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배열 안테나 항재밍 기술
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배열 안테나 항재밍 기술

보유기관 및 연구자 : 국방과학연구소 이동구 연구원

개발상태
4/9

기술완성도

TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
특허정보

기술개요

• 본 특허는 비정렬된 배열 안테나에서 GPS 신호를 안정적으로 수신함과 동시에 교란신호를 감쇄할 수 있는 항재밍 기술임

적용분야

• 본 특허는 GPS 신호를 안정적으로 수신하고 교란신호를 감쇄할 수 있는 항재밍 기술로 각종 산업 분야의 통신장비에 활용 가능함

∨미아 방지장치, 모바일 위치 추적 장치                         ∨유무선 통신 분야

∨교통사고 알림 장치, 차량용 네비게이션,차량 단속 장치   ∨차량 원격 제어장치, 운전 보조장치,차량 도난/조난 장치

1.JPG

기술 차별성

• 항재밍 성능의 감소 방지를 위해 안테나의 비정렬성에도 우수한 항재밍 성능을 갖는 기술의 개발이 필요함
• 비정렬된 배열 안테나의 각 안테나 소자의 편파 벡터와 위성항법신호의 편파 벡터의 내적과 안테나 소자 간 위상차에 기반하여 교란 신호의 방향을 추정 할 수 있음

2.JPG

구현방법

• 본 특허의 비정렬된 배열 안테나를 위한 항재밍 장치는 아래 그림과 같이 신호 수집 장치와, 신호 신호 처리 장치로 구성되어 있음
• 신호 수집 장치는, 배열 안테나를 통해 각 신호를 수신하는 신호 수신부, 수신된 아날로그 신호를 주파수 천이 및 샘플링 등을 통해 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부, 및 변환된 신호를 신호 처리를 위해 저장하는 신호 저장부로 구분되며 신호 처리부는 비정렬적으로 배열된 각 안테나 소자의 편파벡터와, 위성항법신호의 편파벡터의 내적과, 안테나 소자 간의 위상차(각도)를 기반으로 교란 신호 방향을 추정하여 교란 신호 방향으로 널스페이스(null space)를 형성하도록 제어함
• 교란 신호의 방향으로 널스페이스를 형성하면 교란신호의 영향이 감소되며, 항재밍 장치와 안테나 장치를 이동체에 탑재하는 경우 이동체의 현위치와 이동경로 정보를
이용하거나 기계식 또는 하이브리드 형태로 빔 성형을 수행하는 경우에는 모터구동정보와 이동체의 현위치, 이동경로 정보를 이용하여 그림2와 같이 비정렬된 안테나에 관한 정보를 검출할 수 있음

3.JPG

기술동향

• 무선 통신의 발달로 인해 정확한 신호를 파악하는 기술에 대한 중요도가 증가하고있으며, 드론 분야의 경우, 드론 시장의 증가와 함께 재밍장치를 이용한 해킹이 증가하고 있어 드론을 보호하기 위한 항재밍 장치 역시 개발되고 있음
• 해외 주요기업으로는 위성신호에 대한 데이터의 신호를 변경하는 항재밍 기술을 개발한 NovAtel(캐나다)와 Raytheon(미국)이 개발을 주도하고 있으며, 국내의 경우 엘아이지넥스원과 한화시스템이 기술개발에 참여하고 있음
• GPS는 여러 글로벌 위성항법시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System) 중 미국방부에서 개발한 기술이며, 현재는 러시아, EU, 중국, 일본, 인도 등 점차 각 개별국에서 자국 중심의 위성항법시스템을 개발하고 있음
• 이에따라 앞으로 다양한 위성항법시스템에 범용적으로 사용 가능한 항재밍 기술 개발이 요구될 것으로 전망됨

시장동향

• 글로벌 위성항법시스템(GNSS, Global Navigation Satellite Systems)은 미국방부가 개발하여 운영하는 GPS, 러시아의 GLONASS, EU의 Galileo, 중국의 BeiDou 등이 있으며, 전체 GNSS 칩 중, 2015년의 경우 해양분야에서의 사용률이 61.4%였으나 최근 드론의 발달로 인해 GNSS 칩 시장의 규모는 2015년 1440만 달러 규모에서 2025년 9780만 달러로 증가할 것으로 예상됨
• 그중 드론의 비중이 71.2%를 차지할 것으로 예상되며 이처럼 성장률이 높은 드론의 경우, 항재밍 기술이 필수적이므로 안정적인 수요증가가 될 것으로 기대되고 있음

• 본 특허의 경우 기존 재밍에 대응하기 위한 스마트 재밍 RPN 제거 방법과 RF 신호 방법과는 달리 재밍 신호의 위치를 파악하여 안테나 배치를 조정하는 방법을 사용하였으며, 별도의 항재믹 장치의 장착이 필요하지 않아 드론과 같은 소형 제품에 사용될 수 있음
• 또한 위성항법 시스템 중 우리들의 실생활에서 대표적으로 접할 수 있는 시스템은 GPS 시스템으로 선박과 항공기 충돌 방지를 위한 유도 관제 및 토목 공사를 위한
측량 그리고 전자지도의 제작 등에 널리 사용되고 있음
• 신호 수신의 안정성이 필요하거나 교란 신호를 감쇄할 수 있는 분야에 활용할 수 있으며, 세부적으로 스마트폰 위치 기반 서비스, 차량용 내비게이션, 항공기의 비행
관리 시스템, 정밀 농업 시스템 등의 통신장비 분야에 항재밍 기술을 활용할 수 있을 것으로 예상됨