Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers (전자공학회논문지)

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Position Estimation of MBK system for non-Gaussian Underwater Sensor Networks

비가우시안 노이즈가 존재하는 수중 환경에서 MBK 시스템의 위치 추정

  • Lee, Dae-Hee (School of Electronic Engineering, Kumoh National Inst. of Tech.) ;
  • Yang, Yeon-Mo (School of Electronic Engineering, Kumoh National Inst. of Tech.) ;
  • Huh, Kyung Moo (Dankook University. Dept. of electronics eng.)
  • Received : 2012.11.07
  • Published : 2013.01.25
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Abstract

This paper study the position estimation of MBK system according to the non-linear filter for non-Gaussian noise in underwater sensor networks. In the filter to estimate location, recently, the extended Kalman filter (EKF) and particle filter are getting attention. EKF is widely used due to the best algorithm in the Gaussian noise environment, but has many restrictions on the usage in non-Gaussian noise environment such as in underwater. In this paper, we propose the improved One-Dimension Particle Filter (ODPF) using the distribution re-interpretation techniques based on the maximum likelihood. Through the simulation, we compared and analyzed the proposed particle filter with the EKF in non-Gaussian underwater sensor networks. In the case of both the sufficient statistical sample and the sufficient calculation capacity, we confirm that the ODPF's result shows more accurate localization than EKF's result.

본 논문은 노이즈가 비 정규 분포를 따르는 수중 환경에서 비 선형 필터 기법에 따른 Mass-Damper-Spring (MBK) 시스템 위치추정에 관한 연구 내용이다. 최근 위치 추정에 사용되는 필터는 확장 칼만 필터 (EKF: Extended Kalman Filter) 와 파티클 필터(Particle Filter)가 주목 받고 있다. EKF는 가우시안 잡음 (Gaussian Noise) 이 존재하는 비선형 시스템에서 정확도가 높은 알고리즘으로 널리 사용되고 있지만, 수중 환경과 같이 비 가우시안 잡음이 존재하는 경우 사용에 많은 제약이 따른다. 이에 본 논문에서는 상태예측을 기반으로 둔 EKF와 비교하여, 통계적 발생 가능성 인자 (Maximum Likelihood) 에 기반한 분포 재해석 기법을 이용한 개선된 ODPF (One-Dimension Particle Filter)를 제안한다. 모의 실험을 통하여 non-Gaussian noise가 존재하는 수중 환경에서 EKF와 제안한 Particle filter를 사용한 위치 추정 결과를 비교 분석하였으며, 계산 용량 및 통계 샘플이 충분한 경우 ODPF가 EKF 대비 정확한 위치 추정 결과를 제공하는 것을 확인하였다.

Keywords

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