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ISSN : 2005-0461(Print)
ISSN : 2287-7975(Online)

Journal of Society of Korea Industrial and Systems Engineering Vol.49 No.1 pp.82-90
DOI : https://doi.org/10.11627/jksie.2026.49.1.082

A Transmission Scheme for Improving Network Resource Efficiency in Tactical Data Link Based on Relative Coordinates of Designated Area

Sinuk Choi^*†

, Young-Hoon Goo^*

, Daeyoung Song^*

, Jihyeon Park^*

, Heonjei Park^**

, Jaewon Kim^*

^*Agency for Defense development
^**Link Nine System Inc.

^†Corresponding Author : schoi@add.re.kr

Received 31/12/2025 Finally Revised 11/03/2026 Accepted 16/03/2026

Abstract

Tactical data link (TDL) is one of the key means for enabling real-time exchange of tactical information among weapon systems operated by the Army, Navy, and Air Force. Most messages consist of position information of participating nodes, with latitude and longitude fields designed to enable worldwide operation. Given the limited operational area of Korean army, enabling worldwide operation requires an excessive number of data bits, which cause data overhead and reduced network efficiency. Therefore, in this paper, we investigate the current coordinate transmission methods used in TDL and propose a relative coordinate-based transmission scheme within a designated area to enhance network efficiency. The proposed method is optimized for the operational characteristics of the Korean military and improves both network efficiency and positional accuracy compared to existing TDL.

Key Words : Tactical Data Link , Data Field , Designated Area , Relative Coordinates

지정구역 상대좌표 기반의 전술데이터링크 네트워크 자원 효율성 향상을 위한 전송 기법

최신욱^*†, 구영훈^*, 송대영^*, 박지현^*, 박헌제^**, 김재원^*

^*국방과학연구소
^**링크나인 시스템

초록

키워드 :

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Cited-By

Funding:

1. 서 론

현대전의 임무 수행에 있어 전술데이터링크(tactical data link, TDL)는 실시간으로 전장 상황을 공유하여 상황인식, 합동작전 효율 향상 등에 도움을 주는 네트워크중심전(network centric warfare, NCW)의 필수적인 핵심 체계이다. 그에 따라, 현재 한국군을 포함한 여러 선진국의 육/해/공군에서 전술데이터링크를 운용하고 있다. Feng, W.는 TDL이 실시간 전장 정보 교환을 위해 필수적 요소임을 강조하였으며, Hossain KA는 노드(node) 및 트랙(track)의 위치정보 메시지가 TDL에서 감시정찰, 상황인식, 네트워크 관리 등의 핵심 기능을 수행하며, 이러한 메시지 유형이 전체 메시지 트래픽 중 상당한 비중을 차지하고 있다고 하였다[3-4].

대부분의 TDL 메시지 표준(STANAG 5516, MIL-STD-6016 등)에서는 해당 참여 노드 및 트랙의 위치정보를 WGS-84 좌표계 기반으로 위·경도 좌푯값에 대해 지정된 특정 거리 해상도(resolution)로 변환 후 비트 값으로 송수신하여 위치 관련 전술 정보를 공유하도록 명시하고 있다[6-7, 11]. 기존 전술데이터링크의 위치정보 필드 크기는 전 세계 모든 지역에서 운용할 수 있도록 위·경도의 자료항목 필드 비트 크기를 설계하였으며, 해상도의 정밀도를 높이기 위해서는 위·경도의 위치정보 필드 값 크기를 증가시켜야만 한다[7, 8, 10].

기존 전술데이터링크(conventional TDL, CTDL)의 송신측 참여 노드 및 트랙의 위도와 경도를 변환하는 방식을 살펴보면, 위/경도의 필드 최댓값을 각각 $L a t_{f_{m a x}}$ , $L o n g_{f_{m a x}}$ 라고 할 때 위/경도 필드의 해상도, $L a t_{f, r e s}$ , $L o n g_{f, r e s}$ 은 다음과 같이 정의된다.

L a t_{f, r e s} = \frac{90}{\frac{L a t_{f_{m a x}} - 1}{2}}

(1)

L o n g_{f, r e s} = \frac{180}{\frac{L o n g_{f_{m a x}} - 1}{2}}

(2)

그에 따라, 위도와 경도의 좌푯값을 각각 $L a t_{C}$ , $L o n g_{C}$ 로 정의하였을 때의 필드 변환 값은 다음과 같다.

L a t_{C} = round (\frac{L a t_{C}}{L a t_{f, r e s}})

(3)

L o n g_{C} = round (\frac{L o n g_{C}}{L o n g_{f, r e s}})

(4)

즉, 위도 필드 값은 필드 해상도인 $L a t_{f, r e s}$ 의 단위의 이산적인 레벨로 매핑되며, 경도 필드 값 또한 $L o n g_{f, r e s}$ 단위의 이산적인 레벨로 매핑된다. 이때, 필드값 $\frac{L a t_{f_{m a x}} + 1}{2}$ , $\frac{L o n g_{f_{m a x}} + 1}{2}$ 은 각각 위도와 경도의 no statement로 사용된다[5-6]. 이후, 송신 측은 변환 값을 비트 값으로 변환하여 송신하고, 수신 측은 이와 역순으로 계산하여 해당 위도와 경도 값을 산출한다. 위도(북위(N), 남위(S)), 경도(동경(E), 서경(W))에 대한 구분은 $L a t_{f} < (\frac{L a t_{f_{m a x}} + 1}{2})$ , $L o n g_{f} < (\frac{L o n g_{f_{m a x}} + 1}{2})$ 인 경우 각각 북위(N)와 동경(E)을 나타내며, 반대인 경우는 남위(S) 및 서경(W)을 나타낸다. 예를 들어, 위도의 표현 비트 수를 10 bits라고 가정하면, 0-1023의 필드 값을 사용하게 된다. 그에 따라, $L a t_{f_{m a x}}$ 는 1023이 되며, 이 경우 0은 0을 의미하고, 1~511은 북쪽, 512는 no statement, 513~1023은 남쪽을 나타낸다.

S. P. Bradley는 전술데이터링크에서 트랙 정보 전송 시 위치 정확도(positional accuracy) 및 신뢰도(track quality)가 함께 보고됨을 설명하고 있다[1]. 즉, 기존 TDL에서 참여 노드 및 트랙의 위치정보 위·경도 좌표의 변환 값은 거리 해상도 기반 계산방식으로 인해 위치 정밀도의 오차가 발생하는 것으로, 위치 정밀도 오차는 전술데이터링크 운용에 악영향을 줄 수 있다. 이러한 오차 극복을 위해서 전술데이터링크 위도 또는 경도에 해당하는 필드의 크기를 증가시켜 위치 정밀도를 개선하거나, XX/YY/ZZ, COVARIANCE 정보 등의 추가 메시지를 이용할 수 있으나 이는 TDL의 추가 네트워크 자원을 요구하여, 이로 인한 네트워크 부하가 발생할 수 있다. 특히, 위치정보 관련 메시지는 전체 메시지 트래픽의 약 85%를 차지하므로 위치정보 비트 증가 시 전체 네트워크 부하 증가 및 throughput 감소를 야기한다[12].

이처럼, 전술데이터링크 메시지의 위치정보 해당 필드 크기와 정밀도 간의 trade-off로 인해 전술데이터링크 메시지 최적화에 있어 제한사항이 되고 있다[2, 8, 9]. 또한, 한국군의 경우 운용 무기체계의 특성과 군 작전 목표 달성 측면을 고려할 때 기존 운용 전술데이터링크에서 보는 것과 같이 전 세계를 포함하는 전술데이터링크 위도/경도 위치정보 필드는 한국군의 작전 범위를 고려하였을 때 다소 비효율적이다. 따라서, 한국군 작전 운용환경에 기반한 위치정보 설계가 요구되기에, 본 논문에서 네트워크 효율성을 개선하기 위한 지정구역 내 상대좌표 기반 전송 방식을 제안한다.

제안하는 전송 방식은 응용 계층에 해당하는 위치 정보 메시지의 변환 절차를 수정하여 적은 수의 비트를 사용하기에 메시지를 하위 계층으로 전달할 때도 추가적인 크기 제한이 없으며, 물리 계층의 프레임 구조나 medium access control (MAC)의 처리 절차 수정을 요구하지 않는다. 또한, 데이터링크 장비에 고사양의 처리 장치가 도입되고 위치 정보 처리 과정이 큰 연산을 요구하지 않기 때문에 실시간성 문제가 발생하지 않는다. 기존 전술데이터링크 장비에 전송방안을 적용하기 위한 초기 비용이 발생할 수 있으나, 한국군에서 자체적으로 개발한 Link-K와 KVMF와 같은 전술데이터링크의 사용하는 위치 정보 필드의 종류들이 상이하여 유지보수나 변환기를 도입하여야 하는 문제를 한국군이 개발한 전술데이터링크 장비에 제안 전송방안을 적용하여 각 전술데이터링크의 버전 변경 등으로 인한 상호운용성이나 장기적인 유지보수나 운용 비용 문제 등을 해결할 수 있다.

2. 지정구역 내 상대좌표 기반 전송 방식

2.1 구역 지정

본 연구에서는 한국군 작전 운용환경을 고려하여 전술데이터링크 위치정보 표시 영역을 제한하고 구역화하여 변환대상 좌표를 대상 구역 내에서 상대좌표로 변환하는 전술데이터링크 위치정보 공유 방법을 제안한다. 한국군이 현실적으로 수행 가능한 군사 작전권 적용 범위를 고려하였을 때, 한국군의 작전권 범위는 주로 동북아시아 주요 해역과 인접 국가 일부 지역에 해당한다. 그에 따라, <Figure 1>과 같이 한국군의 실제 작전 운용환경을 고려하여 위도 28:00:00N에서 44:00:00N까지, 경도 120:00:00E에서 136:00:00E까지 위치정보 표시 구역을 재정의하였다.

<Table 1>에서는 제한된 대상 영역 범위에서 위도 2도, 경도 2도 크기로 64개의 구역으로 세분화하고 구분된 각 구역에 대하여 0~63으로 번호를 지정한 좌표 목록을 나타낸다. 이때, 보안성 향상을 위해 구분된 구역별 번호를 랜덤하게 부여하여 좌표 목록을 공유하면 위치정보의 보안성을 개선할 수 있으며, 수출 시에는 해당 국가의 위치 정보 데이터를 기반으로 대상이 되는 영역 범위를 조정할 수 있다. 만약 적군에게 랜덤하게 부여한 위치 정보 데이터를 탈취당한다면 기존에 사용하던 위치 정보 데이터를 폐기하고 구역번호의 테이블을 새롭게 정의하여 보안성을 확보할 수 있으며 무작위 구역번호 사용과 더불어 암호화 장비를 도입하는 경우 추가적인 보안성을 확보할 수 있다.

또한, 일반적인 가입자 기반의 무선 통신 환경에서는 통신 구역이 달라지는 경우 coverage 한계로 인해 가입자와 연결되었던 중심국과의 통신이 중단되어 hand over가 필요하고, 데이터 연속성을 보장하기 위해 source에서 target으로 데이터 포워딩을 수행해야 한다. 반면, 전술데이터링크 시스템에서는 중심 노드가 위치 구역보다 큰 영역을 관리하여 제안하는 좌표 공유 기법을 사용하여도, 각 위치 구역 변경에 따른 부가적인 별도의 hand over 과정 필요 없이 기존의 중심국-트랙 연결성을 보장할 수 있다는 장점이 있다.

2.2 위치정보 변환

해당 절에서는 제안하는 대상 구역 내의 위치정보 변환 방안을 서술하며, 본 논문에서 정의한 주요 기호의 요약을 <Table 2>에 정리하였다. <Figure 2>는 대상 구역에서의 변환대상 좌표와 구역 중심좌표와의 관계를 나타내고 있으며, 여기서 변환대상 좌표, $B_{o b j e c t}$ 인 $(B_{l a t}, B_{l o n g})$ 를 변환하기 위해 먼저 구역번호인 $A R E A_{n u m b e r}$ 를 식별한다. 이때, 좌표가 중첩되는 지점은 구역번호가 작은 쪽의 구역으로 구역번호를 지정한다. $(B_{l a t}, B_{l o n g})$ 를 <Table 1>의 좌표 목록에서 대조하여 변환대상 좌표가 속해 있는 구역번호가 $A R E A_{n u m b e r}$ 임을 확인한다. 구역번호 $A R E A_{n u m b e r}$ 의 중심좌표인 $A_{c e n t e r}$ 의 좌표 $(A_{l a t}, A_{l o n g})$ 를 기반으로 $(A_{l a t}, A_{l o n g})$ 와 변환대상 좌표 $(B_{l a t}, B_{l o n g})$ 간의 위도 차이 $Δ L a t$ , 경도 차이 $Δ L o n g$ 은 다음과 같이 정의된다.

Δ L a t = B_{l a t} - A_{l a t}

(5)

Δ L o n g = B_{l o n g} - A_{l o n g}

(6)

이때, 도출된 $Δ L a t$ , $Δ L o n g$ 값에 대하여 미터 단위 거리 차이는 $Δ L a t_{m}$ , $Δ L o n g_{m}$ 으로 정의하며 적용되는 위도 1도 거리는 111,350ｍ, 경도 1도 거리는 91,173.3ｍ와 같다. 그에 따라, $Δ L a t_{m}$ 와 $Δ L o n g_{m}$ 은 다음과 같이 도출된다.

Δ L a t_{m} = Δ L a t \cdot 111350 m

(7)

Δ L o n g_{m} = Δ L o n g \cdot 91173.3 m

(8)

중심좌표부터의 거리 차이 $Δ L a t_{m}$ , $Δ L o n g_{m}$ 을 도출한 후 해당 구역에서 $Δ L a t_{m}$ 과 $Δ L o n g_{m}$ 을 표현하는 최대 비트 필드 값인 $Δ L a t_{f_{m a x}}$ 와 $Δ L o n g_{f_{m a x}}$ 를 기반으로 전술데이터링크의 미터 단위 거리 위도 및 경도 정밀도 $P_{l a t_{m}}$ , $P_{l o n g_{m}}$ 을 계산하여 위치정보 필드를 구성하며, $P_{l a t}$ 과 $P_{l o n g}$ 은 아래와 같이 정의된다.

P_{l a t} = \frac{111350}{\frac{Δ L a t_{f_{m a x}} - 1}{2}}

(9)

P_{l o n g} = \frac{91173.3}{\frac{Δ L o n g_{f_{m a x}} - 1}{2}}

(10)

<Figure 3>은 위도 및 경도 차이에 따른 구역 중심좌표 기준 변환대상 좌표의 위치를 보여준다. 이때, 위치정보 필드의 값이 1에서 $\frac{Δ L a t_{f_{m a x}} - 1}{2}$ , 1에서 $\frac{Δ L o n g_{f_{m a x}} - 1}{2}$ 까지인 경우 $B_{o b j e c t}$ 가 $A_{c e n t e r}$ 에서 북쪽 및 동쪽에 위치함을 의미하고, 위치정보 필드의 값이 $\frac{Δ L a t_{f_{m a x}} + 3}{2}$ 에서 $Δ L a t_{f_{m a x}}$ , $\frac{Δ L o n g_{f_{m a x}} + 3}{2}$ 에서 $Δ L o n g_{f_{m a x}}$ 까지의 값은 $B_{o b j e c t}$ 의 위치가 $A_{c e n t e r}$ 에서 남쪽 및 서쪽에 위치함을 의미하며, 필드의 값이 0일 때는, 해당 구역의 중심좌표를 의미한다. 즉, $Δ L a t$ 값이 음수일 경우 $A_{c e n t e r}$ 에서 남쪽, $Δ L o n g$ 값이 음수일 때 $A_{c e n t e r}$ 에서 서쪽에 위치함을 의미하며, 이를 종합하여 위치정보 위도 필드 차이 $Δ L a t_{f}$ 와 위치정보 경도 필드 차이 $Δ L o n g_{f}$ 를 구성하는 값은 다음과 같이 도출한다.

$Δ L a t \geq 0$ 인 경우

Δ L a t_{f} = round (\frac{Δ L a t_{m}}{P_{l a t}})

(11)

$Δ L a t < 0$ 인 경우

Δ L a t_{f} = \frac{Δ L a t_{f_{m a x}} + 3}{2} + round (| \frac{Δ L a t_{m}}{P_{l a t}} |)

(12)

$Δ L o n g \geq 0$ 인 경우

Δ L o n g_{f} = round (\frac{Δ L o n g_{m}}{P_{l o n g}})

(13)

$Δ L o n g < 0$ 인 경우

Δ L o n g_{f} = \frac{Δ L o n g_{f_{m a x}} + 3}{2} + round (| \frac{Δ L o n g_{m}}{P_{l o n g}} |)

(14)

위와 같이 각각의 위·경도 필드는 전술데이터링크 상에서 대상 구역의 중심좌표에서 해당 좌표까지의 거리 차이를 비트로 변환하여 송신하게 되며, 수신 측에서는 이를 기반으로 해당 좌표를 역으로 계산하여 위·경도 값을 도출한다. 이때, 해당 위치 필드의 크기를 변경하여 위치정보의 정밀도를 조절할 수 있다. <Figure 4>는 제안 전송방안의 송수신 측 좌표변환 처리 순서도를 나타낸다. 송신 측에서는 변환의 대상이 되는 좌표를 입력하여, 구역번호를 식별한 후에 중심좌표를 기반으로 위치정보를 생성해 송신하고, 수신 측에서는 수신 구역번호에 따라 중심좌표를 도출하여 대상이 되는 좌표를 출력한다.

<Table 3>은 CTDL과 제안 전송방안의 비트 수에 따른 위치정보 정밀도를 보인다. 위치정보 정밀도 1m 이내를 설계 요구사항으로 가정했을 때, 본 연구에서 제안하는 위치정보 전송방안 적용 시, 해당 구역번호(6 bits), 위도 거리 차이 정보(17 bits), 경도 거리 차이 정보(17 bits)를 포함하여 총 40 bits의 위치 데이터 필드가 필요하다. 반면, CTDL에서는 1m 이내의 위치정보 정밀도를 보장하기 위해서는 위도(24 bits)와 경도(24 bits)를 포함하여 총 48 bits를 필요로 하므로 제안 전송방안 사용 시 트랙 1개당 8 bits를 적게 사용해 효율적인 네트워크 자원 사용이 가능하다.

즉, CTDL이 제안하는 전송방안과 유사한 정밀도를 보장하기 위해서는 추가적인 비트 할당이 필수적이다. 만약 같은 비트 수를 사용하는 경우, 본 연구에서 제안한 전송방안이 기존 CTDL 대비 정밀도가 위도는 약 11배, 경도는 약 22배가 향상된다. 사용 비트 수에 따른 제안 전송방안과 CTDL의 정밀도는 <Figure 5>에 나타내었다. <Figure 5>와 같이, 총 비트 수가 40 bits일 때, 제안하는 위치정보 전송방안 사용 시 위도 정밀도가 0.8495m, 경도 정밀도가 0.6956ｍ를 보장하는 반면, CTDL을 사용하였을 때는 위도 정밀도가 9.5573m, 경도 정밀도는 15.6509m를 보장하기에 본 논문에서 제안하는 전송방안이 동일한 조건에서 CTDL 대비 훨씬 향상된 정밀도를 보장함을 확인하였다.

3. 시뮬레이션 설계 사항 및 성능 분석 결과

본 장에서는 지정구역 상대좌표 기반의 전술데이터링크 위치정보 처리 절차에 따라 메시지를 생성하고 확인할 수 있는 소프트웨어를 구현하여 그에 따른 정밀도와 구현성을 고찰하고자 한다.

전술데이터링크에서 전술 위치정보 상호교환 시, 지정된 위치정보 구역을 기반으로 위치 구역 중심으로부터의 거리 차이를 계산한다. 그에 따라, 주어진 위치정보를 특정 정밀도 이내의 정밀 좌표로 변환하는 좌표 변환기를 구현하였으며, 좌표 변환기의 운용 예시는 <Figure 6>과 같다. 이전 장에서 언급한 바와 같이 수신기의 정밀도는 사용하는 변환 대상 비트 수에 따라 정밀도가 달라지며, 사용 비트 수는 좌표 변환기에서 설정할 수 있다. 좌표 변환기에서 설정하는 변환 대상 비트 수가 증가할수록 정밀도가 증가하여 오차가 감소하며, 비트 수가 적어질 경우, 네트워크 활용도는 증가하는 반면 정밀도는 감소한다. 설계한 좌표 변환기는 다음과 같은 기능을 수행한다.

입력된 위도 및 경도에 대한 위치 구역번호 식별 및 중심좌표 산출 기능
중심좌표에서의 위도/경도 거리 차이 변환 기능(X/Y 좌표)
상대좌표(X/Y 좌표)에서 위도/경도 좌표 산출 기능

해당 프로그램 개발 및 운용을 위한 최소 사양은 다음과 같다.

사용 기종 : Window 운용 가능 기기
사용 OS : Windows 10/11
개발언어 : Visual C++ 2019

<Figure 7>에서는 지정구역 상대좌표 변환 프로그램을 이용하여 좌표변환을 위한 총 비트 수를 각각 40 bits와 42 bits로 사용하였을 때, 위도 및 경도 증가에 따른 좌표 변환 값의 오차와 오차 분포를 나타낸다. 송신 측에서는 위도와 경도를 좌표변환에 사용되는 비트 수에 따라, 양자화하여 비트로 변환한다. 수신 측에서는 비트로 변환된 좌표를 위치정보로 재변환하는 과정에서 송신 측에서 수행하였던 양자화로 인해 양자화 오차(quantization error)가 발생하며, 양자화를 위한 비트는 일정 구간 동일한 값을 유지하다가 특정지점에서 불연속적으로 증가하는 단계적 변화 (step-like pattern)가 반복된다. 그로 인해, <Figure 7> (a)와 <Figure 7> (b)에서 확인할 수 있는 것처럼 각 오차는 주기적으로 위도와 경도 변화에 따라 일정 구간 동안 오차가 누적되다가, 최대 양자화 오차 값에 다다르면 값이 갱신되면 오차가 감소하기 시작한다. 또한 <Table 3>에서 확인하였던 바와 같이, 제안하는 송신방안에서 사용하는 좌표변환을 위한 총 비트 수가 증가하면 양자화 구간의 resolution이 향상되어, 평탄 구간의 길이가 감소해 양자화 단계 간격이 줄어들어 오차의 주기가 감소하며, 위도와 경도 모두 최대 오차 값이 감소함을 확인하였다. 그에 따라, <Figure 7> (c)에서 확인할 수 있는 바와 같이, 40 bits를 사용하였을 때보다 42 bits를 사용하였을 때 최대 오차 및 평균 오차도 감소함을 확인할 수 있다.

<Figure 8>은 <Figure 7>에서와 유사하게 CTDL의 좌표 변환 방식을 이용하여 위도 및 경도 증가에 따른 변환 값의 오차와 오차 분포를 나타낸다. <Figure 8> (a)와 <Figure 8> (b)에서와 같이, 제안 전송방안과 비교하였을 때 위도와 경도 모두 오차 증감 반복 주기가 증가하며, 최대 오차 값또한 증가해 위도는 약 11배, 경도는 약 22배가량 증가한다. 그에 따라, 오차 분포를 나타내는 <Figure 8> (c)에서도 오차 분포의 분산이 더욱 증가하여 제안기법 대비 CTDL이 정밀도 측면에서 더 열화된 성능을 가지며, 제안하는 지정구역 내 상대좌표 기반 전송 방식이 정밀도 및 네트워크 효율성 측면에서 기존 기법보다 효과적임을 확인하였다.

제안하는 위치정보 전송방안을 실제 개발하고 있는 메시지 처리기 및 전술 상황 전시 소프트웨어에 적용하고 위치정보를 포함하는 전술 메시지를 송수신함으로써 제안한 방안의 구현성을 검증하였다. <Figure 9>는 본 연구에서 제안한 위치정보 전송방안이 적용된 전술 상황 전시 소프트웨어이며 사용한 위치정보의 총 비트 수는 42 bits(구역식별 6 bits, 위도 17 bits, 경도 17 bits)이다. 송신 노드에서 입력한 위/경도 위치정보가 설계에서 분석한 오차 및 정밀도에 맞게 수신 노드에서 수신됨을 확인하였으며, 본 연구에서 제안한 방안의 실 운용을 위한 효용성을 검증하였다.

4. 결 론

본 연구에서는 전술데이터링크의 네트워크 자원 효율화를 위해 지정구역 상대좌표 기반의 위치정보 전송방안을 제안하였으며 기존 전술데이터링크 전송 방식과의 비교를 통해 제안한 방안의 네트워크 자원 절감 효과를 입증하였다. 제안 전송방안을 모사하는 소프트웨어를 제작하여 분석한 결과, 동일한 비트 수를 사용하는 경우, 위도는 약 11배, 경도는 약 22배만큼 향상된 정밀도를 보장할 수 있고, CTDL에서 1미터 이내의 위치정보 정밀도를 보장하기 위해서는 총 8 bits의 추가 비트를 사용해야 함을 확인하였다. 그에 따라, 본 논문에서 제안한 위치정보 전송방안은 전술 데이터의 85% 이상을 차지하는 위치정보 메시지의 크기를 효과적으로 제어하여 전술데이터링크 네트워크 자원 효율을 극대화하면서도 고정밀 위치정보 전송이 요구되는 군 작전 운용환경에 적합할 것으로 판단되며, 향후 TDL 메시지 구조 최적화에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

Acknowledgements

This work was supported by the Agency for Defense Development by the Korean Government under Grant 911265201.

Figure

<Figure 1>.

The Example of Location Information Area Classification

<Figure 2>.

Central Coordinates and Object Coordinates for Transformation Within Object Area

<Figure 3>.

Object Coordinates for Transformation Relative to Central Coordinates Considering Latitude and Longitude Differences

<Figure 4>.

Transmission and Reception Coordinate Transformation Process Flow Chart

<Figure 5>.

Precision of the Proposed Transmission Scheme and CTDL for Different Numbers of Used Bits (40, 42, and 44 bits)

<Figure 6>.

The Example of Coordinate Transformer Operation

<Figure 7>.

Latitude/longitude errors and coordinate error distribution of the proposed transmission scheme according to the number of bits (40-bit, 42-bit) (a) latitude error (b) longitude error (c) error distribution

<Figure 8>.

Latitude/longitude errors and coordinate error distribution of CTDL according to the number of bits (40-bit, 42-bit) (a) latitude error (b) longitude error (c) error distribution

<Figure 9>.

The Example of the Tactical Situation Display and the Transmission And Reception (a) transmission (b) reception

Table

<Table 1>.

Coordinate Classification for Each Area (Coordinate List)

Section ID	Start coordinates	End coordinates	Central coordinates
0	44:00:00N	120:00:00E	42:00:00N	122:00:00E	43:00:00N	121:00:00E
1	44:00:00N	122:00:00E	42:00:00N	124:00:00E	43:00:00N	123:00:00E
2	44:00:00N	124:00:00E	42:00:00N	126:00:00E	43:00:00N	125:00:00E
3	44:00:00N	126:00:00E	42:00:00N	128:00:00E	43:00:00N	127:00:00E
...
60	30:00:00N	128:00:00E	28:00:00N	130:00:00E	29:00:00N	129:00:00E
61	30:00:00N	130:00:00E	28:00:00N	132:00:00E	29:00:00N	131:00:00E
62	30:00:00N	132:00:00E	28:00:00N	134:00:00E	29:00:00N	133:00:00E
63	30:00:00N	134:00:00E	28:00:00N	136:00:00E	29:00:00N	135:00:00E

<Table 2>.

Symbol Summary

Object coordinates	Bobject
Object Lat./Long. (coordinate)	Blat, Blong
Section ID	AREAnumber
Center coordinate	Acenter
Central Lat./Long. in section ID (coordinate)	Alat, Along
Lat./Long. difference (coordinate)	ΔLat, ΔLong
Lat./Long. difference (meter)	ΔLatm, ΔLongm
Lat./Long. difference (field)	ΔLatf, ΔLongf
Maximum Lat./Long. difference (field)	ΔLatfmax, ΔLongfmax
Lat./Long. precision (meter)	Plat,m, Plong,m

<Table 3>.

Precision of CTDL and Proposed Transmission Methods According to the Number of Bits

Category	Bits	Field bits for section ID	Total bits	Precision
CTDL	20bit	20bit	-	40bit	Lat. 9.5573mLong. 15.6509m
21bit	21bit	-	42bit	Lat. 4.7786mLong. 7.8254m
22bit	22bit	-	44bit	Lat. 2.3893mLong. 3.9127m
23bit	23bit	-	46bit	Lat. 1.1946mLong. 1.9563m
24bit	24bit	-	48bit	Lat. 0.5973mLong. 0.9781m
25bit	25bit	-	50bit	Lat. 0.2986mLong. 0.4890m
26bit	26bit	-	52bit	Lat. 0.1493mLong. 0.2445m
27bit	27bit	-	54bit	Lat. 0.0746mLong. 0.1222m
Proposed	17bit	17bit	6bit	40bit	Lat. 0.8495mLong. 0.6956m
18bit	18bit	6bit	42bit	Lat. 0.4248mLong. 0.3478m
19bit	19bit	6bit	44bit	Lat. 0.2124mLong. 0.1739m

Reference

Bradley, S.P., Automating the Force Tactical Picture, in Proceedings of the 2000 Command and Control Research and Technology Symposium (CCRTS), Monterey, CA, USA, 2000, pp. 1-15. (https://www.dodccrp.org/events/2000_CCRTS/html/pdf_papers/Track_ 1/030.pdf).
Bradley, S.P., Automating the Force Tactical Picture, in Proceedings of the 2000 Command and Control Research and Technology Symposium, 2000.
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MND-STD-0016A, KVMF Message Standard.
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Park, H.J., Kim, J.W., Jung, H.S., and Park, J.H., A Study on the Bit-Minimized Transmission Method for Track Identification Information Field in the Advanced Tactical Data Link, Proceedings of the Korean Military Science & Technology Society Annual Conference, 2024, 1421-1422, Jeju, South Korea.
Simulation Interoperability Standards Organization (SISO), Standard for: Link 16 Simulation (SISO-STD- 002-2021), Orlando, FL, USA, Apr. 2021.
STANAG 5516, Tactical Data Exchange - Link 16.
Weapon Systems Advanced Cource Textbook Compilation Committee, Command and Control Communication/Cyber Tactical Data Link Technology” Defense Science & Technology Academy, 2016.

Section ID	Start coordinates		End coordinates		Central coordinates
Section ID	Lat.	Long.	Lat.	Long.	Lat.	Long.
0	44:00:00N	120:00:00E	42:00:00N	122:00:00E	43:00:00N	121:00:00E
1	44:00:00N	122:00:00E	42:00:00N	124:00:00E	43:00:00N	123:00:00E
2	44:00:00N	124:00:00E	42:00:00N	126:00:00E	43:00:00N	125:00:00E
3	44:00:00N	126:00:00E	42:00:00N	128:00:00E	43:00:00N	127:00:00E
...
60	30:00:00N	128:00:00E	28:00:00N	130:00:00E	29:00:00N	129:00:00E
61	30:00:00N	130:00:00E	28:00:00N	132:00:00E	29:00:00N	131:00:00E
62	30:00:00N	132:00:00E	28:00:00N	134:00:00E	29:00:00N	133:00:00E
63	30:00:00N	134:00:00E	28:00:00N	136:00:00E	29:00:00N	135:00:00E