[go: up one dir, main page]

KR20250038999A - Roll angle estimating apparatus and method - Google Patents

Roll angle estimating apparatus and method Download PDF

Info

Publication number
KR20250038999A
KR20250038999A KR1020230121646A KR20230121646A KR20250038999A KR 20250038999 A KR20250038999 A KR 20250038999A KR 1020230121646 A KR1020230121646 A KR 1020230121646A KR 20230121646 A KR20230121646 A KR 20230121646A KR 20250038999 A KR20250038999 A KR 20250038999A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
roll angle
array antenna
signal
angle estimation
satellite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020230121646A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
윤석재
임수현
강창옥
박일규
임정민
Original Assignee
덕산넵코어스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 덕산넵코어스 주식회사 filed Critical 덕산넵코어스 주식회사
Priority to KR1020230121646A priority Critical patent/KR20250038999A/en
Publication of KR20250038999A publication Critical patent/KR20250038999A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/015Arrangements for jamming, spoofing or other methods of denial of service of such systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41GWEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/30Command link guidance systems
    • F41G7/301Details
    • F41G7/305Details for spin-stabilized missiles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/14Receivers specially adapted for specific applications
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/107Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for missiles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

본 개시는 롤각 추정 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 개시에 따른 롤각 추정 장치는 미리 정해진 주기마다 위성 신호가 포함된 외부 신호를 수신하는 수신부, 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행하여 위성 신호의 신호 이득을 향상시키는 항재밍부, PRN(Pseudo-random Noise) 코드 상관을 이용하여 위성 신호를 추출하는 상관부 및 추출된 위성 신호를 기초로 항체의 롤각(Roll angle)을 추정하는 추정부를 포함한다.The present disclosure relates to a roll angle estimation device and method. Specifically, the roll angle estimation device according to the present disclosure includes a receiving unit that receives an external signal including a satellite signal at predetermined intervals, an anti-jamming unit that performs a beamforming algorithm on the external signal to improve the signal gain of the satellite signal, a correlation unit that extracts a satellite signal using Pseudo-random Noise (PRN) code correlation, and an estimation unit that estimates the roll angle of an antibody based on the extracted satellite signal.

Figure P1020230121646
Figure P1020230121646

Description

롤각 추정 장치 및 방법{ROLL ANGLE ESTIMATING APPARATUS AND METHOD}ROLL ANGLE ESTIMATING APPARATUS AND METHOD

본 실시예들은 롤각 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present embodiments relate to a roll angle estimation device and method.

롤 각(Roll Angle)은 시스템이 움직이는 방향에 대한 정보를 제공하며, 이를 이용하여 시스템의 자세, 위치 및 방향을 추정 할 수 있다. 롤 각은 시스템의 머리를 중심으로 회전하는 각도이며, 수평 축과 수직 축 사이의 각도이다.Roll angle provides information about the direction in which the system is moving, which can be used to estimate the attitude, position, and orientation of the system. Roll angle is the angle at which the system rotates around its head, and is the angle between the horizontal and vertical axes.

롤 각은 다양한 곳에서 사용되는데, 예를 들면, 항공기에서는 롤 각도가 비행 중 방향과 고도를 제어하는 데 중요한 역할을 한다. 롤 각도의 변경으로 항공기는 좌우로 비행하며, 이를 이용하여 방향을 변경 할 수 있다. 또한 롤 각도는 항공기의 자세를 추정하고 비행 중 안정성을 유지하는데 사용된다.Roll angles are used in many places. For example, in aircraft, roll angles play an important role in controlling the direction and altitude during flight. By changing the roll angle, the aircraft flies left and right, which can be used to change the direction. Roll angles are also used to estimate the attitude of the aircraft and maintain stability during flight.

또한, 미사일에서 롤 각은 미사일의 자세를 정확하게 파악하고, 비행 궤적을 조절하는데 필수적이다. 미사일이 비행 중에 회전하면서 목표물에 접근하면, 회전 각도 추정은 미사일의 기울기를 파악하고, 비행 방향을 조절하여 목표물을 정확하게 공격할 수 있도록 도와준다. 또한 회전 각도 추정은 미사일 비행 도중에 발생하는 비행 오류나 충격 등에 대한 보정에도 사용된다. 목표물 공격에 있어서 롤 각 추정은 미사일의 공격 각도를 결정하는 데 중요한 역할을 한다.In addition, the roll angle of a missile is essential to accurately determine the attitude of the missile and control the flight trajectory. When a missile approaches a target while rotating during flight, the roll angle estimation helps to determine the inclination of the missile and adjust the flight direction to accurately attack the target. The roll angle estimation is also used to compensate for flight errors or shocks that occur during the missile flight. In target attack, the roll angle estimation plays an important role in determining the attack angle of the missile.

이렇듯, 롤 각은 다양한 분야에서 중요하게 사용되는 요소인데, 롤 각을 활용하는 장치가 재밍(Jamming)으로 인한 신호 방해로 인해 롤 각을 추정하지 못하는 경우가 있다.As such, roll angle is an important factor used in various fields, but there are cases where devices utilizing roll angle cannot estimate roll angle due to signal interference caused by jamming.

재밍은 레이더 신호를 감추기 위해 또는 변형시키기 위해 레이더의 수신 대역 내의 주파수로 송신되는 방해 신호. 전형적인 것으로는 잡음적 신호를 사용한다. 전자 방해 전술(ECM)의 일종으로서 재밍이 롤각을 활용하는 장치에 수행되게 되면 본연의 기능이 구현되지 못하게 된다.Jamming is a type of interference signal transmitted on a frequency within the radar's reception band to obscure or distort the radar signal. Typically, a noise signal is used. As a type of electronic interference (ECM), when jamming is applied to a device that utilizes roll angle, its original function is not implemented.

이에 따라, 재밍 환경에서 롤각을 추정하는 연구가 진행되고 있다.Accordingly, research is being conducted to estimate roll angle in a jamming environment.

이러한 배경에서, 본 개시는 빔포밍 알고리즘을 통해 위성 신호의 이득을 향상시켜 미사일의 롤각을 추정하는 롤각 추정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.Against this backdrop, the present disclosure seeks to provide a roll angle estimation device and method for estimating the roll angle of a missile by improving the gain of a satellite signal through a beamforming algorithm.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 미리 정해진 주기마다 위성 신호가 포함된 외부 신호를 수신하는 수신부, 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행하여 위성 신호의 신호 이득을 향상시키는 항재밍부, PRN(Pseudo-random Noise) 코드 상관을 이용하여 위성 신호를 추출하는 상관부 및 추출된 위성 신호를 기초로 항체의 롤각(Roll angle)을 추정하는 추정부를 포함하는 롤각 추정 장치를 제공한다. In order to solve the above-mentioned problem, in one aspect, the present disclosure provides a roll angle estimation device including a receiving unit that receives an external signal including a satellite signal at predetermined intervals, an anti-jamming unit that performs a beamforming algorithm on the external signal to improve the signal gain of the satellite signal, a correlation unit that extracts the satellite signal using Pseudo-random Noise (PRN) code correlation, and an estimation unit that estimates the roll angle of the satellite based on the extracted satellite signal.

다른 측면에서, 본 개시는 미리 정해진 주기마다 위성 신호가 포함된 외부 신호를 수신하는 위성 신호 수신 단계, 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행하여 위성 신호의 신호 이득을 향상시키는 항재밍 단계, PRN(Pseudo-random Noise) 코드 상관을 이용하여 위성 신호를 추출하는 상관 단계 및 추출된 위성 신호를 기초로 항체의 롤각(Roll angle)을 추정하는 롤각 추정 단계를 포함하는 롤각 추정 방법을 제공한다.In another aspect, the present disclosure provides a roll angle estimation method including a satellite signal receiving step of receiving an external signal including a satellite signal at predetermined intervals, an anti-jamming step of improving a signal gain of the satellite signal by performing a beamforming algorithm on the external signal, a correlation step of extracting a satellite signal using Pseudo-random Noise (PRN) code correlation, and a roll angle estimation step of estimating a roll angle of an antibody based on the extracted satellite signal.

본 개시에 의하면, 롤각 추정 장치 및 방법은 재밍 환경에서 위성 신호를 추출하여 보다 정확한 롤각을 추정함으로써 항체의 자세를 유지할 수 있다.According to the present disclosure, the roll angle estimation device and method can maintain the attitude of an antibody by extracting satellite signals in a jamming environment to estimate a more accurate roll angle.

도 1은 일 실시예에 따른 재밍 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 롤각 추정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 위성의 입사각을 산출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행한 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 빔 조향 벡터를 갱신하여 위성 신호의 이득을 늘리는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 제1 방향 및 제2 방향에 배치된 안테나들의 이득을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 상관부를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 롤각 추정 방법을 설명하는 흐름도이다.
FIG. 1 is a diagram for explaining a jamming environment according to one embodiment.
FIGS. 2 and 3 are block diagrams illustrating a roll angle estimation device according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 4 is a drawing for explaining calculating the incidence angle of a satellite according to one embodiment.
FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the results of performing a beamforming algorithm on an external signal according to one embodiment.
FIGS. 7 and 8 are diagrams for explaining increasing the gain of a satellite signal by updating a beam steering vector according to one embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining the gains of antennas arranged in the first direction and the second direction according to one embodiment.
FIG. 10 is a drawing to more specifically explain a correlation unit according to one embodiment.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a roll angle estimation method according to one embodiment of the present disclosure.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to exemplary drawings. When adding reference numerals to components of each drawing, the same components may have the same numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. In addition, when describing the present embodiments, if it is determined that a specific description of a related known configuration or function may obscure the gist of the technical idea of the present invention, the detailed description thereof may be omitted. When "includes," "has," "consists of," etc. are used in this specification, other parts may be added unless "only" is used. When a component is expressed in the singular, it may include a case where it includes plural unless there is a special explicit description.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. Additionally, in describing components of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only intended to distinguish the components from other components, and the nature, order, sequence, or number of the components are not limited by the terms.

구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다. In a description of the positional relationship of components, when it is described that two or more components are "connected", "coupled" or "connected", it should be understood that the two or more components may be directly "connected", "coupled" or "connected", but the two or more components and another component may be further "interposed" to be "connected", "coupled" or "connected". Here, the other component may be included in one or more of the two or more components that are "connected", "coupled" or "connected" to each other.

구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the description of the temporal flow relationship related to components, operation methods, or manufacturing methods, for example, when the temporal chronological relationship or the chronological flow relationship is described as "after", "following", "next to", or "before", it can also include cases where it is not continuous, as long as "immediately" or "directly" is not used.

한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.Meanwhile, when a numerical value or its corresponding information (e.g., level, etc.) for a component is mentioned, even if there is no separate explicit description, the numerical value or its corresponding information may be interpreted as including an error range that may occur due to various factors (e.g., process factors, internal or external impact, noise, etc.).

이하에서는 첨부되는 도면들을 참조하여 본 개시의 일 실시예에 따른 롤각 추정 장치(10)를 설명하기로 한다.Hereinafter, a roll angle estimation device (10) according to one embodiment of the present disclosure will be described with reference to the attached drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 재밍 환경을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a diagram for explaining a jamming environment according to one embodiment.

도 1을 참조하면, 일반적인 GNSS 위성(30) 항법을 통해 비행하는 항체(20)는 위성들(30, 30-1, 30-2)과 데이터를 송수신하며 항체(20)의 위치를 산출하며 정해진 위치로 비행할 수 있다.Referring to Fig. 1, an antibody (20) flying through general GNSS satellite (30) navigation transmits and receives data with satellites (30, 30-1, 30-2), calculates the location of the antibody (20), and can fly to a designated location.

그러나, 재밍 신호 생성 장치가 항체(20) 주변으로 재밍 신호를 출력하게 되면 항체(20) 주변은 재밍 환경으로 바뀌게 된다.However, when the jamming signal generating device outputs a jamming signal around the antibody (20), the area around the antibody (20) changes into a jamming environment.

일반적인 GNSS 위성(30) 항법으로 비행하는 항체(20)의 경우, 위성(30)으로부터 수신되는 위성 신호의 이득이 낮아 해당 신호로 항체(20)의 롤각을 추정하기 어렵다.In the case of an antibody (20) flying with a general GNSS satellite (30) navigation, the gain of the satellite signal received from the satellite (30) is low, making it difficult to estimate the roll angle of the antibody (20) with the signal.

이러한 문제점을 해결하고자 항재밍 기능이 있는 롤각 추정 장치(10)를 제안하고자 한다.To solve these problems, we propose a roll angle estimation device (10) with an anti-jamming function.

도 2 및 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 롤각 추정 장치(10)를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 2 and FIG. 3 are block diagrams for explaining a roll angle estimation device (10) according to one embodiment of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 롤각 추정 장치(10)는 수신부(110), 항재밍부(120), 상관부(130), 추정부(140) 및 산출부(150) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a roll angle estimation device (10) according to one embodiment of the present disclosure may include a receiving unit (110), an anti-jamming unit (120), a correlation unit (130), an estimation unit (140), and a calculation unit (150).

본 개시의 롤각 추정 장치(10)는 미리 정해진 주기마다 위성 신호가 포함된 외부 신호를 수신하고, 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행하여 위성 신호의 신호 이득을 향상시키고, PRN(Pseudo-random Noise) 코드 상관을 이용하여 위성 신호를 추출하는 상관부(130) 및 추출된 위성 신호를 기초로 항체(20)의 롤각(Roll angle)을 추정할 수 있다.The roll angle estimation device (10) of the present disclosure receives an external signal including a satellite signal at predetermined intervals, performs a beamforming algorithm on the external signal to improve the signal gain of the satellite signal, and extracts the satellite signal using PRN (Pseudo-random Noise) code correlation, and can estimate the roll angle of the antibody (20) based on the extracted satellite signal.

본 개시의 롤각 추정 장치(10)는 항체(20)에 탑재되고, 주변 위성(30)과 데이터를 송수신하여 항체(20)의 위치 및 롤각을 산출하고, 항체(20)의 자세 제어와 항체(20)의 목표 위치까지의 비행을 도울 수 있다.The roll angle estimation device (10) of the present disclosure is mounted on an antibody (20) and transmits and receives data with surrounding satellites (30) to calculate the position and roll angle of the antibody (20), and can assist in attitude control of the antibody (20) and flight to a target position of the antibody (20).

수신부(110)는 미리 정해진 주기마다 위성 신호가 포함된 외부 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 주기는 외부 신호를 수신하여 외부 신호를 기초로 본 개시의 롤각 추정 장치(10)가 현재 주가의 롤각을 추정하고, 다시 외부 신호를 수신하기 전까지의 시간을 의미할 수 있다. 따라서, 각 주기는 각 주기마다 각각의 롤각이 산출될 수 있다.The receiving unit (110) can receive an external signal including a satellite signal at predetermined intervals. Here, the interval can mean the time from when the external signal is received, to when the roll angle estimation device (10) of the present disclosure estimates the roll angle of the current stock price based on the external signal, and before receiving the external signal again. Accordingly, each roll angle can be calculated at each interval.

이를 위해, 수신부(110)는 제1 배열 안테나(Array antenna)(111), 제2 배열 안테나(112), 제3 배열 안테나(113) 및 제4 배열 안테나(114) 등을 포함할 수 있다. 이러한 제1 안테나 내지 제4 안테나는 동일한 평면 상에 배치될 수 있다.To this end, the receiver (110) may include a first array antenna (111), a second array antenna (112), a third array antenna (113), and a fourth array antenna (114). The first to fourth antennas may be arranged on the same plane.

그리고, 제1 배열 안테나(111) 및 제2 배열 안테나(112)는 제1 방향을 향하도록 배치되고, 제3 배열 안테나(113)와 제4 배열 안테나(114)는 제2 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 배열 안테나(111)는 방위각의 중심이 제1 방향을 향하도록 배치될 수 있다.And, the first array antenna (111) and the second array antenna (112) may be arranged to face the first direction, and the third array antenna (113) and the fourth array antenna (114) may be arranged to face the second direction. For example, the first array antenna (111) may be arranged so that the center of the azimuth angle faces the first direction.

여기서, 제1 방향은 제2 방향과 반대 방향일 수 있다. 예를 들면, 비행하는 항체(20)에서 제1 방향은 지면을 향하는 방향이고, 제2 방향은 하늘을 향하는 방향일 수 있다.Here, the first direction may be the opposite direction to the second direction. For example, in a flying antibody (20), the first direction may be the direction toward the ground, and the second direction may be the direction toward the sky.

따라서, 제1 배열 안테나(111) 및 제2 배열 안테나(112)는 제1 방향을 기준으로 배열 안테나의 스펙에 따라 미리 정해진 방위각에 위치한 위성(30)과 데이터를 송수신할 수 있다.Accordingly, the first array antenna (111) and the second array antenna (112) can transmit and receive data with a satellite (30) located at a predetermined azimuth according to the specifications of the array antennas with respect to the first direction.

이러한 제1 내지 제4 배열 안테나(114)는 평면 배열 안테나(Planar Array Antenna)일 수 있다.These first to fourth array antennas (114) may be planar array antennas.

이에 따라, 제1 내지 제4 배열 안테나(114)는 항체(20)의 표면에 제1 방향 및 제2 방향에 배치되어 지면 또는 지상 방향으로 각각 감지할 수 있다.Accordingly, the first to fourth array antennas (114) are arranged in the first and second directions on the surface of the antibody (20) to detect in the ground or ground direction, respectively.

항재밍부(120)는 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행하여 위성 신호의 신호 이득을 향상시킬 수 있다. The anti-jamming unit (120) can improve the signal gain of a satellite signal by performing a beamforming algorithm on an external signal.

상관부(130)는 PRN(Pseudo-random Noise) 코드 상관을 이용하여 상기 위성 신호를 추출할 수 있다.The correlation unit (130) can extract the satellite signal using PRN (Pseudo-random Noise) code correlation.

추정부(140)는 추출된 위성 신호를 기초로 항체(20)의 롤각(Roll angle)을 추정할 수 있다.The estimation unit (140) can estimate the roll angle of the antibody (20) based on the extracted satellite signal.

그리고, 추정된 롤각을 입력 받고, 롤각을 기초로 빔 조향 벡터를 산출하여 이전 주기에서 산출된 빔 조향 벡터를 갱신하는 산출부(150)를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a calculation unit (150) that receives an estimated roll angle, calculates a beam steering vector based on the roll angle, and updates the beam steering vector calculated in the previous cycle.

즉, 본 개시는 외부 신호에서 위성 신호를 추출할 때, 이전 주기의 빔 조향 벡터를 활용하고, 위성 신호로부터 롤각을 추정하여 현재 주기의 빔 조향 벡터를 산출할 수 있다.That is, when extracting a satellite signal from an external signal, the present disclosure can utilize a beam steering vector of a previous period and estimate a roll angle from the satellite signal to derive a beam steering vector of a current period.

산출부(150)는 추정된 롤각을 기초로 전술한 제1 방향 또는 제2 방향을 선택할 수 있다.The output unit (150) can select the first direction or the second direction described above based on the estimated roll angle.

구체적으로, 산출부(150)는 추정된 롤각을 기초로 다음 주기에 외부 신호가 수신되는 안테나들을 결정할 수 있다. 예를 들면, 산출부(150)는 추정된 롤각의 값에 따라, 위성 신호를 수신할 수 있다고 판단되는 방향인 제1 방향을 선택할 수 있다. 제1 배열 안테나(111) 및 제2 배열 안테나(112)는 제1 방향을 향하도록 배치되어 있으므로, 산출부(150)가 제1 방향을 선택하면, 수신부(110)는 제1 배열 안테나(111) 및 제2 배열 안테나(112)로부터 외부 신호를 수신할 수 있다.Specifically, the calculating unit (150) can determine the antennas from which external signals are received in the next cycle based on the estimated roll angle. For example, the calculating unit (150) can select a first direction, which is a direction in which satellite signals are determined to be received, based on the value of the estimated roll angle. Since the first array antenna (111) and the second array antenna (112) are arranged to face the first direction, when the calculating unit (150) selects the first direction, the receiving unit (110) can receive external signals from the first array antenna (111) and the second array antenna (112).

전술한 바에 따르면, 매 주기마다 추정되는 롤각을 활용하여 빔 조향 벡터를 갱신함으로써 보다 빠르게 빔 조향 벡터를 산출할 수 있다.As described above, the beam steering vector can be derived more quickly by updating the beam steering vector using the estimated roll angle for each cycle.

도 4는 일 실시예에 따른 위성(30)의 입사각을 산출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a drawing for explaining calculating the incidence angle of a satellite (30) according to one embodiment.

도 4를 참조하면, 항재밍부(120)는 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행하여 위성 신호의 신호 이득을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 4, the anti-jamming unit (120) can improve the signal gain of a satellite signal by performing a beamforming algorithm on an external signal.

구체적으로, 항재밍부(120)는 재밍 신호를 효과적으로 제거하고 GNSS의 신호 수신 강도를 높이기 위해 배열안테나와 빔포밍 알고리즘을 사용할 수 있다.Specifically, the anti-jamming unit (120) can use an array antenna and a beamforming algorithm to effectively remove jamming signals and increase the signal reception strength of the GNSS.

제1 배열 안테나(111) 내지 제4 배열 안테나(114)에서 수신신호, 즉, 외부 신호의 모델링은 위성(30)에서 수신부(110)까지 직선으로 전파된다고 가정하고 광대역 재밍의 주파수는 외부 신호와 동일하다고 가정한다.Modeling of the received signal, i.e., the external signal, from the first array antenna (111) to the fourth array antenna (114) assumes that it is propagated in a straight line from the satellite (30) to the receiver (110) and that the frequency of the wideband jamming is the same as that of the external signal.

평면배열 안테나에 입력된 신호의 입사각 (Φ: 방위각, θ: 고도각)을 직교좌표계로 변환하면 아래의 수학식 1로 표현할 수 있다.Incidence angle of signal input to planar array antenna (Φ: azimuth, θ: elevation) can be expressed in mathematical formula 1 below when converted to a rectangular coordinate system.

[수학식 1][Mathematical Formula 1]

N개의 안테나로 구성된 평면배열 안테나에 입력된 신호의 입사각이 일 때, 입력신호의 방향벡터 는 아래의 수학식 2로 표현할 수 있다.The angle of incidence of the signal input to a planar array antenna consisting of N antennas is When the direction vector of the input signal is can be expressed by the mathematical formula 2 below.

[수학식 2][Mathematical formula 2]

따라서 위성(30)신호의 개수가 M개의 위성(30)신호 , L개의 재밍신호 , 열잡음벡터 라고 할 때, 입력신호 는 아래의 수학식 3으로 표현할 수 있다.Therefore, the number of satellite (30) signals is M satellite (30) signals. , L jamming signals , thermal noise vector When the input signal is can be expressed by the mathematical formula 3 below.

[수학식 3][Mathematical Formula 3]

본 개시에서 빔 조향각을 획득하기 위해서는 항체(20)의 자세정보와 안테나 DCM(Direction Cosine Matrix) 및 항재밍부(120)에서 항법이 수행되어 산출된 각 위성(30)의 입사각 정보가 입력되어야 한다.In order to obtain the beam steering angle in the present disclosure, the attitude information of the antibody (20) and the incidence angle information of each satellite (30) calculated by performing navigation in the antenna DCM (Direction Cosine Matrix) and anti-jamming unit (120) must be input.

항재밍부(120)에서 항법을 통해 위성(30)의 입사각 을 획득하면 ECEF(Earth Centered Earth Fixed) 좌표계로 변환하며, 아래의 수학식 4로 표현할 수 있다.The incidence angle of the satellite (30) is determined through navigation in the anti-jamming unit (120). When obtained, it is converted to the ECEF (Earth Centered Earth Fixed) coordinate system, which can be expressed using the mathematical formula 4 below.

[수학식 4][Mathematical formula 4]

자세 정보 회전 벡터는 ENU(East North Up) 좌표계 혹은 NED(North East Down) 좌표계를 사용한다. Roll 성분은 항체(20)의 오른쪽 방향에 대해서 오른 나사 회전 방향의 증가 값이며 Pitch 성분은 항체(20)의 진행방향에 대해서 오른 나사 회전 방향의 증가 값, Yaw 성분은 항체(20)의 위 방향에 대해서 오른 나사 회전 방향의 증가 값으로, 좌표 변환 회전 순서는 Yaw, Pitch, Roll의 순서로 이루어진다. 그리고, 전술한 Roll 성분은 이전 주기에서 추정된 롤각일 수 있다. Euler 각 또는 Quaternion 출력 값을 DCM으로 변환하면 아래의 수학식 5로 표현할 수 있다.The detailed information rotation vector uses the ENU (East North Up) coordinate system or the NED (North East Down) coordinate system. The Roll component is an increase value in the right screw rotation direction with respect to the right direction of the antibody (20), the Pitch component is an increase value in the right screw rotation direction with respect to the direction of movement of the antibody (20), and the Yaw component is an increase value in the right screw rotation direction with respect to the upper direction of the antibody (20). The coordinate transformation rotation order is composed of Yaw, Pitch, and Roll in that order. And, the Roll component described above can be a roll angle estimated in the previous cycle. If the Euler angle or Quaternion output value is converted to DCM, it can be expressed by the following mathematical expression 5.

[수학식 5][Mathematical Formula 5]

안테나 좌표계는 NED(North East Down) 좌표계를 사용한다. 제1 배열 안테나(111)의 중심에서 제2 배열 안테나(112)의 중심 방향이 x축, 안테나 평면 상 x 방향에서 오른쪽 수직 방향이 y축, (x, y) 평면에서 아래 수직 방향이 z축을 나타낼 수 있다. 이러한 NED 좌표계에서 안테나 DCM은 아래 수학식 6으로 표현될 수 있다.The antenna coordinate system uses the NED (North East Down) coordinate system. The direction from the center of the first array antenna (111) to the center of the second array antenna (112) may represent the x-axis, the right vertical direction in the x direction on the antenna plane may represent the y-axis, and the downward vertical direction in the (x, y) plane may represent the z-axis. In this NED coordinate system, the antenna DCM may be expressed by the following mathematical expression 6.

[수학식 6][Mathematical Formula 6]

안테나의 빔 조향은 안테나로부터 위성(30)의 직선 방향으로 이루어져야 한다. 따라서 항재밍부(120)는 항법을 통해 위성(30)의 입사각 을 획득하여 ECEF 좌표계로 변환하고 자세 정보 회전 벡터의 DCM과 안테나 좌표계의 DCM을 곱하여 위성(30)의 입사각에 자세 정보를 적용한 위성(30) 방향으로의 빔 조향 벡터가 산출될 수 있다. 빔 조향 벡터는 아래의 수학식 7로 표현할 수 있다.The beam steering of the antenna must be done in a straight line from the antenna to the satellite (30). Therefore, the anti-jamming unit (120) uses navigation to determine the incidence angle of the satellite (30). By obtaining the attitude information and converting it into the ECEF coordinate system and multiplying the DCM of the attitude information rotation vector by the DCM of the antenna coordinate system, a beam steering vector in the direction of the satellite (30) can be derived by applying the attitude information to the incident angle of the satellite (30). The beam steering vector can be expressed by the following mathematical expression 7.

[수학식 7][Mathematical formula 7]

이에 따라, 빔 조향 벡터는 안테나 기준으로 각 위성(30)의 방향으로 벡터를 얻을 수 있으며, 아래의 수학식 8로 표현될 수 있다.Accordingly, the beam steering vector can be obtained as a vector in the direction of each satellite (30) based on the antenna, and can be expressed by the following mathematical expression 8.

[수학식 8][Mathematical formula 8]

전술한 바와 같이 산출된 각 위성(30)의 방향에 대한 빔 조향 벡터들의 곱으로 다중 빔 조향이 구현될 수 있다.As described above, multi-beam steering can be implemented by multiplying the beam steering vectors for the direction of each satellite (30).

이에 따라, 배열안테나와 빔포밍 알고리즘을 이용하면 빔 조향의 방향이 위성(30)을 향하도록 설정되기 때문에, 위성(30)이 위치한 방향으로 빔을 조향하여 위성 신호에 대한 이득이 향상될 수 있다.Accordingly, since the direction of beam steering is set to face the satellite (30) by using the array antenna and beamforming algorithm, the gain for the satellite signal can be improved by steering the beam in the direction in which the satellite (30) is located.

도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행한 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the results of performing a beamforming algorithm on an external signal according to one embodiment.

도 5를 참조하면, 재밍 환경에서 수신부(110)의 제1 배열 안테나(111)에서 수신된 위성 신호의 이득이 낮은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be confirmed that the gain of the satellite signal received from the first array antenna (111) of the receiving unit (110) is low in a jamming environment.

여기서, 위성 신호에 대해 빔포밍 알고리즘이 수행되면, 도 6과 같이 위성 신호의 이득이 향상되는 것을 확인할 수 있다.Here, when a beamforming algorithm is performed on a satellite signal, it can be confirmed that the gain of the satellite signal is improved, as shown in Fig. 6.

그러나, 항체(20)가 회전하는 경우, 빔 조향 방향이 달라지게 되므로 위성 신호의 높은 이득을 위해서는 회전에 맞는 빔 조향 벡터를 산출할 필요가 있다.However, when the antibody (20) rotates, the beam steering direction changes, so it is necessary to derive a beam steering vector that matches the rotation in order to achieve high gain of the satellite signal.

항체(20)가 고속으로 회전하는 경우, 매 순간 조향 벡터를 산출하는 방법은 연산 시간이 많이 필요하여 부적절하다. 따라서 본 개시에서는 RLL Discriminator의 롤각 추정치를 활용하여 조향 벡터를 실시간으로 산출할 수 있다. When the antibody (20) rotates at high speed, the method of calculating the steering vector at each moment is inappropriate because it requires a lot of computational time. Therefore, in the present disclosure, the steering vector can be calculated in real time by utilizing the roll angle estimate of the RLL Discriminator.

다시, 도 3을 참조하면, 본 개시의 롤각 추정 장치(10)는 추정된 롤 각을 이용하여 현재 신호를 수신해야 할 안테나를 선택하고 각 위성(30)을 향하고 있는 조향 벡터를 회전 값에 따라서 방향을 제어한다.Again, referring to FIG. 3, the roll angle estimation device (10) of the present disclosure selects an antenna that should receive a current signal using the estimated roll angle and controls the direction of the steering vector directed toward each satellite (30) according to the rotation value.

도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 빔 조향 벡터를 갱신하여 위성 신호의 이득을 늘리는 것을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 7 and 8 are diagrams for explaining increasing the gain of a satellite signal by updating a beam steering vector according to one embodiment.

도 7 및 도 8을 참조하면, 추정부(140)에서 추정된 롤 각은 산출부(150)로 전달된다. 산출부(150)는 조향 벡터 메모리에서 이전 주기의 빔 조향 벡터를 읽어와 롤 각에 맞게 자세 정보 회전 벡터를 곱하여 항체(20)의 회전 각도에 대응되는 현재 주기의 빔 조향 벡터를 갱신하여 조향 벡터 메모리에 쓰기 작업을 수행할 수 있다. 조향 벡터 메모리는 항재밍부(120)에 포함될 수 있고, 별도의 모듈로써 롤각 추정 장치(10)에 포함될 수 있다. 여기서 자세 정보 회전 벡터는 아래의 수학식 9로 표현될 수 있고, 갱신된 빔 조향 벡터는 전술한 수학식 8에서 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, the roll angle estimated by the estimation unit (140) is transmitted to the calculation unit (150). The calculation unit (150) reads the beam steering vector of the previous period from the steering vector memory, multiplies the attitude information rotation vector according to the roll angle, updates the beam steering vector of the current period corresponding to the rotation angle of the antibody (20), and performs a write operation on the steering vector memory. The steering vector memory may be included in the anti-jamming unit (120) and may be included in the roll angle estimation device (10) as a separate module. Here, the attitude information rotation vector may be expressed by the following mathematical expression 9, and the updated beam steering vector may be confirmed by the above-described mathematical expression 8.

[수학식 9][Mathematical formula 9]

이에 따라, 도 7의 T0에서 위성(30)을 향하도록 산출된 빔 조향 벡터가 도 8의 T1에서도 위성(30)을 향하도록 산출부(150)는 회전체의 롤 각 변위 값 θ만큼 T0의 빔 조향 벡터에 보상할 수 있다.Accordingly, the calculation unit (150) can compensate the beam steering vector of T0 by the roll angle displacement value θ of the rotating body so that the beam steering vector calculated to point toward the satellite (30) at T0 of FIG. 7 also points toward the satellite (30) at T1 of FIG. 8.

도 9는 일 실시예에 따른 제1 방향 및 제2 방향에 배치된 안테나들의 이득을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a diagram for explaining the gains of antennas arranged in the first direction and the second direction according to one embodiment.

전술한 바에 따라, 산출부(150)는 추정된 롤 각의 값을 기초로 외부 신호를 수신할 방향을 선택하게 되고, 이에 따라, 안테나의 게인이 결정될 수 있다.As described above, the output unit (150) selects a direction in which to receive an external signal based on the value of the estimated roll angle, and accordingly, the gain of the antenna can be determined.

도 9를 참조하면, 산출부(150)는 다음 주기에서 감지 범위 내에 위성(30)이 포함되는 안테나가 배치되는 제1 방향을 선택할 수 있고, 제1 배열 안테나(111) 및 제2 배열 안테나(112)로부터 수신된 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행할 수 있다. 이에 따라, 도 9와 같은 안테나 이득이 발생하게 된다.Referring to FIG. 9, the output unit (150) can select a first direction in which an antenna is placed in which a satellite (30) is included within the detection range in the next cycle, and can perform a beamforming algorithm on external signals received from the first array antenna (111) and the second array antenna (112). Accordingly, an antenna gain as shown in FIG. 9 is generated.

일 실시예에서, 산출부(150)는 많은 위성(30)으로부터 위성 신호를 수신할 수 있는 방향을 결정할 수 있다. 예를 들면, 제1 방향에서 한 개의 위성 신호를 수신할 수 있고, 제2 방향에서 두 개의 위성 신호를 수신할 수 있는 경우, 산출부(150)는 제2 방향을 선택할 수 있다. 그리고, 항재밍부(120)는 각각의 위성(30)에 대한 빔 조향 벡터를 산출하고, 각각의 빔 조향 벡터를 곱함으로써 다중 빔 조향을 구현할 수 있다.In one embodiment, the output unit (150) can determine a direction in which satellite signals can be received from multiple satellites (30). For example, if one satellite signal can be received in a first direction and two satellite signals can be received in a second direction, the output unit (150) can select the second direction. In addition, the anti-jamming unit (120) can calculate a beam steering vector for each satellite (30) and implement multi-beam steering by multiplying each beam steering vector.

도 10은 일 실시예에 따른 상관부(130)를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a drawing to more specifically explain the correlation unit (130) according to one embodiment.

도 10을 참조하면, 상관부(130)는 외부 신호에서 위성 신호를 추적하기 위해서 PRN 코드 상관을 이용할 수 있다. 내부적으로 서로 다른 코드 위상을 갖는 세 가지 코드 신호 E(Early), P(Prompt), L(Late)를 생성할 수 있다. 여기서, E는 코드 위상이 가장 앞서는 신호이고, L은 코드 위상이 가장 뒤서는 신호이다. P는 E와 L의 중간 위상을 갖는 신호로, 입력 신호의 의사 잡음 코드 신호 G(t)와 τ만큼의 코드 위상 오차를 갖는 G(t+τ)로 나타낼 수 있다. 상관 결과를 알아보기 위해서 우선 상관기 입력 신호는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.Referring to FIG. 10, the correlation unit (130) can use PRN code correlation to track a satellite signal from an external signal. Internally, three code signals E (Early), P (Prompt), and L (Late) having different code phases can be generated. Here, E is a signal whose code phase is the earliest, and L is a signal whose code phase is the latest. P is a signal having an intermediate phase between E and L, and can be expressed as G (t+τ) having a code phase error of τ from the pseudo-noise code signal G (t) of the input signal. In order to find out the correlation result, the correlator input signal can first be expressed as in the following mathematical expression 1.

[수학식 10][Mathematical formula 10]

여기서, a는 위성 신호 크기, D(t)는 위성(30) 궤도 정보 비트, G(t)는 의사 잡음 코드, ω는 반송파 주파수 성분, θ는 반송파 위상 성분, n(t)는 백색 잡음 성분을 의미할 수 있다.Here, a may represent the satellite signal size, D(t) may represent the satellite (30) orbit information bit, G(t) may represent a pseudo-noise code, ω may represent the carrier frequency component, θ may represent the carrier phase component, and n(t) may represent the white noise component.

반송파 혼합기(mixer) 및 코드 혼합기를 통과한 신호 성분 중의 하나를 아래의 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.One of the signal components passing through the carrier mixer and code mixer can be expressed as in the following mathematical expression 11.

[수학식 11][Mathematical formula 11]

전술한 수학식 11의 결과를 선 검출 적분 시간(T) 동안 적분하면, 즉 1/T의 대역폭을 갖는 저역 통과 필터를 통과하면 아래 식의 결과를 얻을 수 있다. 아래의 수학식 12에서 A는 상관 후 신호 크기, R(·)은 코드 자기 상관 함수, τk는 수신 신호와 생성 신호의 코드 위상 오차, 는 반송파 주파수 오차, θk는 반송파 위상 오차를 의미할 수 있다.If the result of the above mathematical expression 11 is integrated over the pre-detection integration time (T), i.e., if it passes through a low-pass filter with a bandwidth of 1/T, the result of the following equation can be obtained. In the mathematical expression 12 below, A is the signal magnitude after correlation, R(·) is the code autocorrelation function, τ k is the code phase error of the received signal and the generated signal, can represent the carrier frequency error, and θ k can represent the carrier phase error.

[수학식 12][Mathematical formula 12]

신호 획득 및 신호 추적은 위 식의 결과를 디지털 신호 상관기로부터 수집하고, 반송파 신호 및 코드 신호의 성분을 추정하고 디지털 신호 상관기 상태를 갱신하는 행위이다. 다시 말해서 신호 획득은 아래의 수학식 13에 나타낸 신호 전력(Psignal)이 잡음 전력(Pnoise)보다 커지는 반송파 성분 및 코드 성분을 찾는 것을 의미하고, 신호 추적은 코드 위상 오차, 반송파 주파수 오차, 반송파 위상 오차 성분들을 '0'으로 수렴해서 상관 결과가 최대치를 유지하도록 하는 것을 의미할 수 있다.Signal acquisition and signal tracking are the acts of collecting the results of the above equations from a digital signal correlator, estimating the components of the carrier signal and the code signal, and updating the state of the digital signal correlator. In other words, signal acquisition means finding the carrier component and the code component where the signal power (P signal ) shown in the mathematical equation 13 below becomes greater than the noise power (P noise ), and signal tracking can mean converging the code phase error, carrier frequency error, and carrier phase error components to '0' so that the correlation result maintains the maximum value.

[수학식 13][Mathematical formula 13]

전술한 바에 따라, 상관부(130)는 외부 신호를 입력 받아 외부 신호에서 위성 신호를 추출하고, 위상 신호의 감도가 임계치 미만인지 판단할 수 있다. 예를 들면, 상관부(130)는 위상 신호의 감도가 30dBHz 미만인지 판단할 수 있다.As described above, the correlation unit (130) can receive an external signal, extract a satellite signal from the external signal, and determine whether the sensitivity of the phase signal is below a threshold. For example, the correlation unit (130) can determine whether the sensitivity of the phase signal is below 30 dBHz.

다시, 도 3을 참조하면, 상관부(130)는 도 10의 구조를 갖는 상관기를 복수 개 포함할 수 있고, 각각의 결과를 추정부(140)로 전송하며, 추정부(140)는 각각의 결과를 기초로 롤각을 추정할 수 있다.Again, referring to FIG. 3, the correlation unit (130) may include a plurality of correlators having the structure of FIG. 10, transmit each result to the estimation unit (140), and the estimation unit (140) may estimate the roll angle based on each result.

예를 들면, 추정부(140)는 3개의 상관기로부터 SA, SR, SC의 결과값을 수신하여 아래의 수학식 14를 활용하여 롤각 Φ를 추정할 수 있고, RLL(Rotation Locked Loop)를 구성 할 수 있다.For example, the estimation unit (140) can estimate the roll angle Φ by receiving the result values of S A , S R , and S C from three correlators and using the mathematical expression 14 below, and can configure an RLL (Rotation Locked Loop).

[수학식 14][Mathematical formula 14]

일 실시예에서, 롤각 추정 장치(10) 등의 컴퓨터 시스템(미도시됨)은 하나 이상의 프로세서, 메모리, 저장부, 사용자 인터페이스 입력부 및 사용자 인터페이스 출력부 중 적어도 하나 이상의 요소를 포함할 수 있으며, 이들은 버스를 통해 서로 통신할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템은 네트워크에 접속하기 위한 네트워크 인터페이스를 또한 포함할 수 있다. 프로세서는 메모리 및/또는 저장소에 저장된 처리 명령어를 실행시키는 CPU 또는 반도체 소자일 수 있다. 메모리 및 저장부는 다양한 유형의 휘발성/비휘발성 기억 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM 및 RAM을 포함할 수 있다.In one embodiment, a computer system (not shown), such as a roll angle estimation device (10), may include at least one of one or more processors, a memory, a storage, a user interface input, and a user interface output, which may communicate with each other via a bus. In addition, the computer system may also include a network interface for connecting to a network. The processor may be a CPU or a semiconductor device that executes processing instructions stored in the memory and/or storage. The memory and storage may include various types of volatile/nonvolatile storage media. For example, the memory may include ROM and RAM.

이하에서는 전술한 본 개시를 모두 수행할 수 있는 롤각 추정 장치(10)를 이용하는 롤각 추정 방법에 대해 설명하기로 한다.Below, a roll angle estimation method using a roll angle estimation device (10) capable of performing all of the above-described present disclosures will be described.

도 11는 본 개시의 일 실시예에 따른 롤각 추정 방법을 설명하는 흐름도이다.FIG. 11 is a flowchart illustrating a roll angle estimation method according to one embodiment of the present disclosure.

도 11을 참조하면, 본 개시에 따른 롤각 추정 방법은 미리 정해진 주기마다 위성 신호가 포함된 외부 신호를 수신하는 위성 신호 수신 단계(S1110), 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행하여 위성 신호의 신호 이득을 향상시키는 항재밍 단계(S1120), PRN(Pseudo-random Noise) 코드 상관을 이용하여 위성 신호를 추출하는 상관 단계(S1130) 및 추출된 위성 신호를 기초로 항체(20)의 롤각(Roll angle)을 추정하는 롤각 추정 단계(S1140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, a roll angle estimation method according to the present disclosure may include a satellite signal receiving step (S1110) of receiving an external signal including a satellite signal at predetermined intervals, an anti-jamming step (S1120) of performing a beamforming algorithm on the external signal to improve the signal gain of the satellite signal, a correlation step (S1130) of extracting a satellite signal using Pseudo-random Noise (PRN) code correlation, and a roll angle estimation step (S1140) of estimating the roll angle of an antibody (20) based on the extracted satellite signal.

롤각 추정 방법은 추정된 롤각을 입력 받고, 롤각을 기초로 빔 조향 벡터를 산출하여 이전 주기에서 산출된 빔 조향 벡터를 갱신하는 벡터 산출 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 빔 조향 벡터는 항체(20)에서 위성(30)으로 향하는 방향을 포함할 수 있다.The roll angle estimation method may further include a vector calculation step of receiving an estimated roll angle, calculating a beam steering vector based on the roll angle, and updating the beam steering vector calculated in the previous cycle. Here, the beam steering vector may include a direction from the antibody (20) to the satellite (30).

항재밍 단계(S1120)는 이전 주기의 빔 조향 벡터를 기초로 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행할 수 있다.The anti-jamming step (S1120) can perform a beamforming algorithm on an external signal based on the beam steering vector of the previous cycle.

위성 신호 수신 단계(S1110)는 동일한 평면 상에 배치되는 제1 배열 안테나(111), 제2 배열 안테나(112), 제3 배열 안테나(113) 및 제4 배열 안테나(114) 중 적어도 하나를 통해 외부 신호를 수신할 수 있다.The satellite signal receiving step (S1110) can receive an external signal through at least one of the first array antenna (111), the second array antenna (112), the third array antenna (113), and the fourth array antenna (114) arranged on the same plane.

제1 배열 안테나(111) 및 제2 배열 안테나(112)는 제1 방향을 향하도록 배치되고, 제3 배열 안테나(113) 및 제4 배열 안테나(114)는 제2 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 그리고, 제1 방향은 제2 방향과 반대 방향일 수 있다.The first array antenna (111) and the second array antenna (112) may be arranged to face a first direction, and the third array antenna (113) and the fourth array antenna (114) may be arranged to face a second direction. In addition, the first direction may be the opposite direction to the second direction.

이에 따라, 벡터 산출 단계는 추정된 롤각을 기초로 제1 방향 또는 제2 방향을 선택하고, 항재밍 단계(S1120)는 선택된 방향을 향하는 안테나들로부터 수신된 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행할 수 있다.Accordingly, the vector calculation step selects the first direction or the second direction based on the estimated roll angle, and the anti-jamming step (S1120) can perform a beamforming algorithm on external signals received from antennas facing the selected direction.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 롤각 추정 장치 및 방법은 재밍 환경에서 빔포밍 알고리즘을 활용하여 위성 신호의 이득을 상승시키고, 이득이 상승된 위성 신호를 추출함으로써 항체의 롤각을 추정할 수 있다.As described above, according to the present disclosure, the roll angle estimation device and method can estimate the roll angle of an antibody by increasing the gain of a satellite signal by utilizing a beamforming algorithm in a jamming environment and extracting the satellite signal with increased gain.

이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present disclosure, and those skilled in the art to which the present disclosure pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the technical idea of the present disclosure. In addition, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present disclosure but to explain it, and therefore the scope of the technical idea of the present disclosure is not limited by these embodiments. The protection scope of the present disclosure should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within a scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the rights of the present disclosure.

Claims (14)

미리 정해진 주기마다 위성 신호가 포함된 외부 신호를 수신하는 수신부;
상기 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행하여 상기 위성 신호의 신호 이득을 향상시키는 항재밍부;
PRN(Pseudo-random Noise) 코드 상관을 이용하여 상기 위성 신호를 추출하는 상관부; 및
추출된 상기 위성 신호를 기초로 항체의 롤각(Roll angle)을 추정하는 추정부를 포함하는 롤각 추정 장치.
A receiving unit that receives an external signal containing a satellite signal at predetermined intervals;
An anti-jamming unit that performs a beamforming algorithm on the external signal to improve the signal gain of the satellite signal;
A correlation unit for extracting the satellite signal using PRN (Pseudo-random Noise) code correlation; and
A roll angle estimation device including an estimation unit that estimates the roll angle of an antibody based on the extracted satellite signal.
제1항에 있어서,
추정된 상기 롤각을 입력 받고, 상기 롤각을 기초로 빔 조향 벡터를 산출하여 이전 주기에서 산출된 빔 조향 벡터를 갱신하는 산출부를 더 포함하는 롤각 추정 장치.
In the first paragraph,
A roll angle estimation device further comprising a calculation unit that receives the estimated roll angle, calculates a beam steering vector based on the roll angle, and updates the beam steering vector calculated in the previous cycle.
제2항에 있어서,
상기 항재밍부는,
상기 이전 주기의 빔 조향 벡터를 기초로 상기 외부 신호에 대해 상기 빔포밍 알고리즘을 수행하는 롤각 추정 장치.
In the second paragraph,
The above anti-jamming unit is,
A roll angle estimation device that performs the beamforming algorithm for the external signal based on the beam steering vector of the previous cycle.
제2항에 있어서,
상기 빔 조향 벡터는,
상기 항체에서 위성으로 향하는 방향을 포함하는 롤각 추정 장치.
In the second paragraph,
The above beam steering vector is,
A roll angle estimation device including a direction toward the satellite from the above antibody.
제2항에 있어서,
상기 수신부는
동일한 평면 상에 배치되는 제1 배열 안테나, 제2 배열 안테나, 제3 배열 안테나 및 제4 배열 안테나를 포함하는 롤각 추정 장치.
In the second paragraph,
The above receiver
A roll angle estimation device including a first array antenna, a second array antenna, a third array antenna, and a fourth array antenna arranged on the same plane.
제5항에 있어서,
상기 제1 배열 안테나 및 상기 제2 배열 안테나는,
제1 방향을 향하도록 배치되고,
상기 제3 배열 안테나 및 제4 배열 안테나는,
제2 방향을 향하도록 배치되고,
상기 제1 방향은,
상기 제2 방향과 반대 방향인 롤각 추정 장치.
In paragraph 5,
The first array antenna and the second array antenna,
Positioned so as to face the first direction,
The third array antenna and the fourth array antenna are,
Positioned so as to face the second direction,
The above first direction is,
A roll angle estimation device in the opposite direction to the second direction.
제6항에 있어서,
상기 산출부는,
추정된 상기 롤각을 기초로 상기 제1 방향 또는 제2 방향을 선택하고,
상기 항재밍부는,
선택된 방향을 향하는 안테나들로부터 수신된 상기 외부 신호에 대해 상기 빔포밍 알고리즘을 수행하는 롤각 추정 장치.
In Article 6,
The above output section,
Selecting the first direction or the second direction based on the estimated roll angle,
The above anti-jamming unit is,
A roll angle estimation device that performs the beamforming algorithm on the external signals received from antennas facing a selected direction.
미리 정해진 주기마다 위성 신호가 포함된 외부 신호를 수신하는 위성 신호 수신 단계;
상기 외부 신호에 대해 빔포밍 알고리즘을 수행하여 상기 위성 신호의 신호 이득을 향상시키는 항재밍 단계;
PRN(Pseudo-random Noise) 코드 상관을 이용하여 상기 위성 신호를 추출하는 상관 단계; 및
추출된 상기 위성 신호를 기초로 항체의 롤각(Roll angle)을 추정하는 롤각 추정 단계를 포함하는 롤각 추정 방법.
A satellite signal receiving step for receiving an external signal containing a satellite signal at predetermined intervals;
An anti-jamming step of improving the signal gain of the satellite signal by performing a beamforming algorithm on the external signal;
A correlation step for extracting the satellite signal using PRN (Pseudo-random Noise) code correlation; and
A roll angle estimation method including a roll angle estimation step of estimating the roll angle of an antibody based on the extracted satellite signal.
제8항에 있어서,
추정된 상기 롤각을 입력 받고, 상기 롤각을 기초로 빔 조향 벡터를 산출하여 이전 주기에서 산출된 빔 조향 벡터를 갱신하는 조향 벡터 산출 단계를 더 포함하는 롤각 추정 방법.
In Article 8,
A roll angle estimation method further comprising a steering vector calculation step of receiving the estimated roll angle and calculating a beam steering vector based on the roll angle to update the beam steering vector calculated in the previous cycle.
제9항에 있어서,
상기 항재밍 단계는,
상기 이전 주기의 빔 조향 벡터를 기초로 상기 외부 신호에 대해 상기 빔포밍 알고리즘을 수행하는 롤각 추정 방법.
In Article 9,
The above anti-jamming step is,
A roll angle estimation method for performing the beamforming algorithm on the external signal based on the beam steering vector of the previous cycle.
제9항에 있어서,
상기 빔 조향 벡터는,
상기 항체에서 위성으로 향하는 방향을 포함하는 롤각 추정 방법.
In Article 9,
The above beam steering vector is,
A roll angle estimation method including the direction toward the satellite from the above antibody.
제9항에 있어서,
상기 위성 신호 수신 단계는
동일한 평면 상에 배치되는 제1 배열 안테나, 제2 배열 안테나, 제3 배열 안테나 및 제4 배열 안테나 중 적어도 하나를 통해 상기 외부 신호를 수신하는 롤각 추정 방법.
In Article 9,
The above satellite signal reception step
A roll angle estimation method for receiving an external signal through at least one of a first array antenna, a second array antenna, a third array antenna, and a fourth array antenna arranged on the same plane.
제12항에 있어서,
상기 제1 배열 안테나 및 상기 제2 배열 안테나는,
제1 방향을 향하도록 배치되고,
상기 제3 배열 안테나 및 제4 배열 안테나는,
제2 방향을 향하도록 배치되고,
상기 제1 방향은,
상기 제2 방향과 반대 방향인 롤각 추정 방법.
In Article 12,
The first array antenna and the second array antenna,
Positioned so as to face the first direction,
The third array antenna and the fourth array antenna are,
Positioned so as to face the second direction,
The above first direction is,
A roll angle estimation method in the opposite direction to the second direction above.
제13항에 있어서,
제6항에 있어서,
상기 조향 벡터 산출 단계는,
추정된 상기 롤각을 기초로 상기 제1 방향 또는 제2 방향을 선택하고,
상기 항재밍 단계는,
선택된 방향을 향하는 안테나들로부터 수신된 상기 외부 신호에 대해 상기 빔포밍 알고리즘을 수행하는 롤각 추정 방법.

In Article 13,
In Article 6,
The above steering vector calculation step is,
Selecting the first direction or the second direction based on the estimated roll angle,
The above anti-jamming step is,
A roll angle estimation method for performing the beamforming algorithm on the external signals received from antennas facing a selected direction.

KR1020230121646A 2023-09-13 2023-09-13 Roll angle estimating apparatus and method Pending KR20250038999A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230121646A KR20250038999A (en) 2023-09-13 2023-09-13 Roll angle estimating apparatus and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230121646A KR20250038999A (en) 2023-09-13 2023-09-13 Roll angle estimating apparatus and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20250038999A true KR20250038999A (en) 2025-03-20

Family

ID=95198471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230121646A Pending KR20250038999A (en) 2023-09-13 2023-09-13 Roll angle estimating apparatus and method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20250038999A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11693122B1 (en) Global navigation satellite system spoofer identification technique
US11733389B1 (en) Global navigation satellite system spoofer identification technique based on carrier to noise ratio signatures
US11409003B1 (en) Global navigation satellite system beam based attitude determination
US8106811B2 (en) Antijam protected GPS-based measurement of roll rate and roll angle of spinning platforms
US7397422B2 (en) Method and system for attitude determination of a platform using global navigation satellite system and a steered antenna
US7994971B2 (en) GPS-based measurement of roll rate and roll angle of spinning platforms
US8204677B2 (en) Tracking method
CN115061156A (en) Array antenna satellite navigation deception resisting method and system based on integrated navigation
US20060132357A1 (en) System and technique for calibrating radar arrays
US20060293853A1 (en) Aided INS/GPS/SAR navigation with other platforms
Montenbruck et al. A real-time kinematic GPS sensor for spacecraft relative navigation
CA2485707A1 (en) Methods and apparatus for radar data processing
CA2485714A1 (en) Method and apparatus for terrain correlation
US20230314621A1 (en) Global navigation satellite system spoofer identification technique based on carrier to noise ratio signatures
Daneshmand et al. Precise GNSS attitude determination based on antenna array processing
CN119575439A (en) Satellite/inertial integrated navigation anti-deception interference method and system based on multi-element antenna
Michalczyk et al. Radar-inertial state-estimation for uav motion in highly agile manoeuvres
Hauschild et al. GPS based attitude determination for the flying laptop satellite
KR20250038999A (en) Roll angle estimating apparatus and method
CN120065267A (en) Terminal positioning method, device, terminal and storage medium based on low-orbit satellite
CN118226483A (en) Multi-base station positioning method, system and terminal based on angle measurement precision weighting
Vagle et al. Multi-antenna GNSS and INS/odometer coupling for robust vehicular navigation
Son et al. A study on UAV DoA estimation accuracy improvement using monopulse tracking
US8134498B2 (en) Navigation-satellite tracking method and receiving station
Grosch et al. Robust Inertial Aided Beamforming for GNSS

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

T11-X000 Administrative time limit extension requested

St.27 status event code: U-3-3-T10-T11-oth-X000

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000