KR101607134B1 - Ｇｐｓ ｔｏｄ ｐｏｌｌｉｎｇ을 이용한 수집시각 동기화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법은 데이터링크(Datalink)(2), 시각동기판(3), SBC(single board computer)(5), GPS(Global Positioning System) 처리판(7), 신호측정판(9)을 포함한 수신기들 중 마스터 수신기의 동기화 데이터에 의해 각 수신기(1)의 시각 동기화가 이루어진 후, GPS 처리판(7)이 통제기로부터 송신된 위협신호에 대한 절대시각으로 GPS TOD(Global Positioning System Time of Day) Polling을 수행하고, SBC(5)에 의한 위협신호의 수집시작 메시지로 신호측정판(9)이 위협신호수집을 수행해 생성된 PDW(Pulse Description Word)를 SBC(5)로 전송함으로써 각 수신기(1)의 수집시각 동기화 상태에서 모든 수신기(1)의 동일 시점 신호수집이 가능하고, 이를 통해 일반적인 모듈간 지연에 의해서 발생되는 수집시점의 차이 극복으로 위협에 대한 안정적인 실시간 위치탐지가 가능한 특징을 갖는다.

Description

ＧＰＳ ＴＯＤ ＰＯＬＬＩＮＧ을 이용한 수집시각 동기화 방법{A method of synchronizing collection time using GPS TOD Polling}

본 발명은 TDOA(Time Difference of Arrival)시스템에 관한 것으로, 특히 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법에 관한 것이다.

일반적으로 TDOA(Time Difference of Arrival) 시스템은 고밀도의 다중 레이더 신호가 혼재된 신호 환경에서 각 신호를 탐지 및 식별하고, 위치를 추정 및 추적하여 신호원에 대한 지속적인 감시를 가능하게 하는 시스템이다.

이를 위해, TDOA 시스템은 다수의 수신기와 한 개의 통제기로 구성되며, 다수의 수신기는 통제기의 제어를 통해 위협 신호를 수신 및 분석하여 그 결과를 통제기로 전송하는 역할을 수행한다. 각 수신기는 모두 동일한 시점에서 위협에 대한 탐지를 수행하기 위하여 동기화 메시지 송수신을 통하여 각 수신기 자체의 내부 클럭을 서로 동기화한다.

국내등록특허 10-1331833(2013년11월15일)

하지만, 동기화된 상태로 동작을 수행하더라도 각 수신기는 전장에 서로 이격되어 배치되고 전파환경도 서로 상이할 수밖에 없고, 이는 통제기로부터 동일한 수집시작 명령을 수신하여 위협 신호 수집을 수행한다하더라도 그 시점이 서로 달라짐으로써 통제기에서 위협에 대한 위치 추정 시 동시점의 펄스를 선택하는데 어려움이 있을 수밖에 없다.

일례로, 통제기로부터 수집명령을 받은 각 수신기는 수집시작에 들어가고 위협신호를 수신하고 분석하여 그 결과를 통제기로 전송하나 통제기와 각 수신기간의 거리가 서로 다르고 내부적인 모듈간의 지연으로 인하여 통제기가 보내주는 수집명령을 받는 시각은 각 수신기마다 서로 달라진다. 이러한 상태에서 수집명령을 받는 즉시 수집시작을 수행한다고 하면, 한 수신기에서 위협신호를 수신하고 종료할 때까지 다른 수신기는 통제기의 수집 명령을 아직 받지 못하여 수신기 중 일부를 통제기의 요청에 대한 수집결과를 전송하지 못하고, 결과적으로 통제기는 위치탐지를 제대로 수행할 수 없게 된다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 모든 수신기가 동일 시점에서 신호수집 및 위협탐지가 가능하도록 GPS TOD(Global Positioning System Time of Day) Polling을 이용하여 각 수신기의 수집시각을 동기화하는 방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법은 데이터링크(Datalink), 시각동기판, SBC(single board computer), GPS(Global Positioning System) 처리판, 신호측정판을 포함한 수신기들 중 마스터 수신기의 동기화 데이터로 각 수신기의 시각을 동기화하는 제 1단계, 통제기로부터 위협의 신호를 수집하라는 수집명령을 수신하는 제 2단계, 상기 통제기로부터 수신받은 절대시각을 이용하여 내부 GPS(Global Positioning System)처리판에서 GPS TOD(Global Positioning System Time of Day) Polling을 수행하는 제 3단계, SBC(Single Board Computer)가 신호측정판으로 위협신호에 대한 수집시작 메시지를 보내는 제 4단계, 상기 신호측정판이 위협신호에 대한 수집을 수행하는 제 5단계, 상기 신호측정판이 위협신호를 수신하고 그 결과인 PDW(Pulse Description Word)를 생성하는 제 6단계, 상기 PDW를 상기 SBC로 전송하는 제 7단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 시각동기화는 상기 SBC가 상기 마스터 수신기의 동기화 데이터를 수신한 상기 데이터링크와 상기 시각동기판을 거쳐 상기 GPS 처리판으로 동기화 데이터를 전송하고, 상기 GPS 처리판은 내부에 존재하는 내부 클럭을 상기 마스터 수신기와 일치하도록 설정해 이루어진다. 상기 수집명령수신은 상기 SBC가 상기 마스터 수신기의 수집시작명령을 수신한 상기 데이터링크에서 전송된 수집시작명령을 수신해 이루어진다. 상기 GPS TOD Polling은 상기 절대시각을 현재의 시각과 비교하도록 상기 SBC가 상기 GPS 처리판에 지속적으로 TOD를 Polling 하여 수행된다. 상기 위협신호수집은 상기 신호측정판이 수신한 상기 SBC의 위협신호에 대한 수집을 시작하라는 메시지와 상기 GPS 처리판의 1pps 신호를 트리거 신호로 이용해 이루어진다.

상기 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법에서, 상기 SBC는 전송된 상기 PDW로 수집데이터의 신호분석 수행 후 그 결과를 상기 데이터링크를 통해서 상기 통제기로 전송하고, 상기 통제기는 상기 수신기의 각각으로부터 수신 받은 PDW를 위협별로 정렬하며, 동시간의 각 수신기에서의 PDW 선택으로 위치탐지를 수행하는 제8단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 수집시각 동기화는 GPS TOD Polling을 이용함으로써 각 수신기에서 동일한 시점의 신호수집이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모든 수신기가 동일 시점의 신호수집이 가능하도록 각 수신기의 수집시각을 동기화함으로써 일반적인 모듈간 지연에 의해서 발생되는 수집시점의 차이를 극복하여 위협에 대한 안정적인 실시간 위치탐지가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전장에 서로 이격되어 배치되고 전파환경도 서로 상이한 각 수신기 환경에서 통제기에서 위협에 대한 위치 추정 시 동시점의 펄스를 선택하는데 발생되던 어려움이 해소되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 GPS TOD Polling을 이용한 각 수신기의 수집시각 동기화 방법의 절차도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수신기의 구성이며, 도 3은 본 발명에 따른 GPS TOD Polling이 신호측정 시점에 미치는 영향 선도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 GPS TOD Polling을 이용한 각 수신기의 수집시각 동기화 방법의 절차도를 나타낸다. 이하 설명되는 방법은 통제기를 통해 수행된다.

도시된 바와 같이, 수집시각 동기화 방법은 S100의 통제기로부터 동기화데이터를 수신하여 내부 클럭을 동기화시키는 시각 동기화를 수행하는 단계, S200의 통제기로부터 절대수집시각이 포함된 수집명령을 수신하는 단계, S300의 SBC(Single Board Computer)가 GPS 처리판에 TOD를Polling 하는 단계, S400의 TOD Polling을 통하여 절대수집시각과 동일한 시각에 신호측정판으로 수집시작 메시지를 송신하는 단계, S500의 각 수신기가 서로 동기화된 시각을 이용하여 위협신호를 수신하는 단계, S600의 수신된 신호에 대하여 수집데이터를 생성하는 단계, S700의 신호수집을 완료하는 단계로 구분된다.

이로부터, 수집시각 동기화 방법은 모든 수신기가 동일 시점에서 신호수집 및 위협탐지가 가능한 특징을 구현한다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 GPS TOD Polling을 이용한 각 수신기의 수집시각 동기화 방법이 구현되는 수신기의 구성을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 수신기(1)는 통제기가 수집명령을 전송할 때, 단순 수집명령 뿐 아니라 절대수집시각을 포함하여 수집명령을 전송하게 하고, 수집명령을 수신한 각 수신기는 절대수집시각에 수집을 시작하기 위하여 GPS 처리판의 TOD를 지속적으로 Polling하도록 구성된다.

이를 위해, 수신기(1)는 마스터 수신기의 동기화 데이터 수신과 통제기로부터 위협신호수집시작명령을 수신하는 데이터링크(Datalink)(2), 데이터링크(2)를 통하여 마스터 수신기의 동기화 데이터를 수신하는 시각동기판(3), 시각동기판(3)으로부터 수신된 동기화 데이터가 입력됨과 더불어 데이터링크(2)로부터 위협신호수집시작명령을 통해 수집된 내용이 입력되는 SBC(single board computer)(5), SBC(5)로부터 동기화 데이터를 전송받아 내부에 존재하는 내부 클럭을 마스터 수신기와 일치하도록 설정하는 GPS 처리판(7), SBC(5)로부터 전송된 수집시작메시지를 기점으로 하여 GPS 처리판(7)의 1pps(pulse per second) 신호를 트리거 신호로 이용하여 수집을 시작해 모은 수집 데이터를 SBC(5)로 송신하는 신호측정판(9)으로 구성된다.

여기서, SBC(single board computer)(5)는 중앙 제어 장치, 메모리, 및 입출력 등의 컴퓨터의 동작을 위한 모든 기능이 단일 보드에 구성되어 있는 컴퓨터를 의미한다.

이하, 수집시각 동기화 방법의 실시예를 도 1,2,3을 참조로 상세히 설명한다.

구체적으로, S100의 시각동기화 단계는 마스터 수신기의 동기화데이터를 나머지 수신기들에게 전송하여 각 수신기의 내부 클럭을 동기화한다. 도 2와 같이 데이터링크(Datalink)를 통하여 마스터 수신기의 동기화 데이터를 수신하면 시각동기판은 SBC로 그 내용을 전송하고, SBC는 GPS 처리판으로 동기화 데이터를 전송하여 GPS 처리판 내부에 존재하는 내부 클럭을 마스터 수신기와 일치하도록 설정한다.

구체적으로, S200의 수집명령 수신 단계는 통제기로부터 위협의 신호를 수집하라는 명령을 수신기(1)가 수신하는 것으로, 도 2와 같이 데이터링크(2)를 통하여 수집시작명령을 수신하고 그 내용을 SBC(5)에 전송한다. 이 경우, 수집명령에는 수집을 수행해야하는 절대시각(예: 13시 10분 11초)이 포함된다.

구체적으로, S300의 GPS TOD Polling 단계는 각 수신기(1)가 통제기로부터 수신받은 절대시각(수집명령)과 현재 내부 클럭의 시각이 동일한지 확인하는 과정으로, 도 2와 같이 SBC(5)가 내부 클럭을 보유하고 있는 GPS 처리판(7)에 지속적으로 TOD를 Polling 함으로써 절대시각과 현재의 시각을 비교한다. 이 경우, SBC(5)SBC와 GPS 처리판(7)과의 인터페이스에 따라서 Polling의 시각이 결정되지만 일반적인 VME(Versa Module Eurocard)통신으로 수행시 수㎲ 이내로 Polling이 가능하여 수집절대시각과 동일해지는 시점을 수㎲ 이내의 정확도로 맞출 수 있다.

한편, GPS TOD Polling에 의한 차이는 GPS TOD Polling을 적용하지 않은 경우와 적용한 경우를 예시한 도 3을 통해 알 수 있다. 도 3을 참조하면, GPS TOD Polling을 적용하지 않은 경우, 제1,2수신기(10-1,10-2)가 통제기로부터 동일한 수집명령을 수신했다는 가정하에도 내부 지연으로 서로 다른 수집시작메시지가 신호측정판(9)으로 전송되고, 신호측정판(9)은 그 이후 GPS 처리판(7)으로부터 1pps(pulse per second) 신호를 트리거 신호로 이용하여 수집을 시작한다. 그러므로, GPS TOD Polling을 수행하지 않으면, 제1,2수신기(10-1,10-2)에서는 신호측정판(9)으로 전송되는 수집시작 메시지의 시점이 서로 달라져 각 수신기(1)는 서로 다른 시점의 위협 신호를 수집하는 현상이 벌어지고, 이는 위치탐지를 불가능하게 만들게 된다. 반면, GPS TOD Polling을 적용함으로써 GPS TOD Polling을 수행하면, 제1,2수신기(10-1,10-2)가 통제기로부터 수신받은 절대시각(초단위)과 동일한 시각까지 맞춘 후 수집시작 메시지를 송신하고, 이는 1pps 시각과 거의 유사한 시간에 수집시작 메시지가 신호측정판(9)으로 도착하게 됨으로써 동일한 시점에서 위협 신호 수집이 가능함을 알 수 있다.

구체적으로, S400의 수집시작 메시지 송신 단계는 SBC(5)가 신호측정판(9)으로 위협신호에 대한 수집을 시작하라는 메시지를 보내는 과정이다. 이는, GPS TOD Polling을 거쳐 현재시점이 통제기로부터 수신받은 절대수집시각과 동일한 시점임이 판단될 때 수행된다.

구체적으로, S500의 위협신호 수신 단계는 신호측정판(9)이 위협신호에 대한 수집을 수행하는 과정이다. 이는, 도 2와 같이, 신호측정판(9)이 수집시작 메시지를 수신 받은 후 GPS 처리판(7)으로부터 1pps 신호를 트리거 신호로 이용하여 위협신호를 수신 및 측정을 시작함으로써 실질적인 신호측정까지의 내부적인 랜덤한 지연시간을 보상받게 된다.

구체적으로, S600의 수집데이터 생성 단계는 신호측정판(9)이 위협신호를 수신하고 측정하고, 그 결과를 디지털 데이터의 형태로 생성하는 과정이다. 이 경우, 디지털 데이터의 형태는 PDW(Pulse Description Word)로 생성된다.

구체적으로, S700의 수집완료 단계는 수집데이터의 생성이 완료된 후 그 결과인 PDW의 집합을 SBC(5)로 전송하는 과정이다. 그러면, SBC(5)는 전송받은 PDW의 집합으로 수집데이터에 대한 신호분석을 수행한 후 신호수집데이터와 분석결과를 Datalink(2)를 통해서 통제기로 전송한다. 그 결과, 통제기는 각 수신기(1)로부터 수신받은 신호수집데이터와 분석결과를 바탕으로 각 위협별 PDW를 정렬하고 동시간의 각 수신기(1)에서의 PDW 선택으로 위치탐지를 수행한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법은 수신기들 중 마스터 수신기의 동기화 데이터에 의해 각 수신기(1)의 시각 동기화가 이루어진 후, GPS 처리판(7)이 통제기로부터 송신된 위협신호에 대한 절대시각으로 GPS TOD Polling을 수행하고, SBC(5)에 의한 위협신호의 수집시작 메시지로 신호측정판(9)이 위협신호수집을 수행해 생성된 PDW를 SBC(5)로 전송함으로써 각 수신기(1)의 수집시각 동기화 상태에서 모든 수신기(1)의 동일 시점 신호수집이 가능하고, 이를 통해 일반적인 모듈간 지연에 의해서 발생되는 수집시점의 차이 극복으로 위협에 대한 안정적인 실시간 위치탐지가 가능하다.

1 : 수신기 2 : 데이터링크(Datalink)
3 : 시각동기판 5 : SBC(single board computer)
7 : GPS(Global Positioning System) 처리판
9 : 신호측정판
10-1,10-2 : 제1,2 수신기

Claims (6)

1. 데이터링크(Datalink), 시각동기판, SBC(single board computer), GPS(Global Positioning System) 처리판, 신호측정판을 포함한 수신기들 중 마스터 수신기의 동기화 데이터로 각 수신기의 시각을 동기화하는 제 1단계,
   통제기로부터 위협의 신호를 수집하라는 수집명령을 수신하는 제 2단계,
   상기 통제기로부터 수신 받은 절대시각을 이용하여 내부 상기 GPS처리판에서 GPS TOD(Global Positioning System Time of Day) Polling을 수행하는 제 3단계,
   상기 SBC가 상기 신호측정판으로 위협신호에 대한 수집시작 메시지를 보내는 제 4단계,
   상기 신호측정판이 위협신호에 대한 수집을 수행하는 제 5단계,
   상기 신호측정판이 위협신호를 수신하고 그 결과로 PDW(Pulse Description Word)를 생성하는 제 6단계,
   상기 PDW를 상기 SBC로 전송하는 제 7단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 시각동기화는 상기 SBC가 상기 마스터 수신기의 동기화 데이터를 수신한 상기 데이터링크와 상기 시각동기판을 거쳐 상기 GPS 처리판으로 동기화 데이터를 전송하고, 상기 GPS 처리판은 내부에 존재하는 내부 클럭을 상기 마스터 수신기와 일치하도록 설정해 이루어지는 것을 특징으로 하는 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 수집명령수신은 상기 SBC가 상기 마스터 수신기의 수집시작명령을 수신한 상기 데이터링크에서 전송된 수집시작명령을 수신해 이루어지는 것을 특징으로 하는 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 GPS TOD Polling은 상기 절대시각을 현재의 시각과 비교하도록 상기 SBC가 상기 GPS 처리판에 지속적으로 TOD를 Polling 하여 수행되는 것을 특징으로 하는 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 위협신호수집은 상기 신호측정판이 수신한 상기 SBC의 위협신호에 대한 수집을 시작하라는 메시지와 상기 GPS 처리판의 1pps 신호를 트리거 신호로 이용해 이루어지는 것을 특징으로 하는 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법.
   
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 SBC는 전송된 상기 PDW로 수집데이터의 신호분석 수행 후 그 결과를 상기 데이터링크를 통해서 상기 통제기로 전송하고, 상기 통제기는 상기 수신기의 각각으로부터 수신 받은 PDW를 위협별로 정렬하며, 동시간의 각 수신기에서의 PDW 선택으로 위치탐지를 수행하는 제8단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 GPS TOD Polling을 이용한 수집시각 동기화 방법.

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