KR20200001244U - 무인비행체를 이용한 무선전파 위치 탐지방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

원격조작으로 비행할 수 있는 무인 비행체에 전파 방향 위치탐지를 목적으로 전파 탐지안테나와 수신기 및 데이터 로그를 비행체에 장착시키고 GPS위치정보와 함께 데이터를 실시간 탐색 검색하여 저장하도록 하는 비행체로서 데이터를 수취하고, 그 데이터를 바탕으로 분석하여 빠르고 정확한 전파의 발신 위치 정보를 얻는데 그 목적이 있다.

Description

무인비행체를 이용한 무선전파 위치 탐지방법 및 장치{Method and Apparatus for Detecting Radio Propagation Position Using Unmanned Aerial Vehicle}

무선전파 방향 위치탐지

무선전파 방향탐지를 기반으로 하는 전파발신 위치탐지

특허실용신안 출원 1020160033498 (2016.03.21) 무인항공기를 이용한 전파방향탐지 방법 및 장치 특허실용신안 출원 1020150009860 (2015.01.21) 가변익을 이용한 방향탐지장치 특허실용신안 출원 1020160062921 (2016.05.23) 무인기를 이용한 전파 송출원 위치 추정 방법 및 장치

정보과학회논문지 (Journal of KIISE) 드론 비행제어 프로그램을 위한 계층적 ARINC 653의 파티션 내 통신 구현 정보과학회논문지 (Journal of KIISE) 드론의 고도 유지를 위한 가속도센서 기반 고도 측정 알고리즘 개선 정보과학회논문지 (Journal of KIISE) 고도를 달리하는 드론들의 협력에 의한 확률기반 목표물 탐색 방법

무선전파 방향탐지는 안테나와 수신기를 결합하여 1조로 운용되며, 필드에서 무선전파를 수신하고 그 수신음 또는 수신되는 RSSI 데이터를 신호의 강약을 바탕으로 전파 송신방향을 임의 인식하는 것이며, 일정 장소를 이동하여 또다시 전파 송신위치를 수신하여 송신 방향을 임의 인지하고 나서 전자와 후자의 전파가 송신되는 방향을 바탕으로 크로스 되는 지점을 가상하여 선택함으로써 전파송신 위치를 가늠하게 되는 것으로서 그 오차는 인적 자원에 따라서 또는 경험에 따라서 매우 편차가 크다 또한 방향탐지 위치 오차를 줄이기 위해서는 다수회의임의 수신 점을 옮겨가며 수회 또는 수십 회의 탐지가 필요하다, 전파 수신감도가 명확하도록 발신 점 가까이 접근해야 하는 단점이 있어 한마디로 아날로그적인 방향탐지방식이다. 무선전파 방향탐지를 기반으로 하는 전파발신 위치추적은 전파를 일정기간 주기적으로 또는 간헐적으로 무선 전파를 송신하는 송신기를 비콘 송신기 또는 발신기라 부르며, 무선 송신기의 전파발신 위치를 추적하기 위한 근사치 주파수대의 지향성 안테나와 수신기를 소지하고 인위적으로 필드를 탐사하며 무선전파 방향탐지 위치정보를 얻음으로 많은 시간과 노력을 기울여야 하며 결과물 또한, 정확도가 떨어지는 매우 느린 정보를 취득하고 있어 이를 개선 하고자 하는 것이다. 또한, 선행기술은 일반적으로 아날로그적인 방법을 단순히 무인비행체에 실어서 운용하는 것에 불과하다. 즉 무인항공기는 특정 위치에서 방향탐지용 안테나를 통해 전파를 수신함에 따라 그 전파의 방향을 탐지하고, 다른 위치로 이동한 후 상기 방향탐지용 안테나를 통해 전파 방향을 탐지하고, 상기 둘 이상의 위치들 각각에서 탐색된 전파 방향들을 분석하여 전파 발생 대상의 위치를 탐색하는 방식을 취하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기를 이용한 단순한 장치일뿐이어서 단순한 전파 방향탐지에 범주를 벚어나지 못하고 있다.

이러한 단점을 극복하기 위해 무선전파 수신데이터를 얻고자 지상을 향하여 단순히 방향을 탐지하는 것이 아니라 일정규모의 지상을 일정하게 루프형태로 비행하여 비행 위치에 따른 GPS위치 좌표와 수신되는 수신전파의 전계강도 값인 이득 신호 RSS 실시간 산출 값을 데이터 로그에 저장 기록하여 비교 분석하는 것이다. 단순하게 말해서 지상을 스캔하는 방법으로 이동과 측정에 원격제어와 프로그램 제어로 비행 가능한 무인비행체를 이용하는 것으로서, 무인비행체 하부에 무선전파를 수신하기 위한 안테나와 신호를 수신하기 위한 동 대역 주파수의 수신기를 결합하고, 수신 데이터를 기록하기 위한 데이터 로그장치를 결합하여, 비행체의 GPS(6) 원격 프로그램에 의해 운용되는 무인비행체(1)와 연동하여 운영되는 시스템으로서 수취 되는 데이터는 비행체 경로 비행방향, 시간, GPS위치정보, 비행속도, 비행고도를 실시간 데이터 로그(5)에 기록하게 되며, 로그 동 타임 라인에 무선전파 주파수와 수신신호 시그널 RSSI를 상세히 실시간 기록되게 되며 조작 명령에 따라 실시간으로 데이터를 무선송신할 수 있다. 수취 되는 전파는 무선 조정기(11)를 통해 실시간 데이터는 모니터(13) CGI 프로그램에 따라 무선 조정기(11)의 모니터(13)에 그래픽으로 뿌려지는 데이터는 위성지도 또는 지상스켄 현장 촬영한 항공사진을 모니터(13) 스크린을 바탕으로 하여 수신되는 전파의 세기에 따라 컬러의 농도를 달리하는 방식으로 표기되며, 신호대비 농도가 진한 곳의 중심점을 전파 방향 송진 점으로 형상을 표기 분석함으로써 모니터(13)에 위치정보 데이터 결과물을 시각적으로 표현해 얻는 것이다.

본 고안은 주로 야생동물의 연구를 위한 동물의 이동경로 및 연구관리에 있어 전파 방향탐지 업무에 효과적으로 서식환경 생태조사 분야에 효율적인 시스템으로서 이용할수 있다.

무선 전파 탐지안테나(1)와 전파 수신기(4)를 결합하여 1조로 운용되며, 필드에서 무선전파 수신 점으로의 이동과 측정에 원격제어로 운용되는 무인비행체(1)를 이용하는 것으로서, 무인비행체(1) 랜딩기어(2)에 무선전파를 수신하기 위한 전파 탐지안테나(3)를 장치하고 수신음을 수신하기 위한 동 대역 주파수의 전파 수신기(4)를 결합해 무인비행체(1)에 탑재하고, 전파 수신기(4)로부터 데이터를 출력 받아 기록하기 위한 데이터 로그(5)장치와 연결하고, 무인비행체(1) GPS(6)위치정보를 병행하여 실시간 기록하는 것이다. GPS(6) 원격 프로그램에 의해 운용되는 무인비행체(1)와 연동하여 운영되는 시스템으로서 수취 되는 데이터는 비행체 경로 비행방향, 시간, GPS위치정보, 비행속도, 비행고도를 실시간 데이터 로그(5)에 기록하게 되며, 로그 동 타임 라인에 무선전파 주파수와 수신시그널의 세기를 상세히 실시간 기록되게 되며 조작 명령에 따라 실시간으로 데이터를 무선송신할 수 있다. 수취 되는 전파는 무선 조정기(11)를 통해 실시간 데이터는 모니터(13) CGI 프로그램에 따라 무선 조정기(11)의 모니터(13)에 그래픽으로 뿌려져 수취 분석함으로써 모니터(13)에 위치정보 데이타 결과물을 시각적으로 표현해 얻으수 있다.

무선 전파를 발신하는 추적할 대상 이동체가 예정되는 곳 또는 탐사하고자 하는 장소로부터 근거리에서 전파방향탐지 무인 비행체를 초기비행 셋업을 진행한다. 먼저, 이륙한 지점을 착륙장소로 지정하고 자동 귀환하도록 한다. 탐지할 목적지를 지정하고 비행 탐지할 루턴과 조사 방법을 선택하여 셋업시켜 비행체를 발진시켜 호버링하여 이상 유무를 확인하고 탐지업무 수행 전파 방향탐지를 진행한다. 무선전파 방향탐지는 안테나와 수신기를 결합하여 1조로 운용되며, 필드에서 무선전파를 수신하고 그 수신 신호의 강약을 바탕으로 전파 송신방향을 임의 인식하는 것이며, 일정 장소를 이동하여 또다시 전파 송신위치를 수신하여 송신 방향을 임의 인지하고 나서 전자와 후자의 전파가 송신되는 방향을 바탕으로 크로스 되는 지점을 가상하여 선택함으로써 전파송신 위치를 가늠하게 되는 것으로 그 오차는 인적 자원에 따라서 또는 경험에 따라서 매우 편차가 크다 또한 방향탐지 위치 오차를 줄이기 위해서는 다수회의 임의 수신 점을 옮겨가며 수회 또는 수십 회의 탐지가 필요하다, 전파 수신감도가 명확하도록 발신 점 가까이 접근해야 하는 단점이 있어 한마디로 손과 발로 뛰어야 하는 힘든 일이다. 이러한 단점을 극복하기 위해 무선전파 수신 점으로의 이동과 측정에 원격제어로 운용되는 무인비행체를 이용하는 것으로서, 무인비행체 랜딩기어에 무선전파를 수신하기 위한 안테나를 장치하고 수신음을 수신하기 위한 동 대역 주파수의 수신기를 결합해 비행체에 탑재하여, 수신기로부터 데이터를 출력 받아 기록하기 위한 데이터 로그장치와 연결하고, 무인비행체로부터 GPS위치정보를 병행하여 실시간 기록하는 것이다. GPS 원격 프로그램에 의해 운용되는 무인비행체와 연동하여 운영되는 시스템으로서 수취 되는 데이터는 비행체 경로 비행방향, 시간, GPS위치정보, 비행속도, 비행고도를 실시간 데이터 로그에 기록하게 되며, 로그 동 타임 라인에 무선전파 주파수와 수신시그널의 세기를 상세히 실시간 기록되게 되며 조작 명령에 따라 실시간으로 데이터를 무선송신할 수 있다. 수취 되는 전파는 무선수신 조정기를 통해 실시간 데이터는 모니터 CGI 프로그램에 따라 조정기의 모니터에 그래픽으로 뿌려져 수취 분석함으로써 스크린에 위치정보 데이터 결과물을 시각적으로 표현해 얻을 수 있다. 또한, 결과물은 필요에 따라 데이터베이스화하여 빅데이타 구축과 위성지도를 GIS를 통하여 연동할 수 있어 보다 정교하고 빠르고 정확한 실시간 위치정보 결과물을 얻을 수 있는 것이다.

본 고안은 주로 야생동물의 보호와 연구관리를 위한 환경산업에 있어 전파 방향탐지 업무에 효과적으로 적용할 수 있어, 멸종위기종 복원을 위한 사업의 지리산 반달가슴곰 증식사업과 연구 관리를 비롯하여 멸종위기종 토종여우 증식사업, 한국수달 등 야생동물의 연구와 보존 관리를 위한 이동경로와 서식환경 생태조사 분야에 효율적인 시스템으로서 가능하며, 또한 국방산업 업무에 있어 적진의 전파송신 위치을 탐색하고 추적 하는데 있어 효율적으로 이용될 수 있다 할 것이다.

1. 무인비행체
2. 랜딩기어
3. 전파 탐지안테나
4. 전파 수신기
5. 데이터 로그
6. GPS
7. 축전지
11. 무선 조정기
12. 안테나
13. 모니터

Claims (5)

1. 무선전파 탐지를 목적으로 하는 안테나를 비행체 하부 위치에 장착한 무인비행체.
2. 무선전파 위치탐지를 목적으로 자동항법장치와 전파탐지 수신감도 RSSI와 GPS위치 좌표를 데이터를 얻기 위해 지상을 스캔하여 로그에 실시간 저장하도록 장치한 무인비행체.
3. 무인비행체 랜딩 기어에 무선전파 방향탐지를 목적으로 하는 루프안테나, 야기한테나, 휩안테나, 다이폴안테나를 장착한 무인비행체.
4. 비행경로 위치정보, 고도, 시간, 진행방향, 무선전파 수신기의 수신감도 RSSI 데이터를 함께 실시간 기록하는 데이터 로그 장치.
5. 비행경로 위치정보, 고도, 시간, 진행방향, 무선전파 수신감도 RSSI 데이터를 비교분석하여 모니터에 CGI로 표기하는 수신부 장치와 표기방법

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