KR101628154B1 - Multiple target tracking method using received signal strengths - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 레이더가 탐지한 다수의 표적 신호로부터 수신 신호 세기 데이터를 생성하고 상기 수신 신호 세기 데이터가 생성된 표적 신호 중 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 표적 신호만을 추출한 후, 상기 수신 신호 세기 데이터를 이용하여 상기 추출된 표적 신호의 데이터 연관 확률을 생성하고, 상기 데이터 연관 확률이 적용된 추적 필터를 이용하여 상기 표적에 대한 상태 벡터 연산치 및 오차공분산을 구함으로써 상기 표적의 항적을 갱신하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a multi-target tracking method using received signal strengths, and more particularly, to a multi-target tracking method using received signal strengths to generate received signal strength data from a plurality of target signals detected by a radar, The method includes generating a data association probability of the extracted target signal using the received signal strength data after extracting only a target signal existing within an effective distance, performing a state vector calculation on the target using the tracking filter to which the data association probability is applied And a multi-target tracking method using the received signal strength to update the trajectory of the target by obtaining a covariance and an error covariance.
다중 표적 추적 기술은, 레이더에 의해 탐지된 다수의 표적을 동시에 추적하는 기술이다. 상기 다중 표적 추적 기술에서는, 다수의 이동하는 표적에 대한 항적 오할당률을 줄이고, 다수의 이동하는 표적에 대한 항적 유지율을 높임으로써, 실시간으로 다수의 표적을 정확하게 추적을 가능하게 하기 위하여 고정밀 추적 기술이 필요하다.Multi-target tracking technology is a technique that simultaneously tracks multiple targets detected by a radar. In the multi-target tracking technique, high-precision tracking technology is used to reduce the rate of trafic perturbation for a large number of moving targets and increase the retention rate of a large number of moving targets, thereby enabling accurate tracking of a large number of targets in real time need.
도 1 은 종래 기술에 의한 다중 표적 추적 방법을 보인 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a conventional multi-target tracking method.
도 1 을 참조하면, 레이더에 의해 탐지된 각 표적들에 대한 탐지된 결과는 각 표적의 거리, 속도 및 가속도 등의 정보를 통하여 연산될 수 있다. 그리고, 상기 각 표적들이 이동하는 항적들은, 상기 각 표적들에 대한 탐지 결과를 기반으로, 각 표적들의 상태 벡터 측정치와 항적의 관계를 정의해주는 데이터 연관 기법 및 상기 각 표적들의 항적을 시간에 따라 개선해 나가는 필터 기법을 통하여 수행될 수 있다. Referring to FIG. 1, the detected results for each of the targets detected by the radar can be calculated through information such as distance, speed, and acceleration of each target. The wakes in which each of the targets are moving include a data associating technique for defining a relationship between a state vector measurement of each target and a wake based on the detection result for each of the targets and improving the wake of each of the targets over time Outgoing filter technique.
따라서, 다중 표적 추적 기술의 성능은, 상기 데이터 연관 기법에 따라 다를 수 있다. 상기 데이터 연관 기법에는, 빠른 연산이 가능한 최근접 연관 기법(NN : Nearest Neighbor), 복잡도는 높지만 정확한 추적 성능을 보이는 결합 확률 데이터 연관 기법(JPDA : Joint Probability Data-Association) 및 상기 결합 확률 데이터 연관 기법(JPDA)의 복잡도를 줄이기 위해 부분적 이벤트만을 고려한 단순 결합 확률 데이터 연관 기법(CJPDA : Cheap Joint Probability Data-Association)이 사용될 수 있다. Thus, the performance of the multiple target tracking technique may vary depending on the data association technique. The data association technique includes a nearest neighbor technique (NN) capable of fast operation, a joint probability data association technique (JPDA) having a high complexity but showing accurate tracking performance, and the joint probability data association technique (JJPDA: Cheap Joint Probability Data-Association (CJPDA)) that considers only partial events can be used to reduce the complexity of JPDA.
한편, 다중 표적 추적 기술의 성능을 향상시키기 위하여, 각 표적의 거리 정보뿐만이 아니라, 각 표적으로부터 획득된 표적의 신호 세기 정보를 혼용하여, 데이터 연관 기법에 적용하는 기술이 개발되어 있다. 그러나, 표적의 종류 및 표적의 자세 특성에 따라서 변화하는 표적의 신호 세기 정보가 정확하게 반영되지 않는 경우, 데이터 연관 기법에서 표적의 신호 세기 정보를 사용하는 기술은 다중 표적 추적 기술의 성능을 악화시킬 수 있다. 즉, 표적의 수신 신호 세기 데이터를 다중 표적 추적 방법에 적용하는 경우 표적별 평균신호대 잡음비가 같다는 가정 하에 표적의 항적을 갱신하여 왔으므로, 표적의 신호 세기 정보가 제대로 반영되지 못하여 다중 표적 추적 장치의 성능이 악화될 수 있는 것이다. On the other hand, in order to improve the performance of the multi-target tracking technique, a technique of applying the signal intensity information of the target obtained from each target, not only the distance information of each target, to the data association technique has been developed. However, if the signal strength information of a target that changes according to the type of target and posture characteristics of the target is not accurately reflected, a technique using the signal strength information of the target in the data association technique may deteriorate the performance of the multi-target tracking technique have. That is, when the received signal strength data of the target is applied to the multi-target tracking method, since the target's wake-up rate has been updated under the assumption that the average signal-to-noise ratio per target is the same, The performance may deteriorate.
따라서, 다중 표적 추적 기술의 성능을 향상시키기 위하여 표적의 신호 세기 정보를 이용하는 경우, 표적에 따른 적응형 신호 세기 정보를 적용해야하는 필요가 있다.
Therefore, when the signal strength information of the target is used to improve the performance of the multi-target tracking technique, adaptive signal strength information according to the target needs to be applied.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 각 표적별로 상이한 수신 신호 세기 데이터를 결합 확률 데이터 연관 기법 또는 단순 결합 확률 데이터 연관 기법에 적용하여 데이터 연관 기법의 성능을 향상시킴으로써 보다 정확한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed in order to solve the above problems. By improving the performance of a data association technique by applying different received signal strength data for each target to a joint probability data association technique or a simple joint probability data association technique, And to provide a multi-target tracking method using signal strength.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법의 일 실시 예는, 레이더가 탐지한 표적 신호로부터 표적의 위치 데이터를 추출하는 표적 위치 추출단계; 추적 필터를 이용하여 상기 추출된 표적의 위치 데이터로부터 상기 표적의 항적 및 상기 표적에 대한 상태 벡터 예측치를 생성하는 항적 생성단계; 상기 추출된 표적의 위치 데이터로부터 표적의 거리, 표적의 속도 및 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터를 포함하는 표적 데이터를 생성하는 표적 데이터 생성단계; 상기 표적 데이터가 생성된 표적 신호들 중 상기 수신 신호 세기 데이터를 이용하여 생성된 표적의 최종 항적 위치로부터 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 표적 신호를 추출하는 게이트닝 단계; 상기 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터를 이용하여 상기 생성된 표적의 최종 항적 위치와 추출된 표적 신호의 위치 사이의 데이터 연관 확률을 생성하는 데이터 연관단계; 및 상기 표적의 데이터 연관 확률을 추적 필터에 입력하여 상기 생성된 표적의 항적을 갱신하는 항적 갱신단계; 를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a multi-target tracking method using the received signal strength according to the present invention includes: a target position extracting step of extracting target position data from a target signal detected by a radar; Generating a trajectory of the target and a state vector prediction for the target from the extracted positional data of the target using a tracking filter; A target data generation step of generating target data including the distance of the target, the speed of the target, and the received signal strength data from the target, from the extracted positional data of the target; A gating step of extracting a target signal existing within a predetermined effective distance from a final navigation position of a target generated using the received signal strength data of the target signals from which the target data is generated; A data associating step of generating a data associating probability between the final navigation position of the generated target and the position of the extracted target signal using the received signal strength data from the target; And a navigation updating step of inputting a data association probability of the target into a tracking filter to update the generated map of the generated target; . ≪ / RTI >
이때, 상기 표적 데이터 생성단계에서, 상기 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터는 표적의 종류, 표적의 자세에 따라 달라질 수 있다.At this time, in the target data generation step, the received signal strength data from the target may vary depending on the type of target and the posture of the target.
또한, 상기 데이터 연관단계는, 상기 생성된 표적의 최종 항적 위치와 상기 추출된 표적 신호의 위치로부터 연산된 상태 벡터 측정치(xj(k+1))와 상기 생성된 표적에 대한 상태 벡터 예측치(xt(k+1)) 차이인 이노베이션 값(vj,t(k+1))을 연산하고 상기 이노베이션 값(vj,t(k+1))으로부터 유효 행렬(Ω)을 생성하는 유효 행렬 생성단계; 및 상기 유효 행렬(Ω)로부터 발생 가능 행렬(θ)을 도출하고 상기 발생 가능 행렬(θ)을 이용하여 상기 연산된 상태 벡터 측정치(xj(k+1))가 상기 표적에 연관될 데이터 연관 확률(βj,t)을 생성하는 연관 확률 생성단계; 를 포함할 수 있다.The data associating step may further include a step of calculating a state vector measurement value (x j (k + 1)) calculated from a final trajectory position of the generated target and a position of the extracted target signal and a state vector predicted value computing a x t (k + 1)) of Innovation values (v j, t (k + 1) differ) and effective to produce an effective matrix (Ω) from the innovation value (v j, t (k + 1) ) A matrix generation step; And means for deriving a generator matrix from the valid matrix Ω and using the generator matrix to calculate the computed state vector measurements x j (k + 1) An association probability generation step of generating a probability (? J, t ); . ≪ / RTI >
여기서, 상기 연관 확률 생성단계에서는, 상기 도출된 발생 가능 행렬(θ)을 결합 확률 데이터 연관 기법(JPDA : Joint Probability Data-Association)에 적용하여, 상태 벡터 측정치(xj(k+1))가 상기 표적에 연관될 데이터 연관 확률(βj,t)을 생성할 수 있다. 이때, 상기 결합 확률 데이터 연관 기법(JPDA)을 적용한 데이터 연관 확률(βj,t)은 다음 식에 의해 산출될 수 있다.Here, in the association probability generation step, the derived probability matrix? Is applied to a joint probability data association (JPDA) to calculate a state vector measurement value x j (k + 1) ( J, t ) to be associated with the target. At this time, the data association probability ( j, t ) to which the joint probability data association technique (JPDA) is applied can be calculated by the following equation.
또한, 상기 연관 확률 생성단계에서는, 상기 도출된 발생 가능 행렬(θ)을 단순 결합 확률 데이터 연관 기법(CJPDA : Cheap Joint Probability Data-Association)에 적용하여, 상기 연산된 상태 벡터(Zj(k+1))가 상기 표적에 연관될 데이터 연관 확률(βj,t)을 생성할 수 있다. 이때, 상기 단순 결합 확률 데이터 연관 기법(CJPDA)을 적용한 데이터 연관 확률(βj,t)은 다음 식에 의해 산출될 수 있다.Also, in the association probability generation step, the derived generated matrix? Is applied to a simple joint probability data association (CJPDA), and the calculated state vector Z j (k + 1)) may generate a data association probability (? J, t ) to be associated with the target. At this time, the data association probability ( j, t ) to which the simple association probability data association technique (CJPDA) is applied can be calculated by the following equation.
및 And
특히, 상기 연관 확률 생성단계에서, 상기 수신 신호 세기(p1 η(aj t))는 다음 식에 의해 산출될 수 있다.In particular, in the association probability generation step, the received signal strength (p 1 ? (A j t )) can be calculated by the following equation.
및 And
또한, 상기 항적 갱신단계에서, 상기 표적의 항적 갱신은 상기 표적의 데이터 연관 확률을 상기 추적 필터의 필터 게인 가중치로 입력하여 표적의 상태 벡터 연산치(x(k+1)) 및 오차공분산 행렬(P(k+1))를 연산함으로써, 상기 생성된 표적의 항적을 갱신할 수 있다. 이때, 상기 표적의 상태 벡터 연산치(xt(k+1)) 및 오차공분산 행렬(Pt(k+1))은 다음 식에 의해 산출될 수 있다.(X (k + 1)) and an error covariance matrix (x (k)) by inputting the data association probability of the target as a filter gain weight of the tracking filter, P (k + 1)), thereby updating the wake of the generated target. At this time, the state vector calculation value (x t (k + 1)) and the error covariance matrix (P t (k + 1)) of the target can be calculated by the following equation.
및 And
본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법에 의하면, 결합 확률 데이터 연관 기법에 표적의 거리 데이터뿐만 아니라 표적별 수신 신호 세기 데이터를 적용하여 서로 다른 표적의 크기 및 자세에 따라 달라지는 수신 신호 세기를 이용하므로, 다중 표적 추정 방법에서 사용되는 데이터 연관 기법의 성능을 향상시킬 수 있다. According to the multi-target tracking method using the received signal strength according to the present invention, not only the distance data of the target but also the received signal strength data of each target are applied to the combined probability data association technique, The performance of the data association technique used in the multi-target estimation method can be improved.
또한, 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법에 의하면, 표적에 대한 수신 신호 세기 데이터로 다수 개 누적된 수신 신호 세기 데이터의 평균을 사용함으로써 수신 신호 세기의 편차로 인해 발생할 수 있는 데이터 연관 확률의 오차를 감소시킬 수 있다.
In addition, according to the multi-target tracking method using the received signal strength according to the present invention, by using the average of the plurality of accumulated received signal strength data as the received signal strength data for the target, data The error of the association probability can be reduced.
도 1 은 종래 기술에 의한 다중 표적 추적 방법을 보인 흐름도.
도 2 는 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 장치를 보인 블록도.
도 3 은 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법을 보인 흐름도.
도 4 는 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법 중 유효 행렬 생성단계에서 생성된 유효 행렬(Ω)의 일예.
도 5는 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법 중 연관 확률 생성단계에서 도출된 발생 가능 행렬(θ)의 일예들.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a flow chart illustrating a conventional multi-target tracking method.
2 is a block diagram illustrating a multi-target tracking apparatus using received signal strength according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating a multi-target tracking method using received signal strength according to the present invention.
4 is an example of an effective matrix (Ω) generated in the effective matrix generation step among the multiple target tracking methods using the received signal strength according to the present invention.
FIG. 5 illustrates examples of a generable matrix θ derived from an association probability generation step among multiple target tracking methods using received signal strengths according to the present invention.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위하여 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적이거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경·균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Also, the technical terms used herein should be interpreted in a sense that is generally understood by those skilled in the art to which the present disclosure relates, unless otherwise specifically defined in the present specification, Or shall not be construed to mean excessively reduced. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. But is to be understood as including all modifications, equivalents, and alternatives falling within the scope of the appended claims.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법의 일 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a multi-target tracking method using received signal strength according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
우선, 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법에 사용되는 다중 표적 추적 장치를 간단히 설명한다.First, a multi-target tracking device used in a multi-target tracking method using received signal strength according to the present invention will be briefly described.
도 2 는 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 장치를 보인 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a multi-target tracking apparatus using received signal strength according to the present invention.
도 2 를 참조하면, 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 장치(1)의 일 실시 예는, 표적 탐지부(1000), 게이트닝부(2000), 데이터 연관부(3000) 및 항적 데이터 관리부(4000)을 포함할 수 있다. 상기 표적 탐지부(1000)는, 레이더(1100)가 탐지한 표적 신호(100)를 획득하고 상기 표적 신호(100)로부터 표적의 위치 데이터(110)를 추출한다. 또한, 상기 표적 탐지부(1000)는, 상기 표적의 위치 데이터(110)로부터 표적의 거리(310), 표적의 속도(320) 및 표적으로부터의 수신 신호 세기(330) 데이터를 포함하는 표적 데이터(300)를 생성한다. 상기 게이트닝부(2000)는, 상기 표적 데이터(300)가 생성된 표적 신호(100) 중 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 표적 신호(100)를 추출한다. 여기서, 상기 표적 데이터(300)가 생성된 표적 신호(100) 중 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 표적 신호(100)를 추출하는 것을 게이트닝이라고 표현할 수 있다. 상기 데이터 연관부(3000)는, 상기 표적(10)으로부터의 수신 신호 세기 데이터(330)를 이용하여 상기 생성된 표적의 최종 항적 위치(211)와 추출된 표적 신호의 위치(340) 사이의 데이터 연관 확률(700)을 생성한다. 상기 항적 관리부(4000)는, 추적 필터(4100)를 이용하여 표적의 항적(200)을 생성 또는 갱신한다. 더욱 상세하게는, 상기 항적 관리부(4000)는, 추적 필터를 이용하여 상기 추출된 표적의 위치 데이터(110)로부터 상기 표적이 이동한 이동 항적(210)을 생성하거나, 상기 데이터 연관 확률(700)이 입력된 추적 필터(4100)를 이용하여 상기 생성된 표적의 항적을 갱신할 수 있다.
2, an embodiment of the
도 3 은 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법을 보인 흐름도이고, 도 4 는 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법 중 유효 행렬 생성단계에서 생성된 유효 행렬(Ω)을 보인 예시이며, 도 5 는 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법 중 연관 확률 생성단게에서 도출된 발생 가능 행렬(θ)을 보인 예시들이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a multi-target tracking method using the received signal strength according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of tracking an effective matrix (Ω) FIG. 5 is a graph showing examples of a generable matrix (?) Derived from an association probability generation step among multiple target tracking methods using received signal strength according to the present invention.
도 3 을 참조하면, 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법의 일실시예는, 표적 위치 추출단계(S310), 항적 생성단계(S320), 표적 데이터 생성단계(S321), 게이트닝 단계(S330), 데이터 연관단계(S350) 및 항적갱신단계 (S340,S360), 항적 제거 및 관리 단계(S370) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, an embodiment of a multi-target tracking method using received signal strength according to the present invention includes a target position extracting step S310, a snapshot generating step S320, a target data generating step S321, Step S330, a data association step S350, and a navigation update step S340, S360, a wake removal and management step S370, and the like.
상기 표적 위치 추출단계(S310)에서는, 레이더(1100)가 탐지한 표적 신호(100)로부터 표적의 위치 데이터(110)를 추출한다. 더욱 상세하게는, 상기 표적 위치 추출단계(S310)에서는, 상기 표적 탐지부(1000)가 이동하는 다수의 표적(10)을 탐지하는 레이더(1100)로부터 상기 이동하는 다수의 표적(10)에 대한 표적 신호(100)를 획득할 수 있다. 그 후, 상기 표적 탐지부(1000)는 상기 표적 신호(100)를 변환하여 표적의 위치 데이터(110)를 추출할 수 있다. 즉, 상기 표적 위치 추출단계(S310)에서는, 상기 표적 탐지부(1000)가 상기 이동하는 다수의 표적(10)에 대한 신호(100)를 탐지하고 상기 탐지된 표적 신호(100)를 표적의 방위각 데이터 또는 표적의 도플러 데이터로 변환할 수 있으며, 상기 변환된 표적의 방위각 데이터 또는 표적의 도플러 데이터를 다시 표적의 위치 데이터(110)로 변환할 수 있다. 여기서, 상기 레이더(1100)로부터 획득하는 표적 신호(100)는 다수 개의 표적(10)에 대한 표적 신호일 수 있다. 물론, 상기 표적 위치 추출 단계(S310)에 앞서 항적의 초기화가 수행된다.
In the target position extracting step S310, the
상기 항적 생성단계(S320)에서는, 추적 필터(4100)를 이용하여 상기 추출된 표적의 위치 데이터(110)로부터 상기 표적의 항적(200) 및 상기 표적에 대한 상태 벡터 예측치를 생성한다. 더욱 상세하게는, 상기 항적 생성단계(S320)에서는, 상기 항적 관리부(4000)의 추적 필터(4100)를 이용하여 상기 추출된 각 표적의 위치 데이터(110)로부터 상기 추출된 각 표적이 이동한 이동 항적(210) 및 이동할 항적을 의미하는 상기 표적에 대한 상태 벡터 예측치를 생성할 수 있다. In the trail generating step S320, a
즉, 상기 항적 생성단계(S320)에서는, 상기 추출된 표적의 위치 데이터(110)로부터 k 번째 시간까지 표적 t 에 대한 상태 벡터(221)를 연산하여 상기 표적(10)이 이동한 항적(210)을 생성할 수 있다. 또한, 상기 항적 생성단계(S320)에서는, 상기 표적의 위치 데이터(110)로부터, 상기 추적 필터(4100)를 이용하여, 상기 표적이 이동할 항적을 의미하는 k+1 번째 시간에서 t 번째 표적에 대한 상태 벡터 예측치 및 오차 공분산 행렬을 생성할 수 있다. That is, in the trail generation step S320, the state vector 221 for the target t is calculated from the extracted
여기서, k+1 번째 시간의 t 번째 표적에 대한 상태 벡터 예측치를 구하기 위한 k 번째 시간 동안 t 번째 표적까지의 거리의 집합은 k 번째 시간까지 t 번째 표적의 위치 데이터(110)로부터 연산될 수 있다. 여기서, 상기 표적에 대한 상태 벡터 예측치는 k+1 번째 시간의 t 번째 표적의 위치와 k 번째 시간의 t 번째 표적의 위치로부터 연산된 상태 벡터를 의미할 수 있으며, 상기 추적 필터(4100)는, 상기 표적의 상태 벡터 예측치 및 오차공분산 행렬과 상기 표적의 수신 신호 세기 데이터(330)를 반영한 상태 벡터 연산치 및 오차공분산을 도출할 수 있는 칼만 필터일 수 있다.Here, the set of distances up to the t-th target during the k-th time to obtain the state vector predictions for the t-th target in the (k + 1) -th time can be calculated from the
이때, 상기 표적의 위치 데이터(110)로부터 k 번째 시간까지 t 번째 표적에 대한 거리의 집합이 연산되는 경우, K+1 번째 시간의 t 번째 표적에 대한 상태 벡터에 대한 예측치(xt(k+1)) 및 K+1 번째 시간의 t 번째 표적의 상태 벡터에 대한 오차 공분산 행렬(Pt(k+1))는 다음 식,In this case, when the set of distances for the t-th target from the
에 의해 산출될 수 있다.Lt; / RTI >
여기서, 상기 xt(k|k)는 k 번째 시간의 t 번째 표적의 상태 벡터로 xt(k)=[zX,k,zY,k]로 표현되는 k 번째 시간의 t 번째 표적의 위치 정보일 수 있다. 또한, 상기 F(k) 는 표적의 동적 운동 모델로 상태 변환 행렬이고, 상기 P(k|k) 는 k 번째 시간에서의 표적의 오차공분산 행렬이며, 상기 F'(k)는 상기 상태 변환 행렬의 역행렬이고, 상기 Q(k) 는 표적의 동적 운동 모델에서 과정 잡음을 나타내는 공분산 행렬이다.Here, x t (k | k) is a state vector of the t-th target of the k-th time, which is expressed as x t (k) = [z X, k , z Y, k ] Location information. (K) is an error covariance matrix of the target at the k-th time, and F '(k) is a state transformation matrix of the target dynamic motion model, (K) is a covariance matrix representing the process noise in the target dynamic motion model.
즉, 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 통하여, 상기 항적 생성단계(S320)에서는, 상기 추출된 표적의 위치 데이터(110)로부터 도출된 K 번째 시간까지의 t 번째 표적의 상태 벡터(xt(k))를 이용하여 K+1 번째 시간까지의 t 번째 표적의 상태 벡터(xt(k+1)) 예측치 및 오차 공분산 행렬(Pt(k+1))을 연산할 수 있다.That is, through the above-mentioned [Expression 1] and [Equation 2], in the trail generation step S320, the state vector of the t-th target from the extracted
상기 표적 데이터 생성단계(S321)에서는, 레이더 센서(1100)를 통해 상기 추출된 표적의 위치 데이터(110)로부터 표적까지의 거리, 표적의 속도 및 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터를 포함하는 표적 데이터(300)를 생성한다. 더욱 상세하게는, 상기 표적 데이터 생성단계(S321)에서는, 상기 이동하는 다수의 표적(10)에 대한 표적 신호(100)의 표적의 위치 데이터(110)로부터 상기 생성된 표적의 항적(200)을 갱신하는데 이용되는 표적까지의 거리 데이터(310), 표적의 속도 데이터(320) 및 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터(330)를 생성할 수 있다. In the target data generation step S321, the target data including the distance from the
즉, 상기 표적 데이터 생성단계(S321)에서는, 상기 추출된 표적의 위치 데이터(110)로부터 상기 이동하는 다수의 표적(10)에 대한 각 표적까지의 거리(310), 각 표적의 속도(320) 및 각 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터(330)를 생성하는 것이다. 여기서, 상기 표적까지의 거리 데이터(310)와 상기 t 번째 표적까지의 거리는 동일할 수 있다. 또한, 여기서, 상기 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터(330)는 표적의 종류, 표적의 자세에 따라 달라질 수 있다.That is, in the target data generation step S321, the
상기 게이트닝 단계(S330)에서는, 상기 표적 데이터(300)가 생성된 표적 신호(100) 중 상기 생성된 표적의 최종 항적 위치(211)로부터 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 표적 신호(100)를 추출한다. 더욱 상세하게는, 상기 게이트닝 단계(S330)에서는, 상기 K+1 번째 시간에서의 t 번째 표적의 위치를 추정하기 위하여, 상기 표적 데이터(300)가 생성된 표적 신호(100) 중 k 번째 시간에서의 t 번째 표적의 최종 항적 위치(211)를 중심으로 소정의 반경 이내에 존재하는 표적 신호(100)만을 추출할 수 있다. In the gatewaying step S330, the
즉, 상기 게이트닝 단계(S330)에서는, 레이더 센서(1100)에 의해 탐지되어 생성된 표적의 과거 항적(210)으로부터 상기 표적(10)이 이동할 다음 위치를 추정하기 위하여, 레이더에 의해 탐지된 표적 신호(100) 중 상기 표적의 과거 항적(210)에서 표적(10)의 최종 위치(211)를 중심으로 소정의 반경 이내에 존재하는 표적 신호(100)만을 추출하는 것이다. 이때, 상기 레이더에 의해 탐지된 표적 신호(100)는 표적(10)의 실제 개수보다 많을 수 있으며, 예를 들어, 2 개의 이동하는 표적(10)에 대하여 10 개의 표적 신호(100)가 레이더로 탐지될 수 있다. That is, in the gatewaying step S330, in order to estimate the next position at which the
더욱 상세하게는, 상기 게이트닝 단계(S330)에서는, 레이더 센서(1100)에 의해 획득된 k 번째 시간까지 하나 이상의 표적 신호(100)로부터 생성된 하나 이상의 표적의 항적(210)으로부터 각 표적이 이동할 다음 위치를 추정하기 위하여, k+1 번째 시간에서 레이더에 의해 탐지된 다수의 표적 신호(100) 중 상기 각 표적의 과거 항적(210)에서의 각 표적(10)의 최종 위치(211), 즉, k 번째 시간에서의 각 표적의 위치(211)를 중심으로 소정의 반경 이내에 존재하는 표적 신호(100)만을 각각 추출하는 것이다. More specifically, in the gating step S330, each target moves from the wake of one or
여기서, 상기 표적 데이터(300)가 생성된 표적의 신호(100) 중 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 표적 신호(100)를 추출하는 것을 게이트닝이라고 표현할 수 있다. 또한, 여기서, 상기 소정의 유효 거리는, k+1 번째 시간에서 상기 표적이 이동할 수 있는 위치를 제한하는 거리로 상수일 수 있다.Here, the extraction of the
이때, k+1 번째 시간에서 레이더에 의해 탐지된 다수의 표적 신호(100) 중 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 표적 신호(100)의 개수를 m 개라 하는 경우, k+1 번째 시간에서 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 t 번째 표적의 상태 벡터(xt(k+1))(222)는 다음 식,In this case, when the number of target signals 100 existing within a predetermined effective distance among the plurality of target signals 100 detected by the radar at the (k + 1) th time is m, The state vector (x t (k + 1)) 222 of the t-th target existing within the distance is given by the following equation,
으로 표현될 수 있다.. ≪ / RTI >
여기서, 상기 Zt m(k+1)는 m 번째 표적 신호에서 k+1 번째 시간의 t 번째 표적에 대한 위치정보(zX,k+1 , zY,k+1) 및 속도 정보(z'X,k+1,z'Y,k+1)를 의미하고, 상기 Zt a(k+1)는 m 번째 표적 신호에서 k+1 번째 시간의 t 번째 표적으로부터 수신된 신호 세기 데이터(330)를 의미한다. 이때, 상기 수신 신호 세기 데이터( Zt a(k+1))(330)로부터 t 번째 표적의 종류, 표적의 크기 및 표적의 자세 정보를 유추할 수 있으며, 상기 데이터 연관단계(S350)에서는 상기 수신 신호 세기 정보( Zt a(k+1))(330)를 이용하여 서로 다른 표적(10) 사이에 상이하게 나타나는 수신 신호 세기의 분포 및 평균 신호대 잡음비를 통해 표적의 데이터 연관 확률의 신뢰성을 높일 수 있다.Here, the Z t m (k + 1) is the m-th in the target signal position information for the k + 1 t-th sign of the second time (z X, k + 1, z Y, k + 1) and speed information (z 'X, k + 1, z ' Y, wherein Z t means the k + 1), and a (k + 1) is the signal strength data received from the k + 1 t-th sign of the second time in an m-th target signal ( 330). At this time, the type of the t-th target, the size of the target, and the attitude information of the target can be deduced from the received signal strength data (Z t a (k + 1)) 330, The reliability of the data association probability of the target is obtained through the distribution of the received signal strengths and the average signal-to-noise ratio, which are different between the
상기 데이터 연관단계(S350)에서는, 상기 표적(10)으로부터의 수신 신호 세기 데이터(330)를 이용하여 상기 생성된 표적의 최종 항적 위치(211)와 상기 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 표적 신호 위치(340) 사이의 데이터 연관 확률을 생성한다. 즉, 상기 데이터 연관단계(S350)에서는, 상기 각 표적(10)으로부터의 수신 신호 세기 데이터(330)를 이용하여 상기 생성된 각 표적의 최종 항적 위치(211)와 상기 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 m 개의 표적 신호 위치(340) 사이의 데이터 연관 확률을 생성할 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 데이터 연관단계(S350)는, 유효 행렬 생성단계(미도시) 및 연관 확률 생성단계(미도시)를 포함할 수 있다.In the data associating step S350, the target signal position (211) existing within the predetermined effective distance from the final navigation position (211) of the generated target using the received
상기 유효 행렬 생성단계에서는, 상기 생성된 표적의 최종 항적 위치(211)와 상기 m 개의 추출된 표적 신호의 위치(340)로부터 연산된 상태 벡터 측정치(xj(k+1))와 상기 생성된 표적에 대한 상태 벡터 예측치(xt(k+1)) 차이인 이노베이션 값(vj,t(k+1))을 연산하고 상기 이노베이션 값(vj,t(k+1))으로 유효 행렬(Ω)을 생성한다. 즉, 상기 유효 행렬 생성단계(S510)에서는, 상기 생성된 각 표적의 최종 항적 위치(211)와 상기 m 개의 추출된 표적 신호의 위치(340)로부터 각각 연산된 상태 벡터(xj(k+1))와 상기 생성된 각 표적에 대한 상태 벡터 예측치(xt(k+1)) 사이의 차이를 의미하는 이노베이션 값(vj,t(k+1))을 연산하고 상기 이노베이션 값(vj,t(k+1))으로부터 유효 행렬(Ω)(500)을 생성한다.In the valid matrix generation step, the state vector measurement value x j (k + 1) calculated from the
이때, 상기 유효 행렬(Ω)(500)은 다음 식,At this time, the effective matrix (?) (500)
에 의해 산출될 수 있다.Lt; / RTI >
여기서, 상기 wj,t 는 상기 유효 행렬의 엘리먼트로써 j 번째 추출된 표적 신호의 위치가, k 번째 시간에서 t 번째 표적을 중심으로, 소정의 유효 범위 내에 존재하면 "1" 이고 그렇지 않을 경우 "0" 인 엘리먼트이고, 상기 m 은 상기 소정의 유효 범위 내에 존재하는 표적 신호(100)의 개수이며, 상기 T 는 항적을 생성한 표적의 개수이고, 상기 r 는 소정의 유효 범위 값을 의미이다.Here, w j, t denotes "1" if the position of the j-th extracted target signal as an element of the valid matrix is within a predetermined effective range centered on the t-th target in the k-th time, 0 ", where m is the number of target signals 100 present within the predetermined effective range, T is the number of targets that generated the trajectory, and r is a predetermined effective range value.
상기 연관 확률 생성단계(미도시)에서는, 상기 유효 행렬(Ω)(500)로부터 생성 가능한 발생 가능 행렬(θ)(510)(520)(530)(540)(550)(560)(570)(580)을 도출하고 상기 발생 가능 행렬(θ)을 이용하여 상기 연산된 상태 벡터(xj(k+1))가 상기 표적에 연관될 데이터 연관 확률(βj,t)(700)을 생성한다. 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570 that can be generated from the effective matrix (?) 500 in the association probability generation step (not shown) (? J, t ) (700) to be associated with the target by using the generated state vector (x j (k + 1)) using the generator matrix do.
더욱 상세하게는, 도 4 및 도 5 를 참조하면, 상기 연관 확률 생성단계(미도시)에서, 2 개의 표적(t) 및 3 개의 표적 신호(j)가 소정의 유효 범위 이내에 존재하는 경우 유효 행렬(Ω)(500)은 도 4 와 같고, 상기 유효 행렬(Ω)(500)로부터 발생 가능 행렬(θ)(510)(520)(530)(540)(550)(560)(570)(580)은 도 5와 같이 도출될 수 있다. 이때, 상기 발생 가능 행렬을 도출하는 방법은, 하나의 표적(t)에는 하나의 표적 신호(j)만이 존재하고 하나의 표적 신호(j)는 하나의 표적(t)에 대해서만 존재하도록 상기 발생 가능 행렬을 도출하는 것이다.4 and 5, in the association probability generation step (not shown), when two targets t and three target signals j are within a predetermined effective range, 5 500, 530, 550, 560, 570, 530, 530, 530, 530, 530, 530, 580 may be derived as shown in FIG. At this time, the method for deriving the generable matrix is such that only one target signal (j) exists in one target (t) and one target signal (j) exists only in one target To derive a matrix.
또한, 상기 연관 확률 생성단계(미도시)에서는, 상기 도출된 발생 가능 행렬(θ)(510)(520)(530)(540)(550)(560)(570)(580)을 결합 확률 데이터 연관 기법(JPDA : Joint Probability Data-Association)에 적용하여, 상기 연산된 상태 벡터(xj(k+1))(400)가 상기 표적에 연관될 데이터 연관 확률(βj,t)(700)을 생성할 수 있다.510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, and 580 of the derived probability matrix (not shown) (? J, t ) (700) to be associated with the target by applying the computed state vector (x j (k + 1)) (400) to the Joint Probability Data- Can be generated.
이때, 결합 확률 데이터 연관 기법을 적용한 상기 데이터 연관 확률(βj,t)(700)은 다음 식, At this time, the data association probability (β j, t ) (700), to which the joint probability data association technique is applied,
에 의해 산출될 수 있다.Lt; / RTI >
여기서, 상기 c 는 정규화 상수(normalized coefficent)이고, 상기 V 는 유효 영역 구간으로 πr|S(k)|1/2로 정의되며, r은 게이트 영역을 결정하는 게이트닝 임계치 상수를 의미하며, 상기 φ 는 현 상태에서 신호 개수로 여기서는 m-1 이고, 상기 N[vj,t(k+1);0;S(k+1)] 는 vj,t 의 평균이 0 이고 분산이 S(k+1) 인 가우시안 분포이며, 상기 τj(θ), δt 는 모든 발생 가능 행렬(θ)에서의 t 번째 표적(트랙)이 연관된 경우와 j 번째 추출된 표적 신호가 연관된 경우에만 1 값을 갖는 변수이고, Pt D 는 t 번째 표적(트랙)의 검출 확룔로 사전에 정의된 시스템 변수이다. 그리고, 상기 p1 η(at j) 는 j 번째 추출된 표적 신호의 수신 신호 세기이고, 상기 at j 는 PDF(Probability density function)이며, 상기 p0 η(at j) 는 노이즈 신호의 수신 신호 세기를 의미한다.Here, c is a normalized coefficient, V is a valid region interval, and πr | S (k) | 1/2 , where r is the gateing threshold constant for determining the gate region, and φ is the number of signals in the current state, m-1, where N [v j, t (k + 1); 0; S (k + 1) ] is a v j, which is a Gaussian distribution is zero mean and variance of the t S (k + 1), wherein τ j (θ), δ t from all generated available matrix (θ) Is a variable having a value of 1 only when the t-th target (track) of the t-th target (track) is associated with the j-th extracted target signal and P t D is a previously defined system variable defined as the detection probability of the t-th target (track). In addition, the p 1 η of (a t j) is the j-th and the received signal strength of the extracted target signal, wherein a t j is a PDF (Probability density function), the p 0 η (a t j) is the noise signal Means the received signal strength.
이때, 상기 j 번째 추출된 표적 신호의 수신 신호 세기(p1 η(at j)) 및 노이즈 신호의 수신 신호 세기(p0 η(at j))는 다음 식,At this time, the received signal strength (η 1 p (a t j)) and the received signal strength of the noise signal (p 0 η (a t j )) of the j-th extracted the target signal is obtained using the equation,
에 의해 산출될 수 있다.Lt; / RTI >
여기서, 상기 d는 표적 신호의 평균 신호대 잡음비를 나타내고 FMCW(Frequency Modulated Continous Wave) 레이더로부터 받은 수신 신호 세기에 비례하는 값을 가진다.
Here, d represents the average signal-to-noise ratio of the target signal and has a value proportional to the received signal strength received from the FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar.
본 발명은 표적별 신호 세기를 다르게 적용하는 것이므로, [수학식 10] 및 [수학식 11] 을 상기 [수학식 8]에 적용하게 되면 표적별 상이한 신호대 잡음비(λi)가 상기 데이터 연관 확률(βj,t)(700)에 적용되어, 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터가 반영된 데이터 연관 확률(βj,t)(700)을 획득할 수 있다.Since the present invention applies different target signal strengths, applying Equation (10) and Equation (11) to Equation (8) results in different signal-to-noise ratios (λ i ) β j, t ) 700 to obtain a data
또한, 상기 연관 확률 생성단계(S350)에서는, 상기 발생가능 행렬(θ)(510)(520)(530)(540)(550)(560)(570)(580)을 단순 결합 확률 데이터 연관 기법(CJPDA : Cheap Joint Probability Data-Association)에 적용하여, 상기 연산된 상태 벡터(xj(k+1))가 상기 표적에 연관될 데이터 연관 확률(βj,t)을 생성할 수 있다.510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, and 580 may be combined with a simple joint probability data association technique ( J j, t ) to be associated with the target by applying the computed state vector x j (k + 1) to the CJPDA (Cheap Joint Probability Data Association).
이때, 단순 결합 확률 데이터 연관 기법을 적용한 상기 데이터 연관 확률(βj,t)은 다음 식, At this time, the data association probability (? J, t ) to which the simple association probability data association technique is applied is expressed by the following equation
에 의해 산출될 수 있다.Lt; / RTI >
여기서, 상기 λj 는 신호 대 잡음비(Amplitude likelihood ratio)로서 이고, 상기 p1 η(aj t)는 j 번째 추출된 표적 신호의 수신 신호 세기이며, 상기 p0 η(at j) 는 노이즈 신호의 수신 신호 세기이다.Here, the above-mentioned? J is an amplitude likelihood ratio And wherein η 1 p (a j t) is the received signal strength of the j-th extracted the target signal, the η 0 p (a t j) is the received signal strength of the noise signal.
여기서, 상기 수신 신호 세기 (p1 η(aj t))는 다음 식,Here, the received signal strength p 1 ? (A j ? T )
에 의해 산출될 수 있다.Lt; / RTI >
여기서, 상기 d 는 표적 신호의 평균 신호대 잡음비를 나타내고 FMCW 레이더로부터 받은 수신 신호 세기에 비례하는 값을 가진다.Here, d represents the average signal-to-noise ratio of the target signal and is proportional to the received signal strength received from the FMCW radar.
본 발명은 표적별 신호 세기를 다르게 적용하는 것이므로, 상기 [수학식 10] 을 상기 [수학식 9]에 적용하게 되면 표적별 상이한 신호대 잡음비(λi)가 상기 데이터 연관 확률(βj,t)에 적용되어, 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터가 반영된 데이터 연관 확률(βj,t)을 획득할 수 있다. The invention, because of applying a different target-specific signal strength, wherein if the [Equation 10] applied to the above [Equation 9] a different target-specific signal-to-noise ratio (λ i) is the data associated probability (β j, t) To obtain the data association probability (? J, t ) in which the received signal strength data from the target is reflected.
여기서, 상기 각 표적별 신호대 잡음비(λi)를 도출하기 위하여 특정 시간동안 누적된 수신 신호 세기의 평균값(dt)은 다음 식,Here, an average value (d t ) of the received signal strength accumulated for a specific time to derive the signal-to-noise ratio (λ i )
에 의해 산출될 수 있다.Lt; / RTI >
여기서, 상기 L 은 신호 세기 평균 연산을 위한 누적 시간을 의미한다.Here, L denotes an accumulated time for calculating the signal intensity average.
또한, 단순 결합 확률 데이터 연관기법에서 연관확률을 구하는 [수학식 9]뿐만이 아니라, 결합확률 데이터 연관기법에서 연관확률을 구하는 [수학식 8] 에 표현된 평균신호대잡음비 d도 표적별 서로 다른 신호세기를 반영한 [수학식 11] 적용이 가능하다. The average signal-to-noise ratio d expressed in Equation (8) for obtaining the association probability in the joint probability data association technique as well as Equation (9) for obtaining the association probability in the simple joint probability data association technique may be different from each other (11) can be applied.
상기 항적 갱신단계(S360)에서는, 상기 표적의 데이터 연관 확률을 추적 필터(4100)에 입력하여 상기 생성된 표적 항적(200)을 갱신한다. 더욱 상세하게는, 상기 항적 갱신단계(S360)에서는, 상기 결합 확률 데이터 연관 기법 또는 단순 결합 확률 데이터 연관 기법에 의해 생성된 상기 데이터 연관 확률을 추적 필터(4100)에 입력하여 k+1 번째 시간에서 t 번째 표적에 대한 상태 벡터 연산치(x(k+1)) 및 상기 상태 벡터의 오차공분산 행렬(P(k+1))을 구함으로써 상기 생성된 표적의 항적(200)을 갱신할 수 있다.In the navigation updating step S360, the data association probability of the target is input to the
이때 상기 k+1 번째 시간에서 t 번째 표적에 대한 상태 벡터 연산치(x(k+1)) 및 상기 상태 벡터의 오차공분산 행렬(P(k+1))은 다음 식,The state vector calculation value x (k + 1) for the t-th target in the (k + 1) th time and the error covariance matrix P (k + 1)
에 의해 산출될 수 있다.Lt; / RTI >
여기서, 상기 S(k+1)는 이노베이션의 오차공분산 행렬이고, 상기 S-1(k+1)는 상기 S(k+1)의 역함수이며, 상기 W(k+1)은 추적 필터의 필터게인으로 본 발명에서는 칼만 필터의 필터게인이고, 상기 R(k+1)은 측정잡음의 오차공분산 행렬이며, 상기 H(k+1)은 측정치와 상태 변수의 관계를 나타내는 상태변환 행렬이고, 상기 H'(k+1) 은 H(k+1)의 역행렬이며, 상기 vt(k)는 이노베이션의 가중합이고, 상기 β0 는 데이터 연관 확률이며, 상기 I 는 단위행렬이다.Here, the S (k + 1) is the error covariance matrix of the innovation, is the inverse of the S -1 (k + 1) is the S (k + 1), wherein W (k + 1) is a filter of the tracking filter (K + 1) is an error covariance matrix of the measurement noise, H (k + 1) is a state transformation matrix indicating a relationship between a measured value and a state variable, H (k + 1) is an inverse matrix of H (k + 1), v t (k) is a weighted sum of Innovation, β 0 is a data association probability and I is a unit matrix.
상기 [수학식 12] 를 참조하면, 상기 항적 갱신단계(S360)에서, 상기 표적의 항적 갱신은 상기 표적의 데이터 연관 확률을 상기 추적 필터(4100)의 필터 게인 가중치(W(K+1))로 입력하여 표적의 상태 벡터 연산치(x(k+1)) 및 오차공분산 행렬(P(k+1))을 연산함으로써, 상기 생성된 표적 항적(200)을 갱신할 수 있다.In the navigation update step S360, the target navigation update of the target is performed based on the filter gain weight W (K + 1) of the
상기 항적 갱신단계(S360)에서 그렇게 생성된 추적필터 시스템 상수들을 기반으로 항적이 갱신된다. 항적 제거 및 관리 단계(S370)에서 갱신된 항적 결과에 대한 항적 유지 및/또는 제거 과정을 거치게 된다. 물론, 항적 제거 및 관리 단계(S370)이전에 새 트랙을 생성하는 단계(S340)가 구성될 수 있다.The navigation is updated based on the tracking filter system constants so generated in the navigation update step (S360). In the trajectory elimination and management step (S370), trajectories are maintained and / or eliminated for the updated trajectory results. Of course, a step S340 of creating a new track may be configured before the track removal and management step S370.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능하고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that many other modifications and variations are possible in light of the above teachings and the scope of the present invention should be construed on the basis of the appended claims something to do.
1 : 본 발명에 의한 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 장치
10 : 표적
100 : 표적의 신호
110 : 표적의 위치 데이터 111 : t 번째 표적까지의 거리
200 : 표적 항적
210 : 표적이 이동한 이동 항적
211 : 표적이 이동한 항적에서 표적의 최종 항적 위치
220 : 표적이 이동할 항적
300 : 표적 데이터
310 : 표적까지의 거리 데이터 320 : 표적의 속도 데이터
330 : 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터
331 : j 번째 추출된 표적 신호의 신호 세기
332 : 노이즈 신호의 신호 세기
340 : 소정의 유효 거리 내에 존재하는 표적 신호 위치
500 : 유효 행렬(Ω)
510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580 : 유효 행렬(500)로부터 생성 가능한 발생가능 행렬(θ)
700 : 데이터 연관 확률(βj,t)
1000 : 표적 탐지부 1100 : 레이더 센서
2000 : 게이트닝부
3000 : 데이터 연관부
4000 : 항적 관리부
4100 : 추적 필터 1: Multi-target tracking device using received signal strength according to the present invention
10: Target
100: signal of the target
110: Position data of the target 111: Distance to the t-th target
200: Target wake
210: Movement trajectory to which the target moved
211: the final trajectory position of the target in the trajectory to which the target moved
220: Wand to move the target
300: target data
310: distance data to the target 320: velocity data of the target
330: received signal strength data from the target
331: Signal strength of the j-th extracted target signal
332: Signal strength of noise signal
340: Target signal position existing within a predetermined effective distance
500: effective matrix (Ω)
510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580: generating matrix (?) That can be generated from the effective matrix (500)
700: Data association probability (? J, t )
1000: target detection unit 1100: radar sensor
2000: Gating section
3000:
4000:
4100: Trace filter
Claims (10)
레이더 센서가 탐지한 표적 신호로부터 표적의 위치 데이터를 추출하는 표적 위치 추출단계;
추적 필터를 이용하여 상기 추출된 표적의 위치 데이터로부터 상기 표적의 항적 및 상기 표적에 대한 상태 벡터 예측치를 생성하는 항적 생성단계;
상기 추출된 표적의 위치 데이터로부터 표적의 거리, 표적의 속도 및 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터를 포함하는 표적 데이터를 생성하는 표적 데이터 생성단계;
상기 표적 데이터가 생성된 표적 신호 들 중 상기 수신 신호 세기 데이터를 이용하여 생성된 표적의 최종 항적 위치로부터 소정의 유효 거리 이내에 존재하는 표적 신호를 추출하는 게이트닝 단계;
상기 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터를 이용하여 상기 생성된 표적의 최종 항적 위치와 추출된 표적 신호의 위치 사이의 데이터 연관 확률을 생성하는 데이터 연관단계; 및
상기 표적의 데이터 연관 확률을 상기 추적 필터에 입력하여 상기 생성된 표적의 항적을 갱신하는 항적 갱신단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
In a multiple target tracking method,
A target position extracting step of extracting target position data from the target signal detected by the radar sensor;
Generating a trajectory of the target and a state vector prediction for the target from the extracted positional data of the target using a tracking filter;
A target data generation step of generating target data including the distance of the target, the speed of the target, and the received signal strength data from the target, from the extracted positional data of the target;
A gating step of extracting a target signal existing within a predetermined effective distance from a final navigation position of a target generated using the received signal strength data of the target signals from which the target data is generated;
A data associating step of generating a data associating probability between the final navigation position of the generated target and the position of the extracted target signal using the received signal strength data from the target; And
A navigation update step of inputting the data association probability of the target into the tracking filter and updating the generated map of the generated target;
Wherein the multi-target tracking method is based on received signal strength.
상기 표적 데이터 생성단계에서,
상기 표적으로부터의 수신 신호 세기 데이터는 표적의 종류, 표적의 자세에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
The method according to claim 1,
In the target data generation step,
Wherein the received signal strength data from the target is dependent on the type of target and the attitude of the target.
상기 데이터 연관단계는,
상기 생성된 표적의 최종 항적 위치와 상기 추출된 표적 신호의 위치로부터 연산된 상태 벡터 측정치(xj(k+1))와 상기 생성된 표적에 대한 상태 벡터 예측치(xt(k+1)) 차이인 이노베이션 값(vj,t(k+1))을 연산하고 상기 이노베이션 값(vj,t(k+1))으로부터 유효 행렬(Ω)을 생성하는 유효 행렬 생성단계; 및
상기 유효 행렬(Ω)로부터 발생 가능 행렬(θ)을 도출하고 상기 발생 가능 행렬(θ)을 이용하여 상기 연산된 상태 벡터 측정치(xj(k+1))가 상기 표적에 연관될 데이터 연관 확률(βj,t)을 생성하는 연관 확률 생성단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법.The method according to claim 1,
Wherein the data associating step comprises:
A state vector prediction value x t (k + 1) for the generated target and a state vector measurement value x j (k + 1) calculated from the position of the extracted target signal of the generated target, difference of the effective value Innovation matrix generation step of computing a (v j, t (k + 1)) and to generate an effective matrix (Ω) from the innovation value (v j, t (k + 1)); And
Deriving a generator matrix from the effective matrix Ω and using the generator matrix to calculate the calculated state vector measurements x j (k + 1) (? j, t );
Wherein the multi-target tracking method is based on received signal strength.
상기 항적 갱신단계에서,
상기 표적의 항적 갱신은 상기 표적의 데이터 연관 확률을 상기 추적 필터의 필터 게인 가중치로 입력하여 갱신하고자 하는 표적의 상태 벡터 연산치(xt(k+1)) 및 오차공분산 행렬(Pt(k+1))를 연산함으로써, 상기 생성된 표적의 항적을 갱신하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
The method according to claim 1,
In the navigation update step,
Wake update of the target is the filter gain state of the target desired to be updated by entering a weight vector computed value (x t (k + 1) ) and the error covariance matrix (P t (k of the tracking filter the data associated probability of the target +1)), thereby updating the generated trajectory of the target.
상기 연관 확률 생성단계에서는,
상기 도출된 발생 가능 행렬(θ)을 결합 확률 데이터 연관 기법(JPDA : Joint Probability Data-Association)에 적용하여, 상기 연산된 상태 벡터 측정치(xj(k+1))가 상기 표적에 연관될 데이터 연관 확률(βj,t)을 생성하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
The method of claim 3,
In the association probability generation step,
Applying the derived generated matrix? To a joint probability data association (JPDA) to determine whether the computed state vector measure x j (k + 1) And generating an association probability (? J, t ) based on the received signal strength.
상기 연관 확률 생성단계에서는,
상기 도출된 발생 가능 행렬(θ)을 단순 결합 확률 데이터 연관 기법(CJPDA : Cheap Joint Probability Data-Association)에 적용하여, 상기 연산된 상태 벡터 측정치(xj(k+1))가 상기 표적에 연관될 데이터 연관 확률(βj,t)을 생성하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
The method of claim 3,
In the association probability generation step,
Applying the derived generated matrix? To a simple Joint Probability Data-Association (CJPDA) so that the computed state vector measure x j (k + 1) (? J, t ) to be transmitted to the mobile station based on the received signal strength.
상기 표적의 상태 벡터 연산치(xt(k+1)) 및 오차공분산 행렬(Pt(k+1))은 수학식
및 수학식
(여기서, 상기 S(k+1) 는 이노베이션의 오차공분산 행렬이고, 상기 S-1(k+1)는 상기 S(k+1)의 역함수이며, 상기 W(k+1) 은 추적 필터의 필터게인으로 본 발명에서는 칼만 필터의 필터게인이고, 상기 R(k+1)은 측정잡음의 오차공분산 행렬이며, 상기 H(k+1)은 측정치와 상태 변수의 관계를 나타내는 상태변환 행렬이고, 상기 H'(k+1) 은 H(k+1) 의 역행렬이며, 상기 vt(k) 는 이노베이션의 가중합이고, 상기 β0 는 어떤 측정치와 항적이 연관되지 않는 경우의 데이터 연관 확률이며, 상기 I 는 시스템 행렬임.)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
5. The method of claim 4,
The state vector computed value (x t (k + 1)) and the error covariance matrix (P t (k + 1)
And Equation
(Here, the S (k + 1) is the error covariance matrix of the innovation, the S -1 (k + 1) is of an inverse of the S (k + 1), wherein W (k + 1) is a tracking filter In the present invention, H (k + 1) is a state transformation matrix indicating a relationship between a measured value and a state variable, and R (k + 1) is an error covariance matrix of the measured noise. (K + 1) is an inverse matrix of H (k + 1), v t (k) is a weighted sum of innovation, and β 0 is a data association probability , Where I is a system matrix). ≪ / RTI >
상기 결합 확률 데이터 연관 기법(JPDA)을 적용한 데이터 연관 확률(βj,t)은 수학식및 수학식 및 수학식 (여기서, 상기 c 는 정규화상수(normalized coefficent)이고, 상기 V 는 유효 영역 구간으로 πr|S(k)|1/2로 정의되며, r은 게이트 영역을 결정하는 게이트닝 임계치 상수를 의미하며, 상기 φ 는 현 상태에서 신호 개수로 여기서는 m-1 이고, 상기 N[vj,t(k+1);0;S(k+1)] 는 vj,t 의 평균이 0 이고 분산이 S(k+1) 인 가우시안 분포이며, 상기 τj(θ), δt 는 모든 발생가능행렬(θ)에서의 t 번째 표적(트랙)이 연관된 경우와 j 번째 측정치가 연관된 경우에만 1 값을 갖는 변수이고, 는 t 번째 표적(트랙)의 검출 확률로, 사전에 정의된 시스템 변수이며, 상기 p1 η(at j) 는 j 번째 측정치의 신호 세기이고, 상기 at j 는 PDF(Probability density function)이며, 상기 d 는 표적 신호의 평균 신호대 잡음비를 나타내고 FMCW 레이더로부터 받은 수신 신호 세기에 비례하는 값임.)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
6. The method of claim 5,
The data association probability (β j, t ) applying the joint probability data association technique (JPDA) And Equation And Equation Where c is a normalized coefficient, V is defined as a valid region period, πr S S (k) 1/2 1/2 , r is a gate threshold value for determining a gate region, wherein φ is here, m-1 in number of signals in the current state, the N [v j, t (k + 1); 0; S (k + 1)] is a v j, zero mean of t and variance S (k) is a Gaussian distribution having a value of (k + 1), and τ j (θ) and δ t have a value of 1 only when the t th target (track) in all possible matrices Variable, Is a t detection probability of the first targets (track), and the system variables are defined in advance, wherein p is 1 η (a t j) is the signal strength of the j-th measurement, wherein a t j is a PDF (Probability density function), and , D is a mean signal-to-noise ratio of the target signal, and is a value proportional to a received signal strength received from the FMCW radar).
상기 단순 결합 확률 데이터 연관 기법(CJPDA)을 적용한 데이터 연관 확률(βj,t)은 수학식 (여기서, 상기 λi 는 신호 대 잡음비로서 이고, 상기 p1 η(aj t) 는 j 번째 추출된 표적 신호의 수신 신호 세기이며, 상기 p0 η(at j) 는 노이즈 신호의 수신 신호 세기임.)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
The method according to claim 6,
The data association probability (β j, t ) applying the simple joint probability data association technique (CJPDA) (Where, i is the signal-to-noise ratio And wherein p 1 η (a j t) is the received signal strength of the j-th extracted the target signal, wherein p 0 η (a t j) is being calculated by the received signal strength Im) of the noise signal Multi - target tracking method using received signal strength.
상기 수신 신호 세기(p1 η(aj t))는 수학식 및 수학식 (여기서, 상기 dt 는 상기 각 표적별 신호대 잡음비(λi)를 도출하기 위하여 특정 시간 동안 누적된 수신 신호 세기의 평균값이고, 상기 L 은 신호 세기 평균 연산을 위한 누적 시간임.)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 수신 신호 세기를 이용한 다중 표적 추적 방법.
10. The method according to claim 8 or 9,
The received signal strength p 1 ? (A j t ) And Equation (Where d t is an average value of the received signal strengths accumulated during a specific time in order to derive a signal-to-noise ratio (? I ) for each target, and L is an accumulated time for calculating a signal intensity average) Wherein the multi-target tracking method is based on received signal strength.
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