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KR102198094B1 - 신호처리장치 및 그 신호처리방법 - Google Patents

신호처리장치 및 그 신호처리방법 Download PDF

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KR102198094B1
KR102198094B1 KR1020190068774A KR20190068774A KR102198094B1 KR 102198094 B1 KR102198094 B1 KR 102198094B1 KR 1020190068774 A KR1020190068774 A KR 1020190068774A KR 20190068774 A KR20190068774 A KR 20190068774A KR 102198094 B1 KR102198094 B1 KR 102198094B1
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telemetry
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이성필
김인종
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국방과학연구소
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Abstract

신호처리장치가 개시된다. 본 발명의 신호처리장치는 프레임 구조로 이루어진 복수의 원격측정신호를 수신하는 수신부 및, 수신된 복수의 원격측정신호로부터 임의의 이벤트가 발생된 이벤트 프레임을 검출하고, 어느 하나의 원격측정신호로부터 검출된 이벤트 프레임의 수신 시각을 기준으로 나머지 원격측정신호로부터 검출된 이벤트 프레임의 수신 시각의 시차를 각각 산출하며, 상기 산출된 각각의 시차를 보정하여 복수의 원격측정신호를 이벤트 프레임을 기준으로 동기화하고, 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하여 경로를 탐색하는 프로세서를 포함한다.

Description

신호처리장치 및 그 신호처리방법{SIGNAL PROCESSING APPARATUS AND SIGNAL PROCESSING METHOD}
본 발명은 신호처리장치 및 그 신호처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원격측정신호를 처리하기 위한 신호처리장치 및 그 신호처리방법에 관한 것이다.
항공기, 인공위성, 미사일 등 원거리에서 이동하는 피 측정 대상에서 송출하는 무선주파수 신호를 획득하기 위해, 지상에서는 원격측정 지상 시스템을 운용하고 있다. 통상적으로 피 측정 대상은 빠르게 이동하고, 송출되는 안테나 패턴은 피 측정 대상의 자세와 원격측정 지상 시스템의 상대적인 지향 정도에 따라 균일하지 않게 된다. 뿐만 아니라, 무선 전송 구간을 구성하는 대기의 습도, 지면 편평도, 해면 반사파 등 다양한 원인들에 의해, 다중 경로 페이딩을 거치게 되어 신호 열화 현상이 나타나게 된다.
왜곡된 신호를 정상 신호로 복원하기 위해 지상에서는 다양한 신호처리기법들이 활용되고 있는데, 그 가운데 하나로 공간 다이버시티가 있다. 원격측정 분야에서 공간 다이버시티는 다수 개의 원격측정 지상 시스템을 서로 다른 위치에 전개하여 운용하는 것인데, 이를 통해 각각의 지상 시스템과 피 측정 대상 사이의 무선 전송 구간에 상관성이 없으면서도 서로 다른 양상의 원격측정신호를 획득하게 된다.
여기서, 각각의 원격측정 지상 시스템에서 획득한 원격측정신호들은 하나의 송신 신호원으로부터 수신된 것이기 때문에, 데이터 관점에서 본다면 서로 동일해야 할 것이다. 그러나, 서로 다른 무선 전송 구간을 거쳤고, 수신하는 원격측정 지상 시스템이 서로 다르며, 통신 환경 또는 수신된 신호의 재전송(relay) 여부에 따라 필연적으로 서로 다른 신호 경로를 거치게 된다. 또한, 신호의 송신 또는 수신 과정에서 사용되는 로컬시각생성 장치의 클럭 정보는 항상 균일하지 않으므로 단일 신호를 보더라도 비주기적인 특성으로 나타나게 된다. 이러한 현상은 시간이 흐름에 따라 통신 환경, 통신 오류 상태 또는 신호 경로가 변화하는 경우에도 발생한다.
모든 원격측정 지상 시스템에서 획득한 신호들을 모아서 후처리하는 관점에서 본다면, 하나의 지상 시스템에서 획득한 신호의 특정 시점에 오류가 포함되어 있더라도 다른 지상 시스템에서 획득한 신호의 같은 시점에는 오류가 있을 수도 있고 없을 수도 있다. 따라서, 하나의 온전한 원격측정신호를 후처리과정을 통해 얻어내기 위해서는 다수 개의 원격측정 지상 시스템으로부터 획득한 여러 개의 원격측정신호를 하나로 융합하는 처리 절차가 필요하게 된다.
다수 개의 원격측정신호를 하나로 융합하기 위해서는 무엇보다도 수신된 신호들 사이에 동기를 획득하는 방법이 필요하고, 신호를 처리하는 과정에서도 동기 상태를 지속적으로 유지할 수 있어야 한다. 또한, 다수 개의 신호를 처리함에 있어 오류의 발생 여부를 판단하기 위한 방법과 오류를 제거하기 위한 방법도 필요하게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다수 개의 원격측정신호 사이에 동기를 획득하고 유지하며, 신호 오류 상태를 판단하여 최적의 신호처리 경로를 도출한 뒤 후처리함으로써 하나의 양호한 원격측정 데이터를 획득하는 방법을 제시하는 데에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호처리장치는 프레임 구조로 이루어진 복수의 원격측정신호를 수신하는 수신부 및, 상기 수신된 복수의 원격측정신호로부터 임의의 이벤트가 발생된 상기 이벤트 프레임을 검출하고, 어느 하나의 원격측정신호로부터 검출된 이벤트 프레임의 수신 시각을 기준으로 나머지 원격측정신호로부터 검출된 상기 이벤트 프레임의 수신 시각의 시차를 각각 산출하며, 상기 산출된 각각의 시차를 보정하여 상기 복수의 원격측정신호를 상기 이벤트 프레임을 기준으로 동기화하고, 상기 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 최적 경로를 탐색하는 프로세서를 포함한다.
이때, 상기 프로세서는 상기 복수의 원격측정신호에 포함된 상기 이벤트 프레임 중 어느 하나에 오류가 있다고 판단되는 경우, 오류가 존재하지 않는 프레임에 포함된 카운터에 기초하여 상기 오류가 존재하는 이벤트 프레임의 수신 시각을 추정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 프레임 경계 패턴, 각 프레임에 포함된 보조 정보의 연속성 여부, 오류 검출 코드 정보 중 적어도 하나에 기초하여 가중치 합을 산출하고, 산출된 가중치 합에 기초하여 상기 복수의 원격측정신호에 포함된 각 프레임의 오류 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 산출된 가중치 합에 기초하여 각 프레임의 오류 상태 점수를 산출하고, 산출된 오류 상태 점수에 기초하여, 상기 동기화된 복수의 원격측정신호에 포함된 프레임 중 어느 하나의 프레임을 선택하여 융합하는 방식으로 상기 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 최적 경로를 탐색할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 1차 동기화 주기에 보정된 시차와 현재 탐색 중인 원격측정신호의 프레임 시각에 기초하여, 2차 동기화 주기에 보정될 프레임 시각이 포함되는 예상 구간을 각각 산출하고, 선택된 다른 원격측정신호의 보정된 프레임 시각이 상기 산출된 예상 구간 내에 포함되고 카운터 값이 일치하는지 여부를 검출하여 동기화 여부를 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호처리방법은 프레임 구조로 이루어진 복수의 원격측정신호를 수신하는 단계, 상기 수신된 복수의 원격측정신호로부터 임의의 이벤트가 발생된 이벤트 프레임을 검출하는 단계, 상기 복수의 원격측정신호 중 어느 하나의 원격측정신호로부터 검출된 상기 이벤트 프레임의 수신 시각을 기준으로 나머지 원격측정신호로부터 검출된 상기 이벤트 프레임의 수신 시각의 시차를 각각 산출하는 단계, 상기 산출된 각각의 시차를 보정하여 상기 복수의 원격측정신호를 상기 이벤트 프레임을 기준으로 동기화하는 단계 및, 상기 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 경로를 탐색하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 산출하는 단계는 상기 복수의 원격측정신호에 포함된 상기 이벤트 프레임 중 어느 하나에 오류가 있다고 판단되는 경우, 오류가 존재하지 않는 프레임에 포함된 카운터에 기초하여 상기 오류가 존재하는 이벤트 프레임의 수신 시각을 추정할 수 있다.
또한, 상기 산출하는 단계는 프레임 경계 패턴, 각 프레임에 포함된 보조 정보의 연속성 여부, 오류 검출 코드 정보 중 적어도 하나에 기초하여 가중치 합을 산출하고, 산출된 가중치 합에 기초하여 상기 복수의 원격측정신호에 포함된 각 프레임의 오류 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 탐색하는 단계는 상기 산출된 가중치 합에 기초하여 각 프레임의 오류 상태 점수를 산출하고, 산출된 오류 상태 점수에 기초하여, 상기 동기화된 복수의 원격측정신호에 포함된 프레임 중 어느 하나의 프레임을 선택하여 융합하는 방식으로 상기 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 경로를 탐색할 수 있다.
또한, 상기 탐색하는 단계는 1차 동기화 주기에 보정된 시차와 현재 탐색 중인 원격측정신호의 프레임 시각에 기초하여, 2차 동기화 주기에 보정될 프레임 시각이 포함되는 예상 구간을 각각 산출하고, 선택된 다른 원격측정신호의 보정된 프레임 시각이 상기 산출된 예상 구간 내에 포함되고 카운터 값이 일치하는지 여부를 검출하여 동기화 여부를 판단할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 다수 개의 원격측정신호들을 최적의 단일한 원격측정데이터로 처리할 수 있게 된다. 따라서, 전체적인 원격측정 자료처리 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.
또한, 융합 처리된 원격측정데이터는 오류가 크게 줄어들게 되어 피 측정 대상에서 송출한 데이터를 정확하게 분석할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호처리장치의 구성을 간략히 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 복수의 원격측정신호의 각 프레임을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 이벤트 프레임을 기준으로 원격측정신호의 각 프레임의 보정 시각을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 이벤트 프레임에 오류가 발생한 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 오류가 발생한 이벤트 프레임의 보정 시각을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 원격측정신호에 포함된 프레임에 대한 오류 점수를 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 복수의 원격측정신호의 동기화를 유지하면서 최적의 신호처리 경로를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호처리방법을 간략히 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 발명의 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어일 수 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서 서로 다른 실시 예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명하도록 한다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성 요소를 모두 도시하고 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 하나의 실시 예를 의미하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 '제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성 요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며, 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안될 것이다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성 요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한 해석되어서는 안된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다름을 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함하다' 또는 '구성하다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매체를 통한 간접적인 연결의 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다는 의미는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호처리장치의 구성을 간략히 도시한 블록도이다.
본 발명의 신호처리장치(100)는 수신부(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.
수신부(110)는 원격에서 측정된 신호를 무선통신방식을 통해 수신하는 구성이다. 수신부(110)는 수신된 원격측정신호를 프로세서(120)로 전달한다.
프로세서(120)는 수신된 다수 개의 원격측정신호들 사이에 프레임 수준에서 시각적 동기를 획득하고 유지하기 위해, 각각의 원격측정신호에 포함된 독립적인 기준 시각 정보와 단순 카운터와 같은 보조 정보를 활용할 수 있다.
프로세서(120)는 1차 동기화 단계에서는 서로 다른 원격측정신호들에서 각각의 임의의 이벤트 발생 여부를 검출하고, 이벤트가 발생됐다고 판단된 프레임의 수신 시각과 그 프레임의 카운터 값을 비교함으로써, 서로 다른 원격측정신호들 사이에 시차를 산출할 수 있다.
프로세서(120)는 산출된 시차 정보를 참조하여 이벤트가 발생한 시점을 기준으로 원격측정신호들 사이에 동기를 획득할 수 있다.
프로세서(120)는 각각의 원격측정신호를 처리하는 과정에서 프레임별로 오류 발생 여부를 판단하기 위해 가중치 기법을 이용한다. 이때, 프레임의 경계를 구분 짓기 위해 프레임에 주기적으로 삽입되어 있는 프레임 경계 패턴의 오류 여부, 각 프레임에 포함된 보조 정보의 연속성 여부 및 오류 검출 코드 정보가 활용될 수 있다.
프로세서(120)는 상술한 각각의 정보들에 기초하여 가중치 합을 산출하고, 산출된 가중치 합을 바탕으로 각 프레임의 오류 여부를 판단한다. 각각의 원격측정신호를 개별 처리하는 과정에서는 1차 동기화 단계에서 산출한 이벤트 발생 시점 기준의 동기화된 시차 정보를 참조하여, 프레임 별로 기준 시각 정보와 1차 보정된 시각 정보, 단순 카운터 값, 프레임 오류 정보 등을 수집하게 된다.
각 원격측정신호의 개별 처리가 종료되면, 융합 신호 처리 단계로 넘어가게 된다. 여기서는 신호를 개별 처리하는 단계에서 수집한 정보를 기초로, 2차 동기를 획득하고 유지한다. 또한, 각 프레임의 오류 점수를 기초로 여러 개의 신호 들 가운데 양호한 신호 처리 경로를 탐색하게 된다.
프로세서(120)는 1차 동기화 단계에서 산출된 시차를 이용하여 대략적으로 예상되는 동기 구간(프레임 단위)을 추정한 뒤, 단순 카운터 값을 이용하여 세밀하게 동기화를 수행하게 된다. 동기화가 이루어진 경우에는 두 신호들 사이의 기준 시각 차이를 계산하여, 두 신호의 시차 정보를 최신화할 수 있다.
최적의 신호 경로를 탐색하는 과정에서 2차 동기화는 주기적으로 반복 수행함으로써 서로 다른 신호 사이의 동기를 획득하고 유지할 수 있게 된다.
프로세서(120)는 최적의 신호 경로를 탐색할 때에는 프레임 오류 정보를 참조하여 신호의 양호함을 판단하게 되는데, 만약 신호에 오류가 발생하였다고 판단되면 현재 처리 중이던 프레임을 기준으로 나머지 예비 신호들과 2차 동기화 절차를 수행하게 된다.
프로세서(120)는 동기화가 이루어진 뒤, 동기가 맞춰진 신호들 가운데 프레임 오류 점수에 기초하여 가장 양호한 신호를 선택하는 방식으로 최적의 신호 경로를 계속 탐색한다. 프로세서(120)는 각각의 수신 시스템에서 획득된 신호가 모두 탐색될 때까지 이 과정을 반복 수행함으로써 모든 원격측정신호들을 융합한 최적의 신호 경로를 탐색할 수 있게 된다.
이러한 과정을 거쳐 최적의 융합 신호 처리 경로를 도출하게 되면, 탐색된 신호 처리 경로를 따라 원격측정 신호들을 선택적으로 처리함으로써 융합 처리 결과를 얻을 수 있고, 결국 최적의 원격측정 데이터를 획득할 수 있게 된다.
상술한 원격측정 신호의 단일 처리 과정에서 수집된 프레임 오류 점수에 관한 정보, 기준 시각 정보, 시차 정보 등은 최적 신호 경로의 탐색뿐만 아니라 융합 처리 과정에서 활용됨으로써 다수 개의 원격측정신호들 사이에 동기 상태를 유지할 수 있고, 신호 탐색 시간도 크게 줄일 수 있게 된다.
이하, 구체적인 내용은 이하 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 복수의 원격측정신호의 각 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에서, i번째 수신시스템으로 획득한 신호의 j번째 프레임 SiFj는 도 2에 도시된 바와 같이 각각 원으로 표현하였다.
또한, i번째 수신 시스템에서 j번째 프레임을 획득한 시간을 tij라 표시하였다.
또한, i번째 수신 시스템에서 획득한 j번째 프레임의 획득 시간 및 j+1번째 프레임의 획득 시간의 차이는 △tij라고 표시하였다.
편의상, 도 1의 시간(t) 축에는 첫 번째 수신 시스템에서의 j번째 프레임의 획득 시간만 표시하였다.
도 2에 나타난 바와 같이, 동일한 수신 시스템에서 연속적으로 획득한 프레임이라 하더라도 △tij와 △tij+1가 서로 다를 수 있고(△tij ≠ △tij+1)이고, 동일한 프레임이라 하더라도 서로 다른 수신 시스템에서 획득했다면, △tij와 △tij +1가 서로 다를 수 있다(△tij ≠ △tij +1).
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 이벤트 프레임을 기준으로 원격측정신호의 각 프레임의 보정 시각을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에서는 도 2에 도시된 각 신호의 프레임 중 임의의 이벤트가 발생한 프레임 F3를 기준으로 각각의 원격측정신호를 시각 정렬한 것이다. 편의상, 첫 번째 수신 시스템에서 세 번째 프레임을 획득한 시각 t13을 기준 시각으로 선택하였고, 이를 기준으로 시차를 산출하였다.
F3를 기준으로 정렬되더라도, △tij는 도 2와 동일하게 유지되나, i번째 수신 시스템에서 F3를 획득한 시각 ti3은 정렬 과정에서 각각 달라지게 된다.
도 3에서는 편의상 첫 번째 수신 시스템에서 획득한 원격측정신호를 기준으로 나머지 원격측정신호를 정렬하였으므로, i 번째 수신 시스템의 세 번째 프레임을 획득한 시각을 ti3와 동일하게 보정할 수 있으며, 이에 따라 ti3과 t13의 차이만큼 보정된 보정 시각이 각각 산출될 수 있다.
또한, i 번째 수신 시스템의 나머지 프레임에 대하여도 첫 번째 수신 시스템의 원격측정신호를 기준으로 tij과 t1j의 차이만큼 보정된 보정 시각이 각각 산출할 수 있다.
이에 따라 첫 번째 수신 시스템에서 획득한 원격측정신호를 기준으로 다른 수신 시스템에서 획득한 원격측정신호를 동기화시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 이벤트 프레임에 오류가 발생한 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같은 동기 획득 방법이 적용되기 위하여는 원격측정신호에 포함된 모든 프레임에 오류가 없다는 전제가 필요하다. 그러나, 일반적인 무선 이동 통신에서 오류가 없는 시스템은 확률적으로 거의 존재하지 않으며, 도 4에 도시된 바와 같이 세 번째 수신 시스템에서 획득한 원격측정신호 S3의 F3가 오류가 발생된 프레임일 수 있다.
이때, 임의의 이벤트가 발생한 프레임인 F3에 오류가 발생하였으므로, S3는 첫 번째 수신 시스템에서 획득한 신호 S1과 동기를 획득할 수 없을 뿐만 아니라, F3 이후의 프레임들이 어떤 프레임인지 명확하게 알 수 없게 된다.
즉, 연속하는 프레임 사이의 시간차이 △t3j는 알 수 있으나, 첫 번째 수신 시스템의 신호로 시각 정렬했을 때, S3의 보정 시각 정보는 산출할 수 없다.
따라서, 이러한 문제를 극복하기 위해서는 프레임을 구성하는 데이터 중 단순 카운터와 같은 보조 정보를 활용하여 프레임들 사이의 보정 시각을 산출하여야 하는데, 이에 대하여 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 오류가 발생한 이벤트 프레임의 보정 시각을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4와 동일한 상황에서, 추가적으로 단순 카운터가 프레임 내에 포함되어 있고, j번째 프레임에 포함된 카운터 값을 Dj와 같이 표시한 것이다. 그리고 i번째 수신 시스템에서 획득한, j번째 프레임에 포함된 카운터 값과 j+1번째 프레임에 포함된 카운터 값의 차이는 △dij와 같이 표시하였다.
S3의 F3 이후에 획득한 F4에는 오류가 없다고 가정하는 경우, F4에 포함된 카운터 값은 D4이고, 이 값은 첫 번째 수신 시스템에서 획득한 S1의 F4에 포함된 카운터 값 D4와 같을 것이다.
따라서, 세 번째 수신 시스템에서 F3 및 F4를 수신한 시각 차는 첫 번째 수신 시스템에서 F3 및 F4를 수신한 시각 차 △t13와 동일하다고 추정할 수 있다.
이에 따라, 세 번째 수신 시스템에서의 F3의 수신 시각 t33은 세 번째 수신 시스템에서 F4를 수신한 시각 정보 t34와 첫 번째 수신 시스템에서 F3 및 F4를 수신한 시각 차 △t13을 이용하여 산출할 수 있다. 즉, 세 번째 수신 시스템에서 F3의 수신 시각 t33은 t34 - △t13으로 산출될 수 있다.
이와 같은 산출 절차를 오류 프레임에 반복 적용함으로써, i번째 수신 시스템에서 획득한 원격측정신호의 모든 프레임에 대하여 첫 번째 수신 시스템에서의 이벤트 발생 시각을 기준으로 하는 보정 시각 정보를 얻을 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 원격측정신호에 포함된 프레임에 대한 오류 점수를 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 오류 체크 기능이 있는지 여부를 판단한다(S61). 순환 오류 체크 코드와 같은 오류 체크 기능이 활성화되어 있는 경우, 비교적 프레임의 오류 상태를 파악하기 쉽기 때문이다. 오류 체크 기능이 있는 경우(S61:Y), 오류가 있는지 여부를 체크하고, 오류가 없는 경우(S62:N) 가중치 a, 오류가 있는 경우(S62:Y) 가중치 b를 할당한다.
오류 체크 기능이 없는 경우(S61:N), 직관적인 오류 여부를 판단하기 어렵기 때문에, 카운터 값이 양호한지 여부를 판단한다(S62). 즉, 보조 정보인 카운터 값의 연속성을 수치로 확인하여 오류 여부를 판단하게 된다.
카운터 값의 연속성이 유지되고 있는 경우 카운터 값이 양호한 것으로 판단하여(S63:Y) 가중치 c를 할당하고, 카운터 값의 연속성이 유지되지 않는 경우 카운터 값이 양호하지 않은 것으로 판단하여(S63:N), 프레임 경계 패턴의 양호함에 따라 오류 여부를 판단하게 된다(S64).
프레임 경계 패턴이 양호한 경우(S64:Y) 가중치 d를 할당하고, 그렇지 않은 경우에는(S64:N) 가중치 e를 할당한다.
이후, 이전 프레임의 오류 점수와 현재 프레임의 가중치를 조합하여 현재 프레임의 오류 점수를 산출하고, 산출된 오류 점수를 분석파일에 저장한다(S65). 동시에 현재 프레임의 오류 점수를 다음 프레임의 오류 점수 산출을 위한 데이터로 보관하게 된다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 복수의 원격측정신호의 동기화를 유지하면서 최적의 신호처리 경로를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7a를 참조하면, 하나의 선택된 원격측정신호의 프레임 정보를 분석하여 최적 신호 처리 경로를 탐색하고 있다면, 탐색하는 신호의 프레임 분석 정보가 더 있는지 여부를 판단한다(S711). 탐색하는 신호의 프레임 분석 정보가 더 있는 경우(S711:Y), 프레임 오류 점수와 기 설정된 문턱값을 비교하여, 프레임 오류 점수가 문턱값 이상인지 여부를 판단한다(S712).
프레임 오류 점수가 문턱값 이상인 경우(S712:Y), 해당 프레임을 정상 프레임으로 판단하고, 그렇지 않은 경우에는(S712:N) 다른 신호로 탐색 경로를 전환하는 절차를 수행하는데 이에 대하여는 도 8과 관련하여 구체적으로 설명하도록 한다.
프레임 오류 점수가 문턱값 이상인 경우(S712:Y)에는 최적 신호 경로에 현재 프레임 정보를 추가한다(S713). 이후, 기 설정된 시간 이상 연속적으로 프레임 탐색 중인지 여부를 판단하고(S714), 기 설정된 시간 이상 연속적으로 프레임 탐색 중이라면(S714:Y), 다른 신호들과의 동기를 지속적으로 유지하기 위해 2차 동기화 절차(70)를 수행한다. 그렇지 않은 경우(S714:N), 현재 탐색하고 있는 신호의 프레임 정보를 계속적으로 분석한다.
2차 동기화 절차(70)에 대하여는 도 7b를 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 1차 동기화로 산출한 보정시차를 참조하여 예상되는 시간 동기 구간을 산출한다(S716). 구체적으로, 1차 동기 절차에서 보정한 시차와 탐색 중이던 원격측정신호의 프레임 시각을 조합하여, 다른 예비 신호들에서 예상되는 동기화 프레임의 시간 동기 구간을 산출하게 된다.
이때, 특정한 시각 정보를 산출하지 않고 시간 동기 구간에 대한 정보를 산출하는 이유는 로컬 클럭의 흔들림이나 통신 환경 변화 등 다양한 요인에 의해 신호 자체의 주기가 변화할 수 있기 때문이다.
이후, 다른 예비 신호들에 분석할 프레임 정보가 더 포함되어 있는지를 확인한다(S717). 분석할 프레임이 더 남아있지 않은 경우(S717:N), 모든 신호의 프레임 탐색이 끝났는지 여부를 판단하여 절차를 종료하거나 다른 예비 신호를 선택 및 탐색하게 된다.
구체적으로, 모든 신호의 프레임 탐색이 끝나지 않은 경우에는(S717:N), 동기화된 다른 신호의 프레임 오류 점수와 탐색중인 신호의 프레임 오류 점수를 비교하게 된다(S726). 동기화된 다른 신호의 프레임 오류 점수가 탐색중인 신호의 프레임 오류 점수보다 크다면(S726:Y), 동기화된 해당 신호를 선택하여 최적 경로의 탐색을 지속하는 한편, 그렇지 않은 경우라면(S726:N), 신호를 재탐색하여 도 7a에 도시된 절차를 반복하게 된다.
한편, 분석할 프레임이 더 남아있는 경우(S717:Y), 선택된 예비 신호의 보정 시각이 예상되는 시간 동기 구간에 포함되는지 여부를 판단한다(S718).
이때, 예비 신호의 보정 시각이 예상되는 시간 동기 구간에 포함되는 경우(S718:Y), 예비 신호의 프레임 오류 점수가 문턱값 이상인지 여부를 판단한다(S720). 이는 프레임이 양호한 경우에만 카운터 값이 유효하기 때문에 프레임의 오류 상태를 먼저 확인하기 위한 것이다.
프레임의 오류 점수가 문턱값 이상인 경우에는(S720:Y) 카운터 값의 일치 여부를 판단하고(S722), 일치하면 동기화가 성공한 것으로, 일치하지 않으면 동기화가 실패한 것으로 본다. 이 결과는 예비 신호의 동기 상태 및 보정 정보로 기록되고(S724), 선택된 예비 신호를 다음 예비 신호로 전환하여(S725) 2차 동기 절차(70)를 반복하여 수행하게 된다.
만약, 프레임의 오류 점수가 문턱값 미만인 경우에는(S720:N), 카운터 값을 알 수 없으므로 동기화의 성공 여부를 판단하기 어렵다. 따라서, 이 경우에는 다음 프레임의 정보를 바탕으로 시각 보정 및 비교를 수행하게 된다(S723).
한편, 예비 신호의 보정 시각이 예상되는 시간 동기 구간에 포함되지 않는 경우에는(S718:N), 예비 신호의 프레임 시각이 예상되는 동기 구간의 종료 시각보다 늦은지 여부를 판단한다(S721). 만약, 예비 신호의 프레임 시각이 동기 구간을 지나치지 않은 경우에는(S721:N) 계속해서 선택된 예비 신호의 다음 프레임 정보를 바탕으로 시각 보정 및 비교를 반복하지만(S723), 예비 신호의 프레임 시각이 동기 구간을 지나친 경우에는(S721:Y) 예비 신호에 대한 동기 획득에 실패한 것으로 판단하고 이를 기록하게 된다(S724).
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호처리방법을 간략히 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 프레임 구조로 이루어진 복수의 원격측정신호를 수신한다(S810).
이후, 수신된 복수의 원격측정신호로부터 임의의 이벤트가 발생된 이벤트 프레임을 검출한다(S820).
이후, 어느 하나의 원격측정신호로부터 검출된 이벤트 프레임의 수신 시각을 기준으로 나머지 원격측정신호로부터 검출된 이벤트 프레임의 수신 시각의 시차를 각각 산출한다(S830).
이때, 복수의 원격측정신호에 포함된 이벤트 프레임 중 어느 하나에 오류가 있다고 판단되는 경우, 오류가 존재하지 않는 프레임에 포함된 카운터에 기초하여 오류가 존재하는 이벤트 프레임의 수신 시각을 추정할 수 있다.
여기서, 프레임 경계 패턴, 각 프레임에 포함된 보조 정보의 연속성 여부, 오류 검출 코드 정보 중 적어도 하나에 기초하여 가중치 합을 산출하고, 산출된 가중치 합에 기초하여 복수의 원격측정신호에 포함된 각 프레임의 오류 여부를 판단할 수 있다.
이후, 산출된 각각의 시차를 보정하여 복수의 원격측정신호를 이벤트 프레임을 기준으로 동기화한다(S840).
이후, 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 최적경로를 탐색한다(S850).
이때, 산출된 가중치 합에 기초하여 각 프레임의 오류 점수를 산출하고, 산출된 오류 점수에 기초하여, 동기화된 복수의 원격측정신호에 포함된 프레임 중 어느 하나의 프레임을 선택하여 융합하는 방식으로, 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 최적경로를 탐색할 수 있다.
또한, 1차 동기화 주기에 보정된 시차와 현재 탐색 중인 원격측정신호의 프레임 시각에 기초하여, 2차 동기화 주기에 보정될 프레임 시각이 포함되는 예상 구간을 각각 산출하고, 선택된 다른 원격측정신호의 보정된 프레임 시각이, 산출된 예상 구간 내에 포함되고 카운터 값이 일치하는지 여부를 검출하여 동기화 여부를 판단하는 방식으로 동기화를 유지할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 다수 개의 원격측정신호들을 최적의 단일한 원격측정데이터로 처리할 수 있게 된다. 따라서, 전체적인 원격측정 자료처리 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.
또한, 융합 처리된 원격측정데이터는 오류가 크게 줄어들게 되어 피 측정 대상에서 송출한 데이터를 정확하게 분석할 수 있게 되고, 이에 따른 상황 판단도 명확하게 할 수 있게 된다.
상술한 다양한 실시 예에 따른 신호처리방법은 프로그램으로 구현되어 다양한 기록 매체에 저장될 수 있다. 즉, 각종 프로세서에 의해 처리되어 상술한 다양한 신호처리방법을 실행할 수 있는 컴퓨터 프로그램이 기록 매체에 저장된 상태로 사용될 수도 있다. 일 예로, ⅰ) 프레임 구조로 이루어진 복수의 원격측정신호를 수신하는 단계, ⅱ) 수신된 복수의 원격측정신호로부터 임의의 이벤트가 발생된 이벤트 프레임을 검출하는 단계, ⅲ) 어느 하나의 원격측정신호로부터 검출된 이벤트 프레임의 수신 시각을 기준으로 나머지 원격측정신호로부터 검출된 이벤트 프레임의 수신 시각의 시차를 각각 산출하는 단계, ⅳ) 상기 산출된 각각의 시차를 보정하여 복수의 원격측정신호를 이벤트 프레임을 기준으로 동기화하는 단계 및, ⅴ) 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 최적경로를 탐색하는 단계를 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
한편, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 신호처리장치 110: 수신부
120: 프로세서

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 신호처리장치에 있어서,
    프레임 구조로 이루어진 복수의 원격측정신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 수신된 복수의 원격측정신호로부터 임의의 이벤트가 발생된 이벤트 프레임을 검출하고, 상기 복수의 원격측정신호 중 어느 하나의 원격측정신호로부터 검출된 상기 이벤트 프레임의 수신 시각을 기준으로 나머지 원격측정신호로부터 검출된 상기 이벤트 프레임의 수신 시각의 시차를 각각 산출하며, 상기 산출된 각각의 시차를 보정하여 상기 복수의 원격측정신호를 상기 이벤트 프레임을 기준으로 동기화하고, 상기 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 경로를 탐색하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 원격측정신호에 포함된 상기 이벤트 프레임 중 어느 하나에 오류가 있다고 판단되는 경우, 오류가 존재하지 않는 프레임에 포함된 카운터에 기초하여 상기 오류가 존재하는 이벤트 프레임의 수신 시각을 추정하며, 프레임 경계 패턴, 각 프레임에 포함된 보조 정보의 연속성 여부, 오류 검출 코드 정보 중 적어도 하나에 기초하여 가중치 합을 산출하고, 산출된 가중치 합에 기초하여 상기 복수의 원격측정신호에 포함된 각 프레임의 오류 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 산출된 가중치 합에 기초하여 각 프레임의 오류 상태 점수를 산출하고, 산출된 오류 상태 점수에 기초하여, 상기 동기화된 복수의 원격측정신호에 포함된 프레임 중 어느 하나의 프레임을 선택하여 융합하는 방식으로 상기 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 경로를 탐색하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    1차 동기화 주기에 보정된 시차와 현재 탐색 중인 원격측정신호의 프레임 시각에 기초하여, 2차 동기화 주기에 보정될 프레임 시각이 포함되는 예상 구간을 각각 산출하고, 선택된 다른 원격측정신호의 보정된 프레임 시각이 상기 산출된 예상 구간 내에 포함되고 카운터 값이 일치하는지 여부를 검출하여 동기화 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 신호처리장치에서 수행하는 신호처리방법으로서,
    프레임 구조로 이루어진 복수의 원격측정신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 복수의 원격측정신호로부터 임의의 이벤트가 발생된 이벤트 프레임을 검출하는 단계;
    상기 복수의 원격측정신호 중 어느 하나의 원격측정신호로부터 검출된 상기 이벤트 프레임의 수신 시각을 기준으로 나머지 원격측정신호로부터 검출된 상기 이벤트 프레임의 수신 시각의 시차를 각각 산출하는 단계;
    상기 산출된 각각의 시차를 보정하여 상기 복수의 원격측정신호를 상기 이벤트 프레임을 기준으로 동기화하는 단계; 및
    상기 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 경로를 탐색하는 단계;를 포함하고,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 복수의 원격측정신호에 포함된 상기 이벤트 프레임 중 어느 하나에 오류가 있다고 판단되는 경우, 오류가 존재하지 않는 프레임에 포함된 카운터에 기초하여 상기 오류가 존재하는 이벤트 프레임의 수신 시각을 추정하며, 프레임 경계 패턴, 각 프레임에 포함된 보조 정보의 연속성 여부, 오류 검출 코드 정보 중 적어도 하나에 기초하여 가중치 합을 산출하고, 산출된 가중치 합에 기초하여 상기 복수의 원격측정신호에 포함된 각 프레임의 오류 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탐색하는 단계는,
    상기 산출된 가중치 합에 기초하여 각 프레임의 오류 상태 점수를 산출하고, 산출된 오류 상태 점수에 기초하여, 상기 동기화된 복수의 원격측정신호에 포함된 프레임 중 어느 하나의 프레임을 선택하여 융합하는 방식으로 상기 동기화된 복수의 원격측정신호를 융합하기 위한 경로를 탐색하는 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 탐색하는 단계는,
    1차 동기화 주기에 보정된 시차와 현재 탐색 중인 원격측정신호의 프레임 시각에 기초하여, 2차 동기화 주기에 보정될 프레임 시각이 포함되는 예상 구간을 각각 산출하고, 선택된 다른 원격측정신호의 보정된 프레임 시각이 상기 산출된 예상 구간 내에 포함되고 카운터 값이 일치하는지 여부를 검출하여 동기화 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 신호처리방법.
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