KR101007208B1 - Ads-b 메시지 및 레이더 신호의 합성을 통해 무인 항공기를 조종하는 무인 항공기 시뮬레이션 장치 - Google Patents
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Abstract
Description
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 ADS-B 메시지 데이터와 레이더 신호 데이터 간의 데이터 최적화의 개념을 도시한 그래프이다.
수학식 2에서, X는 상태변수(state variables)를 의미하고, sd는 표준편차 (standard deviation)를 의미한다. 그리고 sd1은 상태변수 X1의 표준편차이고, sd2는 상태변수 X2의 표준편차이다. 여기에서, 수학식 2를 통해, 시스템 출력값(X1)과 새로운 입력값(X2)을 이용하여 새로운 최적값(optimized state variables)을 산출할 수 있다.
예를 들어 설명하면 다음과 같다. 무인 항공기 시뮬레이션 장치가 최초 제1 시점에 제1 ADS-B 메시지 데이터 값과 제1 레이더 신호 데이터 값을 획득하는 경우, X1은 제1 ADS-B 메시지 데이터 값으로 구현되고, X2는 제1 레이더 신호 데이터 값으로 구현될 수 있다. 이 때, sd1은 제1 ADS-B 메시지 데이터 값의 표준편차로서, ADS-B 메시지 획득에 대한 신뢰도 측정을 통해 미리 설정된 경중률로 구현될 수 있다. sd2는 제1 레이더 신호 데이터 값의 표준편차로서, 레이더 신호 획득에 대한 신뢰도 측정을 통해 미리 설정된 경중률로 구현될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, sd는 상기 수학식 2에서 산출된 최적화 데이터인 X의 표준편차이고, sd1은 상태변수 X1의 표준편차이고, sd2는 상태변수 X2의 표준편차이다.
이처럼 수학식 2 및 수학식 3은 칼만필터의 기본 개념이라고 할 수 있고, 이를 이용하면, 최적값 X와 표준편차 sd를 구할 수 있고, 앞서 언급한 두 관측값 이외에 다른 관측값을 추가적으로 얻어서 다시 새로운 최적값을 구할 때에도 같은 방법을 이용할 수 있다. 이때는 앞서 산출된 X는 X1으로 새로이 입력되고, 앞서 산출된 sd는 sd1으로 새로이 입력되며, 새로운 관측값과 표준편차(경중률)는 각각 X2와 sd2가 된다.
예를 들어 설명하면 다음과 같다. 제1 시점 이후, 제2 시점에 제2 ADS-B 메시지 데이터를 획득하는 경우, 상기 제1 시점에서 산출된 최적화 데이터인 X와 상기 제2 시점에서 획득한 제2 ADS-B 메시지 데이터 간의 최적화 데이터를 산출할 수 있다. 이를 수학식 2에 대입하면, 상기 제1 시점에서 산출한 최적화 데이터 값은 X1 및 sd1으로 대입되고, 상기 제2 시점에서 획득한 제2 ADS-B 메시지 데이터 값은 X2 및 sd2로 대입될 수 있다. 따라서 제2 시점에 대한 상기 제1 시점에서 산출한 최적화 데이터 값 및 상기 제2 시점에서 획득한 제2 ADS-B 메시지 데이터 값 간의 최적화 데이터를 다시 산출할 수 있다. 또한, 상기 제2 시점에서 획득한 제2 레이더 신호 데이터 값을 새로운 입력값으로 대입하여 새로운 최적화 데이터를 산출할 수 있다. 이러한 반복적인 연산을 통해 ADS-B 메시지나 레이더 신호를 획득하는 각 시점에 대한 최적화 데이터를 추적할 수 있다.
101: ADS-B 시스템
102: ASR/SSR
110: ADS-B 메시지 운용부
120: 레이더 신호 운용부
130: 도메인 매핑부
140: 데이터 최적화부
150: 시뮬레이션 환경 제어부
Claims (6)
- 무인 항공기로부터 브로드캐스팅되는 ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) 메시지를 획득하는 ADS-B 메시지 운용부;
ASR/SSR(Airport Surveillance Radar / Secondary Surveillance Radar)를 통해 상기 무인 항공기에 대한 레이더 신호를 획득하는 레이더 신호 운용부;
상기 ADS-B 메시지의 데이터 및 상기 레이더 신호의 데이터를 동일한 도메인(domain)에 매핑시키는 도메인 매핑부 및
상기 도메인에 매핑된 상기 ADS-B 메시지의 데이터 주기 및 상기 레이더 신호의 데이터 주기를 동기화하고, 상기 동기화된 주기 각각에 대한 상기 ADS-B 메시지의 데이터 및 상기 레이더 신호의 데이터를 관측갱신 알고리즘(measurement update algorithm)을 통해 서로 퓨전(fusion)하여 최적화 데이터를 산출하는 데이터 최적화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기 시뮬레이션 장치. - 제1항에 있어서,
상기 ADS-B 메시지 운용부는 상기 무인 항공기로부터 획득한 상기 ADS-B 메시지 데이터의 주기가 A인 경우, 상기 ADS-B 메시지 데이터의 주기가 상기 A 보다 작은 값으로 구현되도록 최소자승법(Least Square Method)을 통해 상기 ADS-B 메시지 데이터의 주기를 재구성하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기 시뮬레이션 장치. - 제1항에 있어서,
상기 레이더 신호 운용부는 상기 무인 항공기로부터 획득한 상기 레이더 신호 데이터의 주기가 B 인 경우, 상기 레이더 신호 데이터의 주기가 상기 B 보다 작은 값으로 구현되도록 최소자승법(Least Square Method)을 통해 상기 레이더 신호 데이터의 주기를 재구성하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기 시뮬레이션 장치. - 제1항에 있어서,
상기 데이터 최적화부는 상기 ADS-B 메시지의 데이터 주기가 K+X이고 상기 레이더 신호의 데이터 주기가 K+Y인 경우, 칼만필터(Kalman Filter)를 통해 각 데이터 주기 사이의 구간에 위치하는 ADS-B 메시지의 데이터 및 레이더 신호의 데이터를 예측하여, 상기 ADS-B 메시지의 데이터 주기 및 상기 레이더 신호의 데이터 주기를 각각 K로 재구성하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기 시뮬레이션 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 무인 항공기 시뮬레이션 장치는 상기 무인 항공기의 조종에 필요한 시뮬레이션 환경을 상기 주기가 동기화된 ADS-B 메시지의 데이터 및 상기 레이더 신호의 데이터 간의 최적화 데이터를 통해 실시간으로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기 시뮬레이션 장치.
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