KR101097169B1 - System and method for estimating location of mobile object - Google Patents

System and method for estimating location of mobile object Download PDF

Info

Publication number
KR101097169B1
KR101097169B1 KR1020090046100A KR20090046100A KR101097169B1 KR 101097169 B1 KR101097169 B1 KR 101097169B1 KR 1020090046100 A KR1020090046100 A KR 1020090046100A KR 20090046100 A KR20090046100 A KR 20090046100A KR 101097169 B1 KR101097169 B1 KR 101097169B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
function
moving object
sigmoid
linear
probability
Prior art date
Application number
KR1020090046100A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100127595A (en
Inventor
이범직
서태일
김의진
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020090046100A priority Critical patent/KR101097169B1/en
Publication of KR20100127595A publication Critical patent/KR20100127595A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101097169B1 publication Critical patent/KR101097169B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/12Target-seeking control
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/11Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • G06F17/12Simultaneous equations, e.g. systems of linear equations
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/11Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • G06F17/13Differential equations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 이동체의 움직임을 센싱하여 산출된 이동체 정보로부터 이동체의 미래 위치를 예측하는 이동체의 위치 예측 시스템에 있어서, 복수의 동역학 모델들이 각각 포함된 복수의 필터들을 구비하는 추적 필터와, 상기 필터들로부터 각각 검출된 확률들을 확률 제어함수에 의해 제어하는 확률제어유닛, 및 상기 확률제어유닛으로부터의 출력된 확률들을 조합하여 상기 이동체의 미래 위치를 예측하는 예측 모델링부를 포함하고, 상기 확률 제어함수는 시그모이드 함수(Sigmoid function) 또는 선형 함수와 시그모이드 함수가 조합된 수정 시그모이드 함수(modified sigmoid function)인 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 예측 시스템과 위치 예측 방법을 개시한다.The present invention is a position prediction system of a moving object for predicting a future position of the moving object from the moving object information calculated by sensing the movement of the moving object, the tracking filter having a plurality of filters each including a plurality of dynamic models, and the filters And a predictive modeling unit for predicting the future position of the moving body by combining the probabilities detected from the probability control unit by a probability control function, and the probabilities output from the probability control unit, wherein the probability control function comprises a signal. Disclosed are a sigmoid function or a modified sigmoid function in which a linear function and a sigmoid function are combined.

Description

이동체의 위치 예측 시스템 및 위치 예측 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ESTIMATING LOCATION OF MOBILE OBJECT}Position Prediction System and Position Prediction Method of Moving Object {SYSTEM AND METHOD FOR ESTIMATING LOCATION OF MOBILE OBJECT}

본 발명은 이동체의 미래 위치를 예측하기 위한 이동체의 위치 예측 시스템 및 위치 예측 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a position prediction system and a position prediction method of a moving object for predicting a future position of the moving object.

일반적으로 군용 선박에 장착되는 함포는 표적에 포탄을 발사하여 명중시키기 위한 것이다. 표적이 정지되어 있는 경우에는 함포로 표적을 조준하여 포탄을 발사하면 되지만, 표적이 이동하는 경우 표적의 미래 위치를 예측하여 포탄을 발사하여야 한다.In general, guns mounted on military vessels are for firing shells and hitting targets. If the target is stationary, aim the gun at the gun and fire the shell, but if the target moves, you must predict the future position of the target and fire the shell.

군용 선박에는 상기와 같이 이동하는 표적의 미래 위치를 예측하여 함포에 이러한 정보를 제공하는 사격통제 시스템이 적용되고 있다. 이러한 사격통제 시스템은 추적 센서, 사격정보 계산장치, 및 함포를 포함한다.In military ships, a fire control system is applied to predict the future position of a moving target and provide this information to the gun. Such a fire control system includes a tracking sensor, a fire information calculator, and a gun.

추적 센서에 의해 센싱된 표적 정보가 사격정보 계산장치에 입력되며, 사격 정보 계산장치는 표적의 미래 위치를 예측하기 위한 계산을 수행하여 이러한 정보를 함포에 인가한다.The target information sensed by the tracking sensor is input to the shooting information calculating device, and the shooting information calculating device performs the calculation to predict the future position of the target and applies this information to the gun.

최근에는 이러한 사격정보 계산장치가 표적의 미래 위치를 예측함에 있어 예 측의 정확성을 향상시키기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.In recent years, various attempts have been made to improve the accuracy of prediction in the prediction of the target's future position by the shooting information calculator.

본 발명은 이동체의 미래 위치를 예측함에 있어 예측의 정확성이 향상된 이동체의 위치 예측 시스템 및 위치 예측 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a position prediction system and a position prediction method of a moving object in which the prediction accuracy is improved in predicting the future position of the moving object.

상기와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명은 이동체의 움직임을 센싱하여 산출된 이동체 정보로부터 이동체의 미래 위치를 예측하는 이동체의 위치 예측 시스템에 있어서, 복수의 동역학 모델들이 각각 포함된 복수의 필터들을 구비하는 추적 필터와, 상기 필터들로부터 각각 검출된 확률들을 확률 제어함수에 의해 제어하는 확률제어유닛, 및 상기 확률제어유닛으로부터의 출력된 확률들을 조합하여 상기 이동체의 미래 위치를 예측하는 예측 모델링부를 포함하고, 상기 확률 제어함수는 시그모이드 함수(Sigmoid function) 또는 선형 함수와 시그모이드 함수가 조합된 수정 시그모이드 함수(modified sigmoid function)인 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 예측 시스템을 개시한다.The present invention for realizing the above object is a position estimation system of a moving object for predicting the future position of the moving object from the moving object information calculated by sensing the movement of the moving object, having a plurality of filters each containing a plurality of dynamic models A predictive modeling unit for predicting a future position of the moving object by combining a tracking filter, a probability control unit for controlling the probabilities detected from the filters by a probability control function, and a probability output from the probability control unit. The probability control function is a sigmoid function or a modified sigmoid function combining a linear function and a sigmoid function.

한편, 본 발명은 이동체의 움직임을 센싱하여 이동체 정보를 검출하는 단계와, 상기 이동체 정보를 근거로 복수의 동역학 모델들이 각각 포함된 복수의 필터들을 통해 상기 표적의 동역학 특성들에 대한 확률들을 산출하는 단계와, 상기 산출된 확률들을 확률 제어함수를 통해 제어하는 단계, 및 상기 제어된 확률들을 조합하여 상기 이동체의 미래 위치를 예측하는 단계를 포함하고, 상기 확률 제어함수는 시그모이드 함수(sigmoid function) 또는 선형 함수와 시그모이드 함수가 조합 된 수정 시그모이드 함수(modified sigmoid function)인 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 예측 방법을 개시한다.On the other hand, the present invention detects moving object information by sensing the movement of the moving object, and calculates the probabilities for the dynamic characteristics of the target through a plurality of filters each comprising a plurality of dynamic models based on the moving object information And controlling the calculated probabilities through a probability control function, and combining the controlled probabilities to predict a future position of the moving object, wherein the probability control function comprises a sigmoid function. Or a modified sigmoid function in which a linear function and a sigmoid function are combined.

상기와 같은 구성의 본 발명은 확률제어함수로서 시그모이드 함수 또는 수정 시그모이드 함수를 사용하여 이동체의 미래 위치를 예측함에 있어 정확도를 향상시킴과 아울러 추적 성능의 지속성 및 안정성을 유지시킬 수 있다.The present invention having the above configuration can improve the accuracy in predicting the future position of the moving object using the sigmoid function or the modified sigmoid function as the probability control function, and can maintain the persistence and stability of the tracking performance. .

이하, 본 발명과 관련된 이동체의 위치 예측 시스템 및 이동체의 위치 예측 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the position prediction system of a mobile body and the position prediction method of a mobile body which concern on this invention are demonstrated in detail with reference to drawings.

이하에서는 사격통제 시스템을 일 예로 들어 설명하기로 하며, 사격통제 시스템에 적용된 사격정보 계산장치 및 사격정보 계산방법은 이동체의 미래 위치를 예측하기 위한 위치 예측 시스템 및 위치 예측 방법에 모두 적용 가능하다 할 것이다.Hereinafter, the fire control system will be described as an example, and the fire information calculating device and the fire information calculating method applied to the fire control system can be applied to both the position prediction system and the position prediction method for predicting the future position of the moving object. will be.

도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 사격통제 시스템의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a fire control system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 사격통제 시스템은 추적센서(100), 사격정보 계산장치(200), 및 함포(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the fire control system includes a tracking sensor 100, a shooting information calculating device 200, and a gun 300.

추적센서(100)는 이동하는 이동체(표적)의 움직임을 센싱하여 이동체(표적) 정보(예를 들어, 이동체의 위치, 방향, 속도, 가속도 등)를 산출한다.The tracking sensor 100 senses the movement of the moving object (target) to calculate the moving object (target) information (eg, the position, direction, speed, acceleration, etc. of the moving object).

사격정보 계산장치(200)는 추적센서(100)로부터의 표적 정보를 근거로 함포(300)를 제어하기 위한 사격 정보, 즉 함포 명령를 산출하며, 함포(300)는 산출 된 선회각 및 고각에 대한 함포 명령에 대응되게 동작되게 된다.The shooting information calculating device 200 calculates shooting information for controlling the gun 300, that is, gun command, based on the target information from the tracking sensor 100, and the gun 300 calculates the calculated turning angle and elevation. It will operate in response to gun command.

사격정보 계산장치(200)는 프리 필터 유닛(210, Prefilter unit), 추적 필터 (220,filter unit), 예측 모델링부(230), 탄도 방정식 계산부(240), 좌표 변환부(250), 인터페이스부(260)를 포함할 수 있다.The shooting information calculator 200 may include a prefilter unit 210, a tracking filter 220, a predictive modeling unit 230, a ballistic equation calculator 240, a coordinate converter 250, and an interface. It may include a portion 260.

추적센서(100)가 획득한 표적 정보가 사격정보 계산장치(200)로 들어오면, 프리 필터 유닛(210)에 의해 노이즈가 제거되며, 추적 필터(220)는 표적의 기동 상태를 추정한다. When the target information acquired by the tracking sensor 100 enters the shooting information calculating apparatus 200, the noise is removed by the prefilter unit 210, and the tracking filter 220 estimates the starting state of the target.

예측 모델링부(230)는 추적 필터(220)에서 산출된 정보를 근거로 표적의 미래 위치를 예측한다. 그리고, 탄도 방정식 계산부(140)는 예측된 표적의 미래 위치를 근거로 탄도 방정식을 계산하여 해당 위치로 포탄을 발사하기 위한 사격 정보(즉, 함포의 선회각, 고각 등)를 산출한다. 이러한 사격 정보는 진북기준좌표계(North Horizontal Coordinates)를 기준으로 산출될 수 있다.The prediction modeling unit 230 predicts a future position of the target based on the information calculated by the tracking filter 220. The ballistic equation calculator 140 calculates ballistic equations based on the predicted future position of the target and calculates shooting information (ie, turning angle of the gun, elevation, etc.) for firing the shell to the corresponding position. Such shooting information may be calculated based on North Horizontal Coordinates.

좌표 전환부(250)는 함포가 장착된 선박의 자세 정보를 근거로 진북기준좌표계 기준값을 선체기준좌표계(Deck Coordinates) 기준값으로 변환한다. 이와 같이 변환된 값은 인터페이스부(260)으로 입력되며, 인터페이스부(260)는 다양한 종류를 갖는 함포별 입출력에 대한 인터페이스를 정합시킨다.The coordinate converting unit 250 converts the true north reference coordinate system reference value into a hull reference coordinate system reference value based on attitude information of the ship on which the gun is mounted. The converted value is input to the interface unit 260, and the interface unit 260 matches an interface for input / output for each gun having various types.

인터페이스부(260)에 의해 정합된 함포 명령은 함포(300)로 인가되며, 함포(300)는 인가된 함포 명령에 의해 해당 위치로 포탄을 발사한다.The gun command matched by the interface unit 260 is applied to the gun 300, and the gun 300 fires a shell to a corresponding position by the gun gun command.

도 2는 추적 필터의 상세 구성 및 이와 관련된 구성들을 나타내는 블록 구성도이다.2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a tracking filter and related configurations.

추적 필터(220)는 표적의 기동 상태를 추정하기 위한 것으로서, 복수의 필터들(221a,221b,...,221n)을 포함하는 어셈블리의 형태로 구현된다. The tracking filter 220 is for estimating the activation state of the target, and is implemented in the form of an assembly including a plurality of filters 221a, 221b, ..., 221n.

추적 필터(220)에 포함된 각 필터들(221a,221b,...,221n)에 포함된 동역학 모델들은 표적이 갖는 등속, 등가속, 원운동과 같은 동역학 특성을 포함한다. 추적 필터(220)는 추적 대상이 되는 표적의 기동이 각 동역학 모델들이 갖고 있는 동역학 특성이 갖는다고 가정하고 추적을 수행한다.The kinetic models included in each of the filters 221a, 221b,..., 221n included in the tracking filter 220 include dynamic characteristics such as constant velocity, equivalent acceleration, and circular motion of the target. The tracking filter 220 performs tracking by assuming that the maneuvering of the target to be tracked has the dynamic characteristics of each dynamic model.

추적 필터(220)는 단일의 모델을 갖는 단일의 필터만을 구비할 수도 있으나, 이러한 경우 표적의 기동이 필터의 동역학 모델과 일치하는 경우 이상적인 결과를 갖지만, 그렇지 않을 경우 필터의 성능이 저하되는 단점을 갖는다. 본 발명에서는 이러한 단점을 보완하기 위하여 서로 다른 동역학 모델을 갖는 복수의 필터들(221a,221b,...,221n)로서 추적 필터(220)를 구성하였다. 이로써 표적의 다양한 동역학 특성에 대한 필터링이 가능하므로 전반적으로 우수한 추정 결과를 얻을 수 있다.The tracking filter 220 may include only a single filter having a single model, but in this case, the tracking filter 220 has an ideal result when the target maneuvering matches the filter's dynamic model, but otherwise the performance of the filter is degraded. Have In the present invention, the tracking filter 220 is configured as a plurality of filters 221a, 221b, ..., 221n having different kinetic models. This allows filtering of various dynamic characteristics of the target, resulting in an excellent overall estimation.

추적 필터(220)에서 필터링을 수행한 수 표적의 미래 위치를 예측하기 위해서는 예측 모델링부(230)에 의한 예측 모델링이 필요하다. 예측 모델링에서는 추적 필터(220)에서 사용한 것과 같은 동역학 특성(등속, 등가속, 원운동 등)이 사용된다.Prediction modeling by the predictive modeling unit 230 is required to predict a future position of the number target filtered by the tracking filter 220. In predictive modeling, the same kinetic characteristics (equivalent velocity, equivalent acceleration, circular motion, etc.) used in the tracking filter 220 are used.

예측 모델링의 수행시 각 필터들(221a,221b,...,221n)이 갖는 공분산 결과를 바탕으로 얻어진 확률에 따라 복수의 동역학 모델 중 하나를 선택하거나 복수의 동역학 모델을 조합하여 사용한다.When performing predictive modeling, one of a plurality of dynamics models is selected or a plurality of dynamics models are combined according to a probability obtained based on a covariance result of each filter 221a, 221b, ..., 221n.

확률이 가장 높은 동역학 모델만을 선택하여 사용하는 경우, 단일의 필터를 사용하는 효과를 얻어 표적의 기동이 예측 모델링부(230)의 동역학 모델과 일치하는 경우에는 결과가 좋으나, 동역학 모델들간의 확률이 교차하거나 확률의 차이가 작은 경우에는 그 성능이 저하되는 문제가 있다. In the case of selecting and using only the most probabilistic dynamics models, the effect of using a single filter is obtained. When the target maneuvers coincide with the dynamics model of the predictive modeling unit 230, the result is good, but the probability between the dynamic models If they intersect or the probability difference is small, there is a problem that the performance is degraded.

복수의 동역학 모델들을 확률에 따라 선형 조합하여 사용하는 경우, 확률이 교차하는 부분에서는 단일의 동역학 모델을 사용하는 것보다 좋은 성능을 가지나, 필터들(221a,221b,...,221n)이 안정적으로 수렴한 이후에도 확률이 충분히 크지 않을 경우 실제 기동과 다른 기동 모델이 결과에 영향을 주어 예측 성능을 저하시킬 수 있다.In the case of using a linear combination of multiple kinetic models according to the probability, the performance where the probability intersects is better than using a single kinetic model, but the filters 221a, 221b, ..., 221n are stable. Even after convergence, if the probability is not high enough, the actual maneuver and other maneuver models may affect the results and reduce the predictive performance.

본 발명에서는 복수의 필터들(221a,221b,...,221n)의 결과값을 조합하여 사용할 때 필터들(121a,121b,...,121n)이 제공하는 확률을 그대로 사용하지 않고 변화시켜 조합하여 사용함으로써 예측 성능을 향상시켰다. 이를 위하여 추적 필터(220)와 예측 모델링부(230)의 사이에 확률제어유닛(240)이 구비된다. In the present invention, when the result values of the plurality of filters 221a, 221b, ..., 221n are used in combination, the probability provided by the filters 121a, 121b, ..., 121n is changed without using them. By using in combination, the prediction performance was improved. To this end, a probability control unit 240 is provided between the tracking filter 220 and the predictive modeling unit 230.

확률제어유닛(240)는 필터들(221a,221b,...,221n)로부터 검출된 확률들을 확률 제어함수에 의해 제어한다. 확률제어함수에 의해 확률들을 제어하는 방법에 대해서는 후술하기로 한다.The probability control unit 240 controls the probabilities detected from the filters 221a, 221b, ..., 221n by the probability control function. A method of controlling the probabilities by the probability control function will be described later.

확률제어유닛(240)과 예측 모델링부(230)의 사이에는 확률 정규화 유닛(150)이 추가적으로 구비될 수 있으며, 확률 정규화 유닛(250)은 제어가 완료된 각 모델들의 확률들을 정규화한다. 다시 말해, 확률 정규화 유닛(250)은 확률의 총합이 100%를 유지할 수 있도록 수정하여 예측 모델링시 정규화된 확률들이 사용될 수 있 도록 한다.A probability normalization unit 150 may be additionally provided between the probability control unit 240 and the prediction modeling unit 230, and the probability normalization unit 250 normalizes the probabilities of the models for which the control is completed. In other words, the probability normalization unit 250 modifies the sum of the probabilities to maintain 100% so that normalized probabilities can be used in predictive modeling.

마지막으로, 예측 모델링부(260)는 제어된 확률들을 조합하여 표적의 미래 위치를 예측한다.Finally, the predictive modeling unit 260 combines the controlled probabilities to predict the future position of the target.

도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 사격정보 계산방법을 나타내는 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of calculating fire information associated with an embodiment of the present invention.

먼저, 추적센서(100)는 표적의 움직임을 센싱하여 표적 정보를 검출하고(S10), 추적 필터(220)는 표적 정보를 근거로 동역학 모델별 위치 정보 및 확률들을 산출한다(S20). First, the tracking sensor 100 detects the target information by sensing the movement of the target (S10), and the tracking filter 220 calculates positional information and probabilities for each dynamic model based on the target information (S20).

그리고, 확률제어유닛(240)은 확률제어함수를 통해 추적 필터(220)에서 산출된 모델별 확률들을 제어한다(S30). 확률 정규화 유닛(250)은 제어가 완료된 각 모델들의 확률들을 정규화시키며(S40), 예측 모델링부(S50)는 정규화된 확률들을 조합하여 표적의 미래 위치를 예측한 후 이를 탄도 방정식 계산부(240)으로 인가한다.In addition, the probability control unit 240 controls the model-specific probabilities calculated by the tracking filter 220 through the probability control function (S30). The probability normalization unit 250 normalizes the probabilities of the models for which the control is completed (S40), and the prediction modeling unit S50 predicts a future position of the target by combining the normalized probabilities, and then calculates the ballistic equation calculation unit 240. Is applied.

이하에서는 확률제어함수를 통해 추적 필터(220)에서 산출된 모델별 확률들을 제어하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of controlling the probability of each model calculated by the tracking filter 220 through the probability control function will be described.

추적 센서(100)로부터의 측정치가 추적 필터(220)를 통해 필터링되면 필터들(221a,221b,...,221n)의 개수만큼의 결과가 산출되고, 이 산출물들을 조합하여 예측 모델링을 수행한다.When the measured value from the tracking sensor 100 is filtered through the tracking filter 220, the number of results of the filters 221a, 221b,..., 221n is calculated, and the outputs are combined to perform predictive modeling. .

도 4 내지 도 6은 필터들에 의해 산출된 확률들을 조합하여 얻어진 결과들의 일 예를 나타내는 그래프들이다. 4 to 6 are graphs showing an example of results obtained by combining the probabilities produced by the filters.

이들 그래프들은 2가지 모델(모델 1, 모델 2)이 있는 경우를 예시하고 있다. 이들 그래프들에서 가로축은 확률제어에 대한 입력값들을 나타내고, 세로축은 확률제어에 의한 출력값들을 나타낸다.These graphs illustrate the case where there are two models (Model 1, Model 2). In these graphs, the horizontal axis represents input values for probability control, and the vertical axis represents output values for probability control.

도 4는 확률제어함수로서 선형함수를 사용한 선형 조합의 예를 나타낸다. 앞서 설명한 바와 같이 선형 조합의 경우, 확률이 교차하는 부분에서는 단일의 동역학 모델을 사용하는 것보다 좋은 성능을 가지나, 필터들(221a,221b,...,221n)이 안정적으로 수렴한 이후에도 확률이 충분히 크지 않을 경우 실제 기동과 다른 기동 모델이 결과에 영향을 주어 예측 성능을 저하시킬 수 있다.4 shows an example of a linear combination using a linear function as a probability control function. As described above, in the case of linear combination, the performance where the probability crosses is better than using a single kinetic model, but the probability remains even after the filters 221a, 221b, ..., 221n converge stably. If it is not large enough, actual maneuvers and other maneuver models may affect the results and degrade predictive performance.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 확률제어함수로서 시그모이드 함수(Sigmoid function)을 사용하였다. 도 5는 본 발명이 일실시예에 의한 확률 제어방법으로서 시그모이드 함수를 사용한 결과를 나타내고 있다.In order to solve this problem, the sigmoid function is used as the probability control function. Figure 5 shows the results of using the sigmoid function as a probability control method according to an embodiment of the present invention.

시그모이드 함수를 사용하여 확률을 제어하는 경우, 확률이 작은 값을 갖는 경우는 더 작게 만들어 주고, 큰 값을 갖는 경우는 더 크게 만들어 준다. 이것은 실제 기동중인 큰 확률을 갖는 기동 모델의 확률은 더 크게하고, 다른 모델들의 확률은 더 작게 만들어 실제 기동에 가까운 모델의 예측값을 갖도록 하는 효과가 있다. If the probability is controlled using the sigmoid function, it is made smaller when the probability is small and is made larger when the probability is large. This has the effect of making the probability of a maneuver model with a large probability of actual maneuver bigger, and making the probability of other models smaller, so that it has the predicted value of the model close to the real maneuver.

도 5의 그래프에서 볼 수 있듯이, 시그모이드 함수는 'S'의 형태를 띄어 모델간의 확률차이를 키우는 효과를 갖는다. 따라서, 시그모이드 함수를 이용한 확률제어 방법은 선형조합보다 우수한 성능을 갖는다.As can be seen in the graph of Figure 5, the sigmoid function takes the form of 'S' has the effect of increasing the probability difference between the models. Therefore, the probability control method using the sigmoid function has better performance than the linear combination.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 확률제어방법으로서 시그모이드 함수 를 보완한 수정 시그모이드 함수를 사용한 결과를 나타낸다.6 shows a result of using a modified sigmoid function that complements the sigmoid function as a probability control method according to another embodiment of the present invention.

시그모이드 함수를 사용할 경우, 전 구간에 걸쳐 확률을 제어하기 때문에 확률 차이가 큰 부분에서는 문제가 발생하지 않는다. 다만, 한쪽 모델로 수렴이 정확히 되지 않아 확률 차이가 크지 않은 부분에서는 오차를 증폭시킬수 있다.When using the sigmoid function, since the probability is controlled over the entire interval, the problem does not occur in the part where the probability difference is large. However, it is possible to amplify the error in the part where the probability difference is not large because one model does not converge correctly.

시그모이드 함수는 확률이 조금이라도 큰 모델이 정확한 모델이라고 보고 확률을 증가시키므로, 수렴이 되지 않은 상태에서의 확률 제어는 정확하지 않은 모델을 정확하다고 판단하여 예측 모델링의 결과를 불안정하게 만들 수 있는 가능성이 있다.The sigmoid function increases the probability that a model with even a small probability is an accurate model, and therefore, the probability control in the non-converged state may determine that the inaccurate model is accurate and may make the result of predictive modeling unstable. There is a possibility.

이러한 가능성을 최소화하기 위하여, 본 실시예에서는 선형 함수와 시그모이드 함수를 조합한 수정 시그모이드 함수(Modified Sigmoid function)를 사용하였다. In order to minimize this possibility, in this embodiment, a modified sigmoid function combining a linear function and a sigmoid function is used.

수정 시그모이드 함수에서는 한쪽 모델로 수렴하지 않았다고 판단되는 구간에서는 선형 함수를 그대로 유지하고 그 외의 구간에서는 시그모이드 함수를 사용하여 확률의 차이를 크게 증폭시켰다. 도 6의 표시와 같이, 선형 함수가 적용되는 적용되는 구간을 '선형 유지 구간'이라 하고, '선형 유지 구간' 양측에 시그모이드 함수가 적용된 '시그모이드 구간'이라 지칭하기로 한다.In the modified sigmoid function, the linear function is maintained in the section determined not to converge to one model, and the sigmoid function is used to amplify the difference of probability significantly in the other sections. As shown in FIG. 6, a section to which a linear function is applied is referred to as a 'linear holding section' and is referred to as a 'sigmoid section' to which a sigmoid function is applied to both sides of the 'linear holding section'.

여기서, 선형 유지 구간과 시그모이드 구간 사이에는 미분 연속적인 값을 만들어 예측 모델링시 예측 결과의 안정성을 유지시켰다. Here, a differential continuous value was created between the linear maintenance interval and the sigmoid interval to maintain the stability of the prediction result when predictive modeling.

수정 시그모이드 함수를 사용하면, 복수의 필터들(221a,221b,...,221n)로부터의 결과값들이 수렴하지 않았을 때에는 선형성을 그대로 유지하고, 그 밖의 구간 에서는 모델 간의 확률 차이를 크게 만들었다. 이에 따라, 예측 모델링시 예측 결과를 정확성을 향상시키면서, 지속성 및 안정성을 유지시킬 수 있다.Using the modified sigmoid function, when the results from the plurality of filters 221a, 221b, ..., 221n do not converge, the linearity is maintained and the probability difference between the models is increased in other sections. . Accordingly, it is possible to maintain the persistence and stability while improving the accuracy of the prediction result in the prediction modeling.

이와 같이, 본 발명은 상기와 같은 확률제어 방법을 통하여 추적 성능의 지속성 및 안정성을 유지하면서도 정확도를 향상시켰다.As such, the present invention improves accuracy while maintaining the persistence and stability of tracking performance through the probability control method as described above.

이상에서 설명한 이동체의 위치 예측 시스템 및 위치 예측 방법은 이상에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The position prediction system and the position prediction method of the moving object described above are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be selectively combined with all or some of the embodiments so that various modifications may be made. It may be configured.

도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 사격통제 시스템의 블록 구성도.1 is a block diagram of a fire control system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 추적 필터의 상세 구성 및 이와 관련된 구성들을 나타내는 블록 구성도.2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a tracking filter and related configurations.

도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 사격정보 계산방법을 나타내는 순서도.3 is a flowchart illustrating a method of calculating fire information associated with an embodiment of the present invention.

도 4는 선형 조합을 사용한 확률 제어의 결과를 나타내는 그래프.4 is a graph showing the result of probability control using a linear combination.

도 5는 본 발명이 일실시예에 의한 확률 제어방법으로서 시그모이드 함수를 사용한 결과를 나타내는 그래프.Figure 5 is a graph showing the results of using the sigmoid function as a probability control method according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 확률 제어방법으로서 수정 시그모이드 함수를 사용한 결과를 나타내는 그래프.6 is a graph showing a result of using a modified sigmoid function as a probability control method according to another embodiment of the present invention.

Claims (9)

삭제delete 이동체의 움직임을 센싱하여 산출된 이동체 정보로부터 이동체의 미래 위치를 예측하는 이동체의 위치 예측 시스템에 있어서,In the position prediction system of the moving object for predicting the future position of the moving object from the moving object information calculated by sensing the movement of the moving object, 복수의 동역학 모델들이 각각 포함된 복수의 필터들을 구비하는 추적 필터;A tracking filter having a plurality of filters each including a plurality of dynamic models; 상기 필터들로부터 각각 검출된 확률들을 확률 제어함수에 의해 제어하는 확률제어유닛; 및A probability control unit for controlling the probabilities detected from the filters by a probability control function; And 상기 확률제어유닛으로부터의 출력된 확률들을 조합하여 상기 이동체의 미래 위치를 예측하는 예측 모델링부를 포함하고,A prediction modeling unit for predicting a future position of the moving object by combining the output probabilities from the probability control unit, 상기 확률 제어함수는 선형 함수와 시그모이드 함수가 조합된 수정 시그모이드 함수(modified Sigmoid function)로서, 상기 추적 필터의 복수의 필터로부터 각각 검출된 확률들이 상기 복수의 동역학 모델 중 하나의 동역학 모델로 판정하기 어려운 구간에 있는 경우는 선형 함수를 사용하고, 상기 복수의 동역학 모델 중 하나의 동역학 모델로 판정이 가능한 구간에 있는 경우는 시그모이드 함수를 사용하여 확률을 제어하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 예측 시스템.The probability control function is a modified sigmoid function in which a linear function and a sigmoid function are combined, and the probabilities detected from the plurality of filters of the tracking filter are respectively a dynamic model of one of the plurality of dynamic models. The mobile body is characterized by using a linear function when it is in a section that is difficult to determine, and using a sigmoid function when it is in a section that can be determined by one of the plurality of dynamic models. Position prediction system. 제2항에 있어서, 상기 수정 시그모이드 함수를 통한 결과값은,The method of claim 2, wherein the resultant value of the modified sigmoid function is 상기 선형 함수가 적용되는 선형 유지 구간; 및 A linear maintenance interval to which the linear function is applied; And 상기 선형 유지 구간의 양측에 형성되며, 상기 시그모이드 함수가 적용되는 시그모이드 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 예측 시스템.And a sigmoid section to which the sigmoid function is applied to both sides of the linear maintenance section. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 선형 유지 구간과 시그모이드 구간 사이는 미분 연속적인 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 예측 시스템.And a differential succession between the linear maintenance section and the sigmoid section. 삭제delete 이동체의 움직임을 센싱하여 이동체 정보를 검출하는 단계;Sensing moving object information to detect moving object information; 상기 이동체 정보를 근거로 복수의 동역학 모델들이 각각 포함된 복수의 필터들을 통해 상기 이동체의 동역학 특성들에 대한 확률들을 산출하는 단계;Calculating probabilities for the dynamic characteristics of the moving object through a plurality of filters each including a plurality of dynamic models based on the moving object information; 상기 산출된 확률들을 확률 제어함수를 통해 제어하는 단계; 및Controlling the calculated probabilities through a probability control function; And 상기 제어된 확률들을 조합하여 상기 이동체의 미래 위치를 예측하는 단계를 포함하고,Combining the controlled probabilities to predict a future position of the moving object, 상기 확률 제어함수는 선형함수와 시그모이드 함수가 조합된 수정 시그모이드 함수(modified Sigmoid function)로서, 상기 복수의 필터로부터 각각 검출된 확률들이 상기 복수의 동역학 모델 중 하나의 동역학 모델로 판정하기 어려운 구간에 있는 경우는 선형 함수를 사용하고, 상기 복수의 동역학 모델 중 하나의 동역학 모델로 판정이 가능한 구간에 있는 경우는 시그모이드 함수를 사용하여 확률을 제어하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 예측 방법.The probability control function is a modified sigmoid function in which a linear function and a sigmoid function are combined, and the probabilities detected from the plurality of filters are determined as a dynamic model of one of the plurality of dynamic models. In a difficult section, a linear function is used, and in a section in which a dynamic model of one of the plurality of dynamic models can be determined, a sigmoid function is used to control the probability of the moving object. Way. 제6항에 있어서, 상기 수정 시그모이드 함수를 통한 결과값은,The method of claim 6, wherein the resultant value through the modified sigmoid function is 상기 선형 함수가 적용되는 선형 유지 구간; 및 A linear maintenance interval to which the linear function is applied; And 상기 선형 유지 구간의 양측에 형성되며, 상기 시그모이드 함수가 적용되는 시그모이드 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 예측 방법.And a sigmoid section formed on both sides of the linear maintenance section, to which the sigmoid function is applied. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 선형 유지 구간과 시그모이드 구간 사이는 미분 연속적인 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 예측 방법.And a differential succession between the linear maintenance section and the sigmoid section. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 확률 제어함수의 출력값들을 정규화하는 확률 정규화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치 예측 방법.And a normalization step of normalizing output values of the probability control function.
KR1020090046100A 2009-05-26 2009-05-26 System and method for estimating location of mobile object KR101097169B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090046100A KR101097169B1 (en) 2009-05-26 2009-05-26 System and method for estimating location of mobile object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090046100A KR101097169B1 (en) 2009-05-26 2009-05-26 System and method for estimating location of mobile object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100127595A KR20100127595A (en) 2010-12-06
KR101097169B1 true KR101097169B1 (en) 2011-12-22

Family

ID=43504804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090046100A KR101097169B1 (en) 2009-05-26 2009-05-26 System and method for estimating location of mobile object

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101097169B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013100287A1 (en) * 2011-12-29 2013-07-04 Song Ha Yoon Data processing method, data processing device, data collecting method and information providing method
KR101365993B1 (en) 2011-12-29 2014-02-21 홍익대학교 산학협력단 Data processing method, data processing apparatus, data acquisition method, and information providing method
KR102053863B1 (en) * 2018-03-13 2019-12-09 국방과학연구소 Target tracking control device
KR102395894B1 (en) * 2022-01-27 2022-05-09 국방과학연구소 Method of monitoring location, system for monitoring location, and computer program for the method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008175786A (en) 2007-01-22 2008-07-31 Zhencheng Hu Moving object position detecting method and detector
JP2009012601A (en) 2007-07-04 2009-01-22 Nishikawa Rubber Co Ltd Glass run for automobile

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008175786A (en) 2007-01-22 2008-07-31 Zhencheng Hu Moving object position detecting method and detector
JP2009012601A (en) 2007-07-04 2009-01-22 Nishikawa Rubber Co Ltd Glass run for automobile

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100127595A (en) 2010-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7394046B2 (en) Tracking of a moving object
CN109564283B (en) Target object detection device
JP5784526B2 (en) Target tracking device
CN105486308B (en) Estimation plays the design method of the rapid convergence Kalman filter of line of sight angular speed
US20140139374A1 (en) Kalman filtering with indirect noise measurements
KR101097169B1 (en) System and method for estimating location of mobile object
US20190113603A1 (en) Method for predicting a motion of an object
US9228821B2 (en) Storage medium having information processing program stored thereon, information processing device, information processing system, and attitude calculation method
KR101432736B1 (en) System for estimating Line Of Sight Rate of Strapdown seeker based on polar coordinate system using similarity
KR101052038B1 (en) Image tracking apparatus and method for tracking target using the apparatus
US9238173B2 (en) Storage medium having information processing program stored thereon, information processing device, information processing system, and attitude calculation method
JP5577807B2 (en) Flying object guidance device
CN106291530B (en) A kind of probabilistic data association optimization method based on nearest neighbor method
CN109582026B (en) Autonomous underwater vehicle path tracking control method based on self-tuning sight line and drift angle compensation
US20200124714A1 (en) Bullet state estimator using observer based dynamic system
CN110597056A (en) Large closed-loop calibration control method for antiaircraft gun fire control system
KR102501275B1 (en) Precise trajectory prediction method and apparatus of a highly maneuvering target through flight dynamics estimation and multipath suppression
CN115168787A (en) Flight trajectory associated tracking method based on speculative calculation
US20130050014A1 (en) Target tracking system, storage medium storing program for the same, and target tracking method, angle tracking apparatus, storage medium storing program for the same, and angle tracking method, and target tracking apparatus, storage medium storing program for the same, and target tracking method
JP5933350B2 (en) Guidance device
JP2018151139A (en) Missile guidance device and program of the same
US11221194B2 (en) IMUless flight control system
KR101688064B1 (en) A formation control method of multiple torpedos to deceive sensors of the target and control apparatus thereof
CN111674573B (en) Non-parallel gravitational field deep space impact control method and system based on proportional guidance
KR101040305B1 (en) Imaging seeker apparatus and method for determining target using the apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141201

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151202

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161202

Year of fee payment: 6