KR20050103400A - 전파 방향 탐지기를 이용한 전파원 위치 탐지기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특정 주파수의 무선 전파를 송신하는 전파원의 위치를 탐지하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2대 이상의 전파 방향 탐지기(Radio-Direction Finder )를 이용하여, 무선의 특정 주파수의 신호를 공중으로 송신하고 있는 무선 전파원의 전파 방향 탐지기에 대한 상대적인 위치 및 거리, 움직임을 탐지하여 표시해 주는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 특정 주파수에서 전파원이 공중으로 전자기파를 송신하고 있을 때, 2대 이상의 전파 방향 탐지기에서 이 주파수의 신호를 수신한 후, 각각의 전파 방향 탐지기에서 이 수신 신호를 분석하면 전파 방향 탐지기에 대한 전파원의 전파 방향 각도를 알 수 있게 된다. 이때 각각의 전파 방향탐지기에서의 전파 방향 정보와 전파 방향 탐지기들 사이의 안테나 이격 거리를 알면, 기준의 전파 방향 탐지기에 대한 전파원의 위치및 거리를 상대값으로 알 수 있게 된다.

Description

전파 방향 탐지기를 이용한 전파원 위치 탐지기{Radio Position Finder with Radio-Direction Finder}

본 발명은 특정 주파수의 무선 전파를 송신하는 전파원의 위치를 탐지하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2대 이상의 전파 방향 탐지기 (Radio-Direction Finder )를 이용하여, 무선의 특정 주파수대의 신호를 공중으로 송신하고 있는 무선 전파원의 전파 방향 탐지기에 대한 상대적인 위치 및 거리, 움직임을 탐지하여 표시해 주는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전파원의 전파 위치 정보를 탐지하는 방법은 도플러 전파 방향 탐지기를 사용하고 있다.

그 일례로서 도 3에서와 같이 상용화된 도플러 전파 방향 탐지기를 사용하고 있으며, 이 시스템은 공중으로 송신된 특정 주파수 대의 신호를 4 개의 안테나로 수신을 하게 된다. 이때 이 4개의 안테나를 스위칭 작용에 의하여 각각의 안테나를 스위칭하게 되면 안테나의 위치가 변하는 효과가 나타나며, 안테나의 위치가 변화되는 효과에 의해 수신되는 신호는 원신호에 도플러 성분이 포함되게 된다. 이때 안테나의 위치가 전파원과 멀어지는 쪽으로 스위칭작용에 의하여 안테나가 움직여가면, 마이너스(-)의 도플러 주파수가 생성되며, 반대로 송신기 방향 쪽으로 스위칭되는 작용에 의하여 안테나의 수신 위치가 변하면 도플레 주파수는 플러스(+)의 도플러 주파수를 생성하게 된다. 이 신호를 분석하게 되면 전파원에서 도플러 전파 방향 탐지기로 전파되는 전파의 전파 각도를 알 수 있게 된다.

그러나 이와같은 시스템은 전파원의 도플러 전파 방향 탐지기에 대한 전파방향각도만을 알 수 있을 뿐, 전파원의 거리나 위치를 알 수 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 2대 이상의 전파 방향 탐지기를 일정거리 이상으로 배치하여 전파원의 전파 방향 탐지기에 대한 전파각도 외에 상대적인 위치, 거리, 및 움직임 등의 정보를 얻을 수 있게 하는데 발명의 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전파원의 위치 정보를 얻는 시스템에 있어서, 2개 이상의 전파 방향 탐지기로 부터 전파원에서 송신되는 신호의 전파 각도값과 전파 방향 탐지기들 사이의 이격거리 값으로 부터 전파 방향 탐지기로 송신되는 전파의 경로를 일차 방정식으로 표현하고, 이 들 일차 방정식의 해 값으로 전파원의 상대적인 위치 값을 찾아 내는 것에 특징이 있다.

이하 첨부된 도면과 수식에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 1번과 3번 2개의 전파 방향 탐지기로 전파원의 상대적인 위치를 찾는 도면으로, 두 전파 방향 탐지기중 1번의 전파 방향 탐지기의 좌표 값을 (0,0)이라 했을 때, 1번 전파 방향 탐지기와 d 거리 많큼 떨어진 3번 전파 방향 탐지기의 좌표 값을 (d,0)으로 볼 수 있다. 이 두 도플러 전파 방향 탐지기를 잇는 무한 직선을 x 축으로 생각할 수 있고, 이 x축과 수직이고 1번 전파 방향 탐지기를 지나는 무한 직선을 y축으로 생각 할 수 있다. 그리고 4번 전파원의 좌표 값을 (x,y)라 했을 때, 이 4번 전파원과 1번 전파 방향 탐지기를 잇는 무한 직선을 직선A 라 놓고, 4번 전파원과 3번 전파 방향 탐지기를 잇는 무한 직선을 직선 B라 놓자. 이때 직선 A와 x축이 이루는 각도는 a이고, 직선 B와 x축이 이루는 각도를 b라 했을 때, 직선A의 기울기는 tan(a)이고, 직선B가 이루는 기울기는 tan(b)이다. 이때 기울기를 알고 지나는 한점을 알때, 이 직선을 일차식으로 표현할 수 있고 도 2의 A,B무한 직선은 수학식 1 과 같이 표현 된다. 도 2에서 전파원의 상대적인 위치는 이 연립 방정식의 해가 되며 수학식 2와 같이 표현 된다.

이때 수학식 2에서 전파원이 x축의 방향에 있을 때, 두 각도 a,b는 같은 값을 나타내어 전파원 위치 값 중 분모가 tan(a)-tan(b)이므로 이 값이 0 이 되어 위치를 알 수 없게 된다. 이러한 경우 만약 1번과 3번의 도플러 전파 방향 탐지기를 잇는 무한 직선에 전파원이 존재한다면, 또 다른 전파 방향 탐지기인 2번의 전파 방향 탐지기를 이용하여 1번과 2번의 도플러 전파 방향 탐지기를 이용하거나, 2번과 3번의 전파 방향 탐지기를 이용하면 360 도 전방위에 대한 전파원의 위치를 알 수 있게 된다.

또한 특정 방향의 전파원 위치만을 탐색하고 싶을 땐 도플러 전파 방향 탐지기의 수신 안테나에 특정 방향의 수신 신호만을 수신 할 수 있도록 반사판을 설치하면 특정 방향의 전파원 위치만을 탐색할 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 기존의 도플러 전파 방향 탐지기 2대 이상 을 조합하여 전파원의 방향 만을 감지 할 수 있었던 것을 전파원의 방향 뿐만 아니라 거리 와 상대적인 위치값을 알 수 있게 하였다.

도 1은 전파 방향 탐지기를 이용한 전파원 위치 탐지기의 전체 시스템을 나타낸 도면

도 2는 2대의 전파 방향 탐지기를 이용하여 전파원의 위치를 상대값으로 찾는 도면

도 3은 상용의 도플러 전파 방향 탐지기(A doppler Radio-Direction Finder)의 사진

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 2, 3 : 전파 방향 탐지기 4:전파원

5 : 전파원 위치 분석기 6: 전파원 위치 표시기

7, 8, 9 : 전파원에서 전파 방향 탐지기로 송신돼는 전파의 전파 경로를 나타낸 직선( 7번 직선은 직선 A를, 8번 직선은 직선 B를 , 9번 직선은 직선C를 각각 나타냄)

10, 11, 12 : 전파원에서 송신되는 전파의 전파 방향 탐지기에 대한 각각의 전파되는 각도( 10은a, 11은b, 12는r 의 각도를 각각 나타 낸다)

13, 14, 15 : 전파 방향 탐지기에서 분석기로 보내어지는 10, 11, 12의 전파 방향 각도 Data

16, 17, 18 : 각 전파 방향 탐지기의 이격 거리 d ( 이격거리는 d로 모두 같음)

19: 3개의 전파 방향 탐지기의 안테나 중심점을 연결한 가상의 삼각형

20: 2개의 전파 방향 탐지기의 안테나 중심을 연결한 무한 직선

21 : 20번 무한 직선과 평행이고 20번 직선위에 있지 않은 전파 방향 탐지기의 안테나 중심을 관통하는 무한 직선

Claims (1)

1. 특정 주파수의 무선 전파를 송신하는 전파원의 위치를 탐지해내는 시스템에 있어서,

   2개 이상의 전파 방향 탐지기로 송신기로 부터 송신되어 수신되는 신호의 전파각도를 알아내어, 이 각도정보와 수신기들 사이의 이격거리를 이용하여 송신기로 부터 송신되어 전파 방향 탐지기로 수신되는 신호의 전달 경로를 일차 방정식으로 표현하고, 이 일차 방정식들의 해로 부터 전파원의 전파 방향 탐지기에 대한 상대적인 위치 및 거리를 구해내는 방법 과 수신기의 안테나에 반사판을 부착하여 특정 방향의 전파원 위치만을 찾아 내는 방법.