라 디 오 존 데 시 스 템 은 고 층 기 상 을 관 측 하 고 관 측 결 과 를 전 송 하 기 위 한 라 디 오 존 데 와 라 디 오 존 데 가 송 신 한 신 호 를 수 신 하 여 분 석 하 기 위 한 지 상 수 신 장 치 로 구 성 된 다 .라 디 오 존 데 는 한 번 사 용 후 산 이 나 바 다 로 폐 기 되 는 일 회 성 장 치 이 므 로 환 경 오 염 을 야 기 하 는 배 터 리 용 량 을 축 소 하 고 다 채 널 수 신 시 원 근 문 제 를 해 소 하 기 위 하 여 저 전 력 기 술 이 요 구 되 며 , 지 상 수 신 장 치 는 위 험 기 상 관 측 및 예 측 향 상 을 위 하 여 집 중 /연 속 관 측 과 라 디 오 존 데 를 비 양 중 스 마 트 존 데 내 부 의 라 디 오 존 데 를 진 단 하 기 위 하 여 다 채 널 수 신 기 능 요
라 디 오 존 데
라 디 오 존 데 수 신 장 치
구 신 대1- Ï
【료 분 예 / 지 프 = 1 8 3프
< 라 디 오 존 데 와 지 상 수 신 장 치 로 구 성 된 라 디 오 존 데 시 스 템 >
가 . 전 력 제 어 알 고 리 즘 검 증
(1) 라 디 오 존 데 링 크 버 킷 분 석
라 디 오 존 데 를 기 구 에 메 달 아 비 양 하 면 기 구 의 부 력 에 따 라 수 직 상 승 할 뿐 만 아 니 라 바 람 에 따 라 수 평 으 로 이 동 되 므 로 최 대 250
km
이 상 이 동 될 수 있 음ITU-R SA
1165과ETSI EN
302에 서 는 라 디 오 존 데 신 호 를 지 상 수 신 기 가 수 신 할 수 있 도 록 라 디 오 존 데 사 용 주 파 수 ，최 대 출 력 ，최 대 링 크 범 위 를 아 래 와 같이 권 고 하 고 있 음. 주 파 수 : 400.15 - 406
MHz
최대 출력 : 2⑻
mW
최 대 링 크 범위 : 250
km
(드 롭 존 데 시 스 템 : 3 5 0km
)- 상 기 조 건 을 만 족 할 수 있 도 록 라 디 오 존 데 요 구 사 항 을 송 신 출 력 2 0 0
m W
이 하 ，최대(2) 라 디 오 존 데 내 부 온 도 측정
라 디 오 존 데 는 지 표 면 에 서 부 터 지 상 35 k m 이상의 고 층 기 상 을 관 측 하 기 위 하 여 서서 히 상 승 하 기 때 문 에 대 기 온 도 의 영 향 을 받 을 수 있 음
라 디 오 존 데 의 주 요 구성 부 품 중 배 터 리 는 온도 에 민 감 한 소 자 로 서 배 터 리 의 온 도 가 낮 아 지 면 라 디 오 존 데 에 공 급 되 는 전압 이 떨 어 지 는 문 제 가 있 음
대 기 온 도 에 따 른 라 디 오 존 데 내 부 온 도 측정
• 측정 방법 : 라 디 오 존 데 내 부 에 2 개의 온 도 센 서 를 배 터 리 접 촉 부 와 케 이 스 접 촉 부에 부 착 하 여 기 본 적 으 로 측 정 한 대 기 온 도 와 비 교 관 측
• 측정 일시 : 2014년 3월 배 터 리 주 변 온 도 측 정 , 강 릉 , 강 릉 원 주 대 학 교
• 측정 결 과 : 배 터 리 표 면 에 온 도 센 서 가 부 착 된 라 디 오 존 데 를 비 양 후 대 기 온 도 와 배터 리 표 면 온 도 를 측 정 한 결 과 배터 리 표 면 온 도 가 대 기 온 도 에 따 라 최저 -34.8 °C, 최 고 16.4 °C 관 측 됨 에 따 라 라 디 오 존 데 배 터 리 에 대 한 단열 필 요 성 확인
< 대 기 온 도 와 배 터 리 표 면 온 도 측정 결 과 , 2014.3.21.〉
(3) 라 디 오 존 데 전 파 특 성 측정
- 비 양 후 라디 오 존 데 가 지 상 수 신 장 치 에서 거 리 가 멀 어 짐 에 따 른 전 파 세 기 와 특 성 변 화 등 전 파 특 성 관 측
- 라 디 오 존 데 는 연 속 신 호 가 아 닌 단 속 신 호 를 송 출 하 므 로 스 펙 트 럼 분 석 기 와 같이 일 반 적인 장 비 로 측 정 하 기 곤 란 하 여 신 호 가 수 신 되 는 동 안 선 택 된 대 역 의 에 너 지 를 평 균 하여 측정 필 요
- 라 디 오 존 데 수 신 신 호 를 즉 정 하 기 위 한 채널 스 캐 너 (c h a n n e l s c a n n e r)를 개 발 하 여 전 파 세 기 를 측 정 하 고 라 디 오 존 데 이 동 경 로 를 반 영 하 여 거 리 에 따 른 수 신 신 호 측정 - 2014년 2 〜 3 월 강 릉 원 주 대 학 교 에 서 10회 이 상 수 신 신 호 세 기 측정
<2014년 2월 라 디 오 존 데 비 양 과 정 〉 く수 신 신 호 즉 정 〉
く라 디 오 존 데 수 신 신 호 측 정 과 정 ，2014.3.21.〉
- 비 양 후 6 0 분 동 안 경 과 시 간에 따 른 전 파 강 도 를 측정 한 결 과 -22 d B m에서 - W0 d B m 까지 감 쇄 함 을 확 인
- 측 정 결 과 시 간 이 경 과 함 에 따 라 수 신 신 호 는 감 쇄 할 뿐 만 아 니 라 수 신 신 호 세기 변 화 가 크게 관 측 되 었 음 ，수 신 신 호 의 세기 변 화 는 전 파 경 로 에 따 른 페 이 딩 과 라 디 오 존 데 의 흔 들 림 에 따 른 안 테 나 지 향 성 영 향 으 로 추정
P W R [d B m]
O
- 2 0
-40
-60
-30
-lOO
1 1 1 1
O 5 I O 15 20 25 30 35 40 ¢5 50 55 60
— 16:41
—
1051
C 척 〉 、 、
一 、
〈라 디 오 존 데 비 양 후 경 과 시 간 에 따 른 수 신 신 호 세 기 ，2014.3.21.〉
나. 지 상 수 신 시 스 템 R F 시험 및 보 완
(1) 라 디 오 존 데 저 전 력 송 신 장 치 개 발
(가 ) 저 전 력 송 신 장 치 필 요 성
라 디 오 존 데 는 비 양 후 산 이 나 바 다 등 불 특 정 지 역 에 폐 기 되 어 회 수 가 곤 란 하 여 환경 오 염 의 원 인 이 되 므 로 무 게 를 가 볍 게 하 고 친 환 경 소 재 의 사 용 이 요 구 됨
라 디 오 존 데 의 배 터 리 는 전체 무 게 (기 구 ，연 결 선 ，권 하 기 ，낙 하 산 제외 )의 5 0 % 를 차지 하 고 있 으 며 ，라 디 오 존 데 의 송 신 장 치 는 전체 전 력 의 60 % 를 소 모 함
라 디 오 존 데 의 송 신 장 치 에너지 효 율 화 를 통 하 여 라 디 오 존 데 무게 경 감 및 환 경 오 염 의 원 인 이 되 는 배 터 리 용 량 을 감 소 하 기 위 한 라 디 오 존 데 저 전 력 송 신 장 치 개 발 필 요 다 채 널 수 신 기 의 경 우 멀리 있 는 라 디 오 존 데 의 신 호 는 매 우 작 고 가 까 이 있 는 라 디 오 존 데 의 신 호 는 매 우 커서 멀리 있는 라 디 오 존 데 신 호 에 간 섭 을 야 기 하 는 원 근 문 제 (n e a r - fa r p ro b le m) フ} 있어 거 리 에 따 라 라 디 오 존 데 줄 력 을 제 어 할 필 요 가 있 음
(나 ) 단 방 향 전 력 제 어 알 고 리 즘 개 발
라디 오 존 데 전 송 거 리 는 비 양 전 수 m에 서 비 양 후 250 k m 까지 전송거 리 가 증가될 수 있어 가 까 운 거 리 에 서 낭 비 되 는 송 신 전 력 제어 필 요
비 양 전 이 나 비양 초 기 에 는 송 신 출 력 을 낮게 하 고 거 리 가 증 가 됨 에 따 라 송 출 전 력 을 증 가 시 킴 으 로 서 에 너 지 를 절 약 할 수 있 도 록 하 는 전 력 제 어 알 고 리 즘 설계
대 부 분 의 전 력 제 어 알 고 리 즘 은 수 신 장 치 에 서 수 신 한 신 호 의 품 질 을 평 가 하 고 평 가 결 과에 따 라 송 신 장 치 로 송 출 전 력 을 증 가 혹 은 감 소 를 요 청 하 는 폐 루 프 방 식 을 사 용 라 디 오 존 데 는 단 방 향 통 신 을 하 므 로 수신 상 태 에 따 라 전 력 제 어 를 할 수 없 으 므 로 지 상 수 신 장 치 까 지 거 리 에 따 른 단 방 향 전 력 제 어 알 고 리 즘 구 현
라 디 오 존 데 단 방 향 전 력 제 어 알 고 리 즘 은 G P S가 추 정 한 위 치 로 부 터 지 상 수 신 장 치 까 지 거 리 를 계 산 하 고 계 산 된 거 리 에 따 른 송 출 전 력 제어
고도가 비 a a 재시보다 농고 현재 고도가 직전 고도보다 농口
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고도가 y하임1 지보다 y 고 연재 고도와 직전 고도가 같다
< 라 디 오 존 데 단 방 향 전 력 제 어 개 념 도 〉
라 디 오 존 데 비 양 시 에 는 초 기 전 력 을 송 출 하 며 ，비 양 후 에 는 계 산 된 거 리 에 따 른 비 양 상 태 전력 송 출 ，낙 하 시 에 는 낙 하 상 태 전력 송 출 단 계 로 구성
라 디 오 존 데 단 방 향 전 력 제 어 방 법 은 배 터 리 용 량 을 절 감 할 수 있 을 뿐 만 아 니 라 근거 리 에 서 송 출 전 력 을 낮게 설 정 하 여 원 근 문 제 축 소
(다 ) 라 디 오 존 데 저 전 력 송 신 장 치 평 가
- 라 디 오 존 데 는 시 간 에 따 라 다 양 한 경 로 로 이 동 하 므 로 이 동 거 리 도 다 양 하 게 분 포 하 지 만 본 사 업 에 서 는 임의의 측정 경 로 를 기 준 경 로 로 가 정 하 고 경 로 모 델 설정
- 아래 그 림 의 왼 쪽 은 시 간 에 따 른 라 디 오 존 데 수 평 거 리 와 수직 거 리 를 나 타 내 며 , 오 른 쪽 그 림 은 수평 거 리 와 수직 고 도 관 계 를 나 타 냄
< 라 디 오 존 데 이경 경 로 관 측 결 과 2013.5.2 4 , 경 기 도 안성>
송 수 신 성 능 평 가 를 위 하 여 상기 관 측 결 과 를 바 탕 으 로 4가지 경로 모 델 설 정 하 였 으 며, 설 정 된 경 로 모 델 의 상 승 속 도 는 기 준 경 로 와 동 일 하 게 유 지 하 고 수평 이 동 경 로 는 기 준 경로의 2배 , 4배 확대 시 킨 케 이 스 와 250 k m까지 계 속 증 가 시 킨 케 이 스 로 설 정
경 로 모 델 들 은 비 양 후 100분 경 과 시 고 도 는 33 k m까지 동 일 하 게 상 승 하 지 만 이동 거 리 는 경 로 모 델 의 케 이 스 에 따 라 라 디 오 존 데 와 수 신 장 치 간 거 리 가 각 각 4 0k m, 80 k m, 160 k m, 250 k m 가 됨
[min]
< 표 .라 디 오 존 데 특성 비 교 〉
특 성 파 라 미 터 V a isa la (R S41) G ra w (D FM -9 ) M E IS E I (R S-11G )
사 용 주 파 수 4 0 0 - 4 0 6 M H z
변 조 방식 G F S K FSK PCM FM
송 신 출 력 >60 m W 20 0 m W 10 0 m W
대 역 폭 9 .6 k H z く20 kH z く15 kHz
전 송 속 도 4 .8 kb/s 1 pkt/s 1.2 kb/s
사 용 시 간 > 2 40 m in 14 0 m in 20 0 m in
무 게 109 g 90 g 85 g / 38 g
(2) 다 채 널 지 상 수 신 시 스 템 개 발
(가 ) 다 채 널 수 신 기 구 조 설계
く다 채 널 수신 시 스 템 필 요 성 >
W M O와 기 상 청 에 서 는 일 2 회(U T C 0 시，1 2 시) 관 측 하 고 있으며 군 에 서 는 일 4 회 관 측 하 고 있 으 나 폭 풍 . 폭 우 ，폭 설 등 기 상 변 화 가 빠 른 위험 기 상 관 측 곤 란
위험 기 상 관 측 및 예측 향 상 을 위해 현재 12시 간 주 기 로 관 측 하 는 것을 위험 기상이 예 견 되 는 경우 보 다 짧 은 주기 (예 를 들 면 30분 )로 집 중 /연 속 관 측 필 요
く일 2회 관 측 시 문 제 점 과 집 중 /연 속 관 측 개 념 도 >
く다 채 널 수신 시 스 템 고 려 사 항 〉
원 근 문 제 (N e a r - fa r p ro b le m) : 가 까 이 있는 라 디 오 존 데 의 강 한 신 호 가 멀리 있 는 라 디 오 존 데 의 약 한 신 호 에 간 섭 을 야 기 하 는 문제
소 프 트 웨 어 정 의 무 선 (s o ftw a r e d e fin e d r a d io: S D R) 기 술 : S D R기 술 은 R F프 론 트 엔 드 에 서 무 선 신 호 를 샘플링 후 S D R 응 용 에 서 소 프 트 웨 어 로 처 리 하 므 로 동시 수신 할 수 있는 라 디 오 존 데 수 를 프 로 그 램 에 따 라 변 경 하 기 위 한 다 채 널 수 신 장 치 는 S D R 기술이 요구됨
< S D R 개 념 도 〉
라 디 오 존 데 탐지 : 다 채 널 수 신 장 치 는 라 디 오 존 데 신 호 대역에 복 수 의 라 디 오 존 데 가 존 재 할 수 있다. 경우에 따 라 다 른 장 소 에 서 비 양 된 것이 자 신 의 수 신 기 에 신 호 가 검 출 될 수 있어 비 양 전 뿐 만 아니 라 비 양 중 에 도 라디 오 존 데 신 호 탐지 필 요
< 다 채 널 지 상 수 신 시 스 템 구 조 〉
- 라 디 오 존 데 선 두 기 업 인 바 이 살 라 사 의 지 상 수신 장 치 인 D ig iC O R A사 운 딩 시 스 템 과 그 로 우 (G ra w) 사의 그 라 운 드 시 스 템 은 S D R 기 술 채 널 을 채택
- 바 이 살 라 지 상 수 신 장 치 는 D ig iC O R A 사 운 딩 시 스 템 은 D ig iC O R A 소 프 트 웨 어 와 신 호 처 리 서 비 스 시 스 템 인 M W3 1 /S P S311 로 구성
- M W 3 1 /S P S311 은 R F 프 론 트 엔 드 에 서 중 간 주 파 수 로 변 환 하 고 A /D 변 환 후 S D珞 이 용 한 신 호 처 리 기 능 수 행 하 여 다 채 널 수 신 기 능 제 공 (1 채 널 수 신 , 2채 널 진 단 용 )
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