선배열 센서를 이용한 근거리 다중 표적 위치 추적 알고리즘

Multiple Target Position Tracking Algorithm for Linear Array in the Near Field

  • 황수복 (국방과학연구소 제2체계개발본부 수중탐지체계부 1 팀) ;
  • 김진석 (국방과학연구소 제2체계개발본부 수중탐지체계부 1 팀) ;
  • 김현식 (국방과학연구소 제2체계개발본부 수중탐지체계부 1 팀) ;
  • 박명호 (국방과학연구소 제2체계개발본부 수중탐지체계부 1 팀) ;
  • 남기곤 (부산대학교 전자공학과)
  • 발행 : 2005.07.01

초록

지금까지 근거리 다중 표적에 대한 위치 추적은 2차원 MUSIC (MUltiple Signal Classification) 기법 등으로 표적 의 위치를 추정하여 JPDA (Joint Probabilistic Data Association) 필터 등의 순차적 상태 추정 알고리즘을 적용해 왔다. 그러나 이러한 방법은 데이터 연관 과정을 해결해야할 뿐 아니라 샘플 기간마다 표적의 위치를 추정하기 위해 많은 격자를 탐색해야 하므로 연산량 부하가 가중된다 또한 다수의 표적이 근접하여 위치할 경우 각 표적에 대한 위치 추정 오차가 크게 되어 위치 추적 성능이 저하되는 단점이 있다. 본 논문에서는 근거 리 음장 (near field)에서의 선배열 센서 출력 신호 공분산 행렬로부터 위치 변위를 추정하여 근거리 다중 표적에 대한 위치 추적이 가능한 알고리즘을 제안하였으며, 근접 및 교차 표적에 대한 모의실험을 수행하여 그 성능의 우수함을 확인하였다.

Generally, traditional approaches to track the target position are to estimate ranges and bearings by 2-D MUSIC (MUltiple 519na1 Classification) method. and to associate estimates of 2-D MUSIC made at different time points with the right targets by JPDA (Joint Probabilistic Data Association) filter in the near field. However, the disadvantages of these approaches are that these have the data association Problem in tracking multiple targets. and that these require the heavy computational load in estimating a 2-D range/bearing spectrum. In case multiple targets are adjacent. the tracking performance degrades seriously because the estimate of each target's Position has a large error. In this paper, we proposed a new tracking algorithm using Position innovations extracted from the senor output covariance matrix in the near field. The proposed algorithm is demonstrated by the computer simulations dealing with the tracking of multiple closing and crossing targets.

키워드

참고문헌

  1. BAR-SHALOM, Y., FORTMANN, T.E., 'Tracking and data association (Academic Press, Inc., 1988)
  2. Nardone, S. C., Aidala, V. J., 'Observability criteria for bearings-only target motion analysis', IEEE trans. Aerosp. Electron Syst., 1981, 17 (2), 162-166 https://doi.org/10.1109/TAES.1981.309141
  3. Song, T. L. 'Observability of target tracking with bearings-only measurement', IEEE trans. Aerosp. Electron Syst., 1991, 28 (4), 1076-1080 https://doi.org/10.1109/7.165369
  4. Jauffret. C., Pillon, D., 'Observability in passive target motion analysis', IEEE trans. Aerosp. Electron Syst., 1996, 32 (4), 1290-1300 https://doi.org/10.1109/7.543850
  5. PARK, S.B., RYU, C.S., and LEE, K.K., 'Multiple target angle tracking algorithm using predicted angles', IEEE trans. Aerosp. Electron Syst., 1994, AES-30 (2), 643-648
  6. RYU, C.-S., LEE, S.-H., LEE, K.-K., 'Multiple target angle tracking algorithm using angular innovations extracted from signal subspace', Electron. Lett., 1999, 35 (18), 1520-1522 https://doi.org/10.1049/el:19991050
  7. RYU, C.-S., LEE, J.-S., and LEE, K.-K., 'Multiple target angle-tracking algorithm with efficient equation for angular innovation', Electron. Lett., 2002, 38 (10), 483-484 https://doi.org/10.1049/el:20020328
  8. Hwang S. B., Kim J. S., Kim H. S., Nam K. G., 'Multiple target angle-tracking using angular innovations extracted from noise subspace', J. Acoust. Soc. Kor., 2005, 24 (1E), 34-37
  9. Huang, Y.-D., Barkat, M. 'Near-field multiple source localization by passive sensor array', IEEE trans. Ante. Prop., 1991, 39, pp. 968-975 https://doi.org/10.1109/8.86917
  10. Starer, D., Nehorai, A., 'Passive localization of near-field sources by path following', IEEE trans. Sig. Proce., Mar. 1994, 42, 677-680 https://doi.org/10.1109/78.277864
  11. Lurton X., 'An Introduction to Underwater Acousitcs: Principles and Applications' (Praxis Publishing Ltd., 2002)