KR100574881B1 - 이동체 탑재용 안테나 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동체 탑재용 안테나 제어장치 및 방법에 관한것으로서, 지향성 안테나가 탑재된 이동체에서 기지국 신호를 송/수신하는 시스템에 있어서, 지향성 안테나와, 기지국 위치를 탐색하는 센서부와, 상기 센서부로 부터 검출된 신호에 따라 상기 지향성 안테나의 이동각도 및 속도를 제어하는 신호를 출력하는 제어부와, 상기 이동각도 및 속도 제어신호에 의하여 상기 지향성 안테나의 방향과 이동을 제어하는 모터제어부를 포함한다.

선박, 중계기, 안테나, 지향성 안테나, 이동체

Description

이동체 탑재용 안테나 제어장치 및 방법 {Apparatus for controlling a vehicle antenna and method thereof}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체 안테나를 제어하는 시스템을 나타내는 블럭도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동체 안테나의 기지국신호를 탐색을 나타내는 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

100 : 지향성 안테나 200 : 센서부

300 : 제어부 310 : 신호처리부

320 : 회전각 제어기 330 : 마이크로프로세스

400 : 모터 제어부 410 : 전원

420 : 모터 430 : 모터구동기

본 발명은 이동체 안테나 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동중에 자동으로 안테나가 기지국 방향으로 향하게 함으로써 단말기의 송/수 신율 향상시키기 위한 이동체 안테나 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 및 선박, 기차와 같은 이동체에 탑재되어 있는 안테나는 옴니안테나와 같은 무지향성 안테나를 사용하고 있다. 상기 무지향성 안테나는 전방향으로 송/수신하는 안테나로서, 안테나가 기지국 방향으로 향하고 있지 않아도 송/수신이 가능하여 이동체가 이동하면서도 이동통신 서비스를 가능하게 하였다.

그러나, 무지향성 안테나가 전방향으로 송/수신이 가능하기 위해서는 기지국에서 셀영역 만큼 신호의 폭을 넓게하여 송/수신하기 때문에 신호의 송/수신 가능거리가 짧아지게 된다. 즉, 기지국에서 송/수신하는 신호의 폭이 넓어지면 질수록 신호를 송/수신할 수 있는 영역의 범위는 좁아지게 되어 기지국에서 이동체가 멀리 이동하는 경우에는 통신신호의 세기가 약하게 되어 통신상태가 나빠지게 되거나 통신이 두절되는 문제점이 있다.

특히, 선박의 경우에는 일반적으로 무지향성 안테나가 송/수신할 수 있는 거리가 100km 이내로서 선박이 100km의 영역을 벗어나는 경우에는 통신이 두절되게 되어 긴급구조 요청 및 단말기에 의한 통화를 할 수 없는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 이동체에 송/수신율이 좋은 지향성 안테나를 사용하는 경우, 지향성 안테나는 기지국 방향으로 안테나가 향하고 있을 때에만 송/수신이 가능하므로 이동체가 이동하여 기지국의 범위를 벗어날 경우에는 통화가 안된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 이동체에 송/수신율이 뛰어난 지향성 안테나를 탑재하고, 기지국 신호를 계속 감지하여 출력 신호가 가장 높은 방향으로 안테나를 자동으로 회전시킴으로서 최상의 송/수신 감도를 유지할 수 있는 안테나 제어장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 지향성 안테나가 탑재된 이동체의 신호를 송/수신하는 시스템에 있어서, 지향성 안테나와, 기지국 위치를 탐색하는 센서부와, 상기 센서부로 부터 검출된 신호에 따라 상기 지향성 안테나의 회전각도 및 속도를 제어하는 신호를 출력하는 제어부와, 상기 회전각도 및 속도 제어신호에 의하여 상기 지향성 안테나의 방향과 속도를 제어하는 모터 제어부를 포함한다.

한편, 본 발명의 방법은, 통화 가능한 안테나의 출력신호 레벨과, 방위각, 앙각 및 회전속도를 설정하는 초기설정단계와, 기지국 위치를 계속해서 탐색하는 탐색단계와, 상기 탐색된 기지국 위치에 따라 안테나의 방위각 및 앙각을 제어하는 제어단계와, 기지국으로부터 수신된 신호 레벨이 초기 설정된 출력신호 값 레벨보다 작으면 상기 안테나가 탐색된 기지국을 향하도록 안테나의 방위각 및 앙각을 재설정하는 단계와, 이동체의 속도에 따라서 안테나의 이동속도를 결정하는 단계를 포함한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체 안테나를 제어하는 시스템을 나타내는 블럭도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이동체 탑재용 안테나 제어장치는 지향성 안테나와(100), 기지국 위치를 탐색하는 센서부(200)와, 상기 지향성 안테나(100)와 센서부(200)로 부터 검출된 신호에 따라 상기 지향성 안테나의 회전각도 및 속도를 제어하는 신호를 출력하는 제어부(300)와, 상기 제어부(300)로부터 출력된 신호에 의하여 상기 지향성 안테나의 방향과 속도를 제어하는 모터제어부(400)를 포함한다.

상기 지향성 안테나(100)는 파라볼라 안테나(Parabolic Antenna), 야기안테나(Yagi Antenna), 섹터(Sector) 안테나 등과 같은 안테나로서, 안테나의 뒷면에 반사판이 부착되어 한쪽면으로만 신호가 송/수신된다. 상기 지향성 안테나(100)는 무지향성 안테나에 비하여 송/수신율이 좋으며, 송/수신되는 거리도 길다.

상기 센서부(200)는 기지국에서 출력되는 신호를 계속하여 감지하므로서, 이동체가 기지국과 떨어진 각도 및 거리를 계산할 수 있도록 한다.

상기 제어부(300)는 상기 지향성 안테나(100)로부터 수신된 신호를 필터링 하고 증폭하여 단말기가 수신할 수 있는 신호로 보상하고, 단말기로 부터 수신된 신호를 필터링한 후 증폭하여 지향성 안테나(100)를 통해 기지국에 출력하는 신호처리부(310)와, 상기 센서부로부터 수신된 기지국 신호를 수신하여 안테나와 기지국의 각도를 측정하여 출력하는 회전각 제어기(320)와, 상기 신호처리부(310)로 부터 출력되는 신호를 분석하여 미리 설정된 통화가능 출력레벨보다 작으면 기지국 위치를 다시 탐색하여 신호레벨이 가장 좋은 방향으로 안테나의 방위각 및 앙각을 설정하고, 상기 회전각 제어기(320)로부터 입력되는 안테나와 기지국 사이의 각도에 따라 안테나의 각도 조정 신호를 출력하여 안테나 동작을 제어하는 마이크로프로세서(330)를 포함한다.

상기 모터 제어부(400)는 상기 안테나를 상/하 및 좌우방향으로 조절하기 위한 모터(420)와, 상기 마이크로프로세서(330)로부터 출력되는 제어신호에 따라 모터를 제어하는 모터구동기(430)와, 상기 모터(420)에 전력을 공급하는 전원(410)을 포함한다.

상기 신호처리부(310)는 일반적으로 이동체에 사용되는 중계기로서, 차량의 경우에는 신호를 증폭하는 증폭기만 장착이 되고, 선박의 경우에는 기지국으로부터 출력되는 해상용 주파수를 사용주파수로 변환하여 선박내의 서비스 안테나로 송신하는 선박용 중계기가 장착이 된다.

상기 마이크로프로세서(330)는 상기 신호처리부(310)로 부터 입력되는 신호를 분석하여, 상기 입력된 신호가 미리 설정된 출력레벨의 범위보다 작으면 상기 회전각 제어기(320)에 기지국 탐색 신호를 출력한다.

상기 회전각 제어기(320)는 센서부(200)에 기지국 탐색신호를 출력한 후, 센서부로부터 입력되는 신호가 최상인 출력과 안테나 위치와의 각도를 판단하여 마이크로프로세서(330)에 출력한다.

상기 마이크로프로세서(330)는 상기 회전각 제어기(320)로부터 입력되는 각도에 의하여 안테나의 방위각과 앙각을 판단하고, 안테나의 상/하 및/또는 좌/우 회전방향 신호를 상기 모터 구동기(430)에 출력한다.

상기 모터 구동기(430)는 상기 입력된 상/하 및/또는 좌우 회전방향과 신호에 따라 모터(420)를 구동하여 안테나 방향을 조절한다.

이어서, 상기 마이크로프로세서(330)는 상기 회전각제어기(320)로부터 계속입력되는 기지국과 안테나 각도에 따라서 상기 지향성 안테나(100)가 회전하도록 모터구동기(430)에 안테나 제어신호를 출력한다.

또한, 상기 마이크로프로세서(330)는 이동체로부터 이동중인 속도가 입력되면, 기지국과 안테나의 각도를 미리 판단하여 안테나의 회전방향 및 속도를 미리 모터 구동기(430)에 설정한다.

즉, 이동체의 이동속도는 임의의 속도가 되면 거의 일정하게 유지가 되므로, 이동체가 이동하면서 발생되는 기지국과 안테나의 각도 및 거리는 일정하게 변화가 된다. 따라서, 상기 마이크로프로세서(330)는 상기 입력되는 속도에 다라 기지국과 안테나의 변화각도 및 변화거리를 미리 계산하여 그에 따라 안테나가 기지국 방향으로 회전할 수 있도록 안테나 회전속도 및 회전방향 제어신호를 모터 구동기(430)에 출력한다.

상기 모터 구동기(430)는 상기 입력된 회전속도 및 회전방향 제어신호에 따라 모터를 구동함으로서, 안테나가 이동체의 속도와 비례하여 자동으로 움직이게 됨으로서 계속 기지국 방향으로 향하게 되어 기지국의 범위를 벗어나게 되더라도 지향성 안테나가 송/수신 가능한 일정거리 이상 통화품질이 유지된다.

상기와 같이 구성된 안테나 제어장치의 동작방법에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동체 안테나의 기지국신호를 탐색을 나타내는 흐름도이다.

상기 마이크로프로세서(330)는 안테나(100)를 통하여 입력되는 신호가 원활한 통신이 이루어질 수 있는 신호출력레벨 값의 범위가 미리 설정되고, 상기 센서부(200)를 통하여 안테나가 최상의 신호를 수신하는 방향의 방위각, 앙각을 측정하여 설정하고, 이동체의 이동속도에 따라 상기 안테나가 기지국방향 즉 최상의 신호를 수신하는 방향으로 자동으로 향할 수 있도록 안테나의 회전속도를 설정한다.(S20)

상기와 같이 설정되면 상기 센서부(200)는 기지국 위치를 계속해서 탐색하여 회전각 제어기(320)에 기지국 위치 신호를 출력한다.(S20)

상기 회전각 제어기(320)는 기지국 위치와 안테나 위치의 사이각도신호를 마이크로프로세서(330)에 출력한다.

상기 마이크로프로세서(330)는 상기 사이각도신호에 따라 안테나(100)의 방위각 및 앙각을 조절하는 제어신호를 모터구동기(430)에 출력한다. 상기 모터구동기(430)는 입력된 제어신호에 따라 안테나를 조절한다.

이어서, 상기 마이크로프로세서(330)는 상기 안테나(100)를 통하여 수신된 신호 레벨이 초기 설정된 출력신호 값 레벨보다 크거나 같으면 수신상태가 양호한 것으로 판단하여 이전의 회전각도 및 회전속도를 유지한다.(S70) 반면, 상기 안테나(100)를 통하여 수신된 신호 레벨이 초기 설정된 출력신호 값 레벨보다 작으면 상기 센서부(200)를 통하여 기지국 위치를 다시 탐색하여 안테나의 방위각 및 앙각 을 재설정한다.(S30)

또한, 상기 마이크로프로세서(330)는 이동체의 속도가 변경이 되면 이동체의 속도에 따라서 안테나의 회전속도 신호를 모터 구동기(430)에 출력한다. 상기 모터 구동기(430)는 상기 입력된 신호에 따라 모터를 제어하여 안테나를 상/하 및 좌/우로 제어한다.(S60)

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명은, 이동체에 지향성 안테나를 사용함으로서 송/수신율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다

또한, 본 발명은 센서부를 활용한 기지국 추적시스템은 위치추적 정확도를 높이고 저가의 장비로서 활용 가능하다. 그러므로 GPS나 DGPS 위치추적시스템이 가지는 고가의 장비, 고가의 활용단가라는 단점을 극복하여 저가의 설치비로 활용효과를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 지향성 안테나를 기지국방향으로 자동으로 회전시킴으로써 선박이나 기지국으로부터 멀리 떨어진 이동체에서도 통화품질을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 계속해서 기지국의 위치 및 안테나의 수신상태를 체크하여 비교적 수 신상태가 양호한 상태를 유지하며 수신 상태가 나빠지면 다시양호한 상태를 찾아가므로 안테나의 수신 성능을 최상의 감도로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 지향성 안테나가 탑재된 이동체의 신호를 송/수신하는 시스템에 있어서,

   이동체에 탑재되는 지향성 안테나와;

   기지국 위치를 탐색하는 센서부와;

   상기 지향성 안테나로부터 수신된 신호를 필터링하여 단말기가 수신할 수 있는 신호로 복원하고, 단말기로부터 송신된 신호를 증폭하고 국부발진 신호와 믹싱하여 기지국에서 수신될 신호로 변환하여, 상기 송/.수신된 신호를 출력하는 신호처리부와;

   상기 센서부로부터 수신된 기지국 위치 신호를 검출하여 안테나와 기지국의 각도를 측정하는 회전각 제어기와;

   상기 신호처리부로부터 입력되는 신호를 분석하여 상기 입력된 신호가 미리 설정된 값보다 작으면 회전각제어기로부터 입력되는 안테나와 기지국의 각도 신호에 의하여 안테나의 방위각, 앙각 및 회전속도를 설정하여 출력하는 마이크로프로세서와;

   상기 마이크로프로세서로부터 출력되는 안테나의 회전각도 및 속도 신호에 의하여 상기 지향성 안테나의 방향과 속도를 제어하는 모터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 안테나 제어장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이크로프로세서는 이동체의 속도와 비례하여 안테나가 회전할 수 있도록 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 이동체 안테나 제어장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 모터제어부는

   상기 안테나의 앙각과 방위각을 조절하기 위한 모터와;

   상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라 모터의 구동을 제어하는 모터구동기와;

   상기 모터에 전력을 공급하는 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 안테나 제어장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 지향성 안테나는 파라볼라 안테나(Parabolic Antenna) 또는 야기안테나(Yagi Antenna) 또는 섹터 안테나인 것을 특징으로 하는 이동체 안테나 제어장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동체는 선박, 기차, 자동차인 것을 특징으로 하는 이동체 안테나 제어장치.
8. 안테나의 통화가능한 출력신호 레벨과, 방위각, 앙각 및 회전속도를 설정하는 초기설정단계와;

   기지국 위치를 계속해서 탐색하는 탐색단계와;

   상기 탐색된 기지국 위치 신호에 따라 안테나의 방위각 및 앙각을 자동으로 조절하는 각도 조절단계와;

   기지국으로부터 수신된 신호 레벨이 초기 설정된 출력신호 레벨보다 크거나 같으면 회전각도 및 회전속도를 유지하고, 상기 수신된 신호레벨이 초기 설정된 출력신호 레벨보다 작으면 상기 안테나가 탐색된 기지국을 향하도록 안테나의 방위각 및 앙각을 설정하는 단계와;

   이동체의 속도에 따라서 안테나의 회전속도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 안테나 제어방법

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