저 탐지 환경에서의 TBD IPSNF – m 동적 필터기반 Bearing Time Records 측정치 추적 기법 연구

Abstract

해양 환경은 다양한 소음원으로 인하여 저 탐지 환경을 야기한다. 이러한 저 탐지 환경은 방위각 측정치의 신호 대 잡음비를 낮추는 요소로 작용하며, 표적 미탐지 구간이 발생할 수 있다. 이러한 방위각 측정치를 이용하여 표적기동분석 수행 시 미탐지된 측정치로 인하여 표적의 궤적에 불연속성이 발생하며, 이는 표적기동분석의 성능을 저하시킨다. 따라서 본 논문에서는 저 탐지 환경에서의 BTR(Bearing Time Records) 다이어그램의 방위각 측정치 궤적을 추정하는 기법을 제시한다. BTR 다이어그램에서 표적 신호세기와 클러터(Clutter)의 신호세기를 기반으로 가중치를 구하는 PSNF-m 동적 필터 알고리즘을 적용하였고, 표적 관측치의 누적 신호세기를 기반으로 측정치를 선택하는 탐지 전 추적(Track Before Detect) 기법을 적용하였다. 또한 표적 미탐지 구간이 발생하여 표적 측정치 궤적의 불연속성이 발생한 경우를 고려하여 RTS 스무더 기반Track Stitching 기법으로 표적 측정치 궤적의 불연속성을 해결하는 알고리즘을 제안하였다. 본 논문의 결과는BTR 다이어그램을 모의한 후 100 회의 Monte Carlo 시뮬레이션을 통하여 제안한 알고리즘의 성능을 확인하였다. 전체 트랙을 추적한 시간 비율의 경우, 기존 PSNF-m 알고리즘 보다 제안한 알고리즘이 약 8 % 증가하였고, 저 탐지 환경인 SNR 3, 4, 5 dB의 경우 약 16 % 성능 향상을 확인하였다. RMSE 오차의 경우 전체 SNR 에서 약 - 0.5 도, 저 탐지 환경인 SNR 3, 4, 5 dB 의 경우 약 - 1 도 성능 향상을 확인하였다. |The marine environment could confuse accurate detection due to various noise sources. These combined impediments are a factor that lowers the signal-to-noise ratio (SNR) of the bearing angle measurement, which is highly possible to cause an undetected target interval over some time. When performing Target Motion Analysis (TMA) using these bearing angle measurements, a discontinuity occurs in the trajectory of the target by the unobservable signal due to noise, which degrades the performance of the TMA. Therefore, in this paper, we propose a technique for estimating the bearing angle measurement trajectory of a BTR (Bearing Time Records) diagram in a low SNR environment. The weight calculation was conducted with the PSNF-m dynamic filter algorithm based on the target signal strength and the clutter signal strength in the BTR diagram. This algorithm allows the BTR diagram to be applied with the Track Before Detect method, which selects the target measurement according to the cumulative signal strength of the measurement. In consideration of the case where the target measurement trajectory is discontinuous due to the occurrence of a target undetected section, an algorithm for solving the discontinuity of the target measurement trajectory using the RTS smoother-based track stitching technique was proposed. The results of this paper confirmed the performance of the proposed algorithm through 100 Monte Carlo simulations by simulating the BTR diagram.