• 전자공학회논문지
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• 제51권7호
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• pp.60-68
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• 2014

최근 전자전 지원 시스템 분야에서는 TDOA(time difference of arrival)와 FDOA(frequency difference of arrival) 정보를 활용한 고 정밀 위치 추정 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. TDOA/FDOA 위치 추정 시스템은 TDOA와 FDOA 정보를 추출하는 단계와 추출한 정보로부터 신호원의 위치를 추정하는 두 단계로 나뉘며, 정보 추출 단계에서 보편적으로 사용하는 알고리즘으로 CAF(complex ambiguity function) 기반 방법이 알려져 있다. 하지만 기존의 CAF 기반 알고리즘은 VHF 대역의 통신 신호로부터 TDOA 및 FDOA 정보를 추출하는 경우, 많은 연산량으로 인해 제한된 시간에 처리하기 어려운 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 통신 신호 기반 TDOA/FDOA 정보 추출을 연산량 측면에서 효율적으로 수행하기 위해 개선된 CAF 기반 순차 추정 알고리즘을 제안하고, 기존 CAF기반 알고리즘과 연산량을 비교 분석한다. 또한 제안한 알고리즘의 추출 성능을 검증하기 위해 CRLB(Cramer-Lao lower bound)를 이용해 유도된 이론적 한계 성능과 비교 분석한다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권4호
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• pp.37-45
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• 2015

TDOA (time difference of arrival)와 FDOA (frequency difference of arrival) 정보를 활용한 고 정밀 위치 추정 방법에 대한 연구는 최근 전자전 시스템 분야의 핵심 주제이다. TDOA/FDOA 위치 추정 시스템은 TDOA와 FDOA 정보를 추출하는 단계와 추출한 정보로부터 신호원의 위치를 추정하는 두 단계로 나뉘며, 정보 추출 단계에서 CAF (complex ambiguity function) 기반의 다양한 알고리즘이 제안되었다. 미상 신호원과 수신단간의 이격이 수백km인 전자전 지원 시스템 환경에서 기존의 CAF 기반 알고리즘을 사용하여 통신 신호로부터 TDOA 및 FDOA 정보를 추출하는 경우, 고 정밀 위치 추정을 위해서는 수신단에서 장시간의 수집시간이 요구된다. 이러한 수집시간의 증가는 신호처리를 위해 수신단으로부터 중앙처리장치로 데이터를 전송하는 데 소요되는 시간을 수용할 수 없을만큼 늘어나게 할뿐만 아니라, 데이터량의 증가로 인한 연산량의 증가까지 야기하게 된다. 따라서 본 논문에서는 전자전 환경에서 통신 신호 기반 TDOA/FDOA 정보의 정밀 추정에 요구되는 수집시간을 CRLB (Cramer-Lao lower bound)를 이용하여 이론적으로 분석하고, 고 정밀 추정을 위해 장 시간동안 수집된 대용량의 데이터를 이용하였을 때, 기존의 알고리즘과 정확도는 유사하면서 전송시간 및 연산량을 최소화하는 2-단계 전역 최적화 알고리즘을 제안한다. 또한 제안한 알고리즘을 기존 CAF 기반 알고리즘과 연산량을 비교 분석하고, CRLB를 통해 유도된 한계 성능과 비교 분석하여 알고리즘의 성능을 검증한다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.804-809
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• 2010

This paper proposes a Taylor-series design method which reduces the height error of the tag when readers are arranged at the same height in 3-dimensional space. The proposed method consists of two steps. Firstly, the planar position is estimated by the Taylor-series method using the TDOA measurement. Next, the height is estimated from the estimated planar position. In order to show the validity of the proposed method, computer simulations were performed for the static case and linear trajectory of the tag. Results show that the proposed method gives convergent estimated position and better height estimate than the Taylor series method.

• 전기학회논문지
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• 제58권2호
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• pp.415-421
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• 2009

TOA(time-of-arrival) and TDOA(time-difference-of-arrival) positioning techniques are commonly used in many radio-navigation systems. From the literature, it is known that the position estimate and error covariance matrix of TDOA obtained by GN(Gauss-Newton) method is exactly the same as that of TOA when the error source of the range measurement is only an IID white Gaussian noise. In case of geo-location and indoor positioning, however, multi-path or NLOS(non-line-of-sight) error is frequently appeared in range measurements. Though its occurrence is random, the multipath acts like a bias for a stationary user if it occurs. This paper presents the comparisons of error characteristics between TOA and TDOA positioning in presence of multi-path or NLOS error. It is analytically shown that the position estimate of TDOA is exactly the same as that of TOA even when bias errors are included in range measurements with different magnitudes. By computer simulation, position estimation error and error distribution are analyzed in presence of range bias errors.

• 전자공학회논문지S
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• 제35S권7호
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• pp.72-85
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• 1998

In this paper, we propose a new method that sequentially estimates TDOA(Time Delay Of Arrival) and FDOA(Frequency Delay Of Arrival) for extracting the information about the bearing and relative velocity of a target in passive radar or sonar arrays. The objective is to efficiently estimate the TDOA and FDOA between two sensor signal measurements, corrupted by correlated Gaussian noise sources in an unknown way. The proposed method utilizes the one dimensional slice function of the third order cumulants between the two sensor measurements, by which the effect of correlated Gaussian measurement noises can be significantly suppressed for the estimation of TDOA. Because the proposed sequential algoritjhm uses the one dimensional complex ambiguity function based on the TDOA estimate from the first step, the amount of computations needed for accurate estimationof FDOA can be dramatically reduced, especially for the cases where high frequency resolution is required. It is demonstrated that the proposed algorithm outperforms existing TDOA/FDOA estimation algorithms based on the ML(maximum likelihood) criterionandthe complex ambiguity function of the third order cumulant as well, in the MSE(mean squared error) sense and computational burden. Various numerical resutls on the detection probability, MSE and the floatingpoint computational burden are presented via Monte-Carlo simulations for different types of noises, different lengths of data, and different signal-to-noise ratios.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권1B호
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• pp.86-97
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• 2009

실시간 위치 측정 시스템은 사람 또는 사물의 위치를 측정하고 추적하는 시스템이다. TDOA 기반의 실시간 위치 측정 시스템은 태그로부터 전달된 신호의 도착시간 차이를 이용하여 위치를 측정한다. TDOA 기반의 실시간 위치 측정 시스템에서 리더들 간의 도착시간 차이를 계산하기 위해서는 리더 간 시각 동기화가 필수적이다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.4 네트워크에서의 실시간 위치 측정 시스템을 위한 정밀 시각 동기 시스템을 제안한다. IEEE 802.15.4 네트워크에서 정밀한 시각 동기를 이루기 위해서 본 논문에서는 네트워크 프로토콜 스택의 지연과 지터 등의 에러요인을 분석한다. 분석된 에러 요인들에 기반하여 하드웨어 시각 측정 장치를 개발하고, 칼만 필터를 적용하여 네트워크 프로토콜에서 발생하는 지연과 지터를 최소화하였다. 제안한 기법을 통하여 성능평가 결과, 실시간 위치 측정 시스템에서의 리더들은 상호간에 10나노초 이하의 시각 동기를 이루었다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권4호
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• pp.184-193
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• 2015

TDOA(Time Difference of Arrival) 기반 수동형 전자감시장비는 이격 동작하는 다수의 수신기에서 수신되는 전자파 신호의 펄스도착시간인 TOA(Time of Arrival) 정보를 이용하여 신호원의 공간상 위치를 탐지한다. 수신기 간 이격 거리 대비 신호원에서 방사되는 신호의 PRI(Pulse Repetition Interval)가 크지 않을 경우 TDOA 기반 위치탐지를 위한 각 수신기에서의 동일 펄스쌍 선정에 모호성이 발생될 수 있다. 본 논문에서는 이격 동작하는 각 수신기에서 수신한 펄스들과 신호원간의 순시방향탐지결과인 AOA(Angle of Arrival)를 이용하여 펄스 선택의 모호성을 신호원의 위치와 신호원으로부터 수신한 펄스들과의 TDOA 최적화 문제로 변경하고 이를 유전 알고리즘 기반으로 TDOA 기반 위치탐지 과정에서 발생될 수 있는 동일 펄스선택 모호성을 최소화할 수 있는 새로운 기법을 제안하며, 다양한 모의실험을 통해 제안된 기법의 성능을 분석하였다.

• Journal of Information Technology Applications and Management
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• 제23권3호
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• pp.87-97
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• 2016

This paper proposes a fast sound source localization method using a TDOA sign-based algorithm. We present an L-shaped microphone set-up which creates four major regions in the range of $0^{\circ}{\sim}360^{\circ}$ by the intersection of the positive and negative regions of the individual microphone pairs. Then, we make an initial source region prediction based on the signs of two TDOA estimates before computing the azimuth value. Also, we apply a threshold and angle comparison to tackle the existing front-back confusion problem. Our experimental results show that the proposed method is comparable in accuracy to previous three microphone array methods; however, it takes a shorter computation time because we compute only two TDOA values.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권2B호
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• pp.99-106
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• 2009

기기나 인간의 위치 정보는 물류 관리, 처리 분야 등 기술의 선진화에 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 항만물류라는 특수한 환경에서 태그가 부착된 개체의 정확한 위치 정보를 얻기 위해 환경에 적합한 TDOA 기반의 측위 기법을 제안한다. 이 기법은 SX 알고리즘을 기반으로 한 기준 리더 변경 기법, 리더-태그 간 높이 차에 대한 위치 오차를 보정하기 위한 2.5D 위치 보정 기법과 맵을 활용하여 태그의 위치를 제한함으로써 위치 오류를 보정하는 태그 위치 제한 기법 등으로 구성된다. 이러한 기법들에 대한 실험 결과 측위 성능이 향상되었음을 볼 수 있었으며, 특히 측위 시스템을 실제 구현하여 실험 하였을 때 전체 측위 정밀도 DRMS와 CEP 모두 4m 이내의 정밀도를 보였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제24권7A호
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• pp.1022-1027
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• 1999

본 논문은 CDMA 단말기의 위치추정방법으로 기지국 순방향 Pilot신호의 단말기 도착시간의 차(TDOA)를 이용하는 기법을 제안한다. 단말기 Searcher는 기지국의 Pilot신호를 획득하여 TDOA를 측정한다. 이를 위하여 Searcher의 Processing 이득은 매우 중요하다. 이득은 신호의 동기누적구간에 비례함을 이론적으로 유도하고 분석하였으며 이를 증거함으로서 미약한 Pilot신호의 획득과 안정적인 TDOA값의 측정이 가능함을 Field 시험하였다. 또한, 신호의 세기는 전송거리에 따라 지수적으로 감쇄한다. 그러므로, Searcher 이득의 향상은 기지국에서 멀리 떨어진 곳에서도 Pilot신호의 획득을 가능하게 한다. 셀 내 신호세기에 대하여 가능한 위치추정영역의 변화를 컴퓨터로 모의실험 하였다. Shadow 영향을 무시하고도 90%이상의 영역을 포함하기 위하여 -35dB이하의 신호검출이 필요함을 제시하였다. 따라서, 미약한 Pilot신호 획득을 통한 위치추정영역의 확장과 안정적인 TDOA값의 측정을 위하여 Searcher 동기누적구간의 최대화가 요구된다.