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무인기용 탑재 데이터링크 안테나 시스템에 관한 연구
Study on Data-link Antenna System for UAV 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.15 no.1, 2020년, pp.9 - 14  

여수철 (한화시스템) ,  강병욱 (한화시스템 위성.데이터링크팀) ,  배기형 (한화시스템 위성.데이터링크팀) ,  윤창배 (한화시스템 위성.데이터링크팀)

초록
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본 논문에서는 UAV 데이터링크 시스템에 사용되는 탑재 안테나(1차링크/2차링크/위성링크)에 대해 연구하였다. 연구결과, UAV의 비행 안정성을 확보하기 위해 데이터링크는 3중링크로 구성하는 것이 이상적이나 운용 플랫폼에 맞게 통신링크를 구성해야 한다. 해외 연구개발 동향 분석결과, 탑재 데이터링크 안테나는 LOS 확보가 용이한 위치에 장착되어 운용되고 있다. 1차링크는 기본운용을 위한 지향성 안테나, 비상운용을 위한 무지향성 안테나로 구성하며, 2차링크는 UHF/C 대역에서 모노폴/다이폴 구조의 안테나를 사용한다. 위성링크는 UAV의 운용성 향상을 위해 위상배열안테나를 적용하는 추세로 발전하고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we studied on-board antenna(primary link/secondary link/satellite link) used in UAV Data-link system. As a result, it is ideal to configure the Data-link as a triple link to secure the flight stability of the UAV, but the communication link should be configured according to the operat...

주제어

#무인기   #가시선   #데이터 링크   #안테나 시스템  

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그래서 시스템 운용환경을 고려하여 낙뢰가 중요한 경우에는 모노폴 구조, 그렇지 않은 경우에는 다이폴구조가 효과적이다. 2차링크 안테나의 설계방법은 다양하기 때문에 최근 많이 적용되고 있는 Conformal 구조, CLAS(Conformal Load-bearing Antenna SkinStructure)에 대한 해외 연구개발 동향을 살펴보고자 한다. 그림 9는 꼬리날개 내장형 안테나로 다이폴 구조의 안테나가 삽입되어 있다.
  • 데이터링크 시스템에 사용되는 탑재 데이터링크 안테나 3종(1차링크/2차링크/위성링크) 설계 시 주요 검토사항에 대해 살펴보고자 한다.
  • 미국의 고고도 및 중고도 무인기에 적용된 데이터링크 안테나 분석결과, 안테나는 링크별 LOS 확보가 용이한 위치에 장착되어 있음을 확인하였다. 또한, 실무경험을 바탕으로 운용 플랫폼과 시스템을 고려한 안테나 설계절차를 제시하고, 탑재 데이터링크 안테나 시스템에 대해 연구하였다. 탑재 1차링크 안테나는 기본운용으로지향성 안테나 1식, 비상운용을 위한 무지향성 1식으로 구성하여야 한다.
  • 본 논문에서는 데이터링크 시스템에 장착되는 드론용 탑재 안테나(1차링크/2차링크/위성링크)에 대해 연구하였다. UAV 생존성 향상을 위해 데이터링크는 3중링크로 구성하는 것이 가장 효과적이나 운용 플랫폼에 맞도록 통신링크를 구성해야 한다.
  • 또한, 핵심장비, 핵심부품의 경우 EL(Export License; 수출허가서)을 받아야 수입을 할 수 있어 핵심기술 확보가 필수적이다. 본 논문에서는 데이터링크 안테나 시스템의 설계/제작/시험 경험을 바탕으로 UAV 탑재 데이터링크 안테나 3종(1차링크/2차링크/위성링크) 설계 시 검토사항에 대해 기술하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
GDT는 무엇을 제공하는가? UAS(Unmanned Aerial System; 무인항공시스템)은 그림 1과 같이 UAV(Unmanned Aerial Vehicle; 무인기), GDT(Ground Data Terminal; 지상통신장비), GCS(Ground Control Station; 지상통제소), Payload(임무장비) 등 크게 4가지 요소로 구성된다. UAVPayload를 장착하고 공중에서 임무를 수행하며, GDT는 UHF/L/S/C/X/Ku 주파수대역에서 UAV와 GCS간 통신링크를 제공한다. GCS는 UAV 및 Payload에 TM/TC(Tele-Metry/Tele-Command; 원격측정/원격명령) 메시지를 전달하고 상태정보 및 임무결과를 수신한다.
UAS는 무엇으로 구성되는가? UAS(Unmanned Aerial System; 무인항공시스템)은 그림 1과 같이 UAV(Unmanned Aerial Vehicle; 무인기), GDT(Ground Data Terminal; 지상통신장비), GCS(Ground Control Station; 지상통제소), Payload(임무장비) 등 크게 4가지 요소로 구성된다. UAVPayload를 장착하고 공중에서 임무를 수행하며, GDT는 UHF/L/S/C/X/Ku 주파수대역에서 UAV와 GCS간 통신링크를 제공한다.
고고도 무인기에 장착된 탑재 데이터링크 안테나 3종의 장착위치는 어디인가? 그림 3은 미군이 운용 중인 고고도 무인기(RQ-41)Global Hawk)에 장착된 탑재 데이터링크 안테나 종류 및 장착위치를 분석하였다. 1차링크 안테나(CDLLOS Antenna)는 하부 뒷부분, 2차링크 안테나(UHF-band LOS Antenna)는 좌우날개 하부에 1세트로 지상과 LOS 확보가 용이한 위치에 장착되어 있다. 위성링크 안테나(Ku & UHF band SATCOMAntenna)는 위성과 통신이 용이한 UAV 상부에 장착되어 있다. 그림 4는 미군이 운용중인 중고도 무인기(MQ-12) Reaper)에 장착된 탑재 데이터링크 안테나 종류 및 장착위치를 분석하였다.
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참고문헌 (10)

  1. S. Kim, "Unmanned Aircraft(Drone) Technology and Industry Outlook," Korea Evaluation Institute of Industrial Technology Project Development Issue Report, vol. 15-7, no. 3, July 2015, pp.51-69. 

  2. Ministry of Science and ICT, "Unmanned Vehicle Technology Roadmap," Technical Report, Jan. 2018. 

  3. S. Yeo, "Data-link Antenna Design for Drone Control," Korea Institute of Electronics and Telecommunications, vol. 13, no. 6, Dec. 2018, pp.1169-1176. 

  4. H. Nam, "A Study on the Exploration Device of the Disaster Site Using Drones," Korea Institute of Electronics and Telecommunications, vol. 14, no. 3, June 2019, pp.579-586. 

  5. I. Cuhadar, "Unmanned Air Vehicle System's Data Links", J. of Automation and Control Engineering, vol. 4, no. 3, June 2016, pp.189-193. 

  6. H. Kim, "A Study on Real-Time Position Analysis and Wireless Data-Link Transmission Technology for UAV Video Surveillance System", Master's Thesis, Hanbat University Graduate School of Information and Communication, 2016. 

  7. J. Choi, "An analysis of UAV link-of-sight according to mission environment," J. of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 17, no. 6, June 2013, pp.1414-1418. 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. J. Kim, "Placement Optimization of Airborne Line-Of-Sight Datalink Directional Antenna in UAV," J. of Institute of Electronics and Information Engineers, vol. 51, no. 4, Apr. 2014, pp.694-700. 

  9. J. Choi, "Analysis of Optimum Antenna Placement Considering Interference Between Airborne Antennas Mounted on UAV," J. of Institute of Electronics and Information Engineers, vol. 52, no. 6, June 2015, pp.1098-1106. 

  10. D. Moorehouse, "IMPROVED UAV DATALINK PERFORMANCE USING EMBEDDED ANTENNAS," cobham.com, 2015. 

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