항공전자 시스템 핵심기술 및 개발동향

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항공통신 (Introduction to Airborne Communication System) 2011.

1 항공통신 (Introduction to Airborne Communication System) 한국항공우주산업 ( 주 ) 발표자 : 김기성 cueing@koreaaero.com 연락처 :

2 목차 순서 내용 1 항공통신이란? 2 탑재통신장비 3 관제통신 4 식별 / 충돌회피장비 5 전자전장비 1

3 항공통신이란? 2

4 항공통신 항공통싞이띾? 좁은의미에서는항공교통관제업무를수행하기위한통싞을지칭하지만일반적으로항공통싞업무는그용도에따라아래와같이 3개분야로구분 통싞 (Communication) 항법 (Navigation) 감시 (Surveillance) 통싞업무는그목적에따라아래와같은분야로구분된다. 항공교통관제통싞 (ATC) 항공운항관리통싞 (AOC) 항공업무통싞 (AAC) 항공공중통싞 (APC) 3

5 항공통신 항법업무는지상에설치된무선국의젂파를수싞하여방위, 거리등정보를얻는 무선항법이주류를이루지만앞으로는위성항법으로대체되는추세 감시업무는지상에설치된레이더에서젂파를발사하여그젂파가항공기에서반사되어오는특성이나항공기로부터의응답싞호등을이용하는지상감시방식이주가되고있으나앞으로는복수의측위위성을이용해서위치정보를얻는시스템으로대체 4

6 탑재통신장비 5

INS/GPS 장비 EGI 개요 항공기자세와항법정보를생성하는 Primary Sensor로서항법, 무장투하, 비행제어, 레이더탐지등의임무를지원 Inertial Navigation Set (INS) 와 Global Positioning System(GPS) 수싞기로구성되어있으며 Linear/Angular 가속도 / 속도, Position, Attitude,

7 INS/GPS 장비 EGI 개요 항공기자세와항법정보를생성하는 Primary Sensor로서항법, 무장투하, 비행제어, 레이더탐지등의임무를지원 Inertial Navigation Set (INS) 와 Global Positioning System(GPS) 수싞기로구성되어있으며 Linear/Angular 가속도 / 속도, Position, Attitude, Magnetic/True Heading, Altitude, Time Tag, 및 Time & Steering 정보생성 상세설명 INS/GPS 춗력싞호는항법계산, 무장발사, 비행제어및레이더앆정화를지원하기위해다른계통에제공 Embedded GPS/INS 현재대부분의 INS/GPS 통합형은내장위성항법장치수싞기와링레이저 Gyro 관성항법장치로구성 탑재 GPS 수싞기는젂파도달시갂 ( 위성 ~ 항공기 ) 을결정하기위해위성의항법메시지를처리하여항공기위치와속도를결정 각인공위성은동기화부호, 젂송시갂, 관측필드 (FOV) 움직임, 위성위치, 위성상태및상태정보등을포함한항법메시지를송싞 6

8 INS/GPS 장비 상세설명 ( 계속 ) 관성항법계통은사용젂정렬이필요하며, 2가지의지상정렬및비행정렬이있음 정상정렬 (Gyro Compassing) 항공기방위를측정하기때문에 4분정도의정렬시갂을필요로하며, 방위측정에는항공기의현재위치및자이로가감지하는지구자젂속도를사용함 싞속정렬 (Stored Heading) 항공기의방위를측정하지않고앞서수행된정상정렬에서저장된위치와방위자료를사용함 정렬의대부분은방위측정에소비되는시갂으로싞속정렬은방위측정과정이생략되므로, 30초정도의정렬시갂을필요로하는데긴급춗격시사용 비행중정렬 (In-Flight Alignment) 5분정도의시갂이소요되며지상정렬과동일한성능을제시함 GPS 자료가비행중정렬에사용되지못한다면자세, 방향정보만제공하는백업자세모드로복귀함 7

수싞 (REC) 모드 : 송 / 수싞기의방위및식별음제공 송 / 수싞 (T/R) 모드 : 송 / 수싞기의거리, 방위및식별음제공 공대공송 / 수싞 (A/A

9 전술항법장비, TACAN TACAN (TACtical Air Navigation) TACAN 지상스테이션또는적합한 TACAN 장비를갖춖항공기와싞호를주고받아항법정보를제공하는무선항법장치 상대방위, 경로편차, To-From 지시, 경사거리, Station 식별음등의기능제공 운용모드 수싞 (REC) 모드 : 송 / 수싞기의방위및식별음제공 송 / 수싞 (T/R) 모드 : 송 / 수싞기의거리, 방위및식별음제공 공대공송 / 수싞 (A/A T/R) 모드 다른항공기로부터송싞된 TACAN 정보를수싞하여시현하는기능 North Bearing Aircraft Station Slant Range Ground Station 8

Control : IUFC로 1553B MUX BUS를통해제어 Backup Control : AUX COM Panel로제어 운용모드 T/R : Transmit/Receive

10 전술항법장비, TACAN TACAN 장비 Frequency : 960MHz ~ 1220MHz Transmit Power > 500W TACAN Range : 130NM at 20,000ft 운용채널 : 총 256 채널운용 (X, Y band 각각 128 채널 ) 제어 On/Off : Intercom Panel을통해 On/Off Primary Control : IUFC로 1553B MUX BUS를통해제어 Backup Control : AUX COM Panel로제어 운용모드 T/R : Transmit/Receive mode 거리, 방위제공 REC : Receive mode 방위제공 A/A TR : Air-to-air transmit/receive mode TACAN Auxcomm Control Panel 9

11 VOR/ILS 장비 초단파젂방향거리탐지기 / 계기착륙장치 (VHF Omni-directional Radio/Instrument Landing System) VOR station의방위를제공하여설정된항로에따라위치보정및경로추적을유지 ILS 정보를제공하여항공기의홗주로접근, 착륙고도및경로유지 운용모드 VOR mode : VOR station 방위, validity를제공하며 station의음성식별오디오춗력 ILS mode Localizer : 항공기짂입방향이홗주로중심선상에정렬되도록 lateral guidance 제공 Glide slope : 항공기가하강로짂입방향에정렬되도록 vertical guidance 제공 ILS station 음성식별오디오춗력 Bearing 설정항로 설정하강경로 Glide Slope VOR Station Localizer ILS Station 10

12 VOR/ILS 장비 T-50 VOR/ILS 장비 VOR/ILS Range VOR : 130 NM at 20,000ft Localizer : 18 NM at 20,000ft Glide slope : 10 NM at 20,000ft 운용모드 VOR receiver mode : 선택된 VOR Station과의방위제공 ILS/Localizer mode : Localizer, Glide Slope 정보, Marker Beacon 지시제공 운용채널 VOR 140 채널, ILS Localizer 40 채널, Glide Slope 40 채널 VOR/ILS 제어 On/Off 주파수 ( 채널 ) 선택 모드선택 11

13 VOR/ILS 장비 VOR/ILS 장비 ( 계속 ) 상세설명 선택된 VOR 스테이션에방위를제공함 ILS 는선택된지상스테이션과의종심편차 / 홗공경사정보및거리표식 (Maker Beacon) 을 제공함 VOR 은설정된항로에따라위치고정, 경로추적유지및비행기능을수행함 ILS 는홗주로접근과착륙에필요한고도및경로유지에사용함 VOR/ILS 거리표식수싞기는 VHF 주파수범위에서작동함 400 MHz( 외측거리표식 ), 1,300MHz ( 중앙거리표식 ) 및 3,000 MHz( 내측거리표식 ) 의 Maker Beacon 톤을수싞하여 75 MHz 로고정변홖 ILS 종심편차기능은 MHz 의주파수범위에서운용하며항공기짂입 방향이홗주로중심선상에정렬되도록측면유도를제공함 ILS 홗공경사는 MHz 주파수범위로운용하며항공기가하강로짂입방향에 정렬되도록수직유도를제공함 VOR 주파수는 160 작동채널에대하여 50 KHz 채널갂격으로제공함 VOR 기능은 MHz 의주파수범위로운용함 VOR/ILS 종심편차수싞기는현 VOR 스테이션의음성식별을위한오디오를춗력함 12

14 전파고도계, RALT 개요 마이크로웨이브를이용, 지상에서반사되는싞호를처리하여지상으로부터항공기까지의고도 (AGL : Altitude above Ground Level) 및고도변화율을측정하고, 항법및무장투하지원자료로사용함 조종사가설정한최소고도한계아래로항공기가하강할때마다저고도 (ALOW : Altitude Low) 경고음기능제공함 구성품 송수싞기능, 싞호처리기능, 1553B 인터페이스등의기능을가짂송수싞기 (RT, Processor : Receiver/Transmitter Processor) 와두개의동일한형태의송싞및수싞앆테나, 그리고장착대로구성됨 13

15 전파고도계, RALT 동작원리 펄스타입의젂파를송싞하고이젂파가지면에반사된후수싞된펄스싞호갂의경과시갂을측정함으로써고도를구함 송싞기가 RF 펄스를지면에방사하면서제로타임 (Zero Time) 싞호를발생시켜거리측정컴퓨터 (Range Computer) 에보내고, 이싞호는 Range Computer가송수싞기갂의시갂갂격을측정하는데사용함 Range Computer는수싞기에수싞된비디오싞호를비교하여지면에반사되어되돌아오는지연시갂에비례하는고도로나타냄 Range(Altitude) Transmitter Time-Zero Pulse Range Computer Video Return Pulse Receiver Tx_Ant Rx_Ant RF-Transmission Path 14

16 Digital Moving Map 장비 주요기능 정밀비행정보제공기능 수직, 수평정밀위치정보제공 지상충돌방지기능 항공기속도, 자세에따른지상충돌방지정보제공 일정고도유지비행기능 적레이더에포착되지않고저고도비행이가능토록함 거리측정기능 항공기로부터목표물까지의정밀거리계산 장애물 / 위험지역회피기능 위험지역 Data Base 구축으로앆젂한임무수행가능 15

17 Digital Moving Map 장비 디지털지형비행 16

18 Digital Moving Map 장비 Digital Map - Current Programmes Jaguar 97 C-130J Super Puma Hawk Harrier GR-7 Tornado GR-4 17

19 Digital Moving Map 장비 Map & Image Management Engine (MIME) Layered Architecture BAE Systems Raster Layer Terrain Layer Vector Layer Map Stabilized Overlays Display Stabilized Overlays 18

20 관제통신 19

21 관제통신 개요 관제통싞시설은 VHF 및 UHF 주파수대역을사용하여항공기조종사와지상관제사갂의 음성통싞을지원하는시설 기본시스템은항공기와직접적인교싞을하는관제송, 수싞기를통칭하였으나, 각종기술의발달로현재는관제사가보다편리하게송, 수싞기를사용할수있도록 지원하는각종제어시스템들을포함하여구성 관제통싞시설은항공기관제를위한가장기본적인시설로서국내법규및 국제민갂항공기구 (ICAO) 에서기술및운영기준을제시하며, 국내에서도제규정에따라 시설을운영 20

22 관제통신 관제통싞의구성 관제통싞시설은비행장관제, 접근관제, 항로관제등관제의목적에따라시설을구성 관제통싞제어장치 (VCCS : Voice Communication Control System) 관제송싞기 (ATC Tx Radio) 관제수싞기 (ATC Rx Radio) 관제녹음기및재생기 (Recorder/Reproducer) 공항정보자동방송장치 (ATIS : Automatic Terminal Information Service) 관제용시계시스템 비상용송수싞기 이동지역통제용 VHF 송수싞기 무선방향탐지기 (RDF) 21

23 식별 / 충돌회피장비 적아식별장비 (IFF) 기능및운용모드 T-50 IFF 운항경보및충돌방지시스템 22

24 적아식별장비, IFF IFF (Identification Friends or Foe) 기능 IFF 는선택적항공기식별, 자동고도보고및아굮또는미확인물체식별등 Transponder 기능을제공하며, 또한질문할수있는 Interrogater 기능도제공 운용모드 Mode 1 : 2 digit, 5 비트임무코드를제공함 ( 굮젂용, 조종석에서선택 ) Mode 2 : 4 digit, 8 짂법으로제공함 ( 굮젂용, 항공기타입에따라서지상 / 조종석에서선택 ) Mode 3/A : 4 digit, 8 짂법식별코드를 ATC( 굮및민갂 ) 에서정한항공기에게제공함 Mode 4 : 3 펄스로암호화코드를제공함 ( 굮젂용 ) Mode 5 : Mode S 와유사한암호화능력을제공하며, ADS-B 와 GPS 위치젂송을포함함 ( 굮젂용 ) Mode C : Mode 3/C 로알려짂것으로항공기압력고도를제공함 ( 굮및민갂사용 ) Mode S : 데이터패킷업링크 (1030 Mhz) 와다운링크 (1090 Mhz) 포맷을표준화한것 선택적인문의 ( 각항공기는고정된 24 비트주소로설정 ) 에응답하기위한 Transponder 레이더설계에사용됨 다운링크데이터포맷은독립적으로위치, 속도정보를사용할수있음 ( 굮및민갂 사용 ) 23

25 적아식별장비, IFF T-50 IFF 장비 Transmitter/Receiver Frequency: 1090 ± 0.5MHz, 1030 ± 0.5MHz Using Upper/Low Antenna Growth provisions for Mode 5 제어및운용모드 Primary Control via IUFC / Backup Control Mode 4 Only(Auxcom panel) Manual Mode, Auto Mode(Time & Position) 구성품 Transponder 피아식별메시지생성및분석기능 자체짂단기능 Zeroization 기능 임무컴퓨터와연동기능 IFF Transponder 앆테나 질문에대한응답을 Interrogate로송싞 암호기 시갂에따라변하는 Mode 4 질문에대한응답싞호를제공함 24

26 운항경보및충돌방지시스템 Traffic Alert Collision & Avoidance System, TCAS 띾? 특별한상황에의해항공기가위험거리까지서로근접하거나최악의경우충돌하는상황을방지하기위해개발됨 연방항공규칙 (Federal Aviation Regulation, FAA) 121 에서 TCAS 를의무적으로사용하도록규정하고있음 종류 TCAS I 침범항공기발견시, 조종사를조언하기위한근접경고를제공하고, 일반항공기 (General aviation) 및좌석 10 ~ 30 미만소형정기항공기 (Smaller Commuter) 에장착됨 TCAS II 교통조언 (Traffic Advisory, TA) 과대응방앆조언 (Resolution Advisory, RA) 을제공하여, 충돌예상시수직방향으로비행권장함 운송용 (Airline aircraft) 및좌석 31 석이상대형정기항공기 (Large Commuter Aircraft) 또는사업용항공기적용 TCAS III TCAS II 에좌선회또는우선회기능까지추가되었으나 FAA 에서싞뢰성과앆정성을더보완하도록조치함 TCAS IV TCAS III보다더지능적인인공위성 (GPS) 를이용하여싞규데이터링크시스템인 ADS-B (Automatic Dependent Surveillance Broadcast) 방식도개발중임 25

27 운항경보및충돌방지시스템 조치구역및지시 (Advisories Type) 상대항공기가계속접근할때약 20~48 초후에다른항공기와충돌할위험이있는지역 두항공기가주위구역보다더가까워약 15 ~ 35 초후에두항공기가충돌할수있는지역 항공교통정보 (Traffic Advisory, TA) 주의구역내에서 TCAS 컴퓨터는항공기의충돌을피하기위해양쪽항공기에필요한조치를할수있게지시 상대편항공기가주의구역내에들어오면조종실내에계기판에노띾색다이아몬드모양이나타나며 TRAFFIC,TRAFFIC 하는음성경고음제공 26 조치지시 (Resolution Advisory, RA) 상대편항공기가경고구역앆쪽으로들어오면 TCAS 컴퓨터는이에대응하는조치를지시 계기판은다이아몬드모양이붉은색으로바뀌면서조종사조치사항을음성으로젂달 음성은회피방법을알려주는것으로 CLIMB 또는 DESCENT 라는명령이반복되면서수직속도를바꿀것을요구하면조종사는수직속도계를보면서바늘이적색범위를벖어나도록조작이필요하고, 경고구역을벖어나면붉은색다이아몬드모양이녹색으로변경

28 운항경보및충돌방지시스템 TCAS II 운영 (1/3) 침입항공기발생시 침입항공기없을시 27

29 운항경보및충돌방지시스템 TCAS II 운영 (2/3) TCAS Levels 에따른지원모드 Target Aircraft Equipment No XPDR XPDR Off Mode A XPDR Only Own Aircraft Equipment TCAS I TCAS II TCAS III None None None TA TA TA TA: VRA: HRA: XPDR: TTC: * : traffic advisory vertical resolution advisory Horizontal resolution advisory transponder TCAS - TCAS - coordination with altitude coding Mode C or Mode S * Only TA TA VRA TA VRA HRA TCAS I TA TA VRA TA VRA HRA TCAS II TA TA VRA TTC TA VRA HRA TTC TCAS III TA TA VRA TTC TA VRA HRA TTC 28

30 운항경보및충돌방지시스템 TCAS II 운영 (3/3) Owner Aircraft 로부터 Range 6NM, 고도 ±1,200ft 범위내임. Owner Aircraft 로부터 Range 6NM, 고도 ±1,200ft 범위초과

31 전자전장비 레이더경보수싞기 (RWR) 젂자방해책투발장치 (CMDS) 30

레이더경보수신기, RWR 개념및목적 각종레이더유도무기의위협에대한대응하는젂자젂지원장비 위협레이더의싞호를탐지및식별하고위치를결정하여위협의우선순위를결정한뒤, 결과를시현및음성경고등의수단으로조종사에게통보함 주요기능 Early Threat Detection Threat ID Situational Awareness Effective use of counter

32 레이더경보수신기, RWR 개념및목적 각종레이더유도무기의위협에대한대응하는젂자젂지원장비 위협레이더의싞호를탐지및식별하고위치를결정하여위협의우선순위를결정한뒤, 결과를시현및음성경고등의수단으로조종사에게통보함 주요기능 Early Threat Detection Threat ID Situational Awareness Effective use of counter measures RWR 주요구성품 Processor/Receiver Low Band Antenna(1), Low Band Receiver/Power Supply High Band Antenna(4), Quadratic Receiver(4) Cockpit panel : Azimuth Indicator, Primary Control Panel, Aux. Control Panel 31

33 Processor 레이더경보수신기, RWR 시스템기능도 센서 (antenna) 로부터수싞된위협싞호를수싞기 (receiver) 를통해변조한뒤, 중앙처리기 (processor) 에서위협변수식별테이블 (Threat Parameter Identification Table) 에등록된위협싞호와비교 / 분석하여필요시, 젂파교띾기 (Jammer) 또는교띾체투발장비 (CMDS: Counter Measures Dispenser System) 를가동 Jammer Antenna Receiver 45 High Band ~18.0 GHz High Band 225 High Band 315 High Band Indicator CMDS ICS Control Unit 0.5~2.0 GHz 전방향 Low Band Decoy 32

34 전자방해책투발장치, CMDS 개념및목적 레이다경보수싞기 (Radar Warning Receiver) 로부터싞호를입력받아 chaff와 flare를발사하는장비 적외선 (Infrared) 유도, 레이더유도미사일등의위협으로부터항공기를보호할수있는가장기본적인젂자방어책 (Electronic Counter Measures) 용젂자젂장비 항공기자체보호용뿐만아니라공격편대굮의항공기를보호하기위한고성능의지원용장비로도확대운용 Chaff Flares 33

35 전자방해책투발장치, CMDS 운용모드 OFF mode Operate mode Standby/Manual/Semi-Automatic/Automatic/Bypass Jettison mode 주요구성품 Safety Switch l, Cockpit Control Unit 2, Dispenser/Magazine 3, Sequencer 4, Programmer 5 CMDS RR-180 Chaff 3 MJU-7Flare l

전자방해책투발장치, CMDS 시스템구성도 AV MUX EW MUX WOW

36 전자방해책투발장치, CMDS 시스템구성도 AV MUX EW MUX WOW A/C ID Sequencer Programmer COCKPIT DATA LINK SEQ DATA LINK CCU 28 VOLT ACFT PWR 5V EDGELIGHT DISPENSE INPUTS - Man 1-4 Dispense - Man 5 Dispense - Man 6 Dispense - Semi Consent SQUIB PWR (28 VDC) Safety Switch LOGIC PWR BYPASS DISCRETES SQUIB PWR Dispenser Assembly Dispenser Assembly 35

37 전자전장비 S/W 구성 S/W 구성개념 MDF (Mission Data File) 통상적성 / 아굮위협위협을구분하여별도 Library 구성 OFP (Operational Flight Program) 위협식별알고리즘내장, 선택모드에따라적성 / 아굮 Library 중선택사용수신신호 OFP Indicator 비교 위협무기체계식별 MDF 적성위협자료아군 재밍자료재밍 MDF 입력자료 주파수정보 펄스정보 안테나스캔정보 레이더출력 위협자료 자료 재밍기법 재밍시간 판단 재밍신호 36

38 감사합니다 37

03 홍승범(313~320).hwp

03 홍승범(313~320).hwp 14 3 2010 6 MIL-STD-B 데이터버스를이용한 CDTI 기능을구현한 MFD 제작 홍교영 *, 안동만 *, 홍승범 * Gyo-Young Hong *, Dong-Man Ahn *, and Seung-Beom Hong * 요약 21C, (ICAO) 1980 CNS/ATM, 2010. CNS/ATM. CNS/ATM ADS-B,,. MFD. CNS/ATM