순차적 추정 기법을 이용한 차량용 레이더의 전방 차량 검출 및 추적

Abstract

레이더를 이용한 목표물의 추적은 표적기동 분석 방법을 이용한다. 표적기동 분석은 목표물과 관측자의 상대적인 위치, 속도 정보를 상태변수로 가지는데, 배치 추정(Batch Estimation) 기법과 순차 추정(Sequential/Recursive Estimation) 기법 두 가지로 나뉜다. 배치 추정 기법과 순차 추정 기법은 대부분 함께 사용하는데 배치 추정 기법에서 목표물의 초기 기동 정보가 부정확하면 순차 추정 기법에서 부정확한 정보로 인해 목표물에 대해 정확한 추적을 할 수 없게 된다. 본 논문에서는 순차 추정 방식인 칼만 필터의 문제점으로 초기 기동 정보의 정확성에 대한 보완을 위해 FMCW 레이더와 등간격 선형 어레이 안테나를 사용하여 선행 차량에 대한 속도 및 거리의 정확도를 높이고 빔 형성 기반 기법의 CB 기법, MV 기법과 부공간 기반 기법의 MUSIC과 Parametric 기반 기법의 ESPRIT 기법의 도래각 알고리즘들의 비교를 통해 공간이 제한된 차량용 레이더에 적합한 ESPRIT 기법을 적용하였다. 시뮬레이션을 통해 초기 기동 정보의 정확도 향상을 확인하기 위해 주어진 시나리오에서 칼만 필터를 적용하여 2차원 직교 좌표 공간에서 위치 추정 시뮬레이션과 속도 추정을 하였다. 위치 추정의 정확성을 검증하기 위해 축과 축의 위치 추정 오차를 통해 각 축의 위치 추정에 대한 정확성을 확인하고 선행 차량의 속도 추정에 대해서 시뮬레이션과 속도 추정 오차 확인을 통해 비교적 정확도가 높은 선행 차량 탐지 및 추적을 위한 차량용 레이더를 시뮬레이션을 통해 검증하였다.