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KR101659484B1 - 수동 거리 측정 소나에서의 다중대역 추적 융합 및 다중대역 측정치융합 추적 장치 - Google Patents

수동 거리 측정 소나에서의 다중대역 추적 융합 및 다중대역 측정치융합 추적 장치 Download PDF

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Publication number
KR101659484B1
KR101659484B1 KR1020150049513A KR20150049513A KR101659484B1 KR 101659484 B1 KR101659484 B1 KR 101659484B1 KR 1020150049513 A KR1020150049513 A KR 1020150049513A KR 20150049513 A KR20150049513 A KR 20150049513A KR 101659484 B1 KR101659484 B1 KR 101659484B1
Authority
KR
South Korea
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band
fusion
tracking
track
distance
Prior art date
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Active
Application number
KR1020150049513A
Other languages
English (en)
Inventor
서익수
이철목
김인수
신동훈
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 소나 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 다중 대역별 탐지데이터로부터 대역별 측정치추출을 수행하고, 대역별 추적을 융합하는 다중대역 추적 융합 방법 및 대역별 측정치를 융합하여 융합된 측정치로 추적하는 다중대역 측정치융합 추적 방법에 대한 것이다.

Description

수동 거리 측정 소나에서의 다중대역 추적 융합 및 다중대역 측정치융합 추적 장치{Apparatus for multi-band track fusion and multi-band measurement fusion track in passive ranging sonar}
본 발명은 소나 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 다중 대역별 탐지데이터로부터 대역별 측정치추출을 수행하고, 대역별 추적을 융합하는 다중대역 추적 융합 방법 및 대역별 측정치를 융합하여 융합된 측정치로 추적하는 다중대역 추적 융합 및 다중대역 측정치융합 추적 장치에 대한 것이다.
수동 거리 측정 소나는 함정에서 발생하는 소음원을 신호처리하여 추적하고 함정의 거리를 산출하는 소나이다. 거리 산출을 위하여 다중 대역별로 신호처리를 수행하여 다중 대역별 탐지 데이터를 산출한다.
현재까지는 운용자가 다중 대역별 탐지 데이터 중에서 임의의 1개 대역을 선택한 후, 해당 대역의 탐지 데이터를 이용하여 추적을 위한 측정치를 산출하고, 측정치를 이용하여 추적을 수행하여 함정의 거리를 산출하였다.
그런데, 운용자가 표적의 특정대역을 선택하고 여러 표적들에 대해서 동일한 과정을 수행하는 동안 표적의 소음이 운용자가 선택한 특정 대역뿐만 아니라 다른 대역에서도 존재할 수 있다. 또한, 선택한 대역에서 다른 대역으로 소음 발생 대역이 변경될 수 있다.
특히 수동 거리 측정 소나의 경우 거리측정을 위해서 긴 시간동안 표적추적을 지속적으로 수행하는 과정이 필요하다.
따라서, 함정에서 발생하는 소음원은 다양한 대역에서 존재하므로 기존과 같이 다중 대역 탐지 데이터 중에서 임의 1개 대역을 선택하여 해당 대역 탐지 데이터를 이용하여 측정치 산출 및 추적을 한다면, 다수의 표적 추적을 관리하는 동안 표적 추적 소실의 가능성이 존재하는 문제점이 있다.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 수동 거리 측정 소나에서의 추적에 있어서 다중대역 추적 융합 및 다중대역 측정치 융합 추적을 수행하는 다중대역 추적 융합 및 다중대역 측정치융합 추적 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 수동 거리 측정 소나에서의 추적에 있어서 다중대역 추적 융합 및 다중대역 측정치 융합 추적을 수행하는 다중대역 추적 융합 장치를 제공한다.
상기 다중 대역 추적 융합 장치는,
수중 선체 외부에 존재하는 물체와의 거리를 측정하여 센서 데이터를 생성하는 다수의 센서;
상기 센서 데이터를 대역별로 신호처리하여 탐지 데이터를 생성하는 신호 처리부; 및
상기 탐지 데이터를 이용하여 대역별 측정치를 추출하고, 상기 대역별 측정치를 이용하여 트랙을 초기화하며, 초기화된 트랙에 대하여 상기 대역별 측정치 및 필터링 알고리즘을 이용하여 대역별 트랙을 추적하고, 트랙 추적 결과를 융합하여 융합 방위 또는 융합 거리를 산출하는 다중 대역 추적 융합부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 신호 처리부는 대역별로 각 하나씩 설치되는 다수의 서브 신호처리부를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다중대역 추적 융합부는, 상기 대역별 측정치를 이용하여 트랙을 초기화하고, 상기 다중 대역 추적 융합부가 초기화된 트랙에 대하여 상기 대역별 측정치 및 필터링 알고리즘을 이용하여 대역별 트랙을 추적하고, 트랙 추적 결과를 융합하여 추적 융합 결과를 생성하고, 상기 추적 융합 결과를 이용하여 융합 방위 또는 융합 거리를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 필터링 알고리즘은 선형 칼만필터 또는 비선형 칼만필터이며, 상기 트랙 추적 결과는 다수개의 트랙별 방위 및 거리인 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 융합방위는 수학식
Figure 112015034273054-pat00001
(여기서,
Figure 112015034273054-pat00002
는
Figure 112015034273054-pat00003
개 트랙별 융합방위,
Figure 112015034273054-pat00004
는
Figure 112015034273054-pat00005
개 대역별 방위,
Figure 112015034273054-pat00006
는
Figure 112015034273054-pat00007
개 대역별 방위 가중치이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 대역별 방위 가중치는 1로 하여 필터링 알고리즘의 오차공분산(error covariance) 역수로 정의한 값,
Figure 112015034273054-pat00008
개의 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여
Figure 112015034273054-pat00009
개의 대역별 방위 SN비(Signal Noise Ratio) 크기순으로 정의한 값, 및
Figure 112015034273054-pat00010
개 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여 임의로 정의한 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 융합 거리는 수학식
Figure 112015034273054-pat00011
(여기서,
Figure 112015034273054-pat00012
는
Figure 112015034273054-pat00013
개 트랙별 융합거리,
Figure 112015034273054-pat00014
는
Figure 112015034273054-pat00015
개 대역별 거리,
Figure 112015034273054-pat00016
는
Figure 112015034273054-pat00017
개 대역별 거리 가중치이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 수중 선체 외부에 존재하는 물체와의 거리를 측정하여 센서 데이터를 생성하는 다수의 센서; 상기 센서 데이터를 대역별로 신호처리하여 탐지 데이터를 생성하는 신호 처리부; 및 상기 탐지 데이터를 이용하여 대역별 측정치를 추출하고, 상기 대역별 측정치를 융합하여 추적하는 다중대역 측정치융합 추적부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 측정치융합 추적 장치를 제공한다.
이때, 상기 다중대역 측정치융합 추적부는, 대역별 탐지 데이터를 이용하여 대역별 측정치를 추출하고, 대역별로 생성된 방위(bearing)를 융합하여 융합방위를 만들고, 대역별로 생성된 거리(range)를 융합하는 융합거리를 생성하고, 융합측정치를 이용하여
Figure 112015034273054-pat00018
개 트랙(track)을 초기화하여 트랙을 생성하고, 초기화되어 생성된
Figure 112015034273054-pat00019
개 트랙에 대하여 대역별 측정치와 선형칼만필터(Linear Kalman filter) 또는 비선형칼만필터(Extended Kalman filter)의 필터링(filtering) 알고리즘을 이용하여 트랙추적하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 융합방위는 수학식
Figure 112015034273054-pat00020
(여기서,
Figure 112015034273054-pat00021
는 융합방위,
Figure 112015034273054-pat00022
는
Figure 112015034273054-pat00023
개 대역별 방위,
Figure 112015034273054-pat00024
는
Figure 112015034273054-pat00025
개 대역별 방위 가중치이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 융합 거리는 수학식
Figure 112015034273054-pat00026
(여기서,
Figure 112015034273054-pat00027
는 융합거리,
Figure 112015034273054-pat00028
는
Figure 112015034273054-pat00029
개 대역별 거리,
Figure 112015034273054-pat00030
는
Figure 112015034273054-pat00031
개 대역별 거리 가중치이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 대역에 존재하는 함정 소음원에 대하여 기존의 단일 대역에 대해 측정치추출 및 추적하는 방법은 함정 소음원이 존재하지 않는 대역에 대해 측정치추출 및 추적할 경우 추적하지 못하는 단점이 있으나, 본 발명에 따르면 다양한 대역에 존재하는 함정 소음원에 대해 추적을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 추적 융합 장치(100)의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다중대역 추적 융합부(130)의 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 다중대역 측정치융합 추적 장치의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 다중대역 추적 융합 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 수동 거리 측정 소나에서의 다중대역 추적 융합 및 다중대역 측정치융합 추적 장치를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중대역 추적 융합 장치(100)의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 다중대역 추적 융합 장치(100)는, 센서(110), 신호 처리부(120), 및 다중대역 추적 융합부(130) 등을 포함하여 구성된다.
센서(110)는 소나 센서로서 수중 선체(미도시)의 전,좌,우,하의 4방향에 존재하는 장애물과의 거리를 측정하여 센서 데이터를 생성한다. 물론, 센서(110)는 각 방향 및/또는 거리등을 측정하기 위해 다수개로 이루어질 수 있다.
신호 처리부(120)는 센서(110)에 의해 생성되는 센서 데이터를 대역별로 신호처리하여 탐지 데이터를 생성한다.
다중 대역 추적 융합부(130)는 탐지 데이터를 이용하여 대역별 측정치를 추출하고, 대역별 측정치를 이용하여 트랙을 초기화한다. 또한, 대역별 측정치와 필터링 알고리즘을 이용하여 대역별 트랙을 추적하고, 트랙 추적 결과를 융합하여 융합 방위 및/또는 융합 거리를 산출한다.
도 2는 도 1에 도시된 다중대역 추적 융합부(130)의 세부 구성도이다. 도 2를 참조하면, 신호 처리부(도 1의 120)는 대역별로 신호를 처리하기 위해 제 1 서브 신호처리부(220-1) 내지 제 N 서브 신호처리부(220-N)로 구성된다. 따라서, 각 대역별로 탐지 데이터가 생성된다.
또한, 다중대역 추적 융합부(130)는 대역별로 제 1 내지 제 N 측정치 추출부(230-1 내지 230-N)와, 대역별로 제 1 내지 제 N 트랙 초기화부(241-1 내지 241-N)와, 대역별로 제 1 내지 제 N 트랙 추적부(242-1 내지 242-N)와, 대역별 추적 결과를 융합하여 추적 융합 결과를 생성하는 측정치 융합부(250) 등을 포함하여 구성된다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 서브 신호처리부(220-1) 내지 제 N 서브 신호처리부(220-N)가
Figure 112015034273054-pat00032
개 대역별 신호처리를 수행하고, 제 1 내지 제 N 측정치 추출부(230-1 내지 230-N)가
Figure 112015034273054-pat00033
개 대역별 측정치를 추출하며, 제 1 내지 제 N 트랙 초기화부(241-1 내지 241-N)가
Figure 112015034273054-pat00034
개 대역별 트랙을 초기화한다. 또한, 제 1 내지 제 N 트랙 추적부(242-1 내지 242-N)가
Figure 112015034273054-pat00035
개 대역별 트랙을 추적하고, 측정치 융합부(250)가 추적 결과를 융합한다.
부연하면, 제 1 서브 신호처리부(220-1) 내지 제 N 서브 신호처리부(220-N)는 센서(110)로부터 전송받은 센서 데이터를
Figure 112015034273054-pat00036
개 대역별로 신호처리를 수행하여 대역별로 탐지 데이터를 산출한다.
또한, 제 1 내지 제 N 측정치 추출부(230-1 내지 230-N)는 대역별 탐지 데이터를 이용하여 추적을 위한 측정치 추출을 대역별로 산출한다.
또한, 제 1 내지 제 N 트랙 초기화부(241-1 내지 241-N)는 대역별 측정치를 이용하여
Figure 112015034273054-pat00037
개 트랙(track)을 초기화하여 트랙을 생성한다.
또한, 제 1 내지 제 N 트랙 추적부(242-1 내지 242-N)는 초기화되어 생성된
Figure 112015034273054-pat00038
개 트랙에 대하여 대역별 측정치 및/또는
Figure 112015034273054-pat00039
개 필터링(filtering) 알고리즘(선형칼만필터(Linear Kalman filter), 비선형칼만필터(Extended Kalman filter) 등을 들 수 있음)을 이용하여 트랙 추적 결과를 생성한다.
마지막으로, 측정치 융합부(250)는
Figure 112015034273054-pat00040
개 대역별로 생성된
Figure 112015034273054-pat00041
개 트랙추적 결과를 융합한다.
Figure 112015034273054-pat00042
개 트랙추적 결과로는
Figure 112015034273054-pat00043
개 트랙별 방위(bearing) 및 거리(range)가 있다.
Figure 112015034273054-pat00044
개 대역별로 생성된
Figure 112015034273054-pat00045
개 트랙별 방위를 융합하여 융합방위를 산출하는 방법은 다음 식과 같다.
Figure 112015034273054-pat00046
여기서,
Figure 112015034273054-pat00047
는
Figure 112015034273054-pat00048
개 트랙별 융합방위,
Figure 112015034273054-pat00049
는
Figure 112015034273054-pat00050
개 대역별 방위,
Figure 112015034273054-pat00051
는
Figure 112015034273054-pat00052
개 대역별 방위 가중치이다. 또한,
Figure 112015034273054-pat00053
개 대역별 방위 가중치
Figure 112015034273054-pat00054
는
Figure 112015034273054-pat00055
개 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여 필터링 알고리즘(선형칼만필터, 비선형칼만필터 등을 들 수 있음)의 오차공분산(error covariance) 역수로 정의할 수 있다. 또는
Figure 112015034273054-pat00056
개 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여
Figure 112015034273054-pat00057
개 대역별 방위 SN비(Signal Noise Ratio) 크기순으로 정의할 수도 있다. 또는
Figure 112015034273054-pat00058
개 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여 임의의 값으로 정의할 수도 있다.
Figure 112015034273054-pat00059
개 대역별로 생성된
Figure 112015034273054-pat00060
개 트랙별 거리를 융합하여 융합거리를 산출하는 방법은 다음 식과 같다.
Figure 112015034273054-pat00061
여기서,
Figure 112015034273054-pat00062
는
Figure 112015034273054-pat00063
개 트랙별 융합거리,
Figure 112015034273054-pat00064
는
Figure 112015034273054-pat00065
개 대역별 거리,
Figure 112015034273054-pat00066
는
Figure 112015034273054-pat00067
개 대역별 거리 가중치이다.
Figure 112015034273054-pat00068
개 대역별 거리 가중치
Figure 112015034273054-pat00069
는
Figure 112015034273054-pat00070
개 대역별 거리 가중치 합을 1로 하여 필터링 알고리즘(선형칼만필터, 비선형칼만필터 등)의 오차공분산(error covariance) 역수로 정의할 수 있다. 또는
Figure 112015034273054-pat00071
개 대역별 거리 가중치 합을 1로 하여
Figure 112015034273054-pat00072
개 대역별 거리 SN비 크기순으로 정의할 수도 있다. 또는
Figure 112015034273054-pat00073
개 대역별 거리 가중치 합을 1로 하여 임의의 값으로 정의할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 다중대역 측정치융합 추적 장치의 세부 구성도이다. 부연하면, 다중대역 측정치융합 추적 장치는, 도 1에 도시된 다중대역 추적 융합 장치(100)와 유사하게, 센서(110), 신호 처리부(120) 및 다중 대역 측정치 융합 추적부(300)로 구성된다. 특히, 다중 대역 측정치 융합 추적부(300)는 도 2에 도시된 다중 대역 추적 융합부(130)의 일부 구성과 유사하나, 탐지 데이터를 이용하여 대역별 측정치를 추출하고, 상기 대역별 측정치를 융합하여 추적하는 기능을 수행한다. 도 3을 참조하면, 신호 처리부(도 1의 120)는 대역별로 신호를 처리하기 위해 제 1 서브 신호처리부(220-1) 내지 제 N 서브 신호처리부(220-N)로 구성된다. 따라서, 각 대역별로 탐지 데이터가 생성된다.
또한, 다중대역 추정치 융합 추적부(300)는 대역별로 제 1 내지 제 N 측정치 추출부(230-1 내지 230-N)와, 대역별 측정치를 융합하여 융합 측정치를 생성하는 측정치 융합부(250)와, 융합 측정치를 이용하여 트랙을 초기화하는 트랙 초기화부(310)와, 초기화된 트랙에 대하여 대역별 트랙을 추적하여 트랙 추적 결과를 생성하는 트랙 추적부(320) 등을 포함하여 구성된다.
부연하면, 제 1 서브 신호처리부(220-1) 내지 제 N 서브 신호처리부(220-N)는 센서(110)로부터 전송받은 센서 데이터를
Figure 112015034273054-pat00074
개 대역별로 신호처리를 수행하여 대역별로 탐지 데이터를 산출한다.
또한, 제 1 내지 제 N 측정치 추출부(230-1 내지 230-N)는 대역별 탐지 데이터를 이용하여 추적을 위한 측정치를 대역별로 추출한다.
또한, 측정치 융합부(250)는
Figure 112015034273054-pat00075
개 대역별로 생성된 측정치를 융합한다.
Figure 112015034273054-pat00076
개 대역별로 생성된 측정치로는
Figure 112015034273054-pat00077
개 방위(bearing) 및 거리(range)가 있다.
Figure 112015034273054-pat00078
개 대역별로 생성된 방위를 융합하여 융합방위를 산출하는 방법은 다음 식과 같다.
Figure 112015034273054-pat00079
여기서,
Figure 112015034273054-pat00080
는 융합방위,
Figure 112015034273054-pat00081
는
Figure 112015034273054-pat00082
개 대역별 방위,
Figure 112015034273054-pat00083
는
Figure 112015034273054-pat00084
개 대역별 방위 가중치이다. 또한,
Figure 112015034273054-pat00085
개 대역별 방위 가중치
Figure 112015034273054-pat00086
는
Figure 112015034273054-pat00087
개 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여
Figure 112015034273054-pat00088
개 대역별 방위 SN비 크기순으로 정의할 수도 있다. 또는
Figure 112015034273054-pat00089
개 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여 임의의 값으로 정의할 수도 있다.
또한,
Figure 112015034273054-pat00090
개 대역별로 생성된 거리를 융합하여 융합거리를 산출하는 방법은 다음 식과 같다.
Figure 112015034273054-pat00091
여기서,
Figure 112015034273054-pat00092
는 융합거리,
Figure 112015034273054-pat00093
는
Figure 112015034273054-pat00094
개 대역별 거리,
Figure 112015034273054-pat00095
는
Figure 112015034273054-pat00096
개 대역별 거리 가중치이다. 또한,
Figure 112015034273054-pat00097
개 대역별 거리 가중치
Figure 112015034273054-pat00098
는
Figure 112015034273054-pat00099
개 대역별 거리 가중치 합을 1로 하여
Figure 112015034273054-pat00100
개 대역별 거리 SN비 크기순으로 정의할 수도 있다. 또는
Figure 112015034273054-pat00101
개 대역별 거리 가중치 합을 1로 하여 임의의 값으로 정의할 수도 있다.
트랙 초기화부(310)는 융합 측정치를 이용하여
Figure 112015034273054-pat00102
개 트랙(track)을 초기화하여 트랙을 생성한다.
또한, 트랙 추적부(320)는 초기화되어 생성된
Figure 112015034273054-pat00103
개 트랙에 대하여 대역별 측정치와 필터링(filtering) 알고리즘(선형칼만필터(Linear Kalman filter), 비선형칼만필터(Extended Kalman filter) 등)을 이용하여 트랙을 추적한다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 다중대역 추적 융합 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 다수의 센서(도 1의 110)를 이용하여 수중 선체의 4방향에 존재하는 장애물과의 거리를 측정하여 센서 데이터를 생성한다(단계 S410).
신호 처리부(도 1의 120)가 상기 센서 데이터를 대역별로 신호처리하여 탐지 데이터를 생성한다(단계 S420).
탐지 데이터가 생성되면, 다중 대역 추적 융합부(도 1의 130)가 상기 탐지 데이터를 이용하여 대역별 측정치를 추출하고, 상기 대역별 측정치를 이용하여 트랙을 초기화한다(단계 S430,S440).
초기화이후, 상기 다중 대역 추적 융합부(130)가 초기화된 트랙에 대하여 상기 대역별 측정치 및 필터링 알고리즘을 이용하여 대역별 트랙을 추적하고, 트랙 추적 결과를 융합하여 추적 융합 결과를 생성한다(단계 S450,S460).
이후, 상기 추적 융합 결과를 이용하여 융합 방위 또는 융합 거리를 산출한다(단계 S470).
한편으로, 도 3에 도시된 구성도에 따른 다중대역 추적 융합 과정은, 도 4의 단계 S430 이후, 대역 추적 융합부가 추출된 대역별 측정치를 융합하여 융합 측정치를 생성하는 단계(미도시)와, 상기 다중 대역 추적 융합부가 상기 융합 측정치를 이용하여 트랙을 초기화하는 단계(미도시)와, 상기 다중 대역 추적 융합부가 초기화된 트랙에 대하여 상기 대역별 측정치 및 필터링 알고리즘을 이용하여 대역별 트랙을 추적하여 트랙 추적 결과를 생성하는 단계(미도시)와, 상기 추적 융합 결과를 이용하여 융합 방위 또는 융합 거리를 산출하는 단계 등을 포함할 수 있다.
100: 다중대역 추적 융합 장치
110: 센서
120: 신호 처리부
130: 다중 대역 추적 융합부
220-1 내지 220-N: 서브 신호 처리부
230-1 내지 230-N: 측정치 추출부
241-1 내지 241-N: 트랙 초기화부
242-1 내지 242-N: 트랙 추적부
250: 측정치 융합부
300: 다중대역 측정치 융합 추적부
310: 트랙 초기화부
320: 트랙 추적부

Claims (12)

  1. 수중 선체 외부에 존재하는 물체와의 거리를 측정하여 센서 데이터를 생성하는 다수의 센서;
    상기 센서 데이터를 대역별로 신호처리하여 탐지 데이터를 생성하는 신호 처리부; 및
    상기 탐지 데이터를 이용하여 대역별 측정치를 추출하고, 상기 대역별 측정치를 이용하여 트랙을 초기화하며, 초기화된 트랙에 대하여 상기 대역별 측정치 및 필터링 알고리즘을 이용하여 대역별 트랙을 추적하고, 트랙 추적 결과를 융합하여 융합 방위 또는 융합 거리를 산출하는 다중 대역 추적 융합부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 추적융합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중대역 추적 융합부는, 상기 대역별 측정치를 이용하여 트랙을 초기화하고, 상기 다중 대역 추적 융합부가 초기화된 트랙에 대하여 상기 대역별 측정치 및 필터링 알고리즘을 이용하여 대역별 트랙을 추적하고, 트랙 추적 결과를 융합하여 추적 융합 결과를 생성하고, 상기 추적 융합 결과를 이용하여 융합 방위 또는 융합 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 추적융합 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 융합방위는 수학식
    Figure 112015034273054-pat00104
    (여기서,
    Figure 112015034273054-pat00105
    는
    Figure 112015034273054-pat00106
    개 트랙별 융합방위,
    Figure 112015034273054-pat00107
    는
    Figure 112015034273054-pat00108
    개 대역별 방위,
    Figure 112015034273054-pat00109
    는
    Figure 112015034273054-pat00110
    개 대역별 방위 가중치이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 추적융합 장치.
  4. 제 3 항에 있어서
    상기
    Figure 112015034273054-pat00111
    개 대역별 방위 가중치는 가중치의 합을 1로 하여 필터링 알고리즘의 오차공분산(error covariance) 역수로 정의한 값,
    Figure 112015034273054-pat00112
    개의 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여
    Figure 112015034273054-pat00113
    개의 대역별 방위 SN비(Signal Noise Ratio) 크기순으로 정의한 값, 및
    Figure 112015034273054-pat00114
    개 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여 임의로 정의한 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 추적융합 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 융합 거리는 수학식
    Figure 112015034273054-pat00115
    (여기서,
    Figure 112015034273054-pat00116
    는
    Figure 112015034273054-pat00117
    개 트랙별 융합거리,
    Figure 112015034273054-pat00118
    는
    Figure 112015034273054-pat00119
    개 대역별 거리,
    Figure 112015034273054-pat00120
    는
    Figure 112015034273054-pat00121
    개 대역별 거리 가중치이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 추적융합 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기
    Figure 112015034273054-pat00122
    개 대역별 거리 가중치는 가중치의 합을 1로 하여 필터링 알고리즘의 오차공분산(error covariance) 역수로 정의한 값,
    Figure 112015034273054-pat00123
    개의 대역별 거리 가중치 합을 1로 하여
    Figure 112015034273054-pat00124
    개의 대역별 방위 SN비(Signal Noise Ratio) 크기순으로 정의한 값, 및
    Figure 112015034273054-pat00125
    개 대역별 거리 가중치 합을 1로 하여 임의로 정의한 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 추적융합 장치.
  7. 수중 선체 외부에 존재하는 물체와의 거리를 측정하여 센서 데이터를 생성하는 다수의 센서;
    상기 센서 데이터를 대역별로 신호처리하여 탐지 데이터를 생성하는 신호 처리부; 및
    상기 탐지 데이터를 이용하여 대역별 측정치를 추출하고, 상기 대역별 측정치를 융합하여 추적하는 다중대역 측정치융합 추적부;를 포함하며,
    상기 다중대역 측정치융합 추적부는, 대역별 탐지 데이터를 이용하여 대역별 측정치를 추출하고, 대역별로 생성된 방위(bearing)를 융합하여 융합방위를 만들고, 대역별로 생성된 거리(range)를 융합하는 융합거리를 생성하고, 융합측정치를 이용하여
    Figure 112016057341191-pat00126
    개 트랙(track)을 초기화하여 트랙을 생성하고, 초기화되어 생성된
    Figure 112016057341191-pat00127
    개 트랙에 대하여 대역별 측정치와 선형칼만필터(Linear Kalman filter) 또는 비선형칼만필터(Extended Kalman filter)의 필터링(filtering) 알고리즘을 이용하여 트랙추적하는 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 측정치융합 추적 장치.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 융합방위는 수학식
    Figure 112016057341191-pat00128
    (여기서,
    Figure 112016057341191-pat00129
    는 융합방위,
    Figure 112016057341191-pat00130
    는
    Figure 112016057341191-pat00131
    개 대역별 방위,
    Figure 112016057341191-pat00132
    는
    Figure 112016057341191-pat00133
    개 대역별 방위 가중치이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 측정치융합 추적 장치.
  10. 제 9 항에 있어서
    상기
    Figure 112015034273054-pat00134
    개 대역별 방위 가중치는
    Figure 112015034273054-pat00135
    개의 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여
    Figure 112015034273054-pat00136
    개의 대역별 방위 SN비(Signal Noise Ratio) 크기순으로 정의한 값, 및
    Figure 112015034273054-pat00137
    개 대역별 방위 가중치 합을 1로 하여 임의로 정의한 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 측정치융합 추적 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 융합 거리는 수학식
    Figure 112016085998077-pat00138
    (여기서,
    Figure 112016085998077-pat00139
    는 융합거리,
    Figure 112016085998077-pat00140
    는
    Figure 112016085998077-pat00141
    개 대역별 거리,
    Figure 112016085998077-pat00142
    는
    Figure 112016085998077-pat00143
    개 대역별 거리 가중치이다)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 측정치융합 추적 장치.
  12. 제 11 항에 있어서
    상기
    Figure 112015034273054-pat00144
    개 대역별 거리 가중치는
    Figure 112015034273054-pat00145
    개의 대역별 거리 가중치 합을 1로 하여
    Figure 112015034273054-pat00146
    개의 대역별 방위 SN비(Signal Noise Ratio) 크기순으로 정의한 값, 및
    Figure 112015034273054-pat00147
    개 대역별 거리 가중치 합을 1로 하여 임의로 정의한 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수동 거리측정소나에서의 다중대역 측정치융합 추적 장치.
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