KR100824553B1 - 수동 코히어런트 위치 어플리케이션에서 측정 영역 데이터를 연관시키기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

수동 코히어런트 위치 시스템에서 영역 데이터 연관을 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 본 시스템 및 방법에 따라, 검출 리포트들은 수신되어 라인 트랙들과 연관된다. 검출 리포트들은 수동 코히어런트 위치 시스템에 수신된 타겟 신호들과 상관된다. 검출 리포트의 측정치들은 타겟 신호들의 데이터와 상관된다. 라인 트랙 상태 추정 함수는 라인 트랙들과 새로운 검출 리포트들을 연관시키고, 라인 트랙들에 대해 업데이트 상태를 추정한다. 신호 타입이 결정된다. 칼만 필터들은 신호 타입에 따라 측정치들에 대해 선택된다. 측정치 오차들은 칼만 필터들에 따라 검출 리포트들에 대해 계산된다. 검출 리포트들은 오차들에 따라 라인 트랙들과 연관을 위해 선택된다. 라인 트랙들은 특정 기준에 따라 업데이트 동안 병합 또는 종결될 수 있다. 또한, 새로운 트랙들은 새로운 타겟들이 검출될 때 초기화된다.
Figure R1020037014393
라인 트랙, 칼만 필터, 트랙킹, 검출 리포트, 에코

Description

수동 코히어런트 위치 어플리케이션에서 측정 영역 데이터를 연관시키기 위한 시스템 및 방법{System and method for measurement domain data association in passive coherent location applications}
본 출원은, 2001년 5월 10일자 출원된 명칭이 "PCL 어플리케이션들에서 측정 영역 데이터를 연관시키기 위한 시스템 및 방법(System and Method for Measurement Domain Data Association for PCL Applications)"이면서, 본 명세서에서 참고 문헌으로 포함되는 미국 임시 특허 출원 제 60/288,450 호의 이익을 주장한다.
본 발명은 수동 코히어런트 위치("PCL") 레이더 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히, PCL 레이더 어플리케이션들을 위해, 라인 트랙킹(line tracking)이라 칭하기도 하는 측정 영역 데이터를 연관시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
PCL 레이더 시스템들은 다중-정적 레이더 시스템(multistatic radar system)으로 표시될 수 있다. 다중-정적 레이더 시스템은 하나 이상의 송신기들로부터 분리된 많은 수신기들을 갖는다. 송신기로부터 방출된 신호는 두 개의 분리된 경로들을 통해 수신기에 도달한다. 한 경로는 송신기에서 수신기까지의 직접 경로일 수 있고, 다른 경로는 송신기에서 타겟을 거쳐 수신기까지의 간접 경로를 포함하는 타겟 경로일 수 있다. 측정치들은 타겟 경로 신호의 전체 경로 길이, 또는 전이(transit) 시간, 타겟 경로 신호의 도착 각도 및, 직접 및 타겟 경로 신호들의 주파수를 포함할 수 있다. 주파수의 차이는 타겟이 움직이는 경우라면 도플러 효과에 따라 검출될 수 있다.
전송된 신호를 수신기에서 아는 것은, 정보가 타겟 경로 신호로부터 추출되는 경우에 바람직하다. 전송된 주파수는 도플러 주파수 시프트(doppler frequency shift)를 결정하는데 요구된다. 또한, 시간 또는 위상 기준(phase reference)은 전체 산란 경로 길이(total scattered path length)가 결정되어야 하는 경우에 요구된다. 주파수 기준은 직접 신호로부터 얻어질 수 있다. 시간 기준 또한 송신기와 수신기 사이의 거리가 알려지면 직접 신호로부터 얻어질 수 있다.
멀티-정적 레이더 시스템들은 레이더의 적용 범위(coverage)내 타겟의 존재, 타겟 위치의 파악 및, 레이더와 관련된 속도 성분 또는 도플러를 결정할 수 있다. 타겟 위치를 파악하는 처리들은 도착 각도 및 거리의 측정을 포함할 수 있다. 수신 사이트에 대한 거리의 측정 결정은 수신 사이트에서의 도착 각도와, 송신기와 수신기 사이의 거리 모두를 필요로 할 수 있다. 직접 신호가 이용 가능하다면, 도플러 주파수 시프트를 추출하기 위해 직접 신호가 참조 신호로서 이용될 수 있다.
PCL 레이더 시스템들에 있어서, 송신기들은 조사기들(illuminators)로서 알려져 있다. 조사기들은 상업용 주파수 변조된("FM") 방송 송신기들 및/또는 중계기들, 상업용 고선명 텔레비전("HDTV") 방송 송신기들 및/또는 중계기들 등을 포함하는 광대역 오퍼튜니티의 소스(wideband sources of opportunities)일 수 있다. 광대역 신호 사전-검출 처리(wideband signal pre-detection processing) 및 동일 채널 간섭 완화(co-channel interference mitigation)를 위한 효과적인 기술들이 현존한다. 알려진 접근법들은 1차 조사기와 같은 개발될 오퍼튜니티의 소스와, 그러한 환경에 존재하는 어떤 다른 동일 채널 신호들을 수신하도록 이용된 안테나들의 어레이를 포함한다.
서로 다른 신호들 및 그들의 측정 데이터는 적당한 타겟과 연관되어야 한다. 타겟 연관이 존재하지 않으면, 새로운 트랙킹(new trackings)은 타겟에 구현되어야 한다. 역으로, 업데이트들이 더 이상 수신되지 않는 경우에, 이전의 트랙킹들(old trackings)은 시스템으로부터 제거되어야 한다. 보다 효과적이고 편리한 측정 데이터 연관은 PCL 시스템들에서 타겟 트랙킹을 개선시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 PCL 어플리케이션들 및 신호 처리에 관한 것이다.
한 실시예에 따라, 측정치들을 갖는 검출 리포트(detection report)를 라인 트랙에 연관시키기 위한 방법이 개시된다. 라인 트랙은 수동 코히어런트 위치 시스템에 의해 검출된 타겟으로부터 반사된 신호와 상관된다. 이 방법은 칼만 필터들(Kalman filters)의 세트를 이용하여 측정치들로부터 라인 트랙 상태 벡터를 추정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따라, 타겟에 상관되는 라인 트랙에 측정 데이터를 연관시키기 위한 방법이 개시된다. 타겟 신호는 타겟으로부터 반사되고, 수동 코히어런트 위치 시스템에 의해 수신된다. 본 방법은 상기 신호에 대한 신호 타입을 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 상기 신호 타입에 따라 상기 측정 데이터를 필터 데이터로 변환하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 신호 타입에 따라 필터 데이터에 대한 칼만 필터들의 세트를 선택하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 라인 트랙을 전달하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 측정 데이터에 따라 라인 트랙에 대한 검출 리포트를 식별하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 칼만 필터들에 따라 검출 리포트에 대한 측정치 오차들(measurement residuals) 및 오차 분산들(residual variances)을 계산하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 오차들에 따라 라인 트랙과의 연관을 위해 검출 리포트를 선택하는 단계를 포함한다.
한 실시예에 따라, 수동 코히어런트 위치 시스템 내의 라인 트랙과 검출 리포트들의 측정 데이터를 연관시키기 위한 시스템이 개시된다. 검출 리포트들은 수동 코히어런트 위치 시스템에서 수신된 타겟 신호들과 상관된다. 본 시스템은 새로운 검출 리포트들을 기준의 라인 트랙들에 연관시키고, 라인 트랙들을 연장하기 위한 업데이트 상태들을 추정하는 상태 추정 수단을 포함한다. 또한, 본 시스템은 라인 트랙들을 병합하는 라인 트랙 병합 수단(a line track merge means)을 포함한다. 또한, 본 시스템은 특정 기준들(specified criteria)에 따라 라인 트랙들을 종결하는 라인 트랙 종결 수단을 포함한다. 또한, 본 시스템은 연관되지 않은 검출 리포트들에 대하여 새로운 라인 트랙들을 초기화하는 라인 트랙 초기화 수단을 포함한다.
다른 실시예에 따라, 수동 코히어런트 위치 시스템에서 검출 연관으로 라인 트랙 상태들을 추정하기 위한 방법이 개시된다. 수동 코히어런트 위치 시스템은 타겟으로부터 반사된 타겟 신호들을 수신한다. 타겟 신호들은 측정치들을 갖는다. 본 방법은 잠재적 검출 리포트들(potential detection reports)의 세트를 식별하는 단계를 포함한다. 검출 리포트들은 측정값들을 포함한다. 또한, 본 방법은 측정값들에 대한 측정치 오차들 및 오차 분산들을 계산하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 측정치 오차들에 따라 잠재적 검출 리포트들의 세트로부터 라인 트랙들에 대한 후보 리포트들을 선택하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 후보 검출 리포트들에 임계치들(thresholds)을 적용하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 임계치들을 통과한 후보 검출 리포트들을 라인 트랙들에 연관시키는 단계를 포함한다.
한 실시예에 따라, 수동 코히어런트 위치 시스템에서 기존의 라인 트랙들과 새로운 검출 리포트들을 연관시키기 위한 방법이 개시된다. 또한, 본 방법은 검출 리포트-라인 트랙 쌍을 게이팅(gating)하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 검출 리포트-라인 트랙 쌍에 대한 스코어를 계산하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 검출 리포트-라인 트랙 쌍의 검출 리포트를 스코어에 따라 검출 리포트-라인 트랙 쌍의 라인 트랙에 할당하는 단계를 포함한다.
한 실시예에 따라, 수동 코히어런트 위치 시스템에서 라인 트랙들을 병합하는 방법이 개시된다. 라인 트랙들은 타겟에 상관된다. 또한, 본 방법은 라인 트랙 쌍의 리스트와 라인 트랙들을 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 리스트 내 각각의 라인 트랙 쌍에 대하여 측정치 오차를 계산하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 각각의 라인 트랙 쌍에 대하여 병합 기준을 계산하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 측정치 오차를 병합 기준에 상관하는 게이트들에 비교하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 병합 기준을 만족하는 가능한 라인 트랙 쌍으로부터 라인 트랙을 제거(removing)하는 단계를 포함한다.
한 실시예에 따라, 수동 코히어런트 위치 시스템에서 라인 트랙을 종결하는 방법이 개시된다. 또한, 본 방법은 종결 기준을 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 라인 트랙이 종결 기준을 달성할 때에 라인 트랙을 종결하는 단계를 포함한다.
한 실시예에 따라, 수동 코히어런트 위치 시스템내에서 새로운 라인 트랙들을 초기화하는 방법이 개시된다. 또한, 본 방법은 새로운 라인 트랙의 구성 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 구성 파라미터에 따라 초기화 처리들을 선택하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 초기화 처리들을 수행하는 단계를 포함한다. 또한, 본 방법은 새로운 라인 트랙의 필터 상태를 초기화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 부가적인 특징들 및 장점들은 다음 기재로 설명되며, 이 기재로부터 부분적으로 명료하게 될 수 있거나, 본 발명의 실행에 의해 학습될 수 있다. 본 발명의 목적들 및 다른 장점들은 첨부된 도면들뿐만 아니라 본 명세서에 기재된 설명 및 특허 청구범위에서 특히 지적된 구조에 의해 실현 및 얻을 수 있다.
상술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 전형적이면서 설명적인 것이고 청구된 본 발명의 부연 설명을 위한 것임을 알 수 있다.
본 발명의 보다 쉬운 이해를 위해 제공되고 본 명세서에 포함되어 본 명세서 의 일부를 구성하는 첨부된 도면들은, 본 발명의 원리를 설명하기 위한 상세한 설명과 함께, 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템, 타겟, 및 송신기들의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수동 코히어런트 위치 시스템의 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정 영역 데이터를 연관시키기 위한 라인 트랙 처리 서브-시스템의 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 라인 트랙들을 처리하기 위한 흐름도.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 라인 트랙 상태들을 추정하기 위한 흐름도.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 라인 트랙 상태들의 추정에서의 검출 연관에 대한 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 라인 트랙들을 병합하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 라인 트랙들을 종결하기 위한 흐름도.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따라 라인 트랙들을 초기화하기 위한 흐름도.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따라 자동 검출 처리로 라인 트랙들을 초기화하기 위한 흐름도.
도 8c는 본 발명의 실시예에 따라 자동 검출 그리드들에서의 셀들 상에 셀 동작들을 수행하기 위한 흐름도.
예들이 첨부한 도면들에 도시된, 본 발명의 바람직한 실시예들로 참조가 상세하게 만들어질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 시스템, 타겟 및 송신기들의 블록도를 나타낸다. 레이더 검출 시스템(10)은 PCL 시스템(100), 하나 이상의 관심 타겟들(150), 및 복수의 송신기들(110, 112 및 114)을 포함한다. PCL 시스템(100)은 일군의 다중-정적 광역 타겟 감시 센서들(a family of multi-static wide area target surveillance sensors)을 나타낸다. PCL 시스템(100)은 다른 목적들을 위해 동작될 수 있는 오퍼튜니티의 소스들로부터 종종 지속파(continuous wave;"CW") 전자기 에너지를 이용한다. 오퍼튜니티의 소스들은 텔레비전 방송국들 및 FM 라디오국들을 포함할 수 있다. 바람직하게, PCL 시스템(100)은 오퍼튜니티의 소스들(110, 112, 및 114)로도 알려진 복수의 제어되지 않은 송신기들로부터의 송신들을 수신할 수 있다. 더욱 바람직하게 송신기들(110, 112, 및 114)은 상업적 FM 방송 송신기들 및/또는 중계기들과 상업적 HDTV TV 방송 송신기들 및/또는 중계기들을 포함하는 광대역 오퍼튜니티의 소스들 일 수 있다. 그러나 송신기들(110, 112, 및 114)은 이들 오퍼튜니티의 소스들에 제한되지 않으며, 제어되지 않은 신호들을 전송하는 임의의 장치, 시스템 또는 수단을 포함할 수 있다.
송신기들(110, 112, 및 114)은 모든 방향들로 광대역 전자기 에너지 전송들을 전송할 수 있다. 이들 전송들의 일부는 하나 이상의 관심 타겟들(150)에 의해 반사되어 PCL 시스템(100)에 의해 수신된다. 예를 들어, 반사된 전송(130)은 타겟(150)에 의해 반사되어 PCL 시스템(100)에 의해 수신될 수 있다. 또한, 송신기(114)와 관련하여, 기준 전송(140)이 PCL 시스템(100)에 의해 직접 수신된다. PCL 시스템(100)은 하나 이상의 관심 타겟들(150)에 대한 위치 정보를 결정하기 위하여 기준 전송(140)과 반사된 전송(130)을 비교할 수 있다. 기준 전송(140)은 또한 직접 경로 신호로 알려질 수 있다. 반사된 전송(130)은 또한 타겟 경로 신호로 알려질 수 있다. 위치 정보는 도착 시간차("TDOA"), 도착 주파수차("FDOA") 및 도착 각도("AOA")의 결정으로부터 위치, 속도, 및 가속도를 포함하는, 타겟(150)의 위치와 관련된 임의의 정보를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수동 코히어런트 위치 시스템의 블록도를 나타낸다. PCL 시스템(100)은 안테나 서브시스템(200), 아날로그 디지털 컨버터("ADC") 서브 시스템(220), 처리 서브시스템(240), 및 출력 장치(260)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 안테나를 갖는 안테나 서브시스템(200)은 도 1의 반사된 전송(130)과 기준 전송(140)을 포함하는 전자기 에너지 전송들을 수신한다. 바람직하게, 안테나 서브시스템(200)은 안테나 어레이이다. ADC 서브시스템(220)은 안테나 서브시스템(200)의 신호 출력들을 수신하고, 샘플링 레이트에서 신호들을 샘플링하고 각 샘플링 간격에서 아날로그 신호에 대한 진폭을 사용하여 디지털 파형을 생성하는 것에 의해 그 입력에서의 신호들의 디지털 샘플들을 출력한다. 처리 서브시스템(240)은 어셈블리 서브시스템(220)의 출력을 수신하고, 측정 데이터, 트랙킹, 타겟 업데이트들 등에 대한 신호들을 처리한다. 출력 장치(260)는 처리 결과를 수신하고 처리 서브시스템(230)의 출력을 디스플레이한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정 영역 데이터 연관을 위한 라인 트랙 처리 서브시스템(300)의 블록도를 나타낸다. 라인 트랙 처리 서브시스템(300)은 도 2의 처리 서브시스템(240)에 포함될 수 있다. 대안적으로, 라인 트랙 처리 서브시스템(300)은 ADC 서브시스템(220)에 포함될 수 있다. 라인 트랙 처리 서브시스템(300)은 다중 코히어런트 처리 간격들("CPIs")에서 검출들의 스트링들을 식별하고, 도 1의 타겟(150)과 같은 타겟들의 측정 공간 트랙들을 생성할 책임이 있다. 타겟들이 공간에서 움직임에 따라, 많은 신호들이 반사되고 PCL 시스템(100)에 의해 수신될 수 있다. 이러한 차이 신호들은, 그들이 올바른 타겟에 상관되고, 검출된 타겟들에 대해 존재하는 트랙들이 업데이트되는 것을 보장하도록 트랙킹될 수 있다. 라인 트랙 처리 서브시스템(300)은 신호 처리 함수로부터 검출 기록들을 수신하고, 처리 서브시스템(240)으로 라인 트랙 연관 및 타겟 트랙킹 함수에게 자격있는 라인 트랙들을 출력하는 것에 의한 행동을 용이하게 할 것을 요구한다.
각 처리 사이클은 검출 및 특징 추출 함수로부터 라인 트랙 처리 서브시스템 (300)으로 입력되는 입력 블록(306)으로 시작할 수 있다. 입력 블록(306)은 송신기, 블록의 리포트(report)들의 개수, 블록의 시간 태그, 및 다른 파라미터들을 식별하는 입력 데이터 블록 헤더를 포함할 수 있다. 입력 블록(306)은 또한 검출 및 특징 추출 함수에 의해 생성된 검출 리포트들을 포함한다. 개별적인 검출 리포트들은 측정치들뿐만 아니라 상기 측정치들에 대한 각각의 분산들을 포함할 수 있다. 이러한 측정치들은 지연(FM), 도플러(FM), 상대 주파수(TV), 도착 각도, 신호 파워, 리포트 타입 등을 포함할 수 있다. "리포트 타입(type of report)"은 미해결 조사기, 텔레비전 캐리어 등의 알려진 링크일 수 있다. 다른 입력 측정치들 또는 값들은 각 검출 리포트, 조사기 및 수신기, 또는 링크, 식별, 안테나 식별 등에 대한 노이즈 플로어(noise floor)일 수 있다.
검출 리포트 측정치들 및 분산들은 필요에 따라 라인 트랙 처리 서브시스템(300)에서 원하는 양들로 변환될 수 있다. 지연 측정치는 직접 경로 신호와 타겟 신호 사이에서 초로 나타내는 도착 시간차("TDOA")일 수 있다. 지연 측정치는 미터로 나타내는 바이스태틱 범위(bistatic range)로 변환될 수 있다. 도플러 측정치는 직접 경로 신호와 타겟 신호 사이에서 헤르츠("Hz")로 나타내는 도착 주파수차("FDOA")일 수 있다. 도플러 측정치는 미터/초로 나타내는 바이스태틱 범위 레이트로 변환될 수 있다.
다른 측정 양들은 변경되지 않을 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 도착 각도("AOA")는 안테나 서브시스템(200) 내의 선형 안테나 어레이에 수직한 면과 타겟 사이에서 라디안으로 나타내는 각도일 수 있다. 신호 파워 측정치는 타겟 안테나 단말들로 불리는 타겟 신호의 파워일 수 있으며, dBm으로 측정될 수 있다.
라인 트랙 처리 서브시스템(300)은 또한 처리 함수들을 포함한다. 처리 함수들은 트랙킹 함수들에 대한 고레벨 처리를 수행한다. 상태 추정 함수(308)는 입력 블록(306)의 측정 데이터를 수신하고, 현재 측정 시간으로 존재하는 트랙들을 알맞게 전달한다. 이러한 행동은 트랙들이 입력 블록(306) 내에서 데이터와 동기되게 한다. 상태 추정 함수(308)는 또한 확장 트랙들에 대해 업데이트된 상태들을 추정한다.
라인 트랙 병합 함수(310)는 동일한 타겟으로부터 확장하는 유사 라인 트랙들을 병합한다. 라인 트랙 종결 함수(312)는 오래된 트랙들을 종결한다. 라인 트랙 초기화 함수(314)는 어떠한 연관되지 않은 검출 리포트들을 사용하여 타겟들에 대한 새로운 트랙들을 시작한다. 구성 데이터(316)는, 함수들(308-314)이 입력 블록(306) 내의 검출 리포트들의 측정 데이터를 처리하고 이를 연관시키는 PCL 시스템(100), 또는 알려진 조사기들, 또는 송신기들 상에 적절한 구성 정보를 제공할 수 있다.
라인 트랙 처리 서브시스템(300)은 라인 트랙 기록들의 블록(320)을 타겟 트래커(322)의 타겟 트랙킹 함수로 출력한다. 바람직하게, 그들의 측정 분산들을 따라 트랙된 검출 리포트들의 처리되지 않은 측정치들과 라인 트랙킹 파라미터들이 타겟 트래커(322)로 포워딩될 수 있다. 이러한 측정치들의 필터링된 또는 평활화된 값들은 포워딩되지 않을 것이다. 라인 트랙 매트릭들은 타겟 트래커(322)로 포워딩될 트랙이 특정 어플리케이션인지, 측정되고 필터링되며 파생된 트랙 특성들인지를 나타낼 수 있다.
다음 데이터는 출력 블록(320)에 포함될 수 있다. 데이터는 데이터의 각 드웰 처리 후에 생성될 수 있다. 출력 블록(320) 내의 데이터는 각 조사기, 또는 송신기에 대한 피크 검출들의 수를 포함할 수 있다. 데이터는 또한 각 조사기에 대해 처리된 빔들의 수를 포함할 수 있다. 데이터는 또한 현재 업데이트의 연관된 시간, 각 조사기에 대한 캐리어 주파수들, 각 조사기에 대한 기준 신호의 평균 RMS 대역폭을 포함할 수 있다.
출력된 데이터는 또한 각 조사기에 대해 처리된 각 빔에 대하여 시스템 노이즈 형상을 포함할 수 있다. 또한, 출력된 데이터는 업데이트된 존재하는 라인 트랙들의 수, 불연속 라인 트랙들의 수, 및 입력 블록(306)에 수신된 측정 데이터에 대한 새로운 라인 트랙들의 수를 또한 포함할 수 있다.
출력 블록(320)은 또한 피크 라인 트랙들에 상관되는 검출 리포트들을 포함할 수 있다. 검출 리포트들은 다음 데이터를 포함할 수 있다:
Figure 112003041618096-pct00001
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 라인 트랙들을 처리하는 흐름도를 나타낸다. 도 4는 이하에서 설명될 바와 같이, 라인 트랙 처리 알고리즘들과 연관될 수 있는 다양한 함수들을 나타낸다. 도 4에 도시된 단계들은 바람직한 실행 순서의 라인 트랙킹 처리 알고리즘들을 설명한다. 단계 400는 선형 칼만 필터(Kalman filter) 상태 추정을 사용하여 라인 트랙 상태 벡터를 추정하는 것에 의해 실행된다. 단계 500는 동일한 타겟과 연관된 라인 트랙들을 병합하는 것에 의해 실행된다. 단계 600는 어떤 조건들을 만족하는 이들의 라인 트랙들을 종결시키는 것에 의해 실행된다. 단계 700는 타겟 트래커(322)로 포워딩될 선택된 라인 트랙들을 초기화하는 것에 의해 실행된다. 단계 800는 적용할 수 있다면 텔레비전("TV") 캐리어를 트랙킹하는 것에 의해 실행된다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 라인 트랙 상태들을 추정하는 흐름도를 나타낸다. 라인 트랙 상태 추정은 측정 공간에서 도착 각도 데이터와 범위 데이터를 트랙킹하기 위하여 개별적인 칼만 필터들을 사용할 수 있다. 부가적으로, 간단한 평활화기들(smoothers)이 TV 캐리어들을 트랙킹하고 신호 파워를 추정하기 위해 사용될 수 있다. 단계 502는 단계 500에 의해 도 4에서 설명된 처리를 시작하는 것에 의해 실행된다. 그러나, 단계 500는 도 5a 내지 5b를 참조로 설명된 실시예들에 제한되지 않는다.
단계 504는 어떤 타입의 조사기가 사용될 것인가를 결정하는 것에 의해 실행된다. 조사기가 FM국이면, PCL 시스템(100)은 타겟으로부터 반사된 FM 신호들을 연관시킬 것이다. 조사기가 TV 국이면, PCL 시스템(100)은 타겟으로부터 반사된 텔레비전 신호들을 연관시킬 것이다. 단계 506는 FM 칼만 필터들을 사용하는 것에 의해 실행된다. FM 조사기들에 대해, 범위 및 도착 각도의 칼만 필터들에 대한 상태 벡터들은 각각
Figure 112007075786026-pct00002
Figure 112007075786026-pct00003
으로 주어질 수 있다.
벡터들에서, rb는 미터로 나타나는 미분 바이스태틱 범위(differential bistatic range)일 수 있고,
Figure 112006057594213-pct00004
는 미터/초로 나타나는 바이스태틱 범위 레이트일 수 있으며, θ는 라디안으로 나타나는 도착 각도일 수 있다. 한편, 바이스태틱 범위와 범위 레이트 상태들과, 다른 한편으로 초 단위로 측정된 기초적인 측정량들, td("TDOA"), 또는 "지연(delay)"과, 헤르츠 단위로 측정된 fd("FDOA"), 또는 도플러 사이의 관계는 다음과 같이 주어질 수 있으며,
Figure 112003041618096-pct00005
여기서 c는 진공에서의 광속, 또는 299792458 미터/초이고, λ=c/fc는 미터로 나타내는 조사기의 캐리어의 파장, 또는 센터 주파수이다.
단계 508는 TV 칼만 필터들을 사용하여 실행된다. TV 조사기들에 대하여, 도착 각도 상태 벡터는 FM 경우와 동일할 수 있으나, 범위 필터는 주파수 필터에 의해 대체될 수 있다. 주파수 라인 트랙과 연관된 조사기가 이 처리 지점에서 모호할 수 있기 때문에, 상기 대체가 요구될 수 있다. 따라서, 주파수 라인 트랙 및 그의 연관된 캐리어 라인 트랙으로부터의 도플러 구성은 불명확할 수 있다. 이러한 문제를 조절하기 위해, 도플러 구성은, 필터가 주파수 트랙으로만 조절되도록 연기될 수 있다. 주파수 및 각도 필터들에 대한 상태 벡터들은 각각,
Figure 112007075786026-pct00006
Figure 112007075786026-pct00007
으로 주어지고, 여기서 fr=f-fLO는 터닝 LO 주파수(turning LO frequency)에 대한 상대 주파수이다. 이러한 주파수 라인 트랙과 연관된 캐리어가 식별되면, 바이스태틱 범위 레이트와 위에서 설명된 상대 주파수 사이의 관계는 다음과 같이 주어질 수 있고,
Figure 112003041618096-pct00008
, 여기서 f c는 캐리어 주파수이며, λc는 캐리어 파장이다.
FM 또는 TV 신호들에 대해서, 각도 데이터가 검출기로부터 사용가능하다면, 각도 필터가 제공될 수 있다. 각도 필터가 개별적인 필터임에도 불구하고, 상기 각도 필터는 라인 트랙 생성 및 종결 함수, 라인 트랙 병합 함수와 같은 라인 트랙 처리 함수들을 통해 이는 몇몇 지점들에서 연관 처리 함수의 성능 지수(figure of merit)("FOM") 및 스코어들의 게이팅 및 계산으로 각도 또는 주파수 필터로 커플링된다.
단계 510는,
Figure 112007075786026-pct00009
을 사용하여 현재 시간 드웰로 포워드하는 모든 라인 트랙들에 대한 상태 추정치들을 전달하는 것에 의해 실행되며, 여기서,
Figure 112007075786026-pct00010
= 시간 tk에서의 전달된 상태 벡터 및 공분산
Xk, Pk = 시간 tk에서의 필터링된 상태 벡터 및 공분산
Δtk-1 = tk -tk-1=(현재 시간-마지막 칼만 시간)
Φk-1 = tk-1 내지 tk에서의 상태 전이 매트릭스
=
Figure 112007075786026-pct00011
(3 상태),
Figure 112007075786026-pct00012
(2 상태)
Qk-1 = tk-1 내지 tk에서의 단계 상의 처리 노이즈 매트릭스,
범위, 주파수, 도착 각도 필터들에 대하여는.
=
Figure 112003041618096-pct00013
, 및
Figure 112003041618096-pct00014
표기의 용이성을 위하여, X는 단계들(506 및 508)을 참조로 설명된 3개의 필터 타입들 중 임의의 것을 나타낼 수 있다.
라인 트랙 처리 서브시스템(300)에서 신호 파워를 트랙킹하기 위해 사용되는 필터는 다음과 같이 설명된 지수 필터이며, 여기서 ps,k는 시간 tk에서 dBm으로 나타나는 필터링된 신호 파워 측정치들이다:
Figure 112003041618096-pct00015
여기서
Figure 112003041618096-pct00016
(초기화)
Figure 112003041618096-pct00017
tm = 링크 트랙에 대해 존재하는 이전 측정치
τ= 평활화 필터의 시간 상수
m/s5/2의 단위들로 나타내는, 구성가능 파라미터들
Figure 112007075786026-pct00018
Figure 112007075786026-pct00019
은 각각 바이스태틱 범위 레이트-레이트 및 교차 범위 가속도에 대한 처리 노이즈 시그마들이다. 파라미터들은 상기의 각각의 처리 노이즈 매트릭스들, Q에서 사용될 수 있다. 도착 각도 Q 매트릭스의 파라미터 RRT는 수신기로부터 타겟으로 추정된 범위일 수 있으며, 다음과 같이 주어진다:
Figure 112007075786026-pct00020
여기서: RRI는 미터로 나타내는 수신기로부터 조사기로의 범위,
rb는 라인 트랙 상태로부터의 바이스태틱 범위,
Figure 112006057594213-pct00021
는 조사기 베어링(illuminator bearing)과 라인 트랙 상태로부터의 도착 각도 사이의 수신기에서 측정된 각도(rads)이다.
TV 경우에 대하여, 주파수 필터에 대한 Q는,
Figure 112007075786026-pct00022
에 따라 범위 레이트-레이트 Q로부터 파생되며, 각도 필터의 RRT 파라미터는 구성 파라미터 RRTTV를 통해 설정된다.
단계 512는 존재하는 라인 트랙들을 갖는 새로운 검출 리포트들을 연관시킴으로써 실행된다. 이러한 처리는 도 5b를 참조로 더욱 상세하게 설명된다. 단계 516는 필터 상태들을 업데이트시키는 것에 의해 실행된다. 검출과 연관된 라인 트랙들은 현재의 드웰, 또는 처리에서 업데이트되고, 라인 트랙과 연관된 칼만 필터들은 다음과 같은 검출 리포트의 측정치들을 사용하여 업데이트된다:
Figure 112007075786026-pct00023
여기서:
Kk = 시간 tk에서의 칼만 이득 매트릭스
Zk = 시간 tk에서의 새로운 측정 벡터
Rk = 측정 공분산 매트릭스
H = 측정 매트릭스
범위 필터에 대하여
Figure 112003041618096-pct00024
주파수 필터에 대하여
Figure 112003041618096-pct00025
Figure 112003041618096-pct00026
= 시간 지연 측정 분산
Figure 112003041618096-pct00027
= 도플러 측정 분산,...
및 각도 필터에 대한 유사한 표현들이다. 단계 516는 라인 트랙킹 처리 함수들로 되돌아가는 것에 의해 실행된다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 라인 트랙 상태들을 추정하는 검출 연관을 위한 흐름도이다. 단계 530는 단계 512에 의해 도 5에서 설명된 처리를 시작하는 것에 의해 실행된다. 그러나, 단계 512는 도 5b를 참조로 설명된 실시예들로 제한되지 않는다. 새로운 검출 리포트들이 존재하는 라인 트랙들과 연관될 수 있다. 성능 지수("FOM")은 각 검출 리포트 라인 트랙 쌍에 대해 계산될 수 있으며, 가능성 없는 결합들을 삭제하는데 사용된다. 각 남은 쌍에 대해 계산된 스코어는 마지막 연관을 만드는 이러한 쌍들을 식별하기 위해 결정될 수 있다. 형성된 임계치 위의 신호 대 노이즈비들을 갖는 이러한 검출 리포트들은 연관 함수에 참여할 수 있다.
단계 532는 검출의 SNR을 전달된 각각의 라인 트랙의 구성된 임계치와 비교함으로써 연관시키는 잠재적 검출 리포트들의 리스트를 식별하는 것에 의해 실행된다. 검출의 SNR을 비교하기 위한 방정식은 SNRi
Figure 112007075786026-pct00028
LTE ; i=1,...,Q이고, 여기서
Figure 112007075786026-pct00029
LTE = 라인 트랙 확장 임계치이다.
단계 534는 검출 리포트에서 각 측정치에 대한 적절한 측정치 오차들을 계산하고, 대응하는 근사한 오차 분산들을 계산하는 것에 의해 실행된다. 계산들은 다음 식들을 이용하여 수행될 수 있다. FM 신호는 바이스태틱 범위, 바이스태틱 범위 레이트 및 각 측정치를 가질 수 있으며, TV 신호는 상대 주파수 측정치를 가질 수 있다는 점에 유의한다. 신호들의 양 타입들 모두 신호 파워 측정치를 가질 수 있다.
다음 식들은 각 측정치에 대한 적절한 측정치 오차들을 계산하기 위해 사용될 수 있다:
Figure 112003041618096-pct00030
다음 등식들은 상기 대응하는 근사한 오차 변동(residual variances)들을 계산하기 위해 사용될 수 있다.
Figure 112003041618096-pct00031
(m)-자승(superscripts)이 검출 리포트 및
Figure 112007075786026-pct00032
로부터의 측정치들로 언급되고, 그들의 변동들은 현재(current) 측정 시간 tk에서 예측되는 칼만 필터(Kalman filter) 상태 및 공분산(covariance) 매트릭스들이 선택될 것이다.
단계 536는 라인 트랙 후보들에 대한 검출 리포트로서 그들 오차들이 모든 게이트들을 지나는 쌍들을 선택하여 실행한다. 예를 들어, 다음의 관계는 각도의 측정치와 함께 FM 라인 트랙에 대해 참(true)이어야 한다.
Figure 112007075786026-pct00033
, 여기서
Figure 112007075786026-pct00034
은 바이스태틱 범위, 범위 비율 및 각도 각각에 대한, 구성 가능한 오차 게이트들일 수 있다. 이다. 라인 트랙들의 다른 타입들에 대해 유사한 테스트들이 수행될 수 있다.
단계 538은 적절한 FOM(s)을 계산하고 게이트들을 적용함으로써 실행한다. 게이트 테스트를 위한 FOM들은 다음 그룹으로부터 선택될 수 있다: 2-D 공간
Figure 112007075786026-pct00035
과, 각도 데이터를 갖는 FM 조사기들의 1-D 범위 비율
Figure 112007075786026-pct00036
; TV 조사기들의 1-D 주파수
Figure 112007075786026-pct00037
및 각
Figure 112007075786026-pct00038
. 이러한 FOM들은 다른 1-D FOM들에 대한 정의들과 동일하게 다음과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112007075786026-pct00039

검출 리포트가 후속하는 연관 처리에 대해 적합하도록, FOM들은 3의 구성 데이터(316)에서 이용가능한, 대응하는 임계치들을 통과시켜야 한다. 다양한 FOM들에 대한 게이트들은 다음과 같을 것이다.
Figure 112007075786026-pct00040
적절한 임계치들이 만족되면, 검출 리포트는 테스트중의 라인 트랙과 연관되는 후보이고 그 스코어가 계산되어 후속하는 연관 처리에 사용될 것이다. 예를 들어, 어떤 각도를 갖는 FM 신호의 스코어는 다음 등식에 의해 주어질 것이다.
Figure 112007075786026-pct00041
여기서, A는 1.0으로 초기 설정된 외부 입력이다. 어떤 각도를 갖는 TV 신호의 경우, 스코어는 다음 등식에 의해 주어질 것이다.
Figure 112003041618096-pct00042
주어지는 각도가 없다면, 처리는 상기 표현식들에서 대응하는 각도의 항들(terms)을 삭제할 것이다.
Figure 112007075786026-pct00043
단계 540는 오름차순으로 검출 리포트들을 할당하여 실행한다. 오름차순으로 할당하여, 그러한 새로 할당된 검출 리포트들 또는 라인 트랙들을 이용하는 더 높은 스코어들을 갖는 결합들은 제거된다. 할당된 검출 리포트들은 단계 514에서 개시된 필터 상태 업데이트 처리에서 사용된다. 단계 542는 할당된 검출 리포트들을 수신하지 않고 라인 트랙들에 대해 필터링된 상태 벡터를 설정하여 실행한다. 구체적으로, 필터링된 상태 벡터와 공분산 매트릭스는 이미 전달된 것들에 등가로 설정되거나, 또는
Figure 112007075786026-pct00044
이다. 단계 544는 라인 트랙으로 추정 함수들을 반환하여 실행한다.
도 6은 본 발명의 실시에에 따라 라인 트랙들을 병합하기 위한 흐름도를 도시한다. 라인 트랙 병합 처리는 단일 타겟로부터 잠재적으로 기원(originate)하는 검출 리포트들을 갖는 복수의 라인 트랙들을 결합하도록 희망될 것이다. 병합 행위들은 단계 514의 칼만 필터 업데이트가 현재 드웰(dwell) 업데이트에 대해 수행된 후 일어날 것이다. 라인 트랙 병합 함수(310)와 같은, 라인 트랙 병합 함수 요소는 구성 스위치 LTmerge를 통해 인에이블될 것이다. 단계 602는 도 4에서 단계 600에 의해 개시된 라인 트랙 병합 처리를 시작하여 실행한다. 그러나, 단계 600는 도 6을 참조하여 개시된 실시예들에 제한되지 않는다.
단계 604는 현재 드웰 업데이트에서 라인 트랙들의 리스트를 결정하여 실행한다. 라인 트랙들의 리스트는 {LTi i=1,...,L}로서 주어질 것이다. 단계 606는 i ≠j인 경우, 리스트 {LTi, LTj}에서 각기 가능한 라인 트랙 쌍에 대한 각기 이용가능한 측정치 오차들을 계산하여 실행한다. 이용가능한 측정치 오차들은 다음 등식에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112007075786026-pct00045
여기서, z(i)가 LTi에 대한 어느 측정치를 나타낸다.
단계 608는 라인 트랙들을 병합하는 기준이 만족되는지 여부를 결정하여 실행한다. 모든 측정차들이 그들의 대응하는 게이트들보다 작다면, 병합 기준은 만족된다. 예를 들어, FM 신호들에서,
Figure 112007075786026-pct00046
,여기서,
Figure 112007075786026-pct00047
이 도착의 지연, 도플러 및 각도 각각에 대해 구성할 수 있는 병합 게이트들이면, 각각 그후 병합 기준이 만족될 것이다. 그러므로, 단계 610는 활성 라인 트랙들의 리스트로부터 라인 트랙을 제거하여 실행한다. 바람직하게, 두 라인 트랙들 중에 새로운 트랙이 제거된다. 두 라인 트랙들이 동일 시기라면, 더 작은 초기의 SNR을 가진 라인 트랙이 제거될 것이다. TV 조사기들로부터 TV 신호들에 대하여 유사한 처리가 실행될 것이다. 단계 612는 라인 트랙킹 처리 함수들로 복귀하여 실행한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 라인 트랙들을 종결하기 위한 흐름도를 도시한다. 단계 702는 도 4의 단계 700에 의해 개시된 라인 트랙 종결 처리를 시작하여 실행한다. 그러나, 단계 700는 도 7을 참조하여 개시된 실시예들에 제한되지 않는다.
단계 704는 종결 기준이 존재하는지 여부를 결정하여 실행한다. 라인 트랙 종결은 다음 기준에 대해 일어날 수 있다. 첫 번째로, 라인 트랙은 tidle초 동안 업데이트되지 않았다. 두 번째로, 라인 트랙이 Umisses 연속적인 드웰 업데이트 기회들에 대해 업데이트 되지 않았다. 세 번째로, 현재 드웰 업데이트에서 라인 트랙의 필터링된 범위 비율이
Figure 112007075786026-pct00048
초과한다. 네 번째로, 라인 트랙의 연관된 도플러 측정치들이 UZDE 연속적인필터 업데이트들 이상에 대해
Figure 112007075786026-pct00049
보다 적었다. 유사한 처리는 어떤 캐리어들의 근처의 fr에 대해 적용될 것이다. 동일하게 구성가능한 파라미터가 사용될 수 있다. 다섯 번째로, 라인 트랙이 Umature보다 적은 필터 업데이트들을 가지고, 상기
Figure 112007075786026-pct00050
M_N의 트랙 업데이트에 대한 트랙 업데이트 기회들의 비율이 ρsparse보다 크다. 다음에 개시되는 바와 같이, 마지막 기준은 라인 트랙 초기화 함수(314)가 N 검출 중에서 M을 수행할 때 그러한 예들에 적용할 수 있을 것이다.
단계 706는 상기 기준에 의해 식별된 라인 트랙을 종결한다. 라인 트랙 종결은 오래되거나 진부한 라인 트랙들을 메모리로부터 제거하고 처리 리소스들을 프리 업(free up)한다. 단계 708는 라인 트랙킹 처리 함수들로 복귀하여 실행한다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따라 라인 트랙들을 초기화하기 위한 흐름도를 도시한다. 두 가지 처리들이 라인 트랙들을 초기화를 위해 존재할 수 있다. 한 처리는 다수의 드웰들에 걸친 영역에서 발견된 에너지를 통합하고 완성된 트랙을 인식함으로써, 검출 표면의 정의된 영역들에서 타겟 에코들(echoes)을 발견하기 위해 시도한다. 다른 처리는 특정된 임계치 이상의 초기검출로부터 미성숙한 라인 트랙들을 시작하고 성숙을 요구하기 위해 후속하는 드웰들에 어떤 수 및 타입의 연관을 요청한다.
단계 802는 도 4에 단계 800에 의해 개시된 라인 트랙 초기화 처리를 시작하여 실행한다. 그러나, 단계 800는 도 8a, 8b 및 8c를 참조하여 개시된 실시예들에 제한되지 않는다. 단계 804는 라인 트랙들을 초기화하는데 사용되는 처리에 대해 구성 파라미터를 결정하여 실행한다. 구성 파라미터, MLTI는 라인 트랙 초기화를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게, 구성 파라미터는 상술된 두 처리들 중의 하나를 표시할 것이다. 단계 806는 구성 파라미터에 의해 자동 검출 처리가 지시되는지 여부를 결정하여 실행한다. 만약 '예' 라면, 단계 808는 자동 검출 처리를 수행하여 실행한다. 자동 검출 처리는 선정된 검출 셀들에서의 시간 기간에 걸쳐 타겟 에코 에너지들을 축적함으로써 가능한 타겟들의 초기 검출들을 제공한다. 자동 검출 처리는 도 8b를 참조하여 더 상세하게 개시된다.
단계 806가 '아니오' 라면, 단계 810는 "N 중에서 M" 검출 처리를 수행하여 실행한다. "N 중에서 M" 검출 처리는 이러한 처리에서 구현된다. N 중에서 M검출 처리는 최종적으로 성숙한 트랙들이 되는 라인 트랙을 제어하기 위해, 도 7을 참조하여 개시된 종결 기준을 사용할 것이다. 새로운 라인 트랙들은
Figure 112006057594213-pct00051
보다 큰 절대적인 도플러 및
Figure 112006057594213-pct00052
LTI보다 큰 SNR을 가진 할당되지 않은 피크 검출들상에서 초기화될 것이다.
단계 812는 필터 상태를 초기화하여 실행한다. 초기에 타겟을 검출하는데 사용된 처리와 독립적으로, 라인 트랙 칼만 필터의 초기화가 수행될 것이다. 각 드웰 업데이트 시간에서 새로운 라인 트랙들의 수는 구성가능한 파라미터 L에 의해 제한될 것이다. 고유의 라인 트랙 식별 및 다음의 트랙 필터들은 SNR 감소에 의한 순서로서, 제 1 L 검출들, 또는 타겟들에 대해 초기화될 것이다.
FM 신호에 대한 바이스태틱 범위에 대하여, 필터링된 상태 벡터 및 공분산 매트릭스는 다음과 같이 각각 초기화될 것이다:
Figure 112003041618096-pct00053
TV 신호에 대해, 주파수 필터에 대한 공분산 매트릭스는 다음과 같이 초기화 될 것이다:
Figure 112003041618096-pct00054
도달 비율 필터의 각도에 대해, 필터링된 상태 벡터 및 공분산은 다음과 같이 초기화될 것이다:
Figure 112003041618096-pct00055
주파수 필터는 유사한 방식으로 초기화될 것이다.
단계 814는 라인 트랙킹 처리 함수들로 복귀하여 실행한다.
도 8b는 본 발명의 실시예에따라 자동 검출 처리로 라인 트랙들을 초기화하기 위한 흐름도를 도시한다. 상술한 바와 같이, 자동 검출 처리는 선정된 검출 셀들에서 시간에 걸쳐 타겟 에코 에너지들을 축적함으로써 가능한 타겟들의 초기 검출들을 제공한다. 현재의 드웰 업데이트의 활성 라인 트랙과 연관되지 않은 피크 검출들은 자동 검출 처리로 보내질 것이다.
단계 820는 도4의 단계 808에 의해 개시된 자동 검출 처리를 시작하여 실행한다. 그러나, 단계(808)는 도 8b 및 8c를 참조하여 개시된 실시예들에 제한되지 않는다. 단계 822는 셀 에너지들에 대해 에이징(aging) 인자들을 계산하여 실행한다. 에이징 인자들은
Figure 112006057594213-pct00056
로 계산될 수 있고, 여기서, Δt = 드웰들간 시간차이고 τauto_det = 자동 검출 필터 시간 상수이다. 단계 824는 M 및 K를 정의하여 실행한다. M은 자동 검출 그리드(grids)에서 도플러 셀들의 선정된 개수일 것이다. K는 지연 셀들의 선정된 개수일 것이다.
단계 826는 각 셀에서 에너지를 에이징(aging)시킴으로써 실행한다. 에너지들은 다음 등식에 의해 각 셀에서 에이징될 것이다.
Figure 112007075786026-pct00057
단계 828는 현재 드웰에 피크 검출이 라인 트랙과 연관되는지 여부를 결정하여 실행한다. 연관되지 않다면, 단계 830는 자동 검출 그리드(1)에 대해 도플러 및 지연 셀 색인을,
Figure 112007075786026-pct00058
{여기서, NINT는 가장 근사한 정수 함수이고, td 및 fd는 피크 검출의 지연(미터) 및 도플러 값(미터/초)이며,
Figure 112007075786026-pct00059
는 지연 및 도플러에서 자동 검출 그리드의 셀 폭들임.}로서 계산하여 실행한다.
단계 832는 이 드웰에 대해 현재 연관된 것보다 그 SNR이 더 크면 그리드(1)에서 그 셀과 연관된 것으로 피크 검출을 플래깅(flagging)하여 실행한다. 만약 그렇다면, 단계 830로 복귀한다. 그렇지 않으면 단계 834를 진행한다. 단계 834는 자동 검출 그리드(2)에 대해 도플러 및 지연 셀 색인을,
Figure 112007075786026-pct00060
로서 계산하여 실행한다. 단계 836는 이 드웰에 대해 현재 연관된 것보다 그 SNR이 더 크면 그리드(2)에서 그 셀과 연관시켜 피크 검출을 플래깅하여 실행한다. 단계 838는 검출의 리스트가 완성되는지 여부를 결정하여 실행한다. '아니오' 라면, 단계 830로 돌아간다. '예' 라면, 단계 840로 복귀한다. 또한, 단계 828가 '예' 라면, 단계 840는 상기 발생된 각 자동 검출 그리드에서 각 셀에 대해 셀 연산을 수행하여 실행한다. 도 8c는 이 처리를 아래에서 더 상세하게 개시한다. 단계 842는 라인 트랙의 초기화로 복귀함으로써 실행한다.
도 8c는 본 발명의 한 실시예에 따라 자동 검출 그리드에 셀들상에 셀 연산을 수행하는 흐름도를 도시한다. 단계 850는 도 4에서 단계 840에 의해 개시된 셀 연산 처리를 시작하여 실행한다. 그러나, 단계 840는 도 8c를 참조하여 개시된 실시예들에 제한되지 않는다. 단계 852는 각 셀에 대해 피크 SNR을 설정하여 실행한다. SNRpeak은 존재한 현재 드웰에 대한 셀과 연관된 피크의 SNR일 것이다. 단계 854는 셀의 에너지의 상승을 계산하여 실행한다. 에너지 상승은 ξm,k = (1-α)SNRpeak로서 계산될 것이다. 만일 ξm,k > ξmax (여기서, ξmax = 드웰에 대해 한 셀에서 최대 에너지 상승)이면, ξm,k = ξmax 로서 최대 상승은 그 속성에 의해 제한될 것이다.
단계 856는 χ(m, k)=χ(m, k)+ξm,k에 의해 셀 에너지를 업데이트하여 실행한다. 단계 858는 새로운 타겟 검출들을 결정하여 실행한다. 새로운 타겟 검출은 라인 트랙 초기화 임계치에 대하여 셀 에너지를 비교하여 결정될 수 있다. χ(m, k)>
Figure 112007075786026-pct00061
auto_det(여기서,
Figure 112007075786026-pct00062
auto_det= 라인 트랙 초기화 임계치)이면, 새로운 라인 트랙이 시작될 것이고 셀에서의 에너지는 제로 아웃되거나, 또는 χ(m, k) = 0.0일 것이다. 단계 860는 자동 검출 처리로 복귀하여 실행할 것이다.
도 3을 참조하면, 단계 900는 TV 조사기와 연관된 TV 신호에 대해 캐리어 트랙킹을 개시한다. 검출 리포트들의 흐름은 TV 신호로 비디오 캐리어 신호와 식별될 것이다. 이러한 리포트들은 검출 처리에서 그와 같이 태그되는데, 그들이 TV 조사기에 대한 기준 빔에서 기원되고 그들의 측정된 상대 주파수가 그 캐리어에 대한 특정 윈도우 내로 떨어지기 때문이다. 캐리어 트랙킹이 필요없다면, 그와 같이 태그되는 검출 리포트들도 없을 것이며, 캐리어 트랙은 그의 초기화된 값 또는 구성가능한 입력에 남을 것이다.
각 캐리어에 대해, 평활화 필터는,
Figure 112003041618096-pct00063
로서 정의되며, 여기서 fc,0 = (구성입력)
Figure 112003041618096-pct00064
tm = 캐리어 트랙에 제공하는 이전 시간 측정치
τc = 평활화 필터의 시간 상수이다.
선택된 측정치는 그의 SNR이 캐리어 트랙킹 임계치를 초과하는 측정치이며, 캐리어 검색 윈도우 내에 있고, 최소 측정치 오차를 갖는다.
그러므로, 개시된 실시예에따라, 측정 영역 데이터 관계에 대한 시스템 및 방법이 개시된다. 그 시스템 및 방법에 대한 다른 이름은 라인 트랙킹이 될 것이다. 개시된 실시예들은 입력에 따라 검출 리포트들을 받고 검출 리포트들을 존재하는 라인 트랙들과 연관시키며, 새로운 라인 트랙을 만들거나 또는 검출 리포트들 내에 데이터에 따라 라인 트랙들을 종결한다. 검출 리포트들은 PCL 시스템에 의해 트랙킹되는 잠재적 타겟들로부터 반영된 신호에 대한 데이터를 포함한다. 개시된 방법, 처리들, 및 알고리즘들은 라인 트랙킹을 개선하고 라인 트랙 데이터를 타겟 트랙킹 함수에 출력한다. 그러므로, 타겟들은 더 효율적인 방식으로 식별되고 트랙킹된다.
본 발명의 사상과 범위로부터 출발하지 않고 본 발명의 개시된 실시예에서 다양한 수정안들과 변경안들이 만들어질 수 있음이 본 기술이 숙련된 사람들에게 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명은 청구항들 및 그와 같은 범위 내에 속하는 것으로 제공된 본 발명의 수정안들과 변경안들을 구성하는 것으로 의도되었다.

Claims (41)

  1. 측정치들을 갖는 검출 리포트(detection report)를 라인 트랙(line track)에 연관시키는 방법으로서, 상기 라인 트랙은 오퍼튜니티의 소스(source of opportunity)로부터 전송되고, 타겟으로부터 반사되어 수동 코히어런트 위치 시스템(passive coherent location system)에 의해 검출된 신호와 상관하는, 상기 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법에 있어서:
    칼만 필터들(Kalman filters)의 세트를 이용하여 상기 측정치들로부터 라인 트랙 상태 벡터를 추정하는 단계로서, 상기 측정치들은 상기 신호를 상기 오퍼튜니티의 소스로부터의 기준 전송에 비교함으로써 적어도 부분적으로 도출되는, 상기 라인 트랙 상태 벡터를 추정하는 단계; 및
    상기 라인 트랙을 초기화하는 단계를 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 라인 트랙을 상기 타겟과 연관된 다른 라인 트랙과 병합하는 단계를 더 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 라인 트랙을 종결하는 단계를 더 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 칼만 필터들의 세트를 선택하는 단계를 더 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 칼만 필터들의 세트는 범위 및 도착 각도의 칼만 필터들(range and angle-of-arrival Kalman filters)을 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 칼만 필터들의 세트는 주파수 및 도착 각도의 칼만 필터들을 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 추정하는 단계는 상기 라인 트랙의 상태 추정치들을 전달(propagate)하는 단계를 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 신호가 FM 신호인지를 결정하는 단계를 더 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 신호가 TV 신호인지를 결정하는 단계를 더 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 TV 신호의 캐리어를 트랙킹하는 단계를 더 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 칼만 필터들의 필터 상태를 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 검출 리포트를 라인 트랙에 연관시키는 방법.
  12. 타겟과 상관하는 라인 트랙에 측정 데이터를 연관시키는 방법으로서, 타겟 신호가 상기 타겟으로부터 반사되고 수동 코히어런트 위치 시스템에 의해 수신되는, 상기 라인 트랙에 측정 데이터를 연관시키는 방법에 있어서:
    상기 신호의 신호 타입을 결정하는 단계;
    상기 신호 타입에 따라 상기 측정 데이터를 필터 데이터로 변환하는 단계;
    상기 신호 타입에 따라 상기 필터 데이터에 대한 칼만 필터들의 세트를 선택하는 단계;
    상기 라인 트랙을 전달하는 단계;
    상기 측정 데이터에 따라 상기 라인 트랙에 대한 검출 리포트를 식별하는 단계;
    상기 칼만 필터들에 따라 상기 검출 리포트의 측정치 오차들(measurement residuals) 및 오차 분산들(residual variances)을 계산하는 단계; 및
    상기 오차들에 따라 라인 트랙과 연관하기 위한 상기 검출 리포트를 선택하는 단계를 포함하는, 라인 트랙에 측정 데이터를 연관시키는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 라인 트랙의 라인 트랙 필터 상태들을 초기화하는 단계를 더 포함하는, 라인 트랙에 측정 데이터를 연관시키는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 병합 기준이 만족될 때, 상기 라인 트랙을 다른 라인 트랙과 병합하는 단계를 더 포함하는, 라인 트랙에 측정 데이터를 연관시키는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 오차들에 따라 상기 병합 기준을 결정하는 단계를 더 포함하는, 라인 트랙에 측정 데이터를 연관시키는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 종결 기준이 만족될 때, 상기 라인 트랙을 종결하는 단계를 더 포함하는, 라인 트랙에 측정 데이터를 연관시키는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 종결 기준을 결정하는 단계를 더 포함하는, 라인 트랙에 측정 데이터를 연관시키는 방법.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 식별 단계는 상기 검출 리포트의 신호 대 노이즈비(signal-to-noise ratio)를 상기 라인 트랙에 대해 구성된 임계치에 비교하는 단계를 포함하는, 라인 트랙에 측정 데이터를 연관시키는 방법.
  19. 수동 코히어런트 위치 시스템 내에서 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템으로서, 상기 검출 리포트들은 오퍼튜니티의 소스로부터 전송되고, 타겟으로부터 반사되어 상기 수동 코히어런트 위치 시스템에서 수신된 타겟 신호들과 상관하는, 상기 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템에 있어서,
    새로운 검출 리포트들을 기존의 라인 트랙들에 연관시키고, 라인 트랙들을 연장하기 위한 업데이트 상태들을 추정하는 상태 추정 수단으로서, 상기 새로운 검출 리포트들은 상기 타겟 신호를 상기 오퍼튜니티의 소소로부터의 기준 전송에 비교함으로써 적어도 부분적으로 도출되는, 상기 상태 추정 수단;
    라인 트랙들을 병합하는 라인 트랙 병합 수단;
    특정 기준들(specified criteria)에 따라 라인 트랙들을 종결하는 라인 트랙 종결 수단; 및
    연관되지 않은 검출 리포트들에 대하여 새로운 라인 트랙들을 초기화하는 라인 트랙 초기화 수단을 포함하는, 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 상태 추정 수단, 상기 라인 트랙 병합 수단, 상기 라인 트랙 종결 수단 및 상기 라인 트랙 초기화 수단에 의해 액세스가능한 구성 데이터를 더 포함하는, 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 상태 추정 수단은 상기 새로운 검출 리포트들을 포함하는 입력 블록을 수신하는, 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 새로운 검출 리포트들은 측정치들을 포함하는, 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 새로운 검출 리포트들은 상기 측정치들의 분산들을 포함하는, 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 측정치들은 상기 새로운 검출 리포트들을 연관시킬 때에 상기 상태 추정 수단에 의해 이용되는, 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템.
  25. 제 19 항에 있어서, 상기 상태 추정 수단은 범위, 주파수 및 도착 각도의 칼만 필터들을 포함하는, 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템.
  26. 제 19 항에 있어서, 출력 블록을 더 포함하는, 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 출력 블록은 라인 트랙 레코드들(line track records)을 포함하는, 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 출력 블록은 측정치들을 포함하는, 검출 리포트들의 측정 데이터를 라인 트랙에 연관시키는 시스템.
  29. 수동 코히어런트 위치 시스템에서 검출 연관으로 라인 트랙 상태들을 추정하는 방법으로서, 상기 수동 코히어런트 위치 시스템은 타겟들로부터 반사된 타겟 신호들을 수신하고, 상기 타겟 신호들은 측정값들을 갖는, 상기 라인 트랙 상태들을 추정하는 방법에 있어서:
    잠재적 검출 리포트들(potential detection reports)의 세트를 식별하는 단계로서, 상기 검출 리포트들은 측정값들을 포함하는, 상기 식별 단계;
    상기 측정값들에 대한 측정치 오차들 및 오차 분산들을 계산하는 단계;
    상기 측정치 오차들에 따라 상기 잠재적 검출 리포트들의 세트로부터 라인 트랙들의 후보 검출 리포트들을 선택하는 단계;
    상기 후보 검출 리포트들에 임계치들(thresholds)을 적용하는 단계; 및
    상기 임계치들을 통과한 상기 후보 검출 리포트들을 상기 라인 트랙들에 연관시키는 단계를 포함하는, 라인 트랙 상태들을 추정하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 후보 검출 리포트들에 임계치들을 적용하는 단계는 상기 후보 검출 리포트들 각각에 대한 성능 지수(a figure-of-merit)를 계산하는 단계를 포함하는, 라인 트랙 상태들을 추정하는 방법.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 식별 단계는 상기 검출 리포트들의 세트에 대한 각 신호 대 노이즈비를 구성된 임계치에 비교하는 단계를 포함하는, 라인 트랙 상태들을 추정하는 방법.
  32. 수동 코히어런트 위치 시스템에서 기존의 라인 트랙들과 새로운 검출 리포트들을 연관시키는 방법에 있어서:
    검출 리포트-라인 트랙 쌍을 게이팅(gating)하는 단계;
    상기 검출 리포트-라인 트랙 쌍에 대한 스코어를 계산하는 단계; 및
    상기 검출 리포트-라인 트랙 쌍의 검출 리포트를 상기 스코어에 따라 상기 검출 리포트-라인 트랙 쌍의 라인 트랙에 할당하는 단계를 포함하는, 기존의 라인 트랙들과 새로운 검출 리포트들을 연관시키는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서, 신호 대 노이즈비 측정에 따라 상기 검출 리포트를 식별하는 단계를 더 포함하는, 기존의 라인 트랙들과 새로운 검출 리포트들을 연관시키는 방법.
  34. 제 32 항에 있어서, 상기 검출 리포트-라인 트랙 쌍을 선택하는 단계를 더 포함하는, 기존의 라인 트랙들과 새로운 검출 리포트들을 연관시키는 방법.
  35. 수동 코히어런트 위치 시스템 내에서 라인 트랙들을 병합하는 방법으로서, 상기 라인 트랙들은 타겟에 상관하는, 상기 라인 트랙들을 병합하는 방법에 있어서:
    라인 트랙들의 리스트와 라인 트랙 쌍들을 결정하는 단계;
    상기 리스트 내의 각각의 라인 트랙 쌍에 대하여 측정치 오차를 계산하는 단계;
    상기 각각의 라인 트랙 쌍에 대하여 병합 기준을 계산하는 단계;
    상기 측정치 오차를 상기 병합 기준에 상관하는 게이트들에 비교하는 단계; 및
    상기 병합 기준을 만족하는 상기 각각의 라인 트랙 쌍으로부터 라인 트랙을 제거(removing)하는 단계를 포함하는, 라인 트랙들을 병합하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 각각의 라인 트랙 쌍으로부터 제거된 상기 라인 트랙은 상기 각각의 라인 트랙 쌍 내에서 다른 라인 트랙보다 이른(younger), 라인 트랙들을 병합하는 방법.
  37. 제 35 항에 있어서, 상기 각각의 라인 트랙 쌍으로부터 제거된 상기 라인 트랙은 상기 각각의 라인 트랙 쌍 내의 다른 라인 트랙보다 초기 신호 대 노이즈비가 낮은, 라인 트랙들을 병합하는 방법.
  38. 수동 코히어런트 위치 시스템 내에서 라인 트랙을 종결하는 방법으로서, 상기 라인 트랙은 하나 이상의 오퍼튜니티의 소스들들로부터 전송되고, 타겟으로부터 반사되어 상기 수동 코히어런트 위치 시스템에 의해 수신된 타겟 신호에 상관하는, 상기 라인 트랙을 종결하는 방법에 있어서:
    종결 기준을 결정하는 단계; 및
    상기 타겟 신호와 상기 오퍼튜니티의 소스로부터의 기준 전송으로부터의 비교 데이터를 사용하여 상기 라인 트랙을 모니터링하는 단계;
    상기 라인 트랙이 종결 기준을 달성할 때에 상기 라인 트랙을 종결하는 단계를 포함하는, 라인 트랙을 종결하는 방법.
  39. 수동 코히어런트 위치 시스템 내에서 새로운 라인 트랙들을 초기화하는 방법에 있어서:
    새로운 라인 트랙의 구성 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 구성 파라미터에 따라 초기화 처리들을 선택하는 단계;
    상기 초기화 처리들을 수행하는 단계; 및
    상기 새로운 라인 트랙의 필터 상태를 초기화하는 단계를 포함하는, 새로운 라인 트랙들을 초기화하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 수행하는 단계는 상기 새로운 라인 트랙에 상관하는 미리 정의된 검출 셀들 내의 타겟 에코 에너지들(target echo energies)을 축적하여 자동 검출 처리들을 수행하는 단계를 포함하는, 새로운 라인 트랙들을 초기화하는 방법.
  41. 제 39 항에 있어서, 상기 수행하는 단계는, 상기 새로운 라인 트랙이 미리 결정된 기준을 만족할 때, 상기 새로운 라인 트랙을 완성하여 N 검출 처리들 중에서 M 검출 처리들을 수행하는 단계를 포함하는, 새로운 라인 트랙들을 초기화하는 방법.
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