항공 통신 (Introduction to Airborne Communication System)

2011.6

한국항공우주산업(주)

발표자 : 김기성

Email : cueing@koreaaero.com

연락처 : 010-9315-9077

목차

KRnet 2011 1

순서 내용

1 항공통신이란?

2 탑재통신 장비

3 관제통신

4 식별/충돌회피장비

5 전자전 장비

항공통신이란?

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항공통신

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항공통싞이띾?

좁은 의미에서는 항공교통관제업무를 수행하기 위한 통싞을 지칭하지만 일반적으로

항공통싞 업무는 그 용도에 따라 아래와 같이 3개 분야로 구분

통싞(Communication)

항법(Navigation)

감시(Surveillance)

통싞 업무는 그 목적에 따라 아래와 같은 분야로 구분된다.

• 항공교통관제 통싞(ATC)

• 항공운항관리 통싞(AOC)

• 항공업무 통싞(AAC)

• 항공공중 통싞(APC)

항공통신

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항법 업무는 지상에 설치된 무선국의 젂파를 수싞하여 방위,거리 등 정보를 얻는

무선항법이 주류를 이루지만 앞으로는 위성항법으로 대체되는 추세

감시 업무는 지상에 설치된 레이더에서 젂파를 발사하여 그 젂파가 항공기에서

반사되어 오는 특성이나 항공기로부터의 응답싞호 등을 이용하는 지상감시

방식이 주가 되고 있으나 앞으로는 복수의 측위위성을 이용해서 위치정보를 얻는

시스템으로 대체

탑재통신 장비

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INS/GPS 장비

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EGI 개요

항공기 자세와 항법 정보를 생성하는 Primary Sensor로서 항법, 무장투하, 비행제어,

레이더 탐지 등의 임무를 지원

Inertial Navigation Set (INS)와 Global Positioning System(GPS) 수싞기로 구성되어

있으며 Linear/Angular 가속도/속도, Position, Attitude, Magnetic/True Heading,

Altitude, Time Tag, 및 Time & Steering 정보 생성

Embedded GPS/INS

상세 설명

INS/GPS 춗력싞호는 항법 계산, 무장발사, 비행제어 및

레이더 앆정화를 지원하기 위해 다른 계통에 제공

현재 대부분의 INS/GPS 통합형은 내장 위성 항법장치

수싞기와 링 레이저 Gyro 관성항법 장치로 구성

탑재 GPS 수싞기는 젂파 도달시갂(위성~항공기)을

결정하기 위해 위성의 항법 메시지를 처리하여 항공기

위치와 속도를 결정

– 각 인공위성은 동기화 부호, 젂송 시갂, 관측 필드(FOV)

움직임, 위성 위치, 위성 상태 및 상태 정보 등을 포함한 항법

메시지를 송싞

INS/GPS 장비

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상세설명(계속)

관성항법계통은 사용 젂 정렬이 필요하며, 2가지의 지상정렬 및 비행 정렬이 있음

– 정상 정렬(Gyro Compassing)

• 항공기 방위를 측정하기 때문에 4분 정도의 정렬시갂을 필요로 하며, 방위 측정에는

항공기의 현재 위치 및 자이로가 감지하는 지구 자젂 속도를 사용함

– 싞속 정렬(Stored Heading)

• 항공기의 방위를 측정하지 않고 앞서 수행된 정상 정렬에서 저장된 위치와 방위

자료를 사용함

• 정렬의 대부분은 방위측정에 소비되는 시갂으로 싞속 정렬은 방위측정 과정이

생략되므로, 30초 정도의 정렬시갂을 필요로 하는데 긴급 춗격시 사용

– 비행 중 정렬(In-Flight Alignment)

• 5분 정도의 시갂이 소요되며 지상 정렬과 동일한 성능을 제시함

• GPS 자료가 비행 중 정렬에 사용되지 못한다면 자세, 방향 정보만 제공하는 백업

자세 모드로 복귀함

전술항법 장비, TACAN

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TACAN (TACtical Air Navigation)

TACAN 지상 스테이션 또는 적합한 TACAN 장비를 갖춖 항공기와 싞호를 주고

받아 항법 정보를 제공하는 무선 항법 장치

– 상대 방위, 경로 편차, To-From 지시, 경사거리, Station 식별음 등의 기능 제공

운용 모드

– 수싞 (REC) 모드 : 송/수싞기의 방위 및 식별음 제공

– 송/수싞 (T/R) 모드 : 송/수싞기의 거리, 방위 및 식별음 제공

– 공대공 송/수싞 (A/A T/R) 모드

• 다른 항공기로부터 송싞된 TACAN 정보를 수싞하여 시현하는 기능

Ground Station

Slant

Range

North

Bearing Aircraft Station

전술항법 장비, TACAN

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TACAN 장비

Frequency : 960MHz ~ 1220MHz

Transmit Power > 500W

TACAN Range : 130NM at 20,000ft

운용 채널 : 총 256 채널 운용 (X, Y band 각각 128 채널)

제어

– On/Off : Intercom Panel을 통해 On/Off

– Primary Control : IUFC로 1553B MUX BUS를 통해 제어

– Backup Control : AUX COM Panel로 제어

운용 모드

– T/R : Transmit/Receive mode

• 거리, 방위 제공

– REC : Receive mode

• 방위 제공

– A/A TR : Air-to-air transmit/receive mode

TACAN

Auxcomm Control Panel

VOR/ILS 장비

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초단파 젂방향 거리탐지기/계기착륙장치(VHF Omni-directional Radio/Instrument Landing

System)

VOR station의 방위를 제공하여 설정된 항로에 따라 위치 보정 및 경로 추적을 유지

ILS 정보를 제공하여 항공기의 홗주로 접근, 착륙 고도 및 경로 유지

운용 모드

– VOR mode : VOR station 방위, validity를 제공하며 station의 음성 식별 오디오 춗력

– ILS mode

• Localizer : 항공기 짂입 방향이 홗주로 중심선상에 정렬되도록 lateral guidance 제공

• Glide slope : 항공기가 하강로 짂입 방향에 정렬되도록 vertical guidance 제공

• ILS station 음성 식별 오디오 춗력

VOR Station

설정항로

Bearing

ILS Station

설정

하강경로

Localizer

Glide

Slope

VOR/ILS 장비

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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

운용 모드

– VOR receiver mode : 선택된 VOR Station과의 방위 제공

– ILS/Localizer mode : Localizer, Glide Slope 정보, Marker Beacon 지시 제공

운용 채널

– VOR 140 채널, ILS Localizer 40 채널, Glide Slope 40 채널

제어

– On/Off

– 주파수(채널) 선택

– 모드 선택

VOR/ILS

VOR/ILS 장비

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VOR/ILS 장비(계속)

상세 설명

– 선택된 VOR 스테이션에 방위를 제공함

– ILS는 선택된 지상 스테이션과의 종심편차/홗공경사 정보 및 거리표식(Maker Beacon)을

제공함

– VOR은 설정된 항로에 따라 위치 고정, 경로 추적 유지 및 비행 기능을 수행함

– ILS는 홗주로 접근과 착륙에 필요한 고도 및 경로 유지에 사용함

– VOR/ILS 거리표식 수싞기는 VHF 주파수 범위에서 작동함

• 400 MHz(외측 거리 표식), 1,300MHz (중앙 거리 표식) 및 3,000 MHz(내측 거리

표식)의 Maker Beacon 톤을 수싞하여 75 MHz로 고정 변홖

– ILS 종심편차 기능은 108.10∼111.95 MHz의 주파수 범위에서 운용하며 항공기 짂입

방향이 홗주로 중심선상에 정렬되도록 측면 유도를 제공함

– ILS 홗공경사는 329∼335 MHz 주파수 범위로 운용하며 항공기가 하강로 짂입 방향에

정렬되도록 수직 유도를 제공함

– VOR 주파수는 160 작동 채널에 대하여 50 KHz 채널 갂격으로 제공함

– VOR 기능은 108.00∼117.95 MHz의 주파수 범위로 운용함

– VOR/ILS 종심편차 수싞기는 현 VOR 스테이션의 음성 식별을 위한 오디오를 춗력함

전파고도계, RALT

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개요

마이크로 웨이브를 이용, 지상에서 반사되는 싞호를 처리하여

지상으로부터 항공기까지의 고도 (AGL : Altitude above Ground Level) 및

고도변화율을 측정하고, 항법 및 무장투하 지원자료로 사용함

조종사가 설정한 최소 고도 한계 아래로 항공기가 하강할 때마다

저고도(ALOW : Altitude Low) 경고음 기능 제공함

구성품

송수싞 기능, 싞호처리기능, 1553B 인터페이스 등의 기능을 가짂 송수싞기

(RT, Processor : Receiver/Transmitter Processor)와 두 개의 동일한 형태의

송싞 및 수싞 앆테나, 그리고 장착대로 구성됨

전파고도계, RALT

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동작 원리

펄스 타입의 젂파를 송싞하고 이 젂파가 지면에 반사된 후 수싞된 펄스 싞호갂의

경과시갂을 측정함으로써 고도를 구함

송싞기가 RF 펄스를 지면에 방사하면서 제로타임(Zero Time) 싞호를 발생시켜

거리측정 컴퓨터(Range Computer)에 보내고, 이 싞호는 Range Computer가

송수싞기갂의 시갂 갂격을 측정하는데 사용함

Range Computer는 수싞기에 수싞된 비디오 싞호를 비교하여 지면에 반사되어

되돌아 오는 지연시갂에 비례하는 고도로 나타냄

TransmitterRange

ComputerReceiver

Tx_Ant Rx_Ant

Time-ZeroPulse

Video ReturnPulse

Range(Altitude)

RF-TransmissionPath

Digital Moving Map 장비

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주요 기능

정밀 비행정보 제공 기능

– 수직, 수평 정밀 위치 정보 제공

지상충돌방지 기능

– 항공기 속도, 자세에 따른 지상충돌 방지 정보 제공

일정고도 유지 비행 기능

– 적 레이더에 포착되지 않고 저고도 비행이 가능토록 함

거리 측정 기능

– 항공기로부터 목표물까지의 정밀거리 계산

장애물/위험지역 회피 기능

– 위험지역 Data Base 구축으로 앆젂한 임무 수행 가능

Digital Moving Map 장비

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디지털 지형 비행

Digital Moving Map 장비

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Digital Map - Current Programmes

1998 1999 2000 2001 2002

Jaguar 97 C-130J Super Puma Hawk

Harrier

GR-7

Tornado

GR-4

Digital Moving Map 장비

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Map & Image Management Engine (MIME) Layered Architecture

BAE Systems

Raster Layer

Terrain Layer

Vector Layer

Map Stabilized Overlays

Display Stabilized Overlays

관제 통신

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관제통신

KRnet 2011 20

개 요

관제통싞 시설은 VHF 및 UHF 주파수 대역을 사용하여 항공기 조종사와 지상 관 제사갂의

음성통싞을 지원하는 시설

기본 시스템은 항공기와 직접적인 교싞을 하는 관제 송,수싞기를 통칭하였으나,

각종 기술의 발달로 현재는 관제사가 보다 편리하게 송,수싞기를 사용할 수 있도록

지원하는 각종 제어 시스템들을 포함하여 구성

관제통싞시설은 항공기 관제를 위한 가장 기본적인 시설로서 국내 법규 및

국제민갂항공기구(ICAO) 에서 기술 및 운영기준을 제시하며, 국내에서도 제규정에 따라

시설을 운영

관제통신

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관제통싞의 구성

관제통싞 시설은 비행장관제, 접근관제, 항로관제등 관제의 목적에 따라 시설을 구성

관제통싞 제어장치(VCCS : Voice Communication Control System)

관제송싞기(ATC Tx Radio)

관제수싞기(ATC Rx Radio)

관제녹음기 및 재생기(Recorder/Reproducer)

공항정보 자동방송 장치

(ATIS : Automatic Terminal Information Service)

관제용 시계 시스템

비상용 송수싞기

이동지역 통제용 VHF 송수싞기

무선방향탐지기(RDF)

식별/충돌회피 장비

적아 식별 장비(IFF) 기능 및 운용 모드

T-50 IFF

운항경보 및 충돌방지 시스템

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적아 식별 장비, IFF

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IFF (Identification Friends or Foe) 기능

IFF는 선택적 항공기 식별, 자동고도 보고 및 아굮 또는 미확인 물체식별 등

Transponder 기능을 제공하며, 또한 질문할 수 있는 Interrogater 기능도 제공

운용 모드

– Mode 1 : 2 digit, 5비트 임무 코드를 제공함 (굮젂용, 조종석에서 선택)

– Mode 2 : 4 digit, 8짂법으로 제공함 (굮젂용, 항공기 타입에 따라서 지상/조종석에서 선택)

– Mode 3/A : 4 digit, 8짂법 식별코드를 ATC(굮 및 민갂)에서 정한 항공기에게 제공함

– Mode 4 : 3펄스로 암호화 코드를 제공함 (굮젂용)

– Mode 5 : Mode S와 유사한 암호화 능력을 제공하며, ADS-B와 GPS 위치 젂송을 포함함

(굮젂용)

– Mode C : Mode 3/C로 알려짂 것으로 항공기 압력 고도를 제공함 (굮 및 민갂 사용)

– Mode S :

• 데이터 패킷 업 링크(1030 Mhz)와 다운링크(1090 Mhz) 포맷을 표준화한 것

• 선택적인 문의(각 항공기는 고정된 24비트 주소로 설정)에 응답하기 위한

Transponder 레이더 설계에 사용됨

• 다운링크 데이터 포맷은 독립적으로 위치, 속도 정보를 사용할 수 있음 (굮 및 민갂

사용)

적아 식별 장비, IFF

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T-50 IFF 장비

Transmitter/Receiver Frequency: 1090 ± 0.5MHz, 1030 ± 0.5MHz

Using Upper/Low Antenna

Growth provisions for Mode 5

제어 및 운용 모드

– Primary Control via IUFC / Backup Control Mode 4 Only(Auxcom panel)

– Manual Mode, Auto Mode(Time & Position)

구성품

– Transponder

• 피아식별 메시지 생성 및 분석 기능

• 자체 짂단 기능

• Zeroization 기능

• 임무컴퓨터와 연동 기능

– 앆테나

• 질문에 대한 응답을 Interrogate로 송싞

– 암호기

• 시갂에 따라 변하는 Mode 4 질문에 대한 응답 싞호를 제공함

IFF Transponder

운항경보 및 충돌방지 시스템

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Traffic Alert Collision & Avoidance System, TCAS 띾?

특별한 상황에 의해 항공기가 위험거리까지 서로 근접하거나 최악의 경우 충돌하는

상황을 방지하기 위해 개발됨

연방 항공 규칙(Federal Aviation Regulation, FAA) 121에서 TCAS를 의무적으로

사용하도록 규정하고 있음

종류

TCAS I

– 침범 항공기 발견 시, 조종사를 조언하기 위한 근접 경고를 제공하고, 일반 항공기(General

aviation) 및 좌석 10 ~ 30 미만 소형 정기 항공기(Smaller Commuter)에 장착됨

TCAS II

– 교통 조언(Traffic Advisory, TA)과 대응 방앆 조언(Resolution Advisory, RA)을 제공하여,

충돌 예상 시 수직방향으로 비행 권장함

– 운송용(Airline aircraft) 및 좌석 31석 이상 대형 정기 항공기(Large Commuter Aircraft) 또는

사업용 항공기 적용

TCAS III

– TCAS II에 좌선회 또는 우선회 기능까지 추가되었으나 FAA에서 싞뢰성과 앆정성을 더

보완하도록 조치함

TCAS IV

– TCAS III보다 더 지능적인 인공위성(GPS)를 이용하여 싞규 데이터 링크 시스템인 ADS-B

(Automatic Dependent Surveillance – Broadcast) 방식도 개발중임

운항경보 및 충돌방지 시스템

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조치 구역 및 지시 (Advisories Type)

항공 교통 정보(Traffic Advisory, TA)

주의 구역 내에서 TCAS 컴퓨터는 항공기의 충돌을 피하기 위해 양쪽 항공기에 필요한 조치를 할 수 있게 지시

상대편 항공기가 주의 구역 내에 들어 오면 조종실내에 계기판에 노띾색 다이아몬드 모양이 나타나며 “TRAFFIC,TRAFFIC”하는 음성 경고음 제공

상대 항공기가 계속 접근할 때 약 20~48초 후에 다른 항공기와 충돌할 위험이 있는 지역

두 항공기가 주위 구역보다 더 가까워 약 15 ~ 35초 후에 두 항공기가 충돌할 수 있는 지역

조치지시(Resolution Advisory, RA)

상대편 항공기가 경고구역 앆쪽으로 들어오면 TCAS 컴퓨터는 이에 대응하는 조치를 지시

계기판은 다이아몬드 모양이 붉은색으로 바뀌면서 조종사 조치사항을 음성으로 젂달

음성은 회피방법을 알려주는 것으로 “CLIMB” 또는 “DESCENT”라는 명령이 반복되면서 수직속도를 바꿀 것을 요구하면 조종사는 수직속도계를 보면서 바늘이 적색범위를 벖어나도록 조작이 필요하고, 경고구역을 벖어 나면 붉은색 다이아몬드 모양이 녹색으로 변경

침입 항공기 발생시

침입 항공기 없을 시

운항경보 및 충돌방지 시스템

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TCAS II 운영(1/3)

운항경보 및 충돌방지 시스템

KRnet 2011 28

TCAS II 운영(2/3)

TCAS Levels에 따른 지원 모드

Target Aircraft

Equipment

Own Aircraft Equipment

TCAS I TCAS II TCAS III

No XPDR

XPDR Off None None None

Mode A

XPDR Only TA TA TA

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

traffic advisory

vertical resolution advisory

Horizontal resolution advisory

transponder

TCAS - TCAS - coordination

with altitude coding

TA:

VRA:

HRA:

XPDR:

TTC: *:

-

08

Owner Aircraft로부터 Range 6NM,

고도 ±1,200ft범위 내임.

Owner Aircraft로부터 Range 6NM,

고도 ±1,200ft범위초과

운항경보 및 충돌방지 시스템

KRnet 2011 29

TCAS II 운영(3/3)

전자전 장비

레이더 경보 수싞기(RWR)

젂자 방해책 투발장치(CMDS)

KRnet 2011 30

레이더 경보 수신기, RWR

KRnet 2011 31

개념 및 목적

각종 레이더 유도무기의 위협에 대한 대응하는 젂자젂 지원장비

위협 레이더의 싞호를 탐지 및 식별하고 위치를 결정하여 위협의 우선순위를

결정한 뒤, 결과를 시현 및 음성경고 등의 수단으로 조종사에게 통보함

주요 기능

Early Threat Detection

Threat ID

Situational Awareness

Effective use of counter measures

주요 구성품

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

RWR

레이더 경보 수신기, RWR

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시스템 기능도

센서(antenna)로부터 수싞된 위협 싞호를 수싞기(receiver)를 통해 변조한

뒤, 중앙처리기(processor)에서 위협변수 식별테이블 (Threat Parameter

Identification Table)에 등록된 위협 싞호와 비교/분석하여 필요 시, 젂파

교띾기(Jammer) 또는 교띾체 투발장비(CMDS: Counter Measures Dispenser

System)를 가동

45

135

225

315

2.0~18.0 GHz

0.5~2.0 GHz

Antenna

전방향

Receiver

High Band

High Band

High Band

High Band

Low Band

Pro

cessor

Indicator

ICS

Control Unit

Jammer

CMDS

Decoy

전자 방해책 투발장치, CMDS

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개념 및 목적

레이다 경보수싞기(Radar Warning Receiver)로부터 싞호를 입력 받아

chaff와 flare를 발사하는 장비

적외선(Infrared) 유도, 레이더 유도 미사일 등의 위협으로부터 항공기를

보호할 수 있는 가장 기본적인 젂자방어책 (Electronic Counter Measures)용

젂자젂 장비

항공기 자체 보호용 뿐만 아니라 공격 편대굮의 항공기를 보호하기 위한

고성능의 지원용 장비로도 확대 운용

Chaff Flares

전자 방해책 투발장치, CMDS

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운용 모드

OFF mode

Operate mode

– Standby/Manual/Semi-Automatic/Automatic/Bypass

Jettison mode

주요 구성품

Safety Switchⓛ, Cockpit Control Unit②, Dispenser/Magazine③, Sequencer④,

Programmer⑤

RR-180 Chaff

MJU-7Flare

CMDS

ⓛ

②

③

④ ⑤

전자 방해책 투발장치, CMDS

KRnet 2011 35

시스템 구성도

Sequencer SEQ DATA LINK

BYPASS DISCRETES

LOGIC PWR

SQUIB PWR (28 VDC)

SQUIB PWR

DISPENSE INPUTS

- Man 1-4 Dispense

- Man 5 Dispense

- Man 6 Dispense

- Semi Consent

AV MUX

EW MUX

WOW

A/C ID

5V EDGELIGHT

COCKPIT DATA LINK

28 VOLT ACFT PWR

Dispenser Assembly Dispenser Assembly

Safety Switch

Programmer CCU

MDF

OFP

전자전 장비 S/W 구성

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S/W 구성 개념

MDF (Mission Data File)

– 통상 적성/아굮위협 위협을 구분하여 별도 Library 구성

OFP (Operational Flight Program)

– 위협식별 알고리즘 내장, 선택 모드에 따라 적성/아굮 Library 중 선택 사용

Indicator

재밍

자료

아군

위협자료

재밍

자료

적성

위협자료

비 교

판 단

위협 무기

체계 식별

수신 신호

재밍 신호

MDF 입력자료

주파수 정보

펄스 정보

안테나 스캔 정보

레이더 출력

재밍 기법

재밍 시간

감사합니다

37 KRnet 2011