다중 레이더 환경에서 바이어스 오차 추정 및 정보 융합 기법 연구

Abstract

본 논문에서는 다수의 센서를 이용하여 보다 우수한 표적의 측정/추정 정보가 요구될 때 각각의 센서에서 입수되는 표적의 측정 자료에서 측정 잡음 외에 존재할 수 있는 바이어스 오차를 추정하는 기법을 소개, 신뢰 방법을 소개하고자 한다. 센서의 표적에 대한 측정 자료는 시간에 따른 표적의 거리, 방위각, 고각으로 구성되어 있으며, 이러한 각 센서의 측정 자료는 다수의 요인으로 인해 각각의 측정 잡음을 포함하고 있다. 유도탄이나 비행기의 비행시험에는 서로 다른 위치에 존재하는 동종 또는 이종의 센서를 통해 얻어진 표적의 잡음이 포함된 추적 자료를 활용하여 표적의 위치, 속도, 가속도를 추정해야 한다. 한층 더 정밀한 추적을 위해서는 각각의 센서들의 외부적인 요인들, 즉, 시험 당일 기온, 기상과 같은 환경적 요인이나 이로 인한 장비의 물리적 요인, 지정학적 요인 등 예상하지 못한 외부적 요인들에 의해 생기는 측정 잡음 이외의 바이어스 오차를 표적 정보 추정 이전에 제거해야할 필요가 있다. 이러한 다수의 센서를 활용하여 의도치 않은 바이어스 오차를 제거하고, 보다 표적의 정보를 더욱 정확하고 안정적으로 확보할 수 있는 알고리즘으로는, 기준이 되는 센서에는 바이어스 오차가 없다고 가정한 알고리즘[1]과 필터 추정치를 이용한 바이어스 오차 추정 방법[2], 필터 추정치가 비동기적 일 때의 바이어스 오차 추정 방법[3]이 있다. 그리고 바이어스 오차 추정 알고리즘의 가관측성과 안정성에 대한 연구는 가관측성 행렬의 계수로 바이어스 오차 추정 알고리즘의 추정 성능을 분석한 연구[4]와 [5]에서의 선형 불변 시스템에서의 바이어스 오차 추정과 그에 대한 가관측성을 분석하는 연구 등이 있다. 본 논문에서는 [6]의 적용 예에 나타나 있듯이 탐색 레이더에 적용하는 표적 추적 모델을 표적 추적 레이더에 사용할 수 있게 수정, 보완하여 실용성을 제고시키고자 했다. 그리고 다수의 계측 레이더에서 획득된 측정치 자료를 이용해 바이어스 오차 추정 기법을 근거로 바이어스 오차를 추정하여 최소 자승법으로 비교하고, 바이어스 오차 추정값들의 신뢰를 판단할 수 있는 기준으로 바이어스 오차 추정 알고리즘의 가관측성 행렬의 특성을 이용하여 추정된 바이어스 오차의 신뢰 여부를 판단하는 기법을 제안한다. 또한 다중 레이더를 사용하였을 때의 효율적인 표적 추적 성능을 보이는 정보 융합 기법에 대한 연구를 수행하였으며 컴퓨터 시뮬레이션을 수행함으로 각 알고리즘의 효용성을 검증하고자 한다.