 복수의 스위치 및 복수의 설치단 각각에서 복수의 지향성안테나와 연결되어 설치되며, 복수의 지향성안테나가 순차적으로 고속 스위칭되어 활성화되도록 하는 복수의 단스위칭부와 복수의 단스위칭부와 연결되며, 복수의 단스위칭부 중 어느 하나를 선택하기 위한 대역스위칭부를 포함하는 스위칭부 및 복수의 설치단 각각에 서로 다른 주파수 대역을 갖고 설치된 복수의 지향성안테나가 동일한 방향에 대하여 순차적으로 활성화되도록 스위칭부를 제어하며, 탐지부로부터 수신된 드론 탐지신호에 기초하여 드론의 위치를 탐지하여 추적하도록 제어하는 제어부를 포함한다.The drone detection and tracking system includes an antenna supporter having a plurality of installation stages surrounding the outside at different positions, and a plurality of directional antennas installed at each of the plurality of installation stages with different frequency bands to detect in all directions. A plurality of switches are installed to sequentially activate a plurality of directional antennas installed at each of a plurality of installation stages, and are connected to a plurality of directional antennas at each of the plurality of installation stages, and the plurality of directional antennas are sequentially switched and activated at high speed. A switching unit connected to a plurality of single switching units and a plurality of single switching units and including a band switching unit for selecting one of the plurality of single switching units, and a plurality of installation stages having different frequency bands, respectively. It controls a switching unit so that the directional antennas are sequentially activated in the same direction, and includes a control unit that detects and tracks the location of the drone based on the drone detection signal received from the detection unit.
Description
본 발명은 드론 탐지 및 추적 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전방위에 대하여 드론을 감지하고 추적할 수 있는 드론 탐지 및 추적 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a drone detection and tracking system, and more specifically, to a drone detection and tracking system that can detect and track drones in all directions.
안티드론 분야의 탐지 및 식별 기술은 능동 탐지(Radar) 기술과 수동 탐지(RF detection) 기술로 분류될 수 있다. 수동 탐지 및 식별 기술은 전파 방사가 없어 별도의 전파사용 승인이 필요 없고, 경제적인 장점이 있어 최근 수요가 증가하고 있는 기술이다. 드론의 신호탐지 기술에서 크게 신호 방향탐지 방법과 신호 복조 기반 위치 탐지 방법이 있다. 도래각 신호방향탐지 AOA(Angle OF Arrival)은 CI(Correlated Interferometer), MUSIC(MUltiple SIgnal Classification) 알고리즘 등을 주로 사용하고 있으며, 신호의 복조방법은 드론 신호의 패턴 또는 신호 복호 기술 등을 사용하여 드론 탐지 및 식별 등을 수행하고 있다.Detection and identification technologies in the anti-drone field can be classified into active detection (Radar) technology and passive detection (RF detection) technology. Passive detection and identification technology does not emit radio waves, does not require separate approval for use of radio waves, and has economical advantages, so demand is increasing recently. In drone signal detection technology, there are two main types: signal direction detection method and signal demodulation-based location detection method. Angle of arrival signal direction detection AOA (Angle OF Arrival) mainly uses CI (Correlated Interferometer) and MUSIC (MUltiple SIgnal Classification) algorithms, and the signal demodulation method uses drone signal patterns or signal decoding technology. Detection and identification are performed.
그러나 신호 방향탐지 방법은 무지향성인 다이폴 안테나 구성으로 낮은 이득에 따른 감도가 낮아 중장거리 및 방사 출력이 낮은 드론 신호탐지 및 추적에는 적합하지 않고, 드론 종류에 대한 식별도 할 수 없다. 또한, 신호의 위상 비교 분석을 통한 방식으로 디지털 변조 신호와 높은 마이크로웨이브 주파수 대역에 한계가 있다. 또한, 드론 신호 복조 방법은 상용 드론에 국한되어 있어 드론 데이터베이스 리스트에 없는 드론은 탐지를 할 수 없으며, 신호 복조 처리의 시간이 길어 비실용적이다. 이에 따라 중장거리에 있는 드론신호를 탐지하기 어려우며, 드론의 종류와 상관없이 모든 무인비행체를 위한 탐지, 식별 및 추적이 어려운 문제점이 있다.However, the signal direction finding method is not suitable for detecting and tracking drone signals at mid-to-long distances and with low radiation output due to the non-directional dipole antenna configuration, which has low sensitivity due to low gain, and cannot identify the type of drone. In addition, there are limitations to digital modulation signals and high microwave frequency bands as a method through phase comparison analysis of signals. In addition, the drone signal demodulation method is limited to commercial drones, so drones that are not on the drone database list cannot be detected, and the signal demodulation processing time is long, making it impractical. Accordingly, it is difficult to detect drone signals at medium to long distances, and there are problems with detection, identification, and tracking of all unmanned aerial vehicles regardless of the type of drone.
따라서 본 발명의 목적은 원거리에 위치한 드론 및 다양한 주파수 대역을 갖는 드론을 신속하게 탐지, 식별 및 추적할 수 있는 드론 탐지 및 추적 시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the purpose of the present invention is to provide a drone detection and tracking system that can quickly detect, identify, and track drones located at a distance and drones with various frequency bands.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 드론 탐지 및 추적 시스템은, 서로 다른 위치에서 외측을 둘러싸는 복수의 설치단을 갖는 안테나지지부; 상기 복수의 설치단 각각에 서로 다른 주파수 대역을 갖고 설치되어 전방위에 대하여 탐지하는 복수의 지향성안테나를 포함하는 탐지부; 상기 복수의 설치단 각각에 설치된 상기 복수의 지향성안테나를 순차적으로 활성화하는 복수의 스위치 및 상기 복수의 설치단 각각에서 상기 복수의 지향성안테나와 연결되어 설치되며, 상기 복수의 지향성안테나가 순차적으로 고속 스위칭되어 활성화되도록 하는 복수의 단스위칭부와 상기 복수의 단스위칭부와 연결되며, 상기 복수의 단스위칭부 중 어느 하나를 선택하기 위한 대역스위칭부를 포함하는 스위칭부; 및 상기 복수의 설치단 각각에 서로 다른 주파수 대역을 갖고 설치된 상기 복수의 지향성안테나가 동일한 방향에 대하여 순차적으로 활성화되도록 상기 스위칭부를 제어하며, 상기 탐지부로부터 수신된 드론 탐지신호에 기초하여 상기 드론의 위치를 탐지하여 추적하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 복수의 설치단 각각에 동일한 주파수 대역을 갖는 복수의 지향성안테나가 설치되며, 복수의 설치단 각각은 서로 다른 주파수 대역을 갖고 전방위를 탐지할 수 있어 드론의 탐지거리를 향상시킬 수 있고, 멀티 주파수 대역 방향탐지를 위한 복수의 지향성안테나를 고속 스위칭함으로써 신호처리속도를 향상하여 드론의 신속한 탐지, 식별 및 추적을 할 수 있다.A drone detection and tracking system according to the present invention for achieving the above object includes an antenna support unit having a plurality of installation ends surrounding the outside at different positions; A detection unit including a plurality of directional antennas installed at each of the plurality of installation stages with different frequency bands to detect omnidirectional areas; A plurality of switches are installed to sequentially activate the plurality of directional antennas installed at each of the plurality of installation stages, and are connected to the plurality of directional antennas at each of the plurality of installation stages, and the plurality of directional antennas sequentially perform high-speed switching. a switching unit connected to the plurality of single switching units and including a plurality of single switching units to be activated and a band switching unit to select one of the plurality of simple switching units; And controlling the switching unit so that the plurality of directional antennas installed with different frequency bands at each of the plurality of installation stages are activated sequentially in the same direction, and detecting the drone based on the drone detection signal received from the detection unit. It includes a control unit that detects and controls the location. A plurality of directional antennas with the same frequency band are installed in each of the plurality of installation stages, and each of the plurality of installation stages has a different frequency band and can detect all directions, improving the detection distance of the drone and multi-frequency bands. By high-speed switching of multiple directional antennas for direction finding, signal processing speed can be improved to enable rapid detection, identification, and tracking of drones.
여기서, 상기 스위칭부는, 상기 복수의 설치단 각각에서 상기 복수의 지향성안테나와 연결되어 설치되며, 상기 복수의 지향성안테나가 순차적으로 고속 스위칭되어 활성화되도록 하는 복수의 단스위칭부를 포함하면 순차적으로 복수의 지향성안테나가 스위칭될 수 있어 바람직하다.Here, the switching unit is installed in connection with the plurality of directional antennas at each of the plurality of installation stages, and includes a plurality of stage switching units that sequentially switch and activate the plurality of directional antennas at high speed, thereby sequentially switching the plurality of directional antennas. It is desirable that the antenna can be switched.
그리고 상기 스위칭부는, 상기 복수의 단스위칭부와 연결되며, 상기 복수의 단스위칭부 중 어느 하나를 선택하기 위한 대역스위칭부를 더 포함하면 복수의 단스위칭부가 순차적으로 스위칭될 수 있어 바람직하다.Additionally, it is preferable that the switching unit is connected to the plurality of single switching units and further includes a band switching unit for selecting one of the plurality of single switching units so that the plurality of single switching units can be switched sequentially.
여기서, 상기 스위칭부는, 상기 복수의 단스위칭부와 연결되며, 상기 복수의 설치단 각각에 설치된 상기 복수의 지향성안테나가 순차적으로 스위칭되도록 하는 제어신호를 상기 복수의 단스위칭부로 출력할 수 있는 스위칭제어부를 더 포함하면 복수의 설치단의 복수의 지향성안테나가 순차적 고속으로 스위칭될 수 있도록 할 수 있어 바람직하다.Here, the switching unit is connected to the plurality of single switching units, and is a switching control unit capable of outputting a control signal to sequentially switch the plurality of directional antennas installed at each of the plurality of installation stages to the plurality of single switching units. It is preferable to further include a plurality of directional antennas in a plurality of installation stages so that they can be sequentially switched at high speed.
그리고 상기 스위칭부는, 상기 복수의 단스위칭부와 연결되며, 상기 복수의 설치단 각각에 설치된 상기 복수의 지향성안테나가 순차적으로 스위칭되도록 하는 스위칭제어신호를 상기 복수의 단스위칭부로 출력할 수 있는 스위칭제어부를 더 포함하며, 상기 스위칭제어신호에 동기되어 상기 복수의 설치단 각각에 설치된 상기 복수의 지향성안테나로부터 수신되는 상기 드론 탐지신호를 스펙트럼으로 산출하는 신호수신부를 더 포함하면 복수의 설치단의 복수의 지향성안테나로부터 신호를 수신하여 처리할 수 있으므로 바람직하다.And the switching unit is connected to the plurality of single switching units, and a switching control unit capable of outputting a switching control signal to sequentially switch the plurality of directional antennas installed at each of the plurality of installation stages to the plurality of single switching units. It further includes a signal receiver that is synchronized with the switching control signal and calculates the drone detection signal received from the plurality of directional antennas installed in each of the plurality of installation stages into a spectrum, This is desirable because it can receive and process signals from a directional antenna.
여기서, 상기 복수의 지향성안테나는 상기 안테나지지부의 외측 둘레를 따라 방사형으로 배치되며 전방위에 대하여 복수의 지향성안테나가 탐지할 수 있어 바람직하다.Here, the plurality of directional antennas are arranged radially along the outer circumference of the antenna supporter, and it is preferable that the plurality of directional antennas can detect omnidirectional areas.
그리고 상기 복수의 지향성안테나는 상기 복수의 설치단 각각에 소정 수평방위각의 탐지영역을 갖고 설치되면 복수의 지향성안테나 각각의 탐지영역에 대하여 정확히 탐지할 수 있어 바람직하다.In addition, it is preferable that the plurality of directional antennas are installed at each of the plurality of installation stages with a detection area of a predetermined horizontal latitude angle, because the detection area of each of the plurality of directional antennas can be accurately detected.
여기서, 상기 복수의 지향성안테나 중 인접한 2개의 지향성안테나는 상호 중첩된 탐지영역을 가지면 전방위에서 탐지되지 않는 방위가 발생하지 않으므로 바람직하다.Here, it is preferable that two adjacent directional antennas among the plurality of directional antennas have detection areas that overlap each other, as this prevents an undetected direction from occurring in all directions.
본 발명에 따르면 복수의 설치단 각각에 동일한 주파수 대역을 갖는 복수의 지향성안테나가 설치되며, 복수의 설치단 각각은 서로 다른 주파수 대역을 갖고 전방위를 탐지할 수 있어 드론의 탐지거리를 향상시킬 수 있고, 멀티 주파수 대역 방향탐지를 위한 복수의 지향성안테나를 고속 스위칭함으로써 신호처리속도를 향상하여 드론의 신속한 탐지, 식별 및 추적을 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a plurality of directional antennas having the same frequency band are installed in each of the plurality of installation stages, and each of the plurality of installation stages has a different frequency band and can detect all directions, thereby improving the detection distance of the drone. , the signal processing speed is improved by high-speed switching of multiple directional antennas for multi-frequency band direction finding, which has the effect of enabling rapid detection, identification, and tracking of drones.
도 1은 본 발명에 따른 드론 탐지 및 추적 시스템의 예시도이다.
도 2는 탐지부와 스위칭부의 연결회선 예시도이다.
도 3은 안테나의 설치 예시도이다.
도 4는 드론 탐지 및 추적 기술의 기능 설명 블록도이다.
도 5는 안테나의 방향탐지의 예시도이다.
도 6은 신호분석부의 상세도이다.
도 7은 도 7은 드론 탐지 및 추적 시스템의 드론탐지 흐름도이다.
도 8은 제어블록도이다.1 is an exemplary diagram of a drone detection and tracking system according to the present invention.
Figure 2 is an example of a connection line between a detection unit and a switching unit.
Figure 3 is an example of antenna installation.
Figure 4 is a functional block diagram of drone detection and tracking technology.
Figure 5 is an example of direction finding of an antenna.
Figure 6 is a detailed view of the signal analysis unit.
Figure 7 is a drone detection flowchart of the drone detection and tracking system.
Figure 8 is a control block diagram.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 드론 탐지 및 추적 시스템(1)을 상세히 설명한다.Hereinafter, the drone detection and tracking system 1 according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명에 따른 드론 탐지 및 추적 시스템(1)의 예시도이고, 도 2는 탐지부(20)와 스위칭부(30)의 연결회선 예시도이며, 도 3은 안테나(21 내지 24)의 설치 예시도이고, 도 4는 드론 탐지 및 추적 기술의 기능 설명 블록도이며, 도 5는 안테나(21 내지 24)의 방향탐지의 예시도이고, 도 6은 신호분석부(60)의 상세도이며, 도 7은 제어블록도이다.Figure 1 is an exemplary diagram of a drone detection and tracking system 1 according to the present invention, Figure 2 is an exemplary diagram of a connection line between the detection unit 20 and the switching unit 30, and Figure 3 is an exemplary diagram of the antennas 21 to 24. is an example of installation, Figure 4 is a block diagram explaining the function of drone detection and tracking technology, Figure 5 is an example of direction detection of the antennas 21 to 24, and Figure 6 is a detailed diagram of the signal analysis unit 60. , and Figure 7 is a control block diagram.
드론 탐지 및 추적 시스템(1)은 안테나지지부(10), 탐지부(20), 스위칭부(30), 신호수신부(40), 신호처리부(50), 신호분석부(60), 통신부(70), 디스플레이부(72), 사용자입력부(74) 및 제어부(80)를 포함한다.The drone detection and tracking system (1) includes an antenna support unit (10), a detection unit (20), a switching unit (30), a signal reception unit (40), a signal processing unit (50), a signal analysis unit (60), and a communication unit (70). , including a display unit 72, a user input unit 74, and a control unit 80.
안테나지지부(10)는 원통형으로 마련될 수 있고, 서로 다른 위치에서 외측을 둘러싸는 복수의 설치단(11 내지 14)을 갖는다. 안테나지지부(10)가 원기둥 형상으로 마련되는 경우 복수의 설치단(11 내지 14)은 수평방향에 대한 동일한 영역, 수직방향에 대한 서로 다른 영역에 마련될 수도 있고 안테나지지부(10)가 경사를 갖는 원뿔형으로 형성되는 경우 수평방향 및 수직방향에 대하여 서로 다른 영역에 마련될 수 있다. 바람직하게 안테나지지부(10)는 수직방향에 대하여 소정의 각도로 경사진 원기둥 형상으로 마련되는 것이 바람직하다. The antenna support unit 10 may be provided in a cylindrical shape and has a plurality of installation ends 11 to 14 surrounding the outside at different positions. When the antenna support 10 is provided in a cylindrical shape, the plurality of installation ends 11 to 14 may be provided in the same area in the horizontal direction or in different areas in the vertical direction, or the antenna support 10 may be provided in a cylindrical shape. When formed in a cone shape, it may be provided in different areas in the horizontal and vertical directions. Preferably, the antenna support part 10 is provided in a cylindrical shape inclined at a predetermined angle with respect to the vertical direction.
탐지부(20)는 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에 서로 다른 주파수 대역을 갖고 설치되어 전방위에 대하여 탐지할 수 있다. 탐지부(20)는 복수의 단안테나(21 내지 24)로 이루어질 수 있으며, 각각의 단안테나(21 내지 24)는 제1단안테나(21), 제2단안테나(22), 제2단안테나(23) 및 제4단안테나(24)를 포함할 수 있다.The detection unit 20 is installed at each of the plurality of installation stages 11 to 14 with different frequency bands and can detect in all directions. The detection unit 20 may be composed of a plurality of single antennas 21 to 24, and each single antenna 21 to 24 includes a first antenna 21, a second antenna 22, and a second antenna. (23) and the fourth stage antenna (24).
제1단안테나(21), 제2단안테나(22), 제2단안테나(23) 및 제4단안테나(24)는 서로 다른 주파수 대역을 갖는다.The first stage antenna 21, the second stage antenna 22, the second stage antenna 23, and the fourth stage antenna 24 have different frequency bands.
제1단안테나(21)는 제1-1지향성안테나(211), 제1-2지향성안테나(212), 제1-3지향성안테나(213), 제1-4지향성안테나(214), 제1-5지향성안테나(215) 및 제1-6지향성안테나(216)를 포함할 수 있다. The first stage antenna (21) includes a 1-1 directional antenna (211), a 1-2 directional antenna (212), a 1-3 directional antenna (213), a 1-4 directional antenna (214), and a 1-1 directional antenna (211). -May include a 5-directional antenna (215) and a 1-6 directional antenna (216).
제1-1지향성안테나(211), 제1-2지향성안테나(212), 제1-3지향성안테나(213), 제1-4지향성안테나(214), 제1-5지향성안테나(215) 및 제1-6지향성안테나(216)는 안테나지지부(10)의 외측 둘레를 따라 방사형으로 배치될 수 있고, 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에 소정 수평방위각의 탐지영역을 갖고 설치될 수 있으며, 인접한 2개의 지향성안테나는 상호 중첩된 탐지영역을 가질 수 있다. 1-1 directional antenna (211), 1-2 directional antenna (212), 1-3 directional antenna (213), 1-4 directional antenna (214), 1-5 directional antenna (215), and The 1-6 directional antennas 216 may be arranged radially along the outer circumference of the antenna support 10, and may be installed at each of the plurality of installation stages 11 to 14 with a detection area of a predetermined horizontal latitude angle. , two adjacent directional antennas may have overlapping detection areas.
제2단안테나(22)는 제2-1지향성안테나(221), 제2-2지향성안테나(222), 제2-3지향성안테나(223), 제214지향성안테나(224), 제2-5지향성안테나(225) 및 제2-6지향성안테나(226)를 포함할 수 있다. The second stage antenna (22) is the 2-1 directional antenna (221), the 2-2 directional antenna (222), the 2-3 directional antenna (223), the 214th directional antenna (224), and the 2-5 directional antenna. It may include a directional antenna 225 and a 2-6 directional antenna 226.
제2-1지향성안테나(221), 제2-2지향성안테나(222), 제2-3지향성안테나(223), 제2-4지향성안테나(224), 제2-5지향성안테나(225) 및 제2-6지향성안테나(226)는 안테나지지부(10)의 외측 둘레를 따라 방사형으로 배치될 수 있고, 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에 소정 수평방위각의 탐지영역을 갖고 설치될 수 있으며, 인접한 2개의 지향성안테나는 상호 중첩된 탐지영역을 가질 수 있다. 2-1 directional antenna (221), 2-2 directional antenna (222), 2-3 directional antenna (223), 2-4 directional antenna (224), 2-5 directional antenna (225), and The 2-6th directional antenna 226 may be arranged radially along the outer circumference of the antenna support 10, and may be installed at each of the plurality of installation stages 11 to 14 with a detection area of a predetermined horizontal latitude angle. , two adjacent directional antennas may have overlapping detection areas.
제3단안테나(23)는 제3-1지향성안테나(231), 제3-2지향성안테나(232), 제3-3지향성안테나(233), 제3-4지향성안테나(234), 제3-5지향성안테나(235) 및 제3-6지향성안테나(236)를 포함할 수 있다. The third stage antenna (23) is a 3-1 directional antenna (231), a 3-2 directional antenna (232), a 3-3 directional antenna (233), a 3-4 directional antenna (234), and a 3-3 directional antenna (231). -May include a 5-directional antenna (235) and a 3-6 directional antenna (236).
제3-1지향성안테나(231), 제3-2지향성안테나(232), 제3-3지향성안테나(233), 제3-4지향성안테나(234), 제3-5지향성안테나(235) 및 제3-6지향성안테나(236)는 안테나지지부(10)의 외측 둘레를 따라 방사형으로 배치될 수 있고, 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에 소정 수평방위각의 탐지영역을 갖고 설치될 수 있으며, 인접한 2개의 지향성안테나는 상호 중첩된 탐지영역을 가질 수 있다. 3-1 directional antenna (231), 3-2 directional antenna (232), 3-3 directional antenna (233), 3-4 directional antenna (234), 3-5 directional antenna (235), and The 3-6th directional antenna 236 may be arranged radially along the outer circumference of the antenna support 10, and may be installed at each of the plurality of installation stages 11 to 14 with a detection area of a predetermined horizontal latitude angle. , two adjacent directional antennas may have overlapping detection areas.
제4단안테나(24)는 제4-1지향성안테나(241), 제4-2지향성안테나(242), 제4-3지향성안테나(243), 제4-4지향성안테나(244), 제4-5지향성안테나(245) 및 제4-6지향성안테나(246)를 포함할 수 있다. The fourth stage antenna (24) is a 4-1 directional antenna (241), a 4-2 directional antenna (242), a 4-3 directional antenna (243), a 4-4 directional antenna (244), and a 4-4 directional antenna (244). -May include a 5-directional antenna (245) and a 4-6 directional antenna (246).
제4-1지향성안테나(241), 제4-2지향성안테나(242), 제4-3지향성안테나(243), 제4-4지향성안테나(244), 제4-5지향성안테나(245) 및 제4-6지향성안테나(246)는 안테나지지부(10)의 외측 둘레를 따라 방사형으로 배치될 수 있고, 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에 소정 수평방위각의 탐지영역을 갖고 설치될 수 있으며, 인접한 2개의 지향성안테나는 상호 중첩된 탐지영역을 가질 수 있다.4-1 directional antenna (241), 4-2 directional antenna (242), 4-3 directional antenna (243), 4-4 directional antenna (244), 4-5 directional antenna (245), and The 4-6th directional antenna 246 may be arranged radially along the outer circumference of the antenna support 10, and may be installed at each of the plurality of installation stages 11 to 14 with a detection area of a predetermined horizontal latitude angle. , two adjacent directional antennas may have overlapping detection areas.
여기서, 복수의 단안테나(21 내지 24)가 4개의 단으로 마련되는 것으로 표현했으나 이에 한정되지 않으며 서로 다른 주파수 대역으로 6개의 단, 8개의 단 및 16개의 단으로 그 개수를 증가시킬 수 있다.Here, the plurality of single antennas 21 to 24 are expressed as being provided in four stages, but this is not limited to this, and the number can be increased to six stages, eight stages, and 16 stages in different frequency bands.
또한, 복수의 단안테나(21 내지 24)는 6개의 지향성안테나가 동일한 60도 이상의 수평방위각의 탐지영역을 갖고 설치되는 것으로 되어 있으나, 9개의 지향성안테나, 12개의 지향성안테나, 24개의 지향성안테나로 그 개수가 증가시켜 설치될 수도 있다.In addition, the plurality of single antennas 21 to 24 are installed with 6 directional antennas having the same detection area of a horizontal latitude angle of 60 degrees or more, but they are divided into 9 directional antennas, 12 directional antennas, and 24 directional antennas. The number can be increased and installed.
지향성안테나의 개수가 증가되면 각각의 지향성안테나의 탐지거리가 증가할 수 있으므로 탐지영역이 넓어질 수 있고 탐지정확성이 크게 증가될 수 있다.As the number of directional antennas increases, the detection distance of each directional antenna can increase, so the detection area can be expanded and detection accuracy can be greatly increased.
스위칭부(30)는 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에 설치된 복수의 지향성안테나를 순차적으로 활성화할 수 있다. 스위칭부(30)는 복수의 스위치를 포함할 수 있으며, 단스위칭부(31), 대역스위칭부(32) 및 스위칭제어부(33)을 포함할 수 있다.The switching unit 30 can sequentially activate a plurality of directional antennas installed on each of the plurality of installation stages 11 to 14. The switching unit 30 may include a plurality of switches and may include a single switching unit 31, a band switching unit 32, and a switching control unit 33.
단스위칭부(31)는 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에서 복수의 지향성안테나(211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)와 연결되어 설치되며, 복수의 지향성안테나(211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)가 순차적으로 고속 스위칭되어 활성화되도록 할 수 있다. 단스위칭부(31)는 스위칭제어부(33)에 의해 제어되어 복수의 지향성안테나(211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)가 순차적으로 스위칭이 시작될 수도 있다. 단스위칭부(31)는 제1단스위칭부(311), 제2단스위칭부(312), 제3단스위칭부(313) 및 제4단스위칭부(314)를 포함할 수 있다. The single switching unit 31 is installed in connection with a plurality of directional antennas (211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, 241 to 246) at each of the plurality of installation stages 11 to 14, and includes a plurality of directional antennas ( 211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, and 241 to 246) can be activated by sequentially switching at high speed. The single switching unit 31 may be controlled by the switching control unit 33 to sequentially start switching the plurality of directional antennas 211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, and 241 to 246. The stage switching unit 31 may include a first stage switching unit 311, a second stage switching unit 312, a third stage switching unit 313, and a fourth stage switching unit 314.
제1단스위칭부(311)는 제1설치단(11)에 설치된 제1단안테나(21)의 제1-1지향성안테나(211), 제1-2지향성안테나(212), 제1-3지향성안테나(213), 제1-4지향성안테나(214), 제1-5지향성안테나(215) 및 제1-6지향성안테나(216)를 스위칭할 수 있다.The first stage switching unit 311 includes a 1-1 directional antenna 211, a 1-2 directional antenna 212, and a 1-3 directional antenna 21 of the first stage antenna 21 installed on the first installation stage 11. The directional antenna 213, the 1st-4th directional antenna 214, the 1st-5th directional antenna 215, and the 1st-6th directional antenna 216 can be switched.
제2단스위칭부(312)는 제2설치단(12)에 설치된 제2단안테나(22)의 제2-1지향성안테나(221), 제2-2지향성안테나(222), 제2-3지향성안테나(223), 제2-4지향성안테나(224), 제2-5지향성안테나(225) 및 제2-6지향성안테나(226)를 스위칭할 수 있다.The second stage switching unit 312 includes the 2-1 directional antenna 221, the 2-2 directional antenna 222, and the 2-3 directional antenna 22 of the second stage antenna 22 installed on the second installation stage 12. The directional antenna 223, the 2-4 directional antenna 224, the 2-5 directional antenna 225, and the 2-6 directional antenna 226 can be switched.
제3단스위칭부(331)는 제3설치단(13)에 설치된 제3단안테나(23)의 제3-1지향성안테나(231), 제3-2지향성안테나(232), 제3-3지향성안테나(233), 제3-4지향성안테나(234), 제3-5지향성안테나(235) 및 제3-6지향성안테나(236)를 스위칭할 수 있다.The third stage switching unit 331 includes the 3-1 directional antenna 231, the 3-2 directional antenna 232, and the 3-3 of the 3rd stage antenna 23 installed on the third installation stage 13. The directional antenna 233, the 3-4 directional antenna 234, the 3-5 directional antenna 235, and the 3-6 directional antenna 236 can be switched.
제4단스위칭부(341)는 제4설치단(14)에 설치된 제4단안테나(24)의 제4-1지향성안테나(241), 제4-2지향성안테나(242), 제4-3지향성안테나(243), 제1-4지향성안테나(244), 제4-5지향성안테나(245) 및 제4-6지향성안테나(246)를 스위칭할 수 있다.The fourth stage switching unit 341 includes the 4-1st directional antenna 241, the 4-2nd directional antenna 242, and the 4-3th stage antenna 24 installed on the fourth installation stage 14. The directional antenna 243, the 1st-4th directional antenna 244, the 4th-5th directional antenna 245, and the 4-6th directional antenna 246 can be switched.
대역스위칭부(32)는 복수의 단스위칭부(311 내지 314)와 연결되며, 복수의 단스위칭부(311 내지 314) 중 어느 하나를 선택하여 활성화될 수 있도록 스위칭할 수 있다. 대역스위칭부(32)는 복수의 단스위칭부(311 내지 314) 중 제1단스위칭부(311)를 선택하여 활성화되는 경우 제1단스위칭부(311)의 제1-1지향성안테나(211), 제1-2지향성안테나(212), 제1-3지향성안테나(213), 제1-4지향성안테나(214), 제1-5지향성안테나(215) 및 제1-6지향성안테나(216)에서 탐지된 탐지신호를 신호수신부(40)로 전달할 수 있다.The band switching unit 32 is connected to a plurality of single switching units 311 to 314, and can be switched to activate by selecting one of the plurality of single switching units 311 to 314. When the band switching unit 32 is activated by selecting the first stage switching unit 311 among the plurality of stage switching units 311 to 314, the 1-1 directional antenna 211 of the first stage switching unit 311 , 1-2 directional antenna (212), 1-3 directional antenna (213), 1-4 directional antenna (214), 1-5 directional antenna (215) and 1-6 directional antenna (216) The detection signal detected can be transmitted to the signal receiver 40.
스위칭제어부(33)는 복수의 단스위칭부(311 내지 314)와 연결되며, 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에 설치된 복수의 지향성안테나(211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)가 순차적으로 스위칭되도록 하는 제어신호를 복수의 단스위칭부(311 내지 314)로 출력할 수 있다. 스위칭제어부(33)는 복수의 지향성안테나(211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)가 동시가 아닌 시간차를 두고 순차적으로 스위칭되도록 하는 제어신호를 복수의 단스위칭부(311 내지 314)로 출력할 수 있다. 다만, 복수의 지향성안테나(211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)가 순차적으로 스위칭되도록 하는 것이 신호를 처리하기 쉽고 동시간에 이동하는 드론(2)을 탐지, 식별하여 추적하기 쉽다.The switching control unit 33 is connected to a plurality of single switching units (311 to 314), and a plurality of directional antennas (211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, 241) installed on each of the plurality of installation stages (11 to 14). to 246) can be output to a plurality of single switching units 311 to 314 to sequentially switch. The switching control unit 33 sends a control signal that causes the plurality of directional antennas 211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, and 241 to 246 to be switched sequentially with a time difference rather than simultaneously, to a plurality of single switching units 311 to 246. 314). However, it is easy to process signals by sequentially switching a plurality of directional antennas (211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, and 241 to 246), and it is possible to detect, identify and track drones (2) moving at the same time. easy to do.
신호수신부(40)는 스위칭제어신호에 동기되어 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에 설치된 복수의 지향성안테나(211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)로부터 수신되는 드론 탐지신호를 스펙트럼으로 산출할 수 있다.The signal receiver 40 is synchronized with the switching control signal and detects drones received from a plurality of directional antennas 211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, and 241 to 246 installed on each of the plurality of installation stages 11 to 14. The signal can be calculated as a spectrum.
신호처리부(50)는 신호수신부(40)로부터 전달되는 복수의 지향성안테나(211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)에서의 탐지신호를 처리하여 신호분석부(60)로 전달할 수 있다.The signal processing unit 50 processes detection signals from a plurality of directional antennas (211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, and 241 to 246) transmitted from the signal receiving unit 40 and transmits them to the signal analysis unit 60. You can.
신호분석부(60)는 신호처리된 탐지신호를 분석하여 드론(2)의 방향각을 도출할 수 있다. The signal analysis unit 60 can derive the direction angle of the drone 2 by analyzing the processed detection signal.
통신부(70)는 외부장치와 데이터를 송수신할 수 있다.The communication unit 70 can transmit and receive data with an external device.
디스플레이부(72)는 상기 신호처리부(50)와 신호분석부(60)에서의 처리과정 및 처리결과 그리고 분석과정 및 분석결과를 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 할 수 있다.The display unit 72 can display the processing process and results of the signal processing unit 50 and the signal analysis unit 60, as well as the analysis process and analysis results, so that the user can check them.
사용자입력부(74)는 사용자의 명령을 입력할 수 있다. 스위칭을 설정하는 명령이나 분석하는 설정을 설정하거나 변경하는 경우 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 할 수 있다.The user input unit 74 can input user commands. When setting or changing commands for setting switching or analysis settings, you can enable user input of commands.
제어부(80)는 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에 서로 다른 주파수 대역을 갖고 설치된 복수의 지향성안테나(211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)가 동일한 방향에 대하여 순차적으로 활성화되도록 스위칭부(30)를 제어하며, 탐지부(20)로부터 수신된 드론 탐지신호에 기초하여 드론의 위치를 탐지하여 추적하도록 제어한다.The control unit 80 sequentially operates a plurality of directional antennas (211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, and 241 to 246) installed at each of the plurality of installation stages (11 to 14) with different frequency bands in the same direction. The switching unit 30 is controlled to be activated, and the location of the drone is detected and tracked based on the drone detection signal received from the detection unit 20.
제어부(80)는 복수의 지향성안테나(211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)가 순차적으로 활성화되도록 복수의 스위치(31 내지 33)를 제어하며, 탐지부(20)로부터 수신된 드론 탐지신호에 기초하여 드론(2)의 위치를 탐지하여 추적하도록 제어할 수 있다.The control unit 80 controls a plurality of switches 31 to 33 so that the plurality of directional antennas 211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, and 241 to 246 are sequentially activated, and receives information from the detection unit 20. Based on the detected drone detection signal, the location of the drone 2 can be detected and controlled to be tracked.
도 2는 탐지부(20)와 스위칭부(30)의 연결회선 예시도이다.Figure 2 is an example of a connection line between the detection unit 20 and the switching unit 30.
대역스위칭부(32)는 400MHz, 900MHz, 2.4GHz, 5.8GHz 각 대역으로 이루어진 복수의 단스위칭부(311 내지 314)에서 신호수신부(40)로의 신호를 대역 별 선택하기 위한 스위치이다. 대역스위칭부(32)는 고속 스위칭을 하기위해 복수의 단스위칭부(311 내지 314)의 스위칭을 순차적으로 동작하게 할 수 있다.The band switching unit 32 is a switch for selecting a signal from a plurality of single switching units 311 to 314 consisting of each band of 400 MHz, 900 MHz, 2.4 GHz, and 5.8 GHz to the signal receiving unit 40 for each band. The band switching unit 32 can sequentially operate the switching of a plurality of single switching units 311 to 314 to perform high-speed switching.
스위칭제어부(33)는 신호수신부(40)에서 안테나 스위치를 컨트롤하는 물리적인 포트(Port) 수가 제한되어 있어 신호수신부(40)의 1개의 컨트롤 포트(Port)에서 4개 대역의 안테나 6개를 선택적으로 스위칭하도록 연결하게 할 수 있다. 신호수신부(40)로부터의 컨트롤 입력 신호를 4개 포트(Port)로 동일하게 출력되도록 구성되어 있어 4개 대역의 안테나 6개에서 탐지되는 신호를 병렬 처리를 가능하게 할 수 있다.The switching control unit 33 has a limited number of physical ports that control the antenna switches in the signal receiver 40, so it selectively selects 6 antennas in 4 bands from one control port of the signal receiver 40. It can be connected to switch to . It is configured to output the control input signal from the signal receiver 40 equally to four ports, enabling parallel processing of signals detected by six antennas in four bands.
따라서, 신호수신부(40) EXP1, EXP2와 연결된 대역스위칭부(32, RF Switch5)의 CTL 과 스위칭제어부(33, switch Control Hub)와 연결된 복수의 단스위칭부(311 내지 314) 각 단스위칭부(RF Switch CTL)는 동기화가 진행될 수 있다.Therefore, the CTL of the band switching unit (32, RF Switch5) connected to the signal receiving unit (40) EXP1 and EXP2 and the plurality of single switching units (311 to 314) connected to the switching control unit (33, switch Control Hub). Each single switching unit ( RF Switch CTL) can be synchronized.
신호수신부(40)는 안테나 컨트롤 신호에 동기되어 각 안테나로부터 수신되는 탐지신호를 스팩트럼(Spectrum trace)으로 계산하여 출력하는 기능을 수행할 수 있고, 주파수신호방식 즉, FFT(Fast Fourier Transform)방식의 스펙트럼분석기(Spectrum Analyzer) 기능을 수행할 수 있으며, 대역스위칭부(32, RF Switch5)와 스위칭제어부(33, Switch hub)를 통한 복수의 단스위칭부(311 내지 314, RF Switch 1~4)까지의 제어를 담당할 수도 있다.The signal receiver 40 is synchronized with the antenna control signal and can perform the function of calculating and outputting the detection signal received from each antenna as a spectrum trace, and using the frequency signal method, that is, FFT (Fast Fourier Transform) method. It can perform a spectrum analyzer function, and includes multiple single switching units (311 to 314, RF Switch 1 to 4) through a band switching unit (32, RF Switch5) and a switching control unit (33, Switch hub). may be responsible for controlling.
도 3은 안테나(21 내지 24)의 설치 예시도이다.Figure 3 is an illustration of the installation of antennas 21 to 24.
동일한 주파수 대역을 갖는 지향성안테나가 안테나지지부(10)의 외측 둘레를 따라 소정 수평방위각의 탐지영역을 갖고 방사형으로 배치되어 있다. 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에는 동일하게 지향성안테나가 설치될 수도 있다. 또는 복수의 설치단(11 내지 14) 각각에는 서로 다른 개수의 지향성안테나가 설치될 수도 있다. Directional antennas having the same frequency band are radially arranged along the outer circumference of the antenna supporter 10 with a detection area of a predetermined horizontal latitude angle. The same directional antenna may be installed on each of the plurality of installation stages 11 to 14. Alternatively, different numbers of directional antennas may be installed in each of the plurality of installation stages 11 to 14.
예컨대 제1설치단(11)에 설치되는 제1단안테나(21, 400MHz)는 6개의 지향성안테나가 설치되고, 2설치단(12)에 설치되는 제2단안테나(22, 900MHz)는 9개의 지향성안테나가 설치될 수도 있고, 3설치단(13)에 설치되는 제3단안테나(23, 2.4GHz)는 12개의 지향성안테나가 설치될 수 있고, 4설치단(14)에 설치되는 제4단안테나(24, 5.8GHz)는 6개의 지향성안테나가 설치될 수 있다. 이는 가장 많이 출몰하는 드론(2)의 주파수 대역이 2.4GHz와 900MHz일 수 있으므로 이를 감안하여 지향성안테나의 수를 증가시킨 것이다.For example, the first stage antenna (21, 400MHz) installed on the first installation stage 11 has 6 directional antennas, and the second stage antenna (22, 900MHz) installed on the second installation stage 12 has 9 directional antennas. Directional antennas may be installed, and the third stage antenna (23, 2.4GHz) installed in the 3rd installation stage (13) may have 12 directional antennas installed, and the fourth stage installed in the 4th installation stage (14) The antenna (24, 5.8GHz) can have 6 directional antennas installed. This is because the frequency bands of the most frequently encountered drones (2) may be 2.4 GHz and 900 MHz, so the number of directional antennas was increased to take this into account.
도 4는 드론 탐지 및 추적 기술의 기능 설명 블록도이고, 도 5는 안테나(21 내지 24)의 방향탐지의 예시도이다.FIG. 4 is a functional block diagram of drone detection and tracking technology, and FIG. 5 is an example of direction detection of the antennas 21 to 24.
신호처리부(50)는 신호모니터링 기능과 신호 방향 추적 기능의 2가지 주요한 역할을 할 수 있다.The signal processing unit 50 can perform two main roles: a signal monitoring function and a signal direction tracking function.
신호탐지를 위한 모니터링은 신호의 벡터 스펙트럼을 생성하는 기능과 신호의 채널 스캐닝을 통한 복조 기능을 순차적으로 수행할 수 있다.Monitoring for signal detection can sequentially perform the function of generating a vector spectrum of the signal and the demodulation function through channel scanning of the signal.
6 배열 고속 스위칭된 데이터 (200,000이상 bin data/sweep)에 대한 순차적인 스펙트럼 처리와 각 신호의 점유율과 신호의 패턴 유형 판단을 통해 드론 신호 여부를 판단하여 탐지 대역 신호 주파수 대역에 대한 각 6 배열안테나에서 들어오는 4096 FFT(Fast Fourier Transform) 샘플 데이터에 대한 벡터 합성을 통한 정밀한 받음각(AOA bearing 각도)을 산출한다. 각 대역의 스펙트럼 처리는 병렬로 진행하며, 탐지 채널에 대한 200,000 이상의 데이터를 4096개로 선택 축소하여, 모든 6개 배열 데이터에 대한 벡터합(Vector summation)을 하여, 1세트의 데이터열(각 bin에 대한 크기, 각도, Quality)을 산출하여, 방향탐지와 위치 초점 산출(Geolocation) 결과를 도출한다. 순차적으로 각 IQ 채널 데이터에 대한 복조를 통한 드론 신호 탐지와 식별을 수행한다.6-Array High-speed switching data (more than 200,000 bin data/sweep) sequentially spectrally processed and determining the occupancy rate of each signal and the pattern type of the signal to determine whether or not it is a drone signal, and detecting each 6-array antenna for each signal frequency band. Calculates a precise angle of attack (AOA bearing angle) through vector synthesis for 4096 FFT (Fast Fourier Transform) sample data coming from . Spectrum processing for each band is carried out in parallel, and more than 200,000 data for the detection channel are selected and reduced to 4096, vector summation is performed on all 6 array data, and one set of data strings (in each bin) is selected and reduced. By calculating the size, angle, and quality, direction detection and location focus calculation (geolocation) results are derived. Drone signal detection and identification are performed through sequential demodulation of each IQ channel data.
도 4는 드론 탐지 및 추적 기술의 기능 설명 블록도이고, 도 6은 신호분석부(60)의 상세도이다.Figure 4 is a functional block diagram of drone detection and tracking technology, and Figure 6 is a detailed diagram of the signal analysis unit 60.
신호분석부(60)는 벡터 스펙트럼 처리된 신호가 탐지된 후 해당 신호대역에 대한 신호의 패턴 형식을 저장된 신호 패턴 라이브러리(signal pattern library)와 비교 후, 드론 식별을 수행하고 이에 대한 위치추적 후 프로세싱을 처리한다. After a vector spectrum processed signal is detected, the signal analysis unit 60 compares the pattern format of the signal for the corresponding signal band with a stored signal pattern library, identifies the drone, tracks its location, and then processes it. Process it.
여기서, 저장된 신호 패턴 라이브러리(signal pattern library)는 조사된 드론(2)에 대한 신호 패턴에 대한 데이터일 수 있다. 드론(2)을 탐지하면서 이 신호 패턴은 지속적으로 업그레이드될 수도 있다. 또한, 이 신호 패턴 라이브러리(signal pattern library)는 제어부(80)에 저장될 수도 있으며, 외부의 저장소에 저장되어 있을 수도 있다.Here, the stored signal pattern library may be data about the signal pattern for the irradiated drone 2. This signal pattern may be continuously upgraded while detecting drones (2). Additionally, this signal pattern library may be stored in the control unit 80 or may be stored in external storage.
순차적으로 신호 복조를 거쳐 드론신호 식별 판단은 드론 특징(Fingerprint DB library)과 비교하여 식별의 최종 판단을 한 후 드론의 위치 추적에 대한 드론 정보를 추가한다. 이에 따라 드론 탐지 및 식별의 정확성과 절편확률(POI)를 향상시킨다.After sequential signal demodulation, the drone signal identification decision is compared with the drone characteristics (Fingerprint DB library) to make the final identification decision, and then drone information for tracking the drone's location is added. This improves the accuracy and probability of intercept (POI) of drone detection and identification.
드론신호를 탐지 및 추적하기 위한 신호처리 과정에서 동일 주파수 대역에서 다른 방향에서 도래하는 입사파는 받음각(AOA bearing 각도) 계산에 영향을 미치므로 신호의 증폭(Amplitude)과 상태(Phase) 측면에서 필터링을 해주어 절편확률(POI) 및 방향각 도출의 정확성을 높인다. In the signal processing process to detect and track drone signals, incident waves arriving from different directions in the same frequency band affect the calculation of the angle of attack (AOA bearing angle), so filtering is required in terms of signal amplification and phase. This increases the accuracy of deriving probability of intercept (POI) and direction angle.
탐지 주파수 대역에서 사방에서 섞여 들어오는 노이즈성 및 간섭 성분들의 신호는 1차적으로 가우시안 분포 특성을 가지고 있는 주 신호를 중심으로 95% 크기 이내로 필터링을 하고, 각 저장소(Bin)의 방향탐지품질(DF quality)(%)을 비교하여 각 안테나에 180도 대칭되는 각에 대한 데이터를 필터링하여 정확성을 높인다. Signals of noise and interference components mixed in from all directions in the detection frequency band are primarily filtered to within 95% of the size centered on the main signal with Gaussian distribution characteristics, and the direction detection quality (DF quality) of each bin is filtered. )(%) is compared to filter the data for the angle that is 180 degrees symmetrical to each antenna to increase accuracy.
아날로그 적인 방향탐지와 드론 신호의 프로토콜 분석 결과인 드론의 좌표 및 고도 값에 대한 확률 비교를 통한 상호 보정을 한다.Mutual correction is performed through probability comparison of the drone's coordinates and altitude values, which are the results of analog direction finding and protocol analysis of drone signals.
도 6의 약어들은 하기에 설명한다. Abbreviations in Figure 6 are explained below.
받음각(AOA): Angle of Arrival, 방향탐지(DF): Direction Finding, 다배열 고속 및 고해상도 방향탐지(MSDF): Multi-array Super-resolution Direction Finding, 명령규약교점(NCP): Node Command Protocol, 절편확률(POI): Probability of Intercept.Angle of Attack (AOA): Angle of Arrival, Direction Finding (DF): Direction Finding, Multi-array Super-resolution Direction Finding (MSDF): Multi-array Super-resolution Direction Finding, Command Protocol Intersection (NCP): Node Command Protocol, Intercept Probability of Intercept.
도 7은 드론 탐지 및 추적 시스템의 드론탐지 흐름도이다. Figure 7 is a drone detection flowchart of the drone detection and tracking system.
실시간 대역폭으로 드론(2) 사용신호 전체 대역을 IQ 채널 스캐닝 방법으로 스캐닝한다(S1).The entire bandwidth of the drone (2) usage signal is scanned using the IQ channel scanning method with real-time bandwidth (S1).
수신된 무선신호를 고속 푸리에변환(FFT)을 이용하여 무선데이터로 변환하며, 스펙트럼 데이터를 산출한다(S2).The received wireless signal is converted into wireless data using fast Fourier transform (FFT), and spectrum data is calculated (S2).
드론 무선신호의 신호점유율 및 패턴을 분석한다(S3).Analyze the signal share and pattern of drone wireless signals (S3).
분석 결과에 따라 무선신호가 드론(2)의 신호인지를 판단한다(S4).According to the analysis results, it is determined whether the wireless signal is from the drone (2) (S4).
불법 침입 드론(2)으로 판단되는 경우 드론(2)으로 방사된 신호의 도래 각 산출한다(S5).If it is determined that the drone (2) is an illegal intruder, the arrival angle of the signal emitted by the drone (2) is calculated (S5).
S1 단계에서 스캐닝된 무선신호를 복조여부 및 디코딩여부를 파악한다(S6).Determine whether to demodulate and decode the wireless signal scanned in step S1 (S6).
S6단계에서 스캐닝된 무선신호가 복조되지 않으면 IQ 무선신호 패턴을 분석한다(S7).If the wireless signal scanned in step S6 is not demodulated, the IQ wireless signal pattern is analyzed (S7).
S6단계에서 스캐닝된 무선신호가 복조되면 드론신호의 복조를 수행한다(S8).When the wireless signal scanned in step S6 is demodulated, the drone signal is demodulated (S8).
S7단계에서 분석된 IQ 무선신호 패턴 및 S8에서 복조된 드론신호 중 적어도 하나를 이용하여 드론 신호를 식별한다(S9).The drone signal is identified using at least one of the IQ wireless signal pattern analyzed in step S7 and the drone signal demodulated in step S8 (S9).
S5단계에서 산출된 방사된 신호의 도래 각 및 S9단계에서 식별된 드론 신호 중 적어도 하나를 이용하여 드론을 탐지한다(S10).The drone is detected using at least one of the arrival angle of the emitted signal calculated in step S5 and the drone signal identified in step S9 (S10).
여기서, S6단계에서 무선신호에 대한 복조여부 및 디코딩여부를 파악하는 단계는 무선신호에서 캐리어 주파수를 추출하는 단계, 추출된 캐리어 주파수로부터 주파수 및 타이밍 오프셋을 추정(Frequency offset estimation)하는 단계, 추정에 기초하여 무선신호의 오프셋을 보상하는 단계, 보상된 무선신호에 적응 필터(Adaptive filter)를 사용하여 디지털 이퀄라이징(Digital equalizing)을 수행하는 단계, 디지털 이퀄라이징(Digital equalizing)된 무선신호를 RF신호로 복조(RF demodulation)하는 단계, 복조된 무선신호에서 SFD 인덱스(Start frame delimiter Index)를 검색하는 단계 및 검색된 SFD 인덱스(Start frame delimiter Index)로부터 바이너리 형태의 복조된 무선신호에 대한 프로토콜 디코딩 작업을 수행하여 디코딩 가능여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.Here, in step S6, the steps of determining whether to demodulate and decode the wireless signal include extracting the carrier frequency from the wireless signal, estimating the frequency and timing offset from the extracted carrier frequency (Frequency offset estimation), and Compensating the offset of the wireless signal based on it, performing digital equalizing using an adaptive filter on the compensated wireless signal, demodulating the digitally equalized wireless signal into an RF signal (RF demodulation) step, searching for SFD index (Start frame delimiter Index) in the demodulated wireless signal, and performing protocol decoding on the demodulated wireless signal in binary form from the searched SFD index (Start frame delimiter Index). It may include a step of determining whether decoding is possible.
상기의 실시 예 이 외의 변형 가능한 실시 예를 설명한다.Modifiable embodiments other than the above embodiments will be described.
상기에서는 복수의 단안테나(21 내지 24)의 복수의 지향성안테나((211 내지 216, 221 내지 226, 231 내지 236, 241 내지 246)가 고정된 개수로만 되어 있고 경우에 따라서는 증가시켜 설치할 수 있는 것으로 되어 있으나 복수의 단안테나가 4단이 아니라 6단 내지 8단으로 형성되어 있을 수 있다. 이러한 경우 4단만이 활성화되어 드론을 탐지하다가 경우에 따라서 6단 내지 8단이 즉시 가동되어 드론을 탐지할 수 있도록 할 수도 있다. 즉, 외부 드론의 경계 및 탐지 등급이 낮은 경우 복수의 단안테나 4단을 운영하고 외부 드론의 경계 및 탐지 등급이 높은 경우 복수의 단안테나 6단 내지 8단을 운영하도록 할 수도 있다.In the above, the plurality of directional antennas (211 to 216, 221 to 226, 231 to 236, 241 to 246) of the plurality of single antennas (21 to 24) are fixed in number and can be installed by increasing the number in some cases. However, in this case, only the fourth stage is activated to detect the drone, and in some cases, the sixth to eighth stages are activated immediately to detect the drone. That is, if the alert and detection level of the external drone is low, multiple single antennas in the 4th stage can be operated, and if the alert and detection level of the external drone is high, multiple single antennas in the 6th to 8th stages can be operated. You may.
상기와 유사한 개념으로 복수의 단안테나에 6개의 지향성안테나가 설치되어 있으나 지향성안테나를 9개 내지 12개 또는 24개가 설치되어 있을 수도 있다. 즉, 외부 드론의 경계 및 탐지 등급이 낮은 경우 지향성안테나를 6개 활성화하여 운영하고 외부 드론의 경계 및 탐지 등급이 높은 경우 지향성안테나를 6개 활성화하여 운영하도록 할 수도 있다.In a similar concept to the above, six directional antennas are installed in a plurality of single antennas, but 9 to 12 or 24 directional antennas may be installed. In other words, if the external drone's alert and detection level is low, six directional antennas can be activated and operated, and if the external drone's alert and detection level is high, six directional antennas can be activated and operated.
상기의 실시 예에서는 고정된 드론 탐지 및 추적 시스템으로 마련되어 있으나 이동 가능한 드론에 드론 탐지 및 추적 시스템을 설치하여 드론을 탐지하도록 할 수도 있다. 고정된 드론 탐지 및 추적 시스템에서 드론을 탐지하는 경우 탐지거리 때문에 외부 드론 탐지가 정확하지 않은 경우 이동 가능한 드론 탐지 및 추적 시스템을 이동시켜 드론을 탐지하도록 할 수도 있다.In the above embodiment, a fixed drone detection and tracking system is provided, but a drone detection and tracking system can be installed on a movable drone to detect the drone. When detecting a drone in a fixed drone detection and tracking system, if external drone detection is not accurate due to the detection distance, the mobile drone detection and tracking system can be moved to detect the drone.
상기의 드론 탐지 및 추적 시스템(1)으로 인하여, 복수의 설치단 각각에 동일한 주파수 대역을 갖는 복수의 지향성안테나가 설치되며, 복수의 설치단 각각은 서로 다른 주파수 대역을 갖고 전방위를 탐지할 수 있어 드론의 탐지거리를 향상시킬 수 있고, 멀티 주파수 대역 방향탐지를 위한 복수의 지향성안테나를 고속 스위칭함으로써 신호처리속도를 향상하여 드론의 신속한 탐지, 식별 및 추적을 할 수 있다.Due to the drone detection and tracking system (1), a plurality of directional antennas having the same frequency band are installed in each of the plurality of installation stages, and each of the plurality of installation stages has a different frequency band and can detect all directions. The detection range of drones can be improved, and signal processing speed can be improved by high-speed switching of multiple directional antennas for multi-frequency band direction finding, enabling rapid detection, identification, and tracking of drones.
1: 드론 탐지 및 추적 시스템 2: 드론
10: 안테나지지부 11: 제1설치단
12: 제2설치단 13: 제3설치단
14: 제4설치단
20: 탐지부 21: 제1단안테나
22: 제2단안테나 23: 제3단안테나
24: 제4단안테나
30: 스위칭부 31: 단스위칭부
32: 대역스위칭부 33: 스위칭제어부
40: 신호수신부 50: 신호처리부
60: 신호분석부 70: 통신부
72: 디스플레이부 74: 사용자입력부
80: 제어부1: Drone detection and tracking system 2: Drones
10: Antenna support 11: First installation stage
12: 2nd installation stage 13: 3rd installation stage
14: 4th installation stage
20: Detection unit 21: First stage antenna
22: 2nd stage antenna 23: 3rd stage antenna
24: 4th stage antenna
30: switching unit 31: single switching unit
32: band switching unit 33: switching control unit
40: signal receiving unit 50: signal processing unit
60: Signal analysis department 70: Communication department
72: display unit 74: user input unit
80: control unit
Claims (8)
서로 다른 위치에서 외측을 둘러싸는 복수의 설치단을 갖는 안테나지지부;
상기 복수의 설치단 각각에 서로 다른 주파수 대역을 갖고 설치되어 전방위에 대하여 탐지하는 복수의 지향성안테나를 포함하는 탐지부;
상기 복수의 설치단 각각에 설치된 상기 복수의 지향성안테나를 순차적으로 활성화하는 복수의 스위치 및 상기 복수의 설치단 각각에서 상기 복수의 지향성안테나와 연결되어 설치되며, 상기 복수의 지향성안테나가 순차적으로 고속 스위칭되어 활성화되도록 하는 복수의 단스위칭부와 상기 복수의 단스위칭부와 연결되며, 상기 복수의 단스위칭부 중 어느 하나를 선택하기 위한 대역스위칭부를 포함하는 스위칭부; 및
상기 복수의 설치단 각각에 서로 다른 주파수 대역을 갖고 설치된 상기 복수의 지향성안테나가 동일한 방향에 대하여 순차적으로 활성화되도록 상기 스위칭부를 제어하며, 상기 탐지부로부터 수신된 드론 탐지신호에 기초하여 상기 드론의 위치를 탐지하여 추적하도록 제어하는 제어부를 포함하는 드론 탐지 및 추적 시스템.
In the drone detection and tracking system,
An antenna support unit having a plurality of installation ends surrounding the outside at different positions;
A detection unit including a plurality of directional antennas installed at each of the plurality of installation stages with different frequency bands to detect omnidirectional areas;
A plurality of switches are installed to sequentially activate the plurality of directional antennas installed at each of the plurality of installation stages, and are connected to the plurality of directional antennas at each of the plurality of installation stages, and the plurality of directional antennas sequentially perform high-speed switching. a switching unit connected to the plurality of single switching units and including a plurality of single switching units to be activated and a band switching unit to select one of the plurality of simple switching units; and
The switching unit is controlled so that the plurality of directional antennas installed with different frequency bands at each of the plurality of installation stages are sequentially activated in the same direction, and the position of the drone is based on the drone detection signal received from the detection unit. A drone detection and tracking system that includes a control unit that detects and controls to track.
상기 스위칭부는,
상기 복수의 설치단 각각에서 상기 복수의 지향성안테나와 연결되어 설치되며, 상기 복수의 지향성안테나가 순차적으로 고속 스위칭되어 활성화되도록 하는 복수의 단스위칭부를 포함하는 드론 탐지 및 추적 시스템.
According to claim 1,
The switching unit,
A drone detection and tracking system that is installed in connection with the plurality of directional antennas at each of the plurality of installation stages and includes a plurality of stage switching units that sequentially switch and activate the plurality of directional antennas at high speed.
상기 스위칭부는,
상기 복수의 단스위칭부와 연결되며, 상기 복수의 단스위칭부 중 어느 하나를 선택하기 위한 대역스위칭부를 더 포함하는 드론 탐지 및 추적 시스템.
According to clause 2,
The switching unit,
A drone detection and tracking system connected to the plurality of single switching units and further comprising a band switching unit for selecting one of the plurality of single switching units.
상기 스위칭부는,
상기 복수의 단스위칭부와 연결되며, 상기 복수의 설치단 각각에 설치된 상기 복수의 지향성안테나가 순차적으로 스위칭되도록 하는 제어신호를 상기 복수의 단스위칭부로 출력할 수 있는 스위칭제어부를 더 포함하는 드론 탐지 및 추적 시스템.
According to clause 2,
The switching unit,
Drone detection further comprising a switching control unit connected to the plurality of single switching units and capable of outputting a control signal to sequentially switch the plurality of directional antennas installed at each of the plurality of installation stages to the plurality of simple switching units. and tracking system.
상기 스위칭부는,
상기 복수의 단스위칭부와 연결되며, 상기 복수의 설치단 각각에 설치된 상기 복수의 지향성안테나가 순차적으로 스위칭되도록 하는 스위칭제어신호를 상기 복수의 단스위칭부로 출력할 수 있는 스위칭제어부를 더 포함하며,
상기 스위칭제어신호에 동기되어 상기 복수의 설치단 각각에 설치된 상기 복수의 지향성안테나로부터 수신되는 상기 드론 탐지신호를 스펙트럼으로 산출하는 신호수신부를 더 포함하는 드론 탐지 및 추적 시스템.
According to clause 2,
The switching unit,
A switching control unit connected to the plurality of stage switching units and capable of outputting a switching control signal to sequentially switch the plurality of directional antennas installed at each of the plurality of installation stages to the plurality of stage switching units,
A drone detection and tracking system further comprising a signal receiver that synchronizes with the switching control signal and calculates the drone detection signal received from the plurality of directional antennas installed at each of the plurality of installation stages as a spectrum.
상기 복수의 지향성안테나는 상기 안테나지지부의 외측 둘레를 따라 방사형으로 배치되는 드론 탐지 및 추적 시스템.
According to claim 1,
A drone detection and tracking system in which the plurality of directional antennas are radially arranged along the outer circumference of the antenna support unit.
상기 복수의 지향성안테나는 상기 복수의 설치단 각각에 소정 수평방위각의 탐지영역을 갖고 설치되는 드론 탐지 및 추적 시스템.
According to clause 6,
A drone detection and tracking system in which the plurality of directional antennas are installed at each of the plurality of installation stages with a detection area of a predetermined horizontal latitude angle.
상기 복수의 지향성안테나 중 인접한 2개의 지향성안테나는 상호 중첩된 탐지영역을 갖는 드론 탐지 및 추적 시스템.According to clause 7,
A drone detection and tracking system in which two adjacent directional antennas among the plurality of directional antennas have overlapping detection areas.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |