KR101104200B1 - Apparatus and method of amalgamating multi frequencies for target motion analysis - Google Patents

Apparatus and method of amalgamating multi frequencies for target motion analysis Download PDF

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KR101104200B1 KR1020100070243A KR20100070243A KR101104200B1 KR 101104200 B1 KR101104200 B1 KR 101104200B1 KR 1020100070243 A KR1020100070243 A KR 1020100070243A KR 20100070243 A KR20100070243 A KR 20100070243A KR 101104200 B1 KR101104200 B1 KR 101104200B1
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Abstract

PURPOSE: A multiple frequency fusion apparatus and method for target activation analysis are provided to enhance a target location estimating performance by uniformly maintaining a target activation analysis structure without changing variable establishment. CONSTITUTION: A multiple frequency fusion apparatus(120) comprises a multiple frequency input part(121), a time setup part(122), a frequency normalizing part(123), a multiple frequency fusion part(124), and a fusion frequency output part(125). The multiple frequency input part inputs multiple frequency information which is detected from a target. The time setup part searches and selects existence time of the multiple frequency information which is inputted. The frequency normalizing part normalizes multiple frequencies within the selected time about predetermined frequency. The multiple frequency fusion part fuses the multiple frequencies. The fusion frequency output part outputs the multiple frequencies which are fused.

Description

표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF AMALGAMATING MULTI FREQUENCIES FOR TARGET MOTION ANALYSIS}Apparatus and method for multi-frequency fusion for target maneuver analysis {APPARATUS AND METHOD OF AMALGAMATING MULTI FREQUENCIES FOR TARGET MOTION ANALYSIS}

본 발명은 다중 주파수 융합 장치 및 방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 수중 또는 수상의 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-frequency fusion device and method, and more particularly to a multi-frequency fusion device and method for target maneuver analysis of underwater or water.

종래의 수동 소나(passive sonar)는 기본적으로 표적의 방위 정보 및 주파수 정보만을 획득하며, 표적의 위치 추정을 위해서는 표적 기동 분석(target motion analysis, TMA) 기법을 통하여 표적의 위치 및 기동 정보를 추정한다.The conventional passive sonar basically acquires only the orientation information and the frequency information of the target, and estimates the target position and the maneuver information through a target motion analysis (TMA) technique to estimate the position of the target. .

이러한 표적 기동 분석 기법의 종류로는 방위 정보만 이용하는 표적 기동 분석 기법과, 방위 정보와 주파수 정보를 모두 이용하는 표적 기동 분석 기법이 있다. 이 중에서 방위 정보와 주파수 정보를 모두 이용하는 표적 기동 분석 기법이 훨씬 뛰어난 성능을 보이고 있다. 특히, 다중 주파수 정보를 이용하는 경우에는 더 우수한 위치 추정 성능을 발휘할 수 있다.The target maneuvering technique includes a target maneuvering technique using only direction information and a target maneuvering technique using both direction information and frequency information. Among these, the target maneuvering technique using both azimuth and frequency information shows much better performance. In particular, when multi-frequency information is used, better position estimation performance can be exhibited.

그런데, 수동 소나가 방위 정보와 다중 주파수 정보를 이용한다 하더라도, 해양 환경 특성과 잡음 특성에 의해 방위 정보와 다중 주파수 정보가 불연속적으로 획득될 수 밖에 없다. 이처럼 불연속적으로 정보가 획득된 정보를 이용하여 표적 위치 추정을 하는 경우에는, 수학적으로 필터의 차원 변화 및 변수 설정의 변동으로 인해 표적 위치 추정 성능이 저하되는 문제점이 있다.
However, even if the passive sonar uses the azimuth information and the multi-frequency information, the azimuth information and the multi-frequency information cannot be obtained discontinuously by the marine environment characteristics and the noise characteristics. As described above, in the case of performing the target position estimation using the information obtained discontinuously, there is a problem in that the target position estimation performance is deteriorated mathematically due to the dimensional change of the filter and the variation of the variable setting.

본 발명의 목적은 표적이 발생시키는 다중 주파수 정보가 불연속적으로 수신되는 경우 표적기동분석에 주파수의 불연속으로 인한 영향이 직접적으로 전달되지 않도록 하는 것이다. An object of the present invention is to prevent the effect of the discontinuity of the frequency directly transmitted to the target start analysis when the multi-frequency information generated by the target is discontinuously received.

본 발명의 다른 목적은 불연속적인 다중 주파수 정보와 표적의 방위 정보를 이용하여 단일 주파수, 방위 정보를 이용하는 것보다 정밀한 표적 기동 분석을 수행할 수 있도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to use a discontinuous multi-frequency information and azimuth information of a target to perform precise target maneuver analysis rather than using a single frequency, azimuth information.

상술한 본 발명의 목적에 따른 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 장치는, 표적으로부터 탐지된 다중 주파수 정보를 입력하는 다중 주파수 입력부와, 상기 입력된 다중 주파수 정보가 모두 존재하는 시간을 탐색하여 선정하는 시간 선정부와, 상기 선정된 시간 내의 다중 주파수를 소정의 주파수에 대해 정규화를 수행하는 주파수 정규화부와, 상기 정규화된 다중 주파수를 융합하는 다중 주파수 융합부와, 상기 융합된 주파수를 출력하는 융합 주파수 출력부를 포함하도록 구성된다. 여기에서, 상기 주파수 정규화부는, 하기의 수학식에 의해 정규화를 수행하는 것을 특징으로 하는 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 장치로서,

Figure 112010046929982-pat00001
, 여기서,
Figure 112010046929982-pat00002
는 상기 소정의 주파수이고,
Figure 112010046929982-pat00003
은 다중 주파수 정보가 모두 존재하는 시간의 주파수이며,
Figure 112010046929982-pat00004
는
Figure 112010046929982-pat00005
를 정규화한 주파수이다.The multi-frequency fusion apparatus for the target maneuver analysis according to the above object of the present invention, the multi-frequency input unit for inputting the multi-frequency information detected from the target, and the search for the time that all the input multi-frequency information is selected A time selector, a frequency normalizer for normalizing the multiple frequencies within the predetermined time with respect to a predetermined frequency, a multi-frequency fusion unit for fusing the normalized multiple frequencies, and a fusion frequency for outputting the fused frequency It is configured to include an output. Here, the frequency normalization unit is a multi-frequency fusion device for target maneuver analysis, characterized in that for performing the normalization by the following equation,
Figure 112010046929982-pat00001
, here,
Figure 112010046929982-pat00002
Is the predetermined frequency,
Figure 112010046929982-pat00003
Is the frequency of time when all the multi-frequency information is present,
Figure 112010046929982-pat00004
Is
Figure 112010046929982-pat00005
Is the frequency normalized.

상술한 본 발명의 목적에 따른 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 방법은, 표적으로부터 탐지된 다중 주파수 정보를 입력하는 단계와, 상기 입력된 다중 주파수 정보가 모두 존재하는 시간을 탐색하여 선정하는 단계와, 상기 선정된 시간 내의 다중 주파수를 소정의 주파수에 대해 정규화하는 단계와, 상기 정규화된 다중 주파수를 융합하는 단계 및 상기 융합된 주파수를 출력하는 단계를 포함하도록 구성된다. 여기에서, 상기 정규화된 다중 주파수를 융합하는 단계는, 하기의 수학식에 의해 다중 주파수 융합을 수행하는 것을 특징으로 하는 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합방법으로서,

Figure 112010046929982-pat00006
여기서, 상기
Figure 112010046929982-pat00007
는
Figure 112010046929982-pat00008
를 정규화한 주파수이고,
Figure 112010046929982-pat00009
은 총 주파수 개수,
Figure 112010046929982-pat00010
는 다중 주파수 융합의 결과이며,
Figure 112010046929982-pat00011
및
Figure 112010046929982-pat00012
는 각각
Figure 112010046929982-pat00013
,
Figure 112010046929982-pat00014
의 표준 편차이다.The multi-frequency fusion method for target maneuver analysis according to the above object of the present invention comprises the steps of: inputting multi-frequency information detected from a target, searching for and selecting a time when all the multi-frequency information is present; And normalizing the multiple frequencies within the predetermined time to a predetermined frequency, fusing the normalized multiple frequencies, and outputting the fused frequencies. Here, the normalized multi-frequency fusion step is a multi-frequency fusion method for target maneuver analysis, characterized in that to perform a multi-frequency fusion by the following equation,
Figure 112010046929982-pat00006
Where
Figure 112010046929982-pat00007
Is
Figure 112010046929982-pat00008
Is the frequency normalized to
Figure 112010046929982-pat00009
Is the total number of frequencies,
Figure 112010046929982-pat00010
Is the result of multi-frequency fusion,
Figure 112010046929982-pat00011
And
Figure 112010046929982-pat00012
Respectively
Figure 112010046929982-pat00013
,
Figure 112010046929982-pat00014
Is the standard deviation of.

상기와 같은 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 장치 및 방법에 따르면, 수중 또는 수상의 표적으로부터 탐지되는 다중 주파수 정보를 융합하여 표적 기동 분석하도록 함으로써, 필터 차원의 변화나 변수 설정의 변동없이 표적 기동 분석 구조를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다. 이에, 표적 위치 추정 성능을 높일 수 있다.According to the multi-frequency fusion apparatus and method for the target maneuver analysis as described above, the target maneuver analysis by fusing the multi-frequency information detected from the target of the water or the water, the target maneuver analysis without changing the filter dimension or variable setting It is effective to keep the structure constant. Thus, target position estimation performance can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동 소나의 표적 기동 분석 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기치 추정단의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 순차 추정단의 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 기동 분석 방법의 흐름도이다.1 is a block diagram of an apparatus for analyzing a target maneuver of a manual sonar according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a multi-frequency fusion device for target maneuver analysis according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of an initial value estimating stage according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a sequential estimator in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a multi-frequency fusion method for target maneuver analysis according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a target maneuver analysis method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that another component may exist in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수동 소나의 표적 기동 분석 장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for analyzing a target maneuver of a manual sonar according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 수동 소나의 표적 기동 분석 장치(100)는 입력단(110), 주파수 융합단(120), 초기치 추정단(130), 순차 추정단(140) 및 출력단(150)을 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the target sonar target maneuvering apparatus 100 of the present invention includes an input terminal 110, a frequency fusion stage 120, an initial value estimation stage 130, a sequential estimation stage 140, and an output stage 150. It may be configured to include.

여기에서, 본 발명의 수동 소나의 표적 기동 분석 장치(100)는 표적의 방위 정보와 다중 주파수 정보를 모두 이용하여 표적의 위치를 추적하기 위한 것으로서, 다중 주파수를 융합하여 표적 기동 분석을 함으로써, 표적 위치 추정 성능을 향상시킨다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.Here, the manual sonar target maneuver analysis apparatus 100 of the present invention is to track the position of the target using both the azimuth information and the multi-frequency information of the target. Improve position estimation performance. Hereinafter, the detailed structure is demonstrated.

먼저, 입력단(110)은 수중 또는 수상의 표적 즉, 잠수함이나 군함과 같은 표적의 방위 정보 및 다중 주파수 정보와 자함의 위치 정보를 입력받는다. 여기에서, 다중 주파수 정보는 주변의 해양 환경으로 인해 시간에 따라 소멸되거나 재생성되는 주파수가 많이 존재하므로 대개 불연속적으로 획득된다.First, the input terminal 110 receives a target of a water or a water surface, that is, a target such as a submarine or a warship, multi-frequency information, and position information of the own ship. Here, the multi-frequency information is usually obtained discontinuously because there are many frequencies that disappear or regenerate over time due to the surrounding marine environment.

다음으로, 주파수 융합단(120)은 입력받은 표적의 다중 주파수 정보를 하나의 주파수 정보로 융합한다. 입력단(110)에서 획득되는 다중 주파수 정보가 불연속적이어서 표적 기동 분석 시 필터의 차원이 변화하여 표적 기동 분석 구조를 일정하게 유지할 수 없는데, 이러한 문제는 주파수 융합에 의해 해결된다. 한편, 다중 주파수 정보는 수 Hz에서 수 kHz까지 폭넓게 분포되어 있는데, 이처럼 광대역의 주파수 분포는 주파수 융합에 난점이 생기게 된다. 폭넓은 주파수 분포로 인해 시간에 따라 소멸되고 재생성되는 주파수에 가중 평균 등을 이용하여 직접 융합을 수행하면 융합된 주파수도 크게 변화하게 되어 일관된 주파수를 요구하는 표적 기동 분석에 이용될 수 없다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 개별 주파수들을 하나의 단일 주파수로 정규화하여 주파수 융합을 수행하도록 한다. 이처럼 주파수 정규화를 수행하면 주파수들이 가지는 도플러 정보가 유지되어 표적 기동 분석 결과에 영향을 미치지 않게 된다.Next, the frequency fusion stage 120 fuses the received multi-frequency information of the target into one frequency information. Since the multi-frequency information obtained at the input stage 110 is discontinuous, the dimension of the filter is changed in the target maneuver analysis so that the target maneuver analysis structure cannot be kept constant. This problem is solved by frequency fusion. On the other hand, the multi-frequency information is widely distributed from a few Hz to several kHz. Thus, the wide frequency distribution has difficulty in frequency fusion. Because of the wide frequency distribution, direct fusion using a weighted average or the like that disappears and regenerates over time causes the fused frequency to change significantly and cannot be used for target maneuvering analysis that requires a consistent frequency. In order to solve this problem, in the present invention, frequency fusion is performed by normalizing individual frequencies to one single frequency. In this way, frequency normalization maintains Doppler information of the frequencies and does not affect the target maneuver analysis results.

다음으로, 초기치 추정단(130)은 표적의 방위각 정보 및 다중 주파수 정보를 누적하여 순차 추정을 위한 표적 상태 변수 초기값을 추정한다. 이때, 초기치 추정단(130)은 최대 우도법(maximun likelihood estimation, MLE)을 이용하여 일괄 처리(batch processing)하도록 구성될 수 있다. 만약 일괄 처리 중에 입력되는 다중 주파수의 개수가 변화하는 경우에는 최대 우도법(MLE)의 구조가 바뀌게 되어 일괄 처리를 새로 시작해야 하지만, 본 발명에서는 융합된 주파수를 이용하므로 매 시각 한 개의 방위각 정보와 한 개의 융합 주파수 정보를 초기치 추정단(130)에 입력하므로 다중 주파수의 개수가 변화하여도 그 구조가 변화하지 않아 영향을 적게 받는다는 이점이 있다.Next, the initial value estimator 130 accumulates the azimuth information and the multi-frequency information of the target to estimate the target state variable initial value for sequential estimation. In this case, the initial value estimator 130 may be configured to perform batch processing using maximum likelihood estimation (MLE). If the number of multiple frequencies input during the batch process changes, the structure of the maximum likelihood method (MLE) is changed and the batch process must be started anew. However, in the present invention, since the fused frequency is used, the azimuth information of each time is used. Since one piece of fusion frequency information is input to the initial value estimating unit 130, there is an advantage that the structure does not change even if the number of multiple frequencies changes, thereby being less affected.

다음으로, 순차 추정단(140)은 초기치 추정단(130)으로부터 수신하는 상태 변수 초기치와 주파수 융합단(120)으로부터 매 시각 수신하는 방위각 정보 및 융합 주파수 정보를 이용하여 매 시각 표적의 기동 정보를 추정한다. 이때, 순차 추정을 위한 필터로서는 확장 칼만 필터(extended Kalman filter, EKF) 또는 파티클 필터(particle filter)가 이용되도록 구성될 수 있다. 순차 추정단(140)의 경우에도 주파수의 개수가 하나로 줄어듦으로 인해, 필터의 차수 등의 구조적 변화로 부터 자유로워질 수 있다.Next, the sequential estimator 140 uses the initial state variable received from the initial value estimator 130 and the azimuth information and the fusion frequency information received every time from the frequency fusion terminal 120 to obtain start information of each time target. Estimate. In this case, an extended Kalman filter (EKF) or a particle filter may be used as a filter for sequential estimation. Even in the case of the sequential estimator 140, since the number of frequencies is reduced to one, it may be free from structural changes such as the order of the filter.

다음으로, 출력단(150)은 매 시각 추정된 표적의 기동 정보를 출력한다.Next, the output stage 150 outputs the start information of the target estimated every time.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 장치의 블록 구성도이다.2 is a block diagram of a multi-frequency fusion device for target maneuver analysis according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 다중 주파수 융합 장치(120)는 다중 주파수 입력부(121), 시간 선정부(122), 주파수 정규화부(123), 다중 주파수 융합부(125), 융합 주파수 출력부(125)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the multi-frequency fusion apparatus 120 includes a multi-frequency input unit 121, a time selector 122, a frequency normalizer 123, a multi-frequency fusion unit 125, and a fusion frequency output unit 125. It may be configured to include.

여기에서, 다중 주파수 융합 장치(120)는 표적의 다중 주파수 정보를 하나의 주파수 정보로 융합함으로써, 표적 기동 분석 구조를 일정하게 유지하여 성능을 향상시킬 수 있다. 한편, 주파수 융합 시에는 개별 다중 주파수들을 하나의 단일 주파수로 정규화하여 주파수 융합을 수행함으로써, 주파수들의 도플러 정보를 일정하게 유지하여 표적 기동 분석에 최적의 환경을 제공하도록 한다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.Here, the multi-frequency fusion apparatus 120 may improve performance by maintaining the target maneuver analysis structure constant by fusing the multi-frequency information of the target into one frequency information. Meanwhile, in frequency fusion, frequency fusion is performed by normalizing individual multiple frequencies into one single frequency, thereby maintaining a constant Doppler information of frequencies to provide an optimal environment for target maneuver analysis. Hereinafter, the detailed structure is demonstrated.

먼저, 다중 주파수 입력부(121)는 표적으로부터 탐지된 다중 주파수 정보를 입력받는다. 다중 주파수 입력부(121)는 입력단(110)으로부터 표적의 다중 주파수 정보를 입력받는다.First, the multi-frequency input unit 121 receives multi-frequency information detected from a target. The multi-frequency input unit 121 receives multi-frequency information of the target from the input terminal 110.

다음으로, 시간 선정부(122)는 상기 입력된 다중 주파수 정보가 모두 존재하는 시간을 탐색하여 선정한다. 예를 들어, 임의의 시간 k에서 mk개의 개별 주파수 정보가 입력되었으면, 먼저, 모든 개별 주파수 정보가 존재했던 시간(L)을 탐색하여 선정한다.Next, the time selecting unit 122 searches for and selects a time when all of the input multi-frequency information exists. For example, if m k pieces of individual frequency information have been input at an arbitrary time k, first, a time L in which all pieces of individual frequency information existed is searched and selected.

다음으로, 주파수 정규화부(123)는 상기 선정된 시간 내의 다중 주파수를 소정의 주파수에 대해 정규화를 수행한다. 이때, 다중 주파수의 분포가 광대역인 것으로 인해 주파수 융합에 난점이 생기는데, 개별 주파수들을 하나의 단일 주파수로 정규화하여 주파수 융합을 수행하므로써 해결된다.Next, the frequency normalization unit 123 normalizes the multiple frequencies within the predetermined time with respect to a predetermined frequency. At this time, a difficulty in frequency fusion occurs due to the wide distribution of multiple frequencies, which is solved by performing frequency fusion by normalizing individual frequencies to one single frequency.

예를 들어, 주파수 정규화부(123)는, 하기의 수학식 1에 의해 정규화를 수행하도록 구성될 수 있다.For example, the frequency normalizer 123 may be configured to perform normalization by Equation 1 below.

Figure 112010046929982-pat00015
Figure 112010046929982-pat00015

여기서,

Figure 112010046929982-pat00016
는 상기 소정의 주파수이고,
Figure 112010046929982-pat00017
은 다중 주파수 정보가 모두 존재하는 시간의 주파수이며,
Figure 112010046929982-pat00018
는
Figure 112010046929982-pat00019
를 정규화한 주파수이다.here,
Figure 112010046929982-pat00016
Is the predetermined frequency,
Figure 112010046929982-pat00017
Is the frequency of time when all the multi-frequency information is present,
Figure 112010046929982-pat00018
Is
Figure 112010046929982-pat00019
Is the frequency normalized.

한편, 정규화된 주파수

Figure 112010046929982-pat00020
및
Figure 112010046929982-pat00021
의 각 표준 편차는 하기의 수학식 2와 같이 도출될 수 있다.Meanwhile, normalized frequency
Figure 112010046929982-pat00020
And
Figure 112010046929982-pat00021
Each standard deviation of may be derived as shown in Equation 2 below.

Figure 112010046929982-pat00022
Figure 112010046929982-pat00022

상기와 같이 개별 주파수들을 모든 주파수가 존재했던 시간(L) 즉, 자함과 표적의 기동 및 위치 정보가 동일했던 시간에서의 개별 주파수 값으로 현 시간에서의 개별 주파수를 정규화함으로써, 정규화된 주파수들이 동일한 도플러 정보를 유지할 수 있다. 이로 인해, 표적 기동 분석 구조를 일정하게 유지할 수 있다.As described above, the normalized frequencies are equalized by normalizing the individual frequencies at the current time with the individual frequency values at the time L when all frequencies existed, that is, when the self-ship and the target start and position information were the same. Doppler information can be maintained. Thus, the target maneuvering analysis structure can be kept constant.

다음으로, 다중 주파수 융합부(124)는 상기 정규화된 다중 주파수를 융합한다. 이때, 다중 주파수 융합부(124)는 하기의 수학식 3에 따라 주파수 융합을 수행할 수 있다.Next, the multi-frequency fusion unit 124 fuses the normalized multi-frequency. In this case, the multi-frequency fusion unit 124 may perform frequency fusion according to Equation 3 below.

Figure 112010046929982-pat00023
Figure 112010046929982-pat00023

여기에서, 여기서,

Figure 112010046929982-pat00024
는
Figure 112010046929982-pat00025
를 정규화한 주파수이고, m은 총 주파수 개수,
Figure 112010046929982-pat00026
는 다중 주파수 융합의 결과이며,
Figure 112010046929982-pat00027
및
Figure 112010046929982-pat00028
는 각각
Figure 112010046929982-pat00029
,
Figure 112010046929982-pat00030
의 표준 편차이다.Here, here,
Figure 112010046929982-pat00024
Is
Figure 112010046929982-pat00025
Is the normalized frequency, and m is the total number of frequencies,
Figure 112010046929982-pat00026
Is the result of multi-frequency fusion,
Figure 112010046929982-pat00027
And
Figure 112010046929982-pat00028
Respectively
Figure 112010046929982-pat00029
,
Figure 112010046929982-pat00030
Is the standard deviation of.

상기 수학식 3에서는 하나의 주파수만 존재하여도 주파수 융합을 수행할 수 있으며,

Figure 112010046929982-pat00031
가 소멸 또는 재생성되더라도 융합된 주파수는
Figure 112010046929982-pat00032
근처의 도플러 변위에 해당하는 값으로 유지되어 표적 기동 분석에 최소한의 영향을 주도록 할 수 있다.In Equation 3, frequency fusion may be performed even if only one frequency exists.
Figure 112010046929982-pat00031
Is destroyed or regenerated, the fused frequency
Figure 112010046929982-pat00032
It can be maintained at a value corresponding to nearby Doppler displacement to minimize impact on target maneuver analysis.

다음으로, 융합 주파수 출력부(125)는 상기 융합된 주파수를 출력한다. 출력된 하나의 주파수는 초기치 추정단(130)과 순차 추정단(140)에 제공된다.Next, the fusion frequency output unit 125 outputs the fused frequency. The output frequency is provided to the initial value estimator 130 and the sequential estimator 140.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기치 추정단의 블록 구성도이다.3 is a block diagram of an initial value estimating stage according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 초기치 추정단(130)은 표적 및 자함 정보 입력부(131), 초기 탐색 알고리즘부(132), 뉴튼-랩슨(Newton-Raphson) 수행부(133), 수렴여부 판단부(134) 및 표적 상태 변수 출력부(135)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the initial value estimation unit 130 includes a target and self-defense information input unit 131, an initial search algorithm unit 132, a Newton-Raphson performing unit 133, and a convergence determination unit 134. And the target state variable output unit 135.

초기치 추정단(130)의 각 구성은 종래의 구성과 동일하다. 그러나, 표적의 주파수 정보에 대해서는 개별적인 다중 주파수 정보가 아닌 하나의 융합 주파수 정보를 수신하여 이용하기 때문에 표적 기동 분석 구조를 안정되게 유지할 수 있다.Each configuration of the initial value estimation stage 130 is the same as the conventional configuration. However, since target fusion frequency information is received and used instead of individual multi-frequency information, the target maneuver analysis structure can be stably maintained.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 순차 추정단의 블록 구성도이다.4 is a block diagram of a sequential estimator in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 순차 추정단(140)은 표적 및 자함 정보 입력부(141), 표적 추적 필터(142) 및 순차 추정 출력부(143)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the sequential estimator 140 may be configured to include a target and self-defense information input unit 141, a target tracking filter 142, and a sequential estimation output unit 143.

순차 추정단(140)의 각 구성 역시 종래의 구성과 동일하다. 그러나, 표적의 주파수는 다중 주파수가 아닌 하나의 융합 주파수가 입력되어 이용되기 때문에, 필터의 차원이 변화되지 않고 안정된 표적 기동 분석 구조가 유지된다.Each configuration of the sequential estimator 140 is also the same as the conventional configuration. However, since the frequency of the target is used by inputting one fusion frequency rather than multiple frequencies, the dimension of the filter does not change and a stable target maneuver analysis structure is maintained.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of a multi-frequency fusion method for target maneuver analysis according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하여 각 구성을 설명한다.With reference to FIG. 5, each structure is demonstrated.

먼저, 다중 주파수 입력부(121)에 표적으로부터 탐지된 다중 주파수 정보를 입력한다(S110). 이때, 다중 주파수 입력부(121)는 입력단(110)으로부터 표적의 다중 주파수 정보를 입력받는다.First, multi-frequency information detected from a target is input to the multi-frequency input unit 121 (S110). In this case, the multi-frequency input unit 121 receives multi-frequency information of the target from the input terminal 110.

다음으로, 시간 선정부(122)상기 입력된 다중 주파수 정보가 모두 존재하는 시간을 탐색하여 선정한다(S120). 예를 들어, 임의의 시간 k에서 mk개의 개별 주파수 정보가 입력되었으면, 먼저, 모든 개별 주파수 정보가 존재했던 시간(L)을 탐색하여 선정한다.Next, the time selecting unit 122 searches for and selects a time when all of the input multi-frequency information exists (S120). For example, if m k pieces of individual frequency information have been input at an arbitrary time k, first, a time L in which all pieces of individual frequency information existed is searched and selected.

다음으로, 주파수 정규화부(123)는 상기 선정된 시간 내의 다중 주파수를 소정의 주파수에 대해 정규화한다(S130). 여기에서, 주파수 정규화부(123)는, 하기의 수학식 1에 의해 정규화를 수행하도록 구성될 수 있다. 주파수 정규화부(123)는 앞서 설명한 바와 같이, 수학식 1에 따라 정규화를 수행할 수 있다. 이처럼, 개주파수들을 모든 주파수가 존재했던 시간(L) 즉, 자함과 표적의 기동 및 위치 정보가 동일했던 시간에서의 개별 주파수 값으로 현 시간에서의 개별 주파수를 정규화함으로써, 정규화된 주파수들이 동일한 도플러 정보를 유지할 수 있다. 이로 인해, 표적 기동 분석 구조를 일정하게 유지할 수 있다.Next, the frequency normalization unit 123 normalizes the multiple frequencies within the predetermined time with respect to a predetermined frequency (S130). Here, the frequency normalization unit 123 may be configured to perform normalization by Equation 1 below. The frequency normalizer 123 may perform normalization according to Equation 1 as described above. Thus, by normalizing the individual frequencies at the current time with individual frequency values at the time L when all frequencies were present, i.e., when the self-ship and the target maneuver and position information were the same, the Doppler normalized frequencies were equal. Information can be maintained. Thus, the target maneuvering analysis structure can be kept constant.

다음으로, 다중 주파수 융합부(124)는 상기 정규화된 다중 주파수를 융합한다(S140). 이때, 다중 주파수 융합부(124)는 상기 수학식 3에 따라 주파수 융합을 수행할 수 있음은 이미 살펴본 바와 같다.Next, the multi-frequency fusion unit 124 fuses the normalized multi-frequency (S140). In this case, as described above, the multi-frequency fusion unit 124 may perform frequency fusion according to Equation 3 above.

다음으로, 융합 주파수 출력부(125)는 상기 융합된 주파수를 출력한다(S150). 출력된 하나의 주파수는 초기치 추정단(130)과 순차 추정단(140)에 제공된다.Next, the fusion frequency output unit 125 outputs the fused frequency (S150). The output frequency is provided to the initial value estimator 130 and the sequential estimator 140.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 기동 분석 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a target maneuver analysis method according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 6을 참조하여 세부적인 구성을 설명한다.Hereinafter, a detailed configuration will be described with reference to FIG. 6.

먼저, 주파수 융합단(120)이 입력단(110)으로부터 방위각 정보

Figure 112010046929982-pat00033
와 다중 주파수 정보
Figure 112010046929982-pat00034
를 입력받는다(S201). 다음으로, 주파수 융합단(120)에서 1 내지
Figure 112010046929982-pat00035
의 시간 동안 주파수 누적을 수행하고(S202), 상기 시간동안 모든 다중 주파수 정보가 존재하는 시간(L)을 탐색하여 선정한다(S203). 그리고 주파수 정규화를 수행하고(S204), 정규화된 주파수들을 융합하여 하나의 융합된 주파수
Figure 112010046929982-pat00036
를 생성한다(S205). 한편, 주파수 융합단(120)은 방위각 정보
Figure 112010046929982-pat00037
와 다중 주파수 정보
Figure 112010046929982-pat00038
를 초기치 추정단(130)과 순차 추정단(140)에 각각 제공한다(S206, S207).First, the frequency fusion terminal 120 is azimuth information from the input terminal 110
Figure 112010046929982-pat00033
And multi-frequency information
Figure 112010046929982-pat00034
To receive the input (S201). Next, 1 to 1 in the frequency fusion stage 120
Figure 112010046929982-pat00035
Frequency accumulation is performed for a time (S202), and a time (L) in which all the multi-frequency information exists during the time is selected and selected (S203). Then, frequency normalization is performed (S204), and the fused frequencies are fused to one fused frequency.
Figure 112010046929982-pat00036
To generate (S205). On the other hand, the frequency fusion stage 120 is azimuth information
Figure 112010046929982-pat00037
And multi-frequency information
Figure 112010046929982-pat00038
Are provided to the initial value estimator 130 and the sequential estimator 140, respectively (S206 and S207).

다음으로, 초기치 추정단(130)은 상태 변수의 초기치

Figure 112010046929982-pat00039
를 추정하고(S208), 추정된 초기치를 순차 추정단(140)에 제공한다(S209).Next, the initial value estimation stage 130 is the initial value of the state variable
Figure 112010046929982-pat00039
Is estimated (S208), and the estimated initial value is provided to the sequential estimator 140 (S209).

그리고 순차 추정단(140)은 방위각 정보

Figure 112010046929982-pat00040
와 다중 주파수 정보
Figure 112010046929982-pat00041
그리고 초기치
Figure 112010046929982-pat00042
을 이용하여 상태 변수
Figure 112010046929982-pat00043
내지
Figure 112010046929982-pat00044
를 추정하고(S210), 추정된 상태 변수
Figure 112010046929982-pat00045
내지
Figure 112010046929982-pat00046
를 출력단(150)에 제공한다(S211).And the sequential estimator 140 is azimuth information
Figure 112010046929982-pat00040
And multi-frequency information
Figure 112010046929982-pat00041
And initial value
Figure 112010046929982-pat00042
State variables
Figure 112010046929982-pat00043
To
Figure 112010046929982-pat00044
(S210), and the estimated state variable
Figure 112010046929982-pat00045
To
Figure 112010046929982-pat00046
It provides to the output terminal 150 (S211).

한편, 주파수 융합단(120)은 입력단(110)으로부터 방위각 정보

Figure 112010046929982-pat00047
와 다중 주파수 정보
Figure 112010046929982-pat00048
을 누적적으로 입력받고(S212), 상기 S202 내지 S205를 수행한다(S213). 아울러 방위각 정보
Figure 112010046929982-pat00049
와 다중 주파수 정보
Figure 112010046929982-pat00050
를 순차 추정단(140)에 제공한다(S214). 그리고 순차 추정단(140)은 상태 변수
Figure 112010046929982-pat00051
을 추정하여(S215), 출력단(150)에 제공한다(S216). 이때, S212 내지 S216은
Figure 112010046929982-pat00052
시간 동안 수행된다.On the other hand, the frequency fusion terminal 120 is azimuth information from the input terminal 110
Figure 112010046929982-pat00047
And multi-frequency information
Figure 112010046929982-pat00048
Are cumulatively input (S212), and the S202 to S205 are performed (S213). Azimuth information
Figure 112010046929982-pat00049
And multi-frequency information
Figure 112010046929982-pat00050
Is provided to the sequential estimator 140 (S214). And the sequential estimator 140 is a state variable
Figure 112010046929982-pat00051
Is estimated (S215), and provided to the output terminal 150 (S216). At this time, S212 to S216
Figure 112010046929982-pat00052
Is performed for hours.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.

110: 입력단 120: 주파수 융합단
121: 다중 주파수 입력부 122: 시간 선정부
123: 주파수 정규화부 124: 다중 주파수 융합부
125: 융합 주파수 출력부 130: 초기치 추정단
131: 표적 및 자함 정보 입력부 132: 초기 탐색부
133: 뉴튼-랩슨 수행부 134: 수렴 여부 판단부
135: 표적 상태 변수 출력부 140: 순차 추정단
141: 표적 및 자함 정보 입력부 142: 표적 추적 필터
143: 순차 추정 출력부110: input terminal 120: frequency fusion stage
121: multi-frequency input unit 122: time selector
123: frequency normalization unit 124: multi-frequency fusion unit
125: fusion frequency output unit 130: initial value estimation stage
131: target and self-defense information input unit 132: initial search unit
133: Newton-Rabson execution unit 134: Convergence determination unit
135: target state variable output unit 140: sequential estimation stage
141: target and self-defense information input unit 142: target tracking filter
143: sequential estimation output unit

Claims (4)

표적으로부터 탐지된 다중 주파수 정보를 입력하는 다중 주파수 입력부와,
상기 입력된 다중 주파수 정보가 모두 존재하는 시간을 탐색하여 선정하는 시간 선정부와,
상기 선정된 시간 내의 다중 주파수를 소정의 주파수에 대해 정규화를 수행하는 주파수 정규화부와,
상기 정규화된 다중 주파수를 융합하는 다중 주파수 융합부와,
상기 융합된 주파수를 출력하는 융합 주파수 출력부를 포함하는 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 장치.A multi-frequency input unit for inputting multi-frequency information detected from the target,
A time selecting unit searching for and selecting a time when all of the input multi-frequency information exists;
A frequency normalizer for normalizing the multiple frequencies within the predetermined time with respect to a predetermined frequency;
A multi-frequency fusion unit for fusing the normalized multi-frequency;
And a fusion frequency output unit for outputting the fused frequency. 제1항에 있어서,
상기 주파수 정규화부는, 하기의 수학식에 의해 정규화를 수행하는 것을 특징으로 하는 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 장치.
Figure 112010046929982-pat00053
,
여기서,
Figure 112010046929982-pat00054
는 상기 소정의 주파수이고,
Figure 112010046929982-pat00055
은 다중 주파수 정보가 모두 존재하는 시간의 주파수이며,
Figure 112010046929982-pat00056
는
Figure 112010046929982-pat00057
를 정규화한 주파수이다.The method of claim 1,
The frequency normalization unit is a multi-frequency fusion device for target analysis, characterized in that for performing the normalization by the following equation.
Figure 112010046929982-pat00053
,
here,
Figure 112010046929982-pat00054
Is the predetermined frequency,
Figure 112010046929982-pat00055
Is the frequency of time when all the multi-frequency information is present,
Figure 112010046929982-pat00056
Is
Figure 112010046929982-pat00057
Is the frequency normalized. 표적으로부터 탐지된 다중 주파수 정보를 입력하는 단계와,
상기 입력된 다중 주파수 정보가 모두 존재하는 시간을 탐색하여 선정하는 단계와,
상기 선정된 시간 내의 다중 주파수를 소정의 주파수에 대해 정규화하는 단계와,
상기 정규화된 다중 주파수를 융합하는 단계 및
상기 융합된 주파수를 출력하는 단계를 포함하는 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 방법.Inputting multi-frequency information detected from the target,
Searching for and selecting a time when all of the input multi-frequency information exists;
Normalizing the multiple frequencies within the predetermined time to a predetermined frequency;
Fusing the normalized multiple frequencies; and
Outputting the fused frequency. 제3항에 있어서,
상기 정규화된 다중 주파수를 융합하는 단계는, 하기의 수학식에 의해 다중 주파수 융합을 수행하는 것을 특징으로 하는 표적 기동 분석을 위한 다중 주파수 융합 방법.
Figure 112010046929982-pat00058

여기서,
Figure 112010046929982-pat00059
는
Figure 112010046929982-pat00060
를 정규화한 주파수이고, m은 총 주파수 개수,
Figure 112010046929982-pat00061
는 다중 주파수 융합의 결과이며,
Figure 112010046929982-pat00062
및
Figure 112010046929982-pat00063
는 각각
Figure 112010046929982-pat00064
,
Figure 112010046929982-pat00065
의 표준 편차이다.
The method of claim 3,
The fusing of the normalized multi-frequency comprises: performing multi-frequency fusion according to the following equation.
Figure 112010046929982-pat00058

here,
Figure 112010046929982-pat00059
Is
Figure 112010046929982-pat00060
Is the normalized frequency, and m is the total number of frequencies,
Figure 112010046929982-pat00061
Is the result of multi-frequency fusion,
Figure 112010046929982-pat00062
And
Figure 112010046929982-pat00063
Respectively
Figure 112010046929982-pat00064
,
Figure 112010046929982-pat00065
Is the standard deviation of.
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