KR20210070610A - Communication system using tracking algorithm - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 추적 안테나 및 지향성 안테나를 이용하는 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a communication system using a tracking algorithm. More particularly, it relates to a communication system using a tracking antenna and a directional antenna.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the embodiments of the present invention and does not constitute the prior art.
전통적인 영상정보용 데이터링크는 감시정찰 비행체가 촬영한 영상 데이터나 감청한 신호 데이터를 수십 내지 수백km의 장거리에 떨어진 지상 통신장비로 송신하는 1 대 1의 구조의 무선 통신시스템이다. 영상정보용 데이터링크 통신 시스템은 수십 Mbps 이상의 대용량의 정보를 수십 내지 수백km까지 송, 수신할 수 있도록 지상 통신장비와 비행체에 지향성이 높은 고 이득의 안테나를 탑재하고 운용 중에도 대향하는 안테나를 상호 추적할 수 있는 기술구조를 보유하고 있으며 이와 관련한 추적 방법 및 추적이탈 복구 방법에 관한 여러 방법이 제시되어 있다.The traditional data link for video information is a one-to-one wireless communication system that transmits video data captured by surveillance and reconnaissance aircraft or intercepted signal data to ground communication equipment located at a distance of several tens to hundreds of kilometers. The data link communication system for image information is equipped with high-gain antennas with high directivity in ground communication equipment and aircraft to transmit and receive large-capacity information of tens of Mbps or more up to tens to hundreds of kilometers, and mutually track opposing antennas during operation. It has a technical structure that can do it, and several methods related to the tracking method and the tracking deviation recovery method are suggested.
최근 영상정보용 데이터링크는 감시정찰체계의 영상, 신호 정보를 송, 수신하는 기존 역할에 더하여 공중계층에서 공중과 지상, 공중과 공중, 공중과 위성 등의 링크를 구성함으로써 공중(Airborne)을 중심으로 다계층(지상, 공중, 위성 등)의 통신망을 구축하는데 중요한 역할을 수행하는 방향으로 발전하고 있다.Recently, in addition to the existing role of transmitting and receiving video and signal information of the surveillance and reconnaissance system, the data link for video information is based on airborne by constructing links between air and ground, air and air, and air and satellite in the air layer. It is developing in the direction of playing an important role in building multi-layered (terrestrial, air, satellite, etc.) communication networks.
지상의 장비가 비행체에서 획득한 영상을 수신하기 위해서는 비행체 추적이 선행 되어야 한다. 그러나, 실제 비행 시험 시 외부환경(가시선 차단, 비행체 탐색 영역 이탈 등)으로 인해, 지상 장비의 데이터 링크가 비행체 추적이 늦어져 실시간으로 영상을 수신 받지 못하는 경우가 빈번하였다. In order for the ground equipment to receive the image acquired from the vehicle, the tracking of the vehicle must be preceded. However, during the actual flight test, due to the external environment (block of line of sight, departure from the vehicle search area, etc.), the data link of the ground equipment was delayed in tracking the vehicle, so it was frequently not possible to receive images in real time.
본 발명은 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 비행체 추적을 빠르고 효율적으로 하기 위해, 기존 시스템에서의 안테나가 지향성에서 광역 빔으로 중간에 전환하는 불필요한 과정을 없애고, 즉각적으로 비행체에 대한 위치정보를 사용할 수 있도록 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention eliminates the unnecessary process of converting the antenna in the existing system from directional to wide-area beam in the middle in order to quickly and efficiently track the vehicle in order to solve the above-mentioned conventional problem, and immediately obtain location information about the vehicle An object of the present invention is to provide a communication system using a tracking algorithm that can be used.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다Other objects not specified in the present invention may be further considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템은, 추적하고자 하는 타겟의 위치에 대한 위치정보를 획득하기 위해 제1 빔 폭을 갖는 제1 방사 신호를 방사하는 추적 안테나, 상기 타겟의 위치에 대한 위치정보를 상기 추적 안테나와 함께 추적하기 위해 상기 타겟이 위치하는 지점을 향해 상기 제1 빔 폭과는 상이한 제2 빔 폭을 갖는 제2 방사 신호를 방사하는 지향성 안테나 및 다운링크를 통해 상기 타겟으로부터 수신하는 제1 수신 신호 또는 제2 수신 신호를 기반으로 상기 타겟의 위치정보를 획득한 후, 상기 타겟으로부터 획득된 영상 신호를 수신하는 통신부를 포함할 수 있다. A communication system using a tracking algorithm according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a tracking system that emits a first radiation signal having a first beam width in order to obtain position information on a location of a target to be tracked. An antenna, a directional antenna for emitting a second radiation signal having a second beam width different from the first beam width toward a point where the target is located in order to track location information on the location of the target together with the tracking antenna and a communication unit configured to receive the image signal obtained from the target after obtaining the location information of the target based on the first received signal or the second received signal received from the target through a downlink.
또한, 상기 타겟은 비행체이고, 상기 추적 안테나 또는 상기 지향성 안테나는 상기 타겟과 통신 연결되어, 상기 타겟으로부터 획득된 영상 신호를 다운링크를 통해 수신할 수 있다.In addition, the target is an air vehicle, and the tracking antenna or the directional antenna is communicatively connected to the target, and may receive an image signal obtained from the target through a downlink.
또한, 상기 타겟의 추적 여부에 따라 상기 타겟으로부터 획득된 상기 영상 신호를 수신 받기 위한 상기 추적 안테나 또는 상기 지향성 안테나의 전송 모드를 전환시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.The control unit may further include a control unit for switching a transmission mode of the tracking antenna or the directional antenna for receiving the image signal obtained from the target according to whether the target is tracked.
또한, 상기 제어부는, 상기 지향성 안테나가 수신하는 제2 수신 신호를 기반으로 획득되는 상기 타겟의 위치정보를 우선적으로 고려하여 상기 타겟의 추적 여부를 결정하되, 상기 지향성 안테나가 상기 제2 수신 신호를 미리 정해진 제한 시간 이상 수신하지 아니하는 경우, 상기 추적 안테나가 수신하는 제1 수신 신호를 기반으로 상기 타겟의 위치정보를 획득함에 따라 상기 타겟의 추적 여부를 결정할 수 있다.In addition, the control unit determines whether to track the target by preferentially considering the location information of the target obtained based on the second reception signal received by the directional antenna, and the directional antenna receives the second reception signal When the reception is not performed for more than a predetermined time limit, it is possible to determine whether to track the target as the location information of the target is acquired based on the first reception signal received by the tracking antenna.
또한, 상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나는 상기 타겟의 위치정보가 획득되기 전 상기 타겟으로부터 상기 영상을 수신하기 위한 다운링크 전송속도를 저속 모드로 설정하고, 상기 제어부는, 상기 타겟의 추적 여부에 따라 상기 타겟이 추적된 것으로 판단하면, 상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나의 다운링크 전송속도를 저속 모드에서 고속 모드로 설정 변경할 수 있다. In addition, the tracking antenna and the directional antenna set a downlink transmission rate for receiving the image from the target to a low speed mode before the location information of the target is obtained, and the control unit, according to whether the target is tracked When it is determined that the target is tracked, the downlink transmission rates of the tracking antenna and the directional antenna may be set and changed from a low speed mode to a high speed mode.
또한, 상기 타겟의 위치정보는, 상기 타겟의 고각, 방위각, 속도 및 크기 중 적어도 하나일 수 있다.In addition, the location information of the target may be at least one of an elevation angle, an azimuth angle, a speed, and a size of the target.
또한, 상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나는 지상 관제 장비에 탑재되고, 상기 제어부는, 상기 타겟의 추적 여부에 따라 상기 타겟이 추적된 것으로 판단되면, 추적된 타겟의 위치를 고려하여 상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나의 지향방향을 제어할 수 있다.In addition, the tracking antenna and the directional antenna are mounted on the ground control equipment, and when it is determined that the target is tracked according to whether or not the target is tracked, the tracking antenna and the tracking antenna are considered in consideration of the location of the tracked target. The directivity of the directional antenna can be controlled.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템은, 외부의 객체에 대한 영상을 획득하는 비행체 및 상기 비행체의 위치에 대한 위치정보를 획득하기 위해 제1 빔 폭을 갖는 제1 방사 신호를 방사하는 추적 안테나, 상기 타겟의 위치에 대한 위치정보를 상기 추적 안테나와 함께 추적하기 위해 상기 타겟이 위치하는 지점을 향해 상기 제1 빔 폭과는 상이한 제2 빔 폭을 갖는 제2 방사 신호를 방사하는 지향성 안테나 및 다운링크를 통해 상기 타겟으로부터 수신하는 제1 수신 신호 또는 제2 수신 신호를 기반으로 상기 타겟의 위치정보를 획득한 후, 상기 타겟으로부터 획득된 영상 신호를 수신하는 통신부를 포함하는 지상 관제 장치를 포함할 수 있다.A communication system using a tracking algorithm according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is a first beam width to obtain location information on the location of the vehicle and the vehicle for acquiring an image of an external object A tracking antenna emitting a first radiation signal having a second beam width different from the first beam width toward a point at which the target is located in order to track location information about the location of the target together with the tracking antenna. After obtaining the location information of the target based on the first received signal or the second received signal received from the target through a directional antenna emitting a second radiation signal and a downlink, the image signal obtained from the target is received It may include a ground control device including a communication unit.
또한, 상기 비행체는, 상기 획득한 영상을 상기 추적 안테나 또는 상기 지향성 안테나와 통신 연결되며, 상기 영상 신호를 다운링크를 통해 상기 지상 관제 장치로 전송할 수 있다. In addition, the vehicle may communicate the acquired image with the tracking antenna or the directional antenna, and transmit the image signal to the ground control device through a downlink.
또한, 상기 지상 관제 장치는, 상기 비행체의 추적 여부에 따라 상기 비행체로부터 상기 영상 신호를 수신 받기 위한 상기 추적 안테나 또는 상기 지향성 안테나의 전송 모드를 전환시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, the ground control device may further include a control unit for switching the transmission mode of the tracking antenna or the directional antenna for receiving the image signal from the vehicle according to whether the vehicle is tracked.
또한, 상기 제어부는, 상기 지향성 안테나가 수신하는 제2 수신 신호를 기반으로 획득되는 상기 타겟의 위치정보를 우선적으로 고려하여 상기 타겟의 추적 여부를 결정하되, 상기 지향성 안테나가 상기 제2 수신 신호를 미리 정해진 제한 시간 이상 수신하지 아니하는 경우, 상기 추적 안테나가 수신하는 제1 수신 신호를 기반으로 상기 타겟의 위치정보를 획득함에 따라 상기 타겟의 추적 여부를 결정할 수 있다.In addition, the control unit determines whether to track the target by preferentially considering the location information of the target obtained based on the second reception signal received by the directional antenna, and the directional antenna receives the second reception signal When the reception is not performed for more than a predetermined time limit, it is possible to determine whether to track the target as the location information of the target is acquired based on the first reception signal received by the tracking antenna.
또한, 상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나는 상기 타겟의 위치정보가 획득되기 전 상기 타겟으로부터 상기 영상을 수신하기 위한 다운링크 전송속도를 저속 모드로 설정하고, 상기 제어부는, 상기 타겟의 추적 여부에 따라 상기 타겟이 추적된 것으로 판단하면, 상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나의 다운링크 전송속도를 저속 모드에서 고속 모드로 설정 변경할 수 있다.In addition, the tracking antenna and the directional antenna set a downlink transmission rate for receiving the image from the target to a low speed mode before the location information of the target is obtained, and the control unit, according to whether the target is tracked When it is determined that the target is tracked, the downlink transmission rates of the tracking antenna and the directional antenna may be set and changed from a low speed mode to a high speed mode.
본 발명의 실시예에 따른 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템은 지상 데이터링크가 지향성 안테나와 추적 안테나(광역 빔 안테나)로 절체하는 동작이 별도로 수행하지 않아도 되므로 비행체(타겟)를 재추적하기 위해 소요되는 시간을 단축할 수 있다.In the communication system using the tracking algorithm according to the embodiment of the present invention, the operation of switching the terrestrial data link between the directional antenna and the tracking antenna (wide beam antenna) does not need to be separately performed, so the time it takes to re-track the vehicle (target) can be shortened
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 관제 서버와 비행체의 통신 방법을 시간의 흐름에 따라 개략적으로 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a communication system using a tracking algorithm according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically showing a communication system using a tracking algorithm according to another embodiment of the present invention.
3 is a flowchart schematically illustrating a communication method between a ground control server and an aircraft according to an embodiment of the present invention over time.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록”등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it does not exclude other components unless otherwise stated, but may further include other components. In addition, terms such as “…unit”, “…group”, “module”, and “block” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware. and a combination of software.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description may be omitted.
종래의 지상데이터링크 장비가 비행체에 탑재된 항공데이터링크를 추적 후, 필요 시 지상데이터링크 장비가 비행체에서 촬영한 영상을 수신 받는다. After the conventional ground data link equipment tracks the air data link mounted on the vehicle, if necessary, the ground data link equipment receives the image taken from the vehicle.
또한, 종래의 시스템은 다양한 가시선 차단, 조종사가 사전 계획된 비행 경로와 다르게 비행하는 경우 등과 같은 외부 환경이 발생하는 경우, 지상데이터링크 장비와 비행체의 링크 단절이 생기고, 이에 따라 지상데이터링크 장비는 비행체를 재추적하였다. 지상데이터링크 장비로부터의 비행체 재추적이 지연되면, 지상데이터링크 장비는 비행체에서 촬영한 영상을 수신하지 못하게 된다. In addition, in the conventional system, when an external environment such as various line-of-sight blocking or when the pilot flies differently from the pre-planned flight path occurs, the link between the ground data link equipment and the aircraft occurs, and accordingly, the ground data link equipment becomes the aircraft was retraced. If the retracing of the vehicle from the ground data link equipment is delayed, the ground data link equipment cannot receive the image captured by the aircraft.
이하에서는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 비행체 추적을 빠르고 효율적으로 하기 위해, 기존 시스템에서의 안테나가 지향성에서 광역 빔으로 중간에 전환하는 불필요한 과정을 없애고, 즉각적으로 비행체에 대한 위치정보를 사용할 수 있도록 하는 본 발명의 실시예에 따른 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템 및 방법의 구성을 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, in order to quickly and efficiently track the vehicle in order to solve the conventional problems as described above, the unnecessary process of converting the antenna in the existing system from the directivity to the wide beam in the middle is eliminated, and the location information about the vehicle is immediately obtained. A configuration of a communication system and method using a tracking algorithm according to an embodiment of the present invention that can be used will be described in detail with reference to the related drawings.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 일 실시예에 따른 본 발명의 통신 시스템은 비행체(항공기)가 촬영한 영상을 실시간 지상으로 송수신하는 시스템일 수 있다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a communication system using a tracking algorithm according to an embodiment of the present invention. The communication system of the present invention according to an embodiment may be a system for transmitting and receiving an image photographed by an aircraft (aircraft) to the ground in real time.
본 실시예에 따른 도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은 추적 안테나(100), 지향성 안테나(200), 통신부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1 according to the present embodiment, a communication system according to an embodiment of the present invention may include a
본 발명의 또 다른 일 실시예에 통신 시스템은, 상기 추적 안테나(100), 지향성 안테나(200), 통신부(300) 및 제어부(400)를 포함하는 지상 관제 서버와 비행체를 포함하여 구성될 수 있다. In another embodiment of the present invention, the communication system may be configured to include a ground control server including the
도2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 일 실시예에 따른 도2에 따른 통신 시스템은 추적 안테나(11)와 지향성 안테나(12)를 포함하는 지상 관제 서버(13)와, 비행체(14)로 구성될 수 있다.2 is a diagram schematically showing a communication system using a tracking algorithm according to another embodiment of the present invention. The communication system according to FIG. 2 according to an embodiment may include a
비행체(14)는 외부 객체에 대한 영상을 촬영하고, 촬영한 영상을 통신 연결되는 지상 관제 서버로 전송할 수 있다. The
이렇게, 비행체가 지상 관제 서버로 획득한 영상을 전송하기 위하여는 먼저, 지상 관제 서버의 지상 데이터링크와 비행체의 항공 데이터링크간 링크 연결이 되어야 한다. 지상 데이터링크와 비행체의 항공 데이터링크간 링크 연결을 위해서는 지상 관제 서버에서 이동 중인 비행체를 추적하여야 링크 연결을 상호간 수행할 수 있다.In this way, in order for the vehicle to transmit the acquired image to the ground control server, first, a link connection between the ground data link of the ground control server and the air data link of the vehicle must be established. For link connection between the ground data link and the aerial data link of the vehicle, the ground control server must track the moving vehicle in order to perform the link connection with each other.
지상 관제 서버는 통신 링크, 보다 자세하게는 다운 링크를 통해 비행체의 위치에 대한 정보를 수신 받고, 수신 받은 비행체의 위치에 대한 정보를 고려하여, 비행체로부터 획득된 영상을 다시 다운 링크로 전달받기 위해 추적 안테나(100), 및 지향성 안테나(200)를 상기 비행체의 위치를 향하도록 지향 각도를 제어할 수 있다. 이하에서는 다시 도1을 참조하여 지상 관제 서버를 구성하는 구성들에 대하여 설명한다.The ground control server receives information on the location of the vehicle through a communication link, more specifically, the downlink, and takes into account the received information on the location of the vehicle, and tracks the image obtained from the vehicle to be delivered back to the downlink. The
본 발명의 실시예에 따른 추적 안테나(100)는 비행체의 위치에 대한 위치정보 및 영상신호를 전달 받기 위해 업링크 및 다운링크를 통해 신호를 송수신함으로써 무선 통신할 수 있다. 본 실시예에 따른 추적 안테나(100)는 제1 빔 폭(beam width)의 지향 특성을 가질 수 있다.The
여기서, 추적 안테나(100)는 광역 빔 안테나로서, 추적 안테나가 송수신하는 신호의 제1 빔 폭(탐색 폭)은 지향성 안테나(200)가 송수신하는 신호의 제2 빔 폭(탐색 폭)보다 넓어, 비행체에 대한 정보를 수신할 수 있는 영역범위가 넓다. Here, the
다만, 추적 안테나(100)는 지향성 안테나(200)에 비해 빔 폭이 넓은 대신 이득이 낮아, 안테나의 낮은 이득을 보상하기 위해서는 대역폭을 적게 사용하도록 데이터 전송 속도를 저속모드로 사용하는 것이 바람직하다. However, since the
본 발명의 실시예에 따른 지향성 안테나(200)는 상기 추적 안테나(100)와 마찬가지로 비행체의 위치에 대한 위치정보 및 영상신호를 전달 받기 위해 업링크 및 다운링크를 통해 신호를 송수신함으로써 무선 통신할 수 있다. 본 실시예에 따른 지향성 안테나(200)는 추적 안테나(100)의 제1 빔 폭과는 상이한 제2 빔 폭의지향 특성을 가질 수 있다.The
여기서, 지향성 안테나(200)가 송수신하는 신호의 제2 빔 폭(탐색 폭)은 추적 안테나가 송수신하는 신호의 제1 빔 폭(탐색 폭)보다는 좁은 영역의 탐색 폭을 가진다. 지향성 안테나는 이득에 따라 추적 안테나에 비해 통신거리를 최대 10배까지 증가시킬 수 있는 장점이 있다.Here, the second beam width (search width) of the signal transmitted and received by the
본 발명의 통신 시스템은, 실시간으로 이동하는 비행체와의 통신 연결을 통해 비행체로부터 획득되는 영상 신호를 전달 받아야하기 때문에, 이동하는 비행체의 위치를 계속해서 확인함으로써, 추적 안테나(100) 및 지향성 안테나(200)의 지향방향을 조절해야 한다. 그런데, 비행체가 장애물에 의해 가려지게 되는 경우, 지향성 안테나(200)만으로는 비행체의 위치 또는 통신 연결이 차단될 수도 있다. 본 발명의 추적 안테나(100)는 지향성 안테나(200)에 비해 탐색 폭이 넓은 지향 특성을 가지고 있으므로, 이와 같은 상황에서 장애물에 가려진 비행체를 재빠르게 다시 추적하여 통신 연결할 수 있다. 즉, 본 발명의 통신 시스템은 추적 안테나(100)를 이용하여 비행체와의 통신 연결을 지속해서 유지할 수 있도록 하고, 높은 이득을 갖는 지향성 안테나(200)를 이용하여 통신거리를 충분히 확보함으로써 비행체로부터 획득되는 영상 신호를 다운링크로 전달받는데 효과적이다. Since the communication system of the present invention needs to receive an image signal obtained from the vehicle through a communication connection with the moving vehicle in real time, by continuously checking the location of the moving vehicle, the tracking
본 발명의 통신 시스템은, 지상 관제 서버와 비행체를 통신 연결(링크 연결)하기 위해 지상 관제 서버의 추적 안테나(100) 및 지향성 안테나(200)를 이용하여 비행체를 추적하기 위한 초기 운용 시, 추적 안테나(100) 및 지향성 안테나(200)를 동시 운용할 수 있다.The communication system of the present invention uses the
본 발명의 통신 시스템은 비행체를 추적하기 위해, 추적 안테나와 지향성 안테나를 동시 운용함에 따라, 비행체를 추적하기 위해 추적 안테나만을 운용하다가 지향성 안테나를 운용하는 운용 모드를 변경하는 불필요한 시간과, 비행체와 지상 관제 서버의 거리에 따라 운용할 안테나를 선택하는 과정을 삭제할 수 있다. The communication system of the present invention uses the tracking antenna and the directional antenna to track the vehicle at the same time, so unnecessary time to change the operating mode of operating the directional antenna while operating only the tracking antenna to track the vehicle, and the vehicle and the ground The process of selecting an antenna to operate according to the distance of the control server can be deleted.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 통신부(300)는, 추적 안테나(100) 및 지향성 안테나(200)를 통해 비행체의 위치 정보 및 비행체로부터 획득된 외부 객체에 대한 영상을 다운링크로 수신할 수 있다. In addition, the communication unit 300 according to an embodiment of the present invention may receive, through the tracking
여기서, 본 발명의 통신부(300)가 획득하게 되는 비행체의 위치정보란 비행체(타겟)의 고각, 방위각, 속도, 및 크기 중 적어도 하나의 정보일 수 있다.Here, the location information of the vehicle to be obtained by the communication unit 300 of the present invention may be information of at least one of the elevation, azimuth, speed, and size of the vehicle (target).
통신부(300)는 업링크를 통해 추적 안테나(100)로부터 방사되는 제1 방사 신호를 송신하는 제1 송신부, 다운링크를 통해 추적 안테나(100)로 입력되는 제1 수신 신호를 수신하는 제1 수신부, 업링크를 통해 지향성 안테나(200)로부터 방사되는 제2 방사 신호를 송신하기 위한 제2 송신부, 및 다운링크를 통해 지향성 안테나(200)로 입력되는 제2 수신 신호를 수신하는 제2 수신부를 포함하는 개념일 수 있다.The communication unit 300 includes a first transmitter for transmitting a first radiation signal radiated from the tracking
통신부(300)는 수신되는 제1 수신 신호 또는 제2 수신 신호를 이용하여 비행체의 위치정보 및 비행체로부터 획득된 영상을 수신할 수 있다. The communication unit 300 may receive the location information of the vehicle and the image obtained from the vehicle by using the received first reception signal or the second reception signal.
통신부(300)가 영상을 수신하기 위해서는 추적 안테나(100) 및 지향성 안테나(200)의 다운 링크 전송 속도를 저속에서 고속으로 변경하고, 전송 모드가 변경된 추적 안테나(100)로부터 방사되는 제1 방사 신호를 이용하거나 지향성 안테나(200)로부터 방사되는 제2 방사 신호를 이용할 수 있지만, 상대적으로 이득이 높은 제2 방사 신호를 이용하여 영상을 수신하는 것이 바람직하다.In order for the communication unit 300 to receive an image, the downlink transmission speed of the tracking
본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 운용 초기에는 추적 안테나(100) 및 지향성 안테나(100)의 전송 속도를 저속(저속 모드)로 설정하고, 비행체 추적 후에는, 비행체에서 획득된 영상을 수신하기 위하여, 추적 안테나(100) 또는 지향성 안테나(200)의 전송 속도를 저속에서 고속으로 전환시킬 수 있다.The control unit 400 according to an embodiment of the present invention sets the transmission speed of the tracking
제어부(400)는 제1 방사 신호 또는 제2 방사 신호를 통해 비행체의 위치정보를 획득할 수 있고, 획득하는 위치정보를 고려하여 비행체의 추적 여부를 결정할 수 있다.The controller 400 may acquire the location information of the vehicle through the first radiation signal or the second radiation signal, and may determine whether to track the vehicle in consideration of the obtained location information.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(400)는 제1 수신 신호 및 제2 수신신호 중 지향성 안테나(200)가 수신하는 제2 수신 신호가 제1 수신 신호에 비해 신호 이득이 높기 때문에 제2 수신 신호를 통해 획득되는 비행체의 위치정보를 우선적으로 고려하여, 비행체의 추적 여부를 결정할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the control unit 400 is a second received signal received by the
다만, 지향성 안테나(200)가 다운링크를 통해 상기 비행체로부터 수신되는 제2 수신 신호를 통신부(300)에서 미리 정해진 제한 시간 이상 수신하지 못하는 경우, 제어부(400)는 추적 안테나(100)로부터 넓은 빔 폭(제1 빔 폭)으로 방사되는 제1 방사 신호를 기반으로 비행체의 위치 정보를 획득함에 따라 비행체의 추적 여부를 결정할 수도 있다.However, when the
또한, 제어부(400)는 상술한 바와 같은 과정을 통해 비행체를 추적한 후에는, 추적된 비행체의 위치를 고려하여 추적 안테나(100) 및 지향성 안테나(200)가 지향하는 지향방향이 다시 추적된 비행체를 향하도록 지향방향을 제어할 수 있다.In addition, after the control unit 400 tracks the vehicle through the process as described above, the tracking
다음으로 도3을 참조하여 본 발명의 통신 시스템의 지상 관제 장비가 비행체로부터 영상을 수신하는 과정까지의 동작을 후술한다. 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 관제 장비와 비행체의 통신 방법을 시간의 흐름에 따라 개략적으로 도시한 흐름도이다.Next, with reference to FIG. 3, the operation until the process of receiving the image from the vehicle by the ground control equipment of the communication system of the present invention will be described later. 3 is a flowchart schematically illustrating a communication method between the ground control equipment and an aircraft according to an embodiment of the present invention over time.
본 발명의 통신 시스템의 운용 초기인 S302 단계에서는 지상 관제 장비의 통신부와 비행체의 링크가 단절되어 있는 상태이다.In step S302, which is the initial operation of the communication system of the present invention, the link between the communication unit of the ground control equipment and the aircraft is disconnected.
이로써, 링크 연결하고자 하는 비행체를 추적하기 위해 제어부는 S304 단계에서 지향성 안테나가 제2 방사 신호를 방사하도록 함으로써 지향성 안테나를 운용하고, S306 단계에서 추적 안테나가 제1 방사 신호를 방사하도록 함으로써 추적 안테나를 운용한다. S304 단계와 S306 단계는 동시적인 시점일 수 있다. Accordingly, in order to track the aircraft to be linked, the control unit operates the directional antenna by causing the directional antenna to emit the second radiation signal in step S304, and the tracking antenna by letting the tracking antenna emit the first radiation signal in step S306 operate Steps S304 and S306 may be at the same time.
제어부는, S304 단계 및 S306 단계에서 추적 안테나 및 지향성 안테나를 운용 시, 각 안테나들이 링크를 통해 영상을 전달 받을 수 있는 전송 속도를 저속 모드로 설정하여 운용될 수 있도록 제어할 수 있다.When operating the tracking antenna and the directional antenna in steps S304 and S306, the controller may set a transmission rate at which each antenna can receive an image through a link to a low speed mode and control it to be operated.
그리고, S308 단계 및 S310 단계에서 제어부는 통신부에서 수신한 제1 수신 신호 및 제2 수신 신호를 기초로 비행체의 위치정보를 획득하였는지 확인한다.And, in steps S308 and S310, the control unit checks whether the location information of the aircraft is obtained based on the first received signal and the second received signal received from the communication unit.
제어부는 지향성 안테나로부터 수신되는 제2 수신 신호를 우선적으로 고려하여 비행체의 위치정보를 확인할 수 있다. 만약, S308 단계에서 제어부가 제2 수신 신호를 이용하여 비행체의 위치 정보를 획득한다면, S314 단계로 진행되어 제어부가 추적 안테나 및 지향성 안테나의 지향방향을 획득된 위치정보에 따른 비행체의 위치로 향하도록 지향각도를 제어한다.The control unit may check the location information of the vehicle by preferentially considering the second received signal received from the directional antenna. If, in step S308, the control unit acquires the location information of the vehicle by using the second received signal, it proceeds to step S314 so that the control unit directs the tracking antenna and the directional antenna to the location of the vehicle according to the obtained location information. Control the orientation angle.
반면, S308 단계에서 제어부가 제2 수신 신호를 통해 비행체의 위치정보를 획득하지 못하고, 제2 수신 신호를 미리 정해진 제한 시간 이상 수신하지 못하는 경우(S310), 제어부는 S312 단계로 진행되어 추적 안테나로부터 방사된 제1 방사 신호를 이용하여 비행체의 위치정보를 획득한다. 이에 따라 S314 단계로 진행된다.On the other hand, in step S308, if the control unit fails to obtain the location information of the vehicle through the second reception signal and does not receive the second reception signal for more than a predetermined time limit (S310), the control unit proceeds to step S312 and receives the information from the tracking antenna. The position information of the aircraft is obtained by using the first radiation signal emitted. Accordingly, it proceeds to step S314.
S314 단계에서 제어부가 추적 안테나 및 지향성 안테나의 지향방향을 제1 수신 신호 또는 제2 수신 신호를 통해 획득된 비행체의 위치정보에 따른 비행체의 위치로 제어하고, 추적 안테나 및 지향성 안테나의 지향방향이 변경되어 추적 안테나 및 지향성 안테나가 다시 비행체와 통신 연결될 수 있다.In step S314, the control unit controls the directional direction of the tracking antenna and the directional antenna to the position of the vehicle according to the position information of the vehicle obtained through the first received signal or the second received signal, and the directing direction of the tracking antenna and the directional antenna is changed As a result, the tracking antenna and the directional antenna can be communicatively connected to the aircraft again.
이에 따라 비행체를 추적하면, 제어부는 S316 단계에서 비행체와 링크 연결되는 추적 안테나 및 지향성 안테나의 전송속도를 저속에서 고속 모드로 전환시킨다. Accordingly, if the vehicle is tracked, the control unit switches the transmission speed of the tracking antenna and the directional antenna linked to the vehicle in step S316 from the low speed to the high speed mode.
그리고, S320 단계에서 전송속도가 고속 모드로 전환된 추적 안테나 및 지향성 안테나는 다운 링크를 통해 비행체로부터 획득된 외부 객체 또는 표적에 대한 표적 영상을 수신할 수 있다.In addition, the tracking antenna and the directional antenna whose transmission speed is switched to the high-speed mode in step S320 may receive an external object or target image of the target obtained from the vehicle through the downlink.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.Even if all the components constituting the embodiment of the present invention described above are described as being combined or operated in combination, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, within the scope of the object of the present invention, all the components may operate by selectively combining one or more. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components are selectively combined to perform some or all of the functions of one or a plurality of hardware programs It may be implemented as a computer program having In addition, such a computer program is stored in a computer readable media such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., read and executed by a computer, thereby implementing the embodiment of the present invention. The recording medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, and the like.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions are possible within the range that does not depart from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are for explaining, not limiting, the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템
12, 100: 추적 안테나
11, 200: 지향성 안테나
300: 통신부
400: 제어부
13: 지상 관제 장치
14: 비행체, 타겟10: Communication system using tracking algorithm
12, 100: tracking antenna
11, 200: directional antenna
300: communication department
400: control unit
13: ground control system
14: vehicle, target
Claims (12)
상기 타겟의 위치에 대한 위치정보를 상기 추적 안테나와 함께 추적하기 위해 상기 타겟이 위치하는 지점을 향해 상기 제1 빔 폭과는 상이한 제2 빔 폭을 갖는 제2 방사 신호를 방사하는 지향성 안테나; 및
다운링크를 통해 상기 타겟으로부터 수신하는 제1 수신 신호 또는 제2 수신 신호를 기반으로 상기 타겟의 위치정보를 획득한 후, 상기 타겟으로부터 획득된 영상 신호를 수신하는 통신부;를 포함하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.a tracking antenna for emitting a first radiation signal having a first beam width to obtain location information on a location of a target to be tracked;
a directional antenna for emitting a second radiation signal having a second beam width different from the first beam width toward a point at which the target is located in order to track location information on the location of the target together with the tracking antenna; and
After obtaining the location information of the target based on the first received signal or the second received signal received from the target through the downlink, a communication unit for receiving the image signal obtained from the target; using a tracking algorithm comprising a communication system.
상기 타겟은 비행체이고,
상기 추적 안테나 또는 상기 지향성 안테나는 상기 타겟과 통신 연결되어, 상기 타겟으로부터 획득된 영상 신호를 다운링크를 통해 수신하는 것을 특징으로 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.According to claim 1,
The target is an air vehicle,
The tracking antenna or the directional antenna is communicatively connected to the target, and a communication system using a tracking algorithm, characterized in that the video signal obtained from the target is received through a downlink.
상기 타겟의 추적 여부에 따라 상기 타겟으로부터 획득된 상기 영상 신호를 수신 받기 위한 상기 추적 안테나 또는 상기 지향성 안테나의 전송 모드를 전환시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.3. The method of claim 2,
The communication system using a tracking algorithm according to claim 1, further comprising: a control unit for switching a transmission mode of the tracking antenna or the directional antenna for receiving the image signal obtained from the target according to whether the target is tracked.
상기 제어부는,
상기 지향성 안테나가 수신하는 제2 수신 신호를 기반으로 획득되는 상기 타겟의 위치정보를 우선적으로 고려하여 상기 타겟의 추적 여부를 결정하되, 상기 제2 수신 신호를 미리 정해진 제한 시간 이상 수신하지 아니하는 경우, 상기 추적 안테나가 수신하는 제1 수신 신호를 기반으로 상기 타겟의 위치정보를 획득함에 따라 상기 타겟의 추적 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.4. The method of claim 3,
The control unit is
If the directional antenna determines whether to track the target in consideration of the location information of the target obtained based on the second reception signal received by the directional antenna preferentially, but the second reception signal is not received for more than a predetermined time limit , A communication system using a tracking algorithm, characterized in that determining whether to track the target as the location information of the target is acquired based on a first reception signal received by the tracking antenna.
상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나는,
상기 타겟의 위치정보가 획득되기 전 상기 타겟으로부터 상기 영상을 수신하기 위한 다운링크 전송속도를 저속 모드로 설정하고,
상기 제어부는, 상기 타겟의 추적 여부에 따라 상기 타겟이 추적된 것으로 판단하면, 상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나의 다운링크 전송속도를 저속 모드에서 고속 모드로 설정 변경하는 것을 특징으로 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.4. The method of claim 3,
The tracking antenna and the directional antenna,
Before the location information of the target is obtained, the downlink transmission rate for receiving the image from the target is set to a low speed mode,
When the control unit determines that the target is tracked according to whether the target is tracked, the downlink transmission rates of the tracking antenna and the directional antenna are set and changed from a low speed mode to a high speed mode. communication system.
상기 타겟의 위치정보는,
상기 타겟의 고각, 방위각, 속도 및 크기 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.According to claim 1,
The location information of the target is
A communication system using a tracking algorithm, characterized in that the target is at least one of an elevation, an azimuth, a velocity, and a size of the target.
상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나는 지상 관제 장비에 탑재되고,
상기 제어부는, 상기 타겟의 추적 여부에 따라 상기 타겟이 추적된 것으로 판단되면, 추적된 타겟의 위치를 고려하여 상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나의 지향방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.4. The method of claim 3,
The tracking antenna and the directional antenna are mounted on the ground control equipment,
The control unit, if it is determined that the target is tracked according to whether the target is tracked, considers the location of the tracked target and controls the directing directions of the tracking antenna and the directional antenna. Communication using a tracking algorithm system.
상기 비행체의 위치에 대한 위치정보를 획득하기 위해 제1 빔 폭을 갖는 제1 방사 신호를 방사하는 추적 안테나, 상기 타겟의 위치에 대한 위치정보를 상기 추적 안테나와 함께 추적하기 위해 상기 타겟이 위치하는 지점을 향해 상기 제1 빔 폭과는 상이한 제2 빔 폭을 갖는 제2 방사 신호를 방사하는 지향성 안테나 및 다운링크를 통해 상기 타겟으로부터 수신하는 제1 수신 신호 또는 제2 수신 신호를 기반으로 상기 타겟의 위치정보를 획득한 후, 상기 타겟으로부터 획득된 영상 신호를 수신하는 통신부를 포함하는 지상 관제 장치;를 포함하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.an air vehicle that acquires an image of an external object; and
A tracking antenna emitting a first radiation signal having a first beam width to obtain location information on the location of the vehicle, the target is positioned to track location information about the location of the target together with the tracking antenna The target based on a first received signal or a second received signal received from the target through a downlink and a directional antenna emitting a second radiation signal having a second beamwidth different from the first beamwidth toward a point A communication system using a tracking algorithm comprising a; after acquiring the location information of the ground control device including a communication unit for receiving the image signal obtained from the target.
상기 비행체는,
상기 획득한 영상을 상기 추적 안테나 또는 상기 지향성 안테나와 통신 연결되며, 상기 영상 신호를 다운링크를 통해 상기 지상 관제 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.9. The method of claim 8,
The aircraft is
Communication system using a tracking algorithm, characterized in that the acquired image is connected to the tracking antenna or the directional antenna in communication, and the image signal is transmitted to the ground control device through a downlink.
상기 지상 관제 장치는,
상기 비행체의 추적 여부에 따라 상기 비행체로부터 상기 영상 신호를 수신 받기 위한 상기 추적 안테나 또는 상기 지향성 안테나의 전송 모드를 전환시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템. 9. The method of claim 8,
The ground control system is
Communication system using a tracking algorithm, characterized in that it further comprises a control unit for switching the transmission mode of the tracking antenna or the directional antenna for receiving the image signal from the vehicle according to whether the vehicle is tracked.
상기 제어부는,
상기 지향성 안테나가 수신하는 제2 수신 신호를 기반으로 획득되는 상기 타겟의 위치정보를 우선적으로 고려하여 상기 타겟의 추적 여부를 결정하되, 상기 제2 수신 신호를 미리 정해진 제한 시간 이상 수신하지 아니하는 경우, 상기 추적 안테나가 수신하는 제1 수신 신호를 기반으로 상기 타겟의 위치정보를 획득함에 따라 상기 타겟의 추적 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.10. The method of claim 9,
The control unit is
If the directional antenna determines whether to track the target in consideration of the location information of the target obtained based on the second reception signal received by the directional antenna preferentially, but the second reception signal is not received for more than a predetermined time limit , A communication system using a tracking algorithm, characterized in that determining whether to track the target as the location information of the target is acquired based on a first reception signal received by the tracking antenna.
상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나는,
상기 타겟의 위치정보가 획득되기 전 상기 타겟으로부터 상기 영상을 수신하기 위한 다운링크 전송속도를 저속 모드로 설정하고,
상기 제어부는, 상기 타겟의 추적 여부에 따라 상기 타겟이 추적된 것으로 판단하면, 상기 추적 안테나 및 상기 지향성 안테나의 다운링크 전송속도를 저속 모드에서 고속 모드로 설정 변경하는 것을 특징으로 하는 추적 알고리즘을 이용하는 통신 시스템.
10. The method of claim 9,
The tracking antenna and the directional antenna,
Before the location information of the target is obtained, the downlink transmission rate for receiving the image from the target is set to a low speed mode,
When the control unit determines that the target is tracked according to whether the target is tracked, the downlink transmission rates of the tracking antenna and the directional antenna are set and changed from a low speed mode to a high speed mode. communication system.
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