KR102169085B1 - 멀티스태틱 pcl 시스템을 위한 다중 표적 위치추정 방법 및 장치 - Google Patents

멀티스태틱 pcl 시스템을 위한 다중 표적 위치추정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템에서 다중 표적 위치추정 방법이 제공되고, 상기 방법은 표적정보추정장치에 의해 수행될 수 있다. 한편, 상기 다중 표적 위치추정 방법은, 동일표적매칭을 수행하기 위해 특정 기준에 따라 기준 방송대역을 선정하고 나머지 방송대역을 정렬하는 과정; 유효거리범위와 유효도플러범위를 산출하고, 수신기 간의 유효거리범위를 비교하는 과정; 및 상기 유효도플러범위 비교하여, 매칭리스트의 표적 인덱스에 대해 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로 표적의 위치를 추정하는 과정을 포함하여, 표적 매칭은 단순 비교 과정으로 구성되어 동일 표적 매칭을 위한 시간 지연을 최소화할 수 있다.

Description

멀티스태틱 PCL 시스템을 위한 다중 표적 위치추정 방법 및 장치{Method and Apparatus of Multi-Target Positioning for Multistatic PCL System}
본 발명은 멀티스태틱 PCL 시스템을 위한 다중 표적 위치추정 방법 및 장치에 관한 것이다.
FM(Frequency Modulation) 및 DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 방송 등과 같은 제 3의 송신신호가 직접 수신기에 도래하는 시간과 표적에 반사된 신호가 수신기에 도래하는 도래시간차이를 이용하여 표적의 위치를 탐지하는 PCL(Passive Coherent Location) 기반 수동형 위치탐지 기술은 지역 감시와 같은 민수분야뿐만 아니라 국방분야, 특히 전자전(EW; Electronic Warfare)의 전자전지원(ES; Electronic Support) 장비의 위협탐지 기술로 부각되고 있다.
특히, 다중 송신원의 방송신호를 이용하는 멀티스태틱 PCL 기반의 수동형 위치탐지시스템에서 표적의 3차원 위치를 추정하기 위해서는 3개 이상의 송신원이 필요하며, 각 송신원에서 방사된 방송신호가 수신기에 직접 수신되는 기준신호의 경로와 표적에 반사되어 수신되는 경로의 거리차이인 바이스태틱 거리(Bistatic Range) 정보를 이용하여 표적의 위치를 추정하게 된다. 이러한 환경에서 표적의 개수가 다수인 다중 표적인 경우, 이론적으로 각 송신원마다 표적의 개수만큼의 바이스태틱 거리 정보가 추정된다. 따라서 다중 표적의 정확한 위치추정을 위해서는 각각의 표적에 따른 바이스태틱 거리 정보들을 각 송신원마다 정확하게 매칭(Matching)시키는 동일 표적 매칭 과정이 선행되어야 한다.
한편, 멀티스태틱 PCL 기반의 수동형 위치탐지 기술은 사용하는 송신원의 개수가 많을수록 위치추정의 성능이 향상되어, 정확한 위치탐지성능을 갖기 위해 가능한 많은 송신원을 사용한다. 하지만, 사용되는 송신원의 개수가 증가할수록 동일 표적 매칭 과정에서 바이스태틱 거리 정보가 매칭될 수 있는 경우의 수가 기하급수적으로 증가하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 동일 표적 매칭 과정에서 바이스태틱 거리 정보가 매칭될 수 있는모든 경우의 수를 고려하는 기존의 방법은 그 연산량이 크게 증가되어 시스템 운용에 지장을 초래할 수 있다는 문제점이 있다. 따라서, 적은 연산량을 갖는 동일 표적 매칭 방법이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 멀티스태틱 PCL 시스템을 위한 다중 표적 위치추정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 적은 연산량을 갖는 동일 표적 매칭 방법을 사용하는 멀티스태틱 PCL 시스템을 위한 다중 표적 위치추정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템에서 다중 표적 위치추정 방법이 제공되고, 상기 방법은 표적정보추정장치에 의해 수행될 수 있다. 한편, 상기 다중 표적 위치추정 방법은, 동일표적매칭을 수행하기 위해 특정 기준에 따라 기준 방송대역을 선정하고 나머지 방송대역을 정렬하는 과정; 유효거리범위와 유효도플러범위를 산출하고, 수신기 간의 유효거리범위를 비교하는 과정; 및 상기 유효도플러범위 비교하여, 매칭리스트의 표적 인덱스에 대해 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로 표적의 위치를 추정하는 과정을 포함하여, 표적 매칭은 단순 비교 과정으로 구성되어 동일 표적 매칭을 위한 시간 지연을 최소화할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표적의 위치를 추정하는 과정 이후, 상기 매칭리스트 내의 표적 인덱스 개수와 표적의 개수의 일치여부를 확인하고, 상기 표적 인덱스 개수가 표적의 개수보다 많으면, 상기 추정된 표적의 위치를 확인하여 특정 거리 이내에 있는 표적을 통합 또는 삭제하는 과정을 통하여 추정위치의 모호성을 해결하는 과정을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유효거리범위를 비교하는 과정에서, 기준 방송대역인 첫 번째 방송대역의 첫 번째 표적에 대한 유효거리범위인
Figure 112019000890540-pat00001
과 두 번째 방송대역의 첫 번째 표적에 대한 유효거리범위인
Figure 112019000890540-pat00002
가 겹치는 범위 여부를 비교할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 겹치는 범위가 존재하면 상기 첫 번째 방송대역의 첫 번째 표적인 T(1,1)과 상기 두 번째 방송대역의 첫 번째 표적인 T(2,1)을 연관(association)시키고 두 표적 간의 유효거리범위,
Figure 112019000890540-pat00003
를
Figure 112019000890540-pat00004
에 의해 업데이트할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 추정위치의 모호성을 해결하는 과정에서, 상기 추정된 표적의 위치와 수신기 간의 거리가 상기 유효거리범위 비교 과정에서 도출된 최종 유효거리범위인
Figure 112019000890540-pat00005
에 포함되는지를 확인하고, 상기 최종 유효거리범위 범위에 포함되지 않는 표적 리스트를 매칭리스트에서 삭제할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표적의 위치를 추정하는 과정에서, 상기 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로, 트리(Tree)구조에서 상위가지(Branch)에서 매칭이 되는 경우에만 하위가지에서의의 매칭 과정을 수행하여, 연산량을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표적의 위치를 추정하는 과정에서, 송신원의 개수의 증감에 따라 상기 트리구조의 레벨(level)을 동적으로 변경할 수 있다. 이때, 상기 송신원의 개수가 2N개이면 트리구조를 N 레벨로 설정하고, 상기 송신원의 개수가 N개이고 간섭원의 개수가 K개 이면, 트리구조를 (N+K) 레벨로 설정하되, 간섭 레벨에 따라 K를 동적으로 조정할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템에서 다중 표적 위치추정 장치가 제공된다. 상기 다중 표적 위치추정 장치는, 동일표적매칭을 수행하기 위해 특정 기준에 따라 기준 방송대역을 선정하고 나머지 방송대역을 정렬하고, 유효거리범위와 유효도플러범위를 산출하고, 수신기 간의 유효거리범위를 비교하도록 구성된 표적정보추정장치; 및 상기 유효도플러범위 비교하여, 매칭리스트의 표적 인덱스에 대해 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로 표적의 위치를 추정하는 위치탐지장치를 포함하여, 표적 매칭은 단순 비교 과정으로 구성되어 동일 표적 매칭을 위한 시간 지연을 최소화할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 추정된 바이스태틱 거리를 이용한 동일 표적 매칭 단계에서는 트리(Tree)구조에서 상위가지(Branch)에서 매칭이 되는 경우에만 하위가지에서의의 매칭 과정을 수행하기 때문에 연산량을 크게 줄일 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 송신원의 개수의 증감에 따라 트리구조의 레벨(level)만 동적으로 변경가능하기에 구현이 용이하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 매칭은 단순 비교 과정으로 구성되어 동일 표적 매칭을 위한 시간 지연을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 표적 환경의 멀티스태틱 PCL 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템의 흐름 및 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템의 표적 위치추정부의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 바이스태틱 거리/바이스태틱 도플러 분포의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 유효거리범위 산출의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 유효거리범위 비교를 수행한 예시를 나타낸 도면이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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 사용한다.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 모듈, 블록 및 부는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템에서 다중 표적 위치추정 방법 및 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이와 관련하여, 도 1은 본 발명에 따른 다중 표적 환경의 멀티스태틱 PCL 시스템을 나타낸 도면이다.
우선, 본 발명에서 고려하는 멀티스태틱 PCL 위치탐지시스템은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 수신기(1)를 설치하고, 다수의 FM 및 DMB 등 제 3의 송신원(2)으로부터 송신된 방송신호가 수신기(1)에 직접 수신되는 기준신호(4)의 도착시간과 표적(3)에 반사되어 수신기(1)에 수신되는 표적반사신호(5)의 도착시간의 차이를 추정하고, 이를 거리로 환산한 바이스태틱 거리(Bistatic Range) 정보를 기반으로 위치추정을 수행하게 된다.
한편, 도 2는 본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템의 흐름 및 장치를 나타낸 도면이다.
본 발명은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 신호수신장치(100)의 방송신호 수신부(110), 표적정보추정장치(200)의 방송대역별 신호분리부(210), 기준신호/표적반사신호 분리부(220), 바이스태틱 거리/바이스태틱 도플러 추정부(230), 위치탐지장치(300)의 표적 위치추정부(310), 표적 위치추적부(320) 및 전시장치(400)에서의 결과전시부(410) 등으로 구성된다.
먼저, 수신기(1)는 다수의 안테나 등으로 구성된 신호수신장치(100)을 통하여 각 송신원(2)로부터 송신되는 방송신호를 수신부(110)에 수신하고, 표적정보추정장치(200)의 방송대역별 신호분리부(210)에서 운용자에 의해 선택된 주파수의 방송대역별로 신호를 분리한다.
이후, 기준신호/표적반사신호 분리부(220)에서 방송대역별로 빔포밍 등의 신호처리 과정을 통하여 기준신호(4)와 표적반사신호(5)를 분리하고, 두 신호의 상호상관(Cross-Correlation) 등의 신호처리 과정을 통하여 방송대역별로 바이스태틱 거리(Bistatic Range) 정보와 바이스태틱 도플러(Bistatic Doppler) 정보를 바이스태틱 거리/바이스태틱 도플러 추정부(230)에서 추정한다. 이 후, 위치탐지장치(300)의 표적 위치추정부(310)에서 동일한 표적에 대한 바이스태틱 거리와 바이스태틱 도플러 정보를 방송대역별로 매칭하고, 매칭된 바이스태틱 거리 정보를 기반으로 각 표적(3)에 대한 위치를 추정하게 된다. 위치추정이 완료되면 추정된 표적의 위치정보는 추적필터 등의 신호처리 과정을 통하여 표적 위치추적을 표적 위치추적부(320)에서 수행하고, 최종적으로 다중 표적의 이동 경로를 전시장치(400)의 결과전시부(410)을 통하여 운용자에게 도시된다.
한편, 방송대역별 신호분리부(210)에서 신호분리 이후, 기준신호/표적반사신호 분리부(220)와 바이스태틱 거리/바이스태틱 도플러 추정부(230)에서의 기준신호/표적반사신호 분리 및 바이스태틱 거리/바이스태틱 도플러 추정 과정은 각 방송대역별로 병렬적으로 처리가 가능하다. 마찬가지로, 표적 위치추정부(310)에서 표적에 대한 위치추정 이후, 표적 위치추적부(320)에서의 위치추적도 각 표적별로 병렬처리가 가능하다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템의 표적 위치추정부의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 표적 위치추정부(310)의 흐름도를 개념적으로 도시하고 있다. 먼저, 동일표적매칭 수행의 필요 여부를 판단(311)한다. 동일표적매칭 과정은 매칭 이력이 없는 경우나 시스템 운용 중 탐지된 표적의 개수가 변동되어 방송대역별 바이스태틱 거리/바이스태틱 도플러 정보쌍의 개수가 변경되었을 경우 등에 수행될 수 있다.
본 발명에 대한 설명의 용이성을 위해 표적정보추정장치(200)에서 추정된 바이스태틱 거리/바이스태틱 도플러 정보쌍의 개수, 즉 표적의 개수는 방송대역마다
Figure 112019000890540-pat00006
개로 동일하다고 가정하고, 방송대역의 개수는
Figure 112019000890540-pat00007
개로 가정할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 바이스태틱 거리/바이스태틱 도플러 분포의 예시를 나타낸 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 유효거리범위 산출의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 방송대역의 개수가 4개
Figure 112019000890540-pat00008
, 표적의 개수가 3개
Figure 112019000890540-pat00009
인 경우의 표적정보추정장치(200)에서 추정된 바이스태틱 거리/바이스태틱 도플러 분포의 일례를 보여준다.
먼저, 동일표적매칭이 필요하다고 판단된 경우, 동일표적매칭을 수행하기 위해 특정 기준에 따라 기준 방송대역을 선정하고 나머지 방송대역을 정렬(312)한다.
이후, 유효거리범위와 유효도플러범위를 산출(313)하는 과정을 수행한다. 유효거리범위는 수신기를 기준으로 표적이 위치할 수 있는 거리의 범위로, 수신기와 해당 송신원의 위치를 두 초점으로 하고 바이스태틱 거리가 일정한 위치의 집합인 타원의 특징을 이용하여 다음의 식과 같이 바이스태틱 거리 정보마다 산출한다.
[수학식 1]
Figure 112019000890540-pat00010
여기서,
Figure 112019000890540-pat00011
은
Figure 112019000890540-pat00012
번째 방송대역의
Figure 112019000890540-pat00013
번째 표적의 유효거리범위,
Figure 112019000890540-pat00014
은
Figure 112019000890540-pat00015
번째 방송대역의
Figure 112019000890540-pat00016
번째 표적의 바이스태틱 거리,
Figure 112019000890540-pat00017
은 수신기와 송신원 사이의 거리, 그리고
Figure 112019000890540-pat00018
는 시스템의 바이스태틱 거리 추정 오차를 나타낸다. 도 5는 유효거리범위 산출의 일례를 보여준다.
유효도플러범위는 동일한 표적에 대한 모든 방송대역의 바이스태틱 도플러의 최대 차이값으로, 운용자가 고려하는 수신기와 송신원 사이의 거리, 표적과의 최소/최대거리 및 표적의 최소/최대 이동속도 등을 고려하여 다음의 식과 같이 산출한다.
[수학식 2]
Figure 112019000890540-pat00019
여기서,
Figure 112019000890540-pat00020
은 유효도플러범위,
Figure 112019000890540-pat00021
는 운용자가 고려하는 환경에서 도출될 수 있는 바이스태틱 도플러의 범위이다.
이후, 산출된 유효거리범위를 비교(314)하는 과정을 수행한다. 먼저, 기준 방송대역인 첫 번째 방송대역의 첫 번째 표적에 대한 유효거리범위인
Figure 112019000890540-pat00022
과 두 번째 방송대역의 첫 번째 표적에 대한 유효거리범위인
Figure 112019000890540-pat00023
가 겹치는 범위 여부를 비교한다. 이 때, 겹치는 범위가 존재하면 첫 번째 방송대역의 첫 번째 표적인 T(1,1)과 두 번째 방송대역의 첫 번째 표적인 T(2,1)을 연관(association)시키고 두 표적 간의 유효거리범위,
Figure 112019000890540-pat00024
를 다음과 같이 겹치는 범위로 업데이트한다.
[수학식 3]
Figure 112019000890540-pat00025
한편, 겹치는 범위가 존재하지 않을 경우, T(1,1)과 T(2,1)을 연관시키지 않음으로 나머지 방송대역에 대한 모든 유효거리범위와의 비교는 수행하지 않게 되어 조합 가능한 모든 경우의 수에 대한 비교를 수행하지 않아도 된다. 이 후, 나머지 방송대역의 모든 표적에 대한 유효거리범위 비교를 순차적으로 수행하여 연관된 경우에 대해 최종 범위로 업데이트 시키고, 모든 방송대역에 대해 연관된 경우의 표적 인덱스를 매칭리스트에 기록한다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 유효거리범위 비교를 수행한 예시를 나타낸 도면이다. 즉, 도 6은 T(1,1)을 기준으로 유효거리범위 비교를 수행한 일례를 보여준다.
도 6의 ‘X’ 표시는 겹치는 범위가 없어 연관되지 않음을 나타내며, 트리(Tree)의 상위가지(Branch)에서 연관되지 않으면 하위가지에 대한 비교를 수행하지 않으므로 연산량을 크게 줄일 수 있다. 도 6의 유효거리범위 비교 수행 결과를 보면, T(1,1)이 기준인 경우, 6개의 경우가 유효거리범위 비교(314) 과정에서 매칭 성공하였으며, 방송대역 순서에 따른 표적 인덱스는 (1,1,1,1), (1,1,1,2), (1,1,1,3), (1,3,1,1), (1,3,1,2), (1,3,1,3)이다. 이 후, 기준 방송대역의 나머지 표적인 T(1,2), T(1,3)에 대해서도 동일한 과정을 순차적으로 수행한다.
유효거리범위 비교(314) 과정을 마치면, 매칭리스트에 기록된 모든 표적 인덱스에 대해 유효도플러범위 비교(315) 과정을 수행한다. 표적 인덱스에 포함된 방송대역별 표적의 바이스태틱 도플러 값들의 최대값과 최소값의 차이가 산출된 유효도플러범위인
Figure 112019000890540-pat00026
보다 작으면 연관되었다고 판단하여 매칭리스트에 남겨두고,
Figure 112019000890540-pat00027
보다 크면 연관되지 않았다고 판단하여 해당 표적 인덱스를 매칭리스트에서 삭제한다.
유효도플러범위 비교(315) 과정 이후, 매칭리스트의 모든 표적 인덱스에 대해 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로 표적의 위치추정(316) 과정을 수행한다. 일례로, 표적 인덱스가 (1,2,2,3)이면 바이스태틱 거리 정보 세트는
Figure 112019000890540-pat00028
가 되며, 각 방송대역의 송신원 위치와 바이스태틱 거리값을 이용하여 해당 표적의 위치를 추정하게 된다.
매칭리스트의 위치추정(316) 과정을 마치면, 추정된 위치와 수신기 간의 거리가 유효거리범위 비교(314) 과정에서 도출된 최종 유효거리범위인
Figure 112019000890540-pat00029
에 포함되는지를 확인하는 추정위치 유효거리범위 비교(317) 과정을 수행하여, 해당 유효거리범위 범위에 포함되지 않는 표적 리스트를 매칭리스트에서 삭제한다. 일례로, 위치추정에 사용된 바이스태틱 거리 정보 세트가
Figure 112019000890540-pat00030
이면, 이를 기반으로 추정된 위치와 수신기 간의 거리를 계산하여
Figure 112019000890540-pat00031
의 범위에 포함되는지 확인한다.
추정위치 유효거리범위 비교(317) 과정 이후, 매칭리스트 내의 표적 인덱스 개수와 표적의 개수의 일치여부를 확인하고 표적 인덱스의 개수가 표적의 개수보다 많으면, 추정된 표적의 위치를 확인하여 특정 거리 이내에 있는 표적을 통합 또는 삭제하는 과정 등을 통하여 추정위치의 모호성을 해결(318)한다.
한편, 본 발명에 따른 표적 위치추정 방법은 유효거리범위 비교(314) 과정이나 유효도플러범위 비교(315) 과정 등에서 매칭리스트의 표적 인덱스의 개수와 표적의 개수가 일치하는 경우, 각 표적 인덱스의 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로 표적의 위치추정(316)을 수행하고, 이후의 과정은 생략할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 표적 위치추정 방법은 방송대역별로 표적의 개수가 상이한 경우, 기준 방송대역 선정 및 방송대역 정렬(312) 과정 수행 이후에 유사하거나 동일한 개념으로 나머지 세부과정을 수행하여 매칭리스트를 작성할 수 있다. 이 경우, 매칭리스트 내의 표적 인덱스는 모든 방송대역별 표적이 존재하지 않을 수 있다. 일례로, 표적 인덱스가 (1,1,2,N/A)이면, 네 번째 방송대역에 대한 표적이 연관되지 않은 경우이며, 바이스태틱 거리 정보 세트가
Figure 112019000890540-pat00032
로 정해져 이를 기반으로 표적의 위치추정을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 표적 위치추정 방법은 동일표적매칭이 필요 없다고 판단(311)된 경우, 최신 매칭리스트 내의 모든 표적 인덱스에 대한 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로 표적의 위치추정(316)을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 표적 위치추정 방법은 신호수신장치(100)에서 표적의 신호를 수신할 때마다 반복 수행될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 표적 위치추정 방법은 시스템 운용환경이나 고려하는 표적의 환경에 따라 표적 위치추정(310) 과정 내의 각 세부과정들의 순서가 바뀌거나 생략될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템에서 다중 표적 위치추정 방법에 대하여 살펴보았다. 이에 기반하여, 본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템에서 다중 표적 위치추정 방법에서의 차별적인 기술적 특징과 이러한 특징을 구현하기 위한 구성 및 동작에 대해 살펴보기로 한다.
먼저, 도 3 내지 도 6을 참조하면, 멀티스태틱 PCL 시스템에서 다중 표적 위치추정 방법은, 동일표적매칭을 수행하기 위해 특정 기준에 따라 기준 방송대역을 선정하고 나머지 방송대역을 정렬하는 과정(312) 및 유효거리범위와 유효도플러범위를 산출(313)하고, 수신기 간의 유효거리범위를 비교하는 과정(314)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 다중 표적 위치추정 방법은, 상기 유효도플러범위 비교(315)하여, 매칭리스트의 표적 인덱스에 대해 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로 표적의 위치를 추정하는 과정(316)을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 표적의 위치를 추정하는 과정(316) 이후, 상기 매칭리스트 내의 표적 인덱스 개수와 표적의 개수의 일치여부를 확인하고, 상기 표적 인덱스 개수가 표적의 개수보다 많으면, 상기 추정된 표적의 위치를 확인(317)하여 특정 거리 이내에 있는 표적을 통합 또는 삭제하는 과정을 통하여 추정위치의 모호성을 해결하는 과정(318)이 수행될 수 있다.
한편, 상기 유효거리범위를 비교하는 과정(314)에서, 기준 방송대역인 첫 번째 방송대역의 첫 번째 표적에 대한 유효거리범위인
Figure 112019000890540-pat00033
과 두 번째 방송대역의 첫 번째 표적에 대한 유효거리범위인
Figure 112019000890540-pat00034
가 겹치는 범위 여부를 비교할 수 있다. 이때, 상기 겹치는 범위가 존재하면 상기 첫 번째 방송대역의 첫 번째 표적인 T(1,1)과 상기 두 번째 방송대역의 첫 번째 표적인 T(2,1)을 연관(association)시키고 두 표적 간의 유효거리범위,
Figure 112019000890540-pat00035
를 수학식 3에 의해 업데이트할 수 있다.
한편, 상기 추정위치의 모호성을 해결하는 과정(318)에서, 상기 추정된 표적의 위치와 수신기 간의 거리가 상기 유효거리범위 비교 과정에서 도출된 최종 유효거리범위인
Figure 112019000890540-pat00036
에 포함되는지를 확인할 수 있다. 이에 따라, 상기 최종 유효거리범위 범위에 포함되지 않는 표적 리스트를 매칭리스트에서 삭제할 수 있다.
한편, 상기 표적의 위치를 추정하는 과정(316)에서, 상기 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로, 트리(Tree)구조에서 상위가지(Branch)에서 매칭이 되는 경우에만 하위가지에서의의 매칭 과정을 수행하여, 연산량을 감소시킬 수 있다. 이와 관련하여, 도 6을 참조하면, n과 m은 각각 n번째 방송대역의 m번째 표적의 유효거리범위를 나타낸다. 따라서, 방송대역의 수는 표적 위치 추정 복잡도를 증가시키지 않는 범위 내에서 표적의 수보다 작거나 같게 설정될 수 있다.
한편, 상기 표적의 위치를 추정하는 과정(316)에서, 송신원의 개수의 증감에 따라 상기 트리구조의 레벨(level)을 동적으로 변경할 수 있다. 구체적으로, 상기 송신원의 개수가 2N개이면 트리구조를 N 레벨로 설정할 수 있다.
반면에, 상기 표적의 위치를 추정하는 과정(316)에서, 송신원의 개수와 간섭원의 증감에 따라 상기 트리구조의 레벨(level)을 동적으로 변경할 수 있다. 구체적으로, 상기 송신원의 개수가 N개이고 간섭원의 개수가 K개 이면, 트리구조를 (N+K) 레벨로 설정할 수 있다. 또한, 간섭 레벨에 따라 K를 동적으로 조정하여, 트리구조의 레벨(level)을 동적으로 변경할 수 있다는 장점이 있다. 여기서, 간섭원은 송신원이 아닌 임의의 신호원일 수 있고, 재머(jammer)일 수 있다. 또한, 간섭원은 클러터(clutter)와 같이 표적으로 오 감지될 수 있는 대상을 포함할 수 있다.
예컨대, 간섭원의 수가 K개 이지만, K1개만이 임계치 이상의 간섭을 발생시키면, 트리구조를 (N+K1) 레벨로 감소시킬 수 있다. 또한, 수신기로 제2 임계치 이상의 간섭을 유발할 것으로 판단되는 간섭원의 수가 K2개로 판단되면, 트리구조를 (N+K2) 레벨로 동적 변경 가능하다는 장점이 있다. 이때, 수신기로 제2 임계치 이상의 간섭을 유발할지 여부의 판단은 간섭원의 방사 패턴과 간섭 패턴, 수신기의 방사패턴과 위치 및 방향에 기반하여 결정될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템에서 다중 표적 위치추정 방법 및 장치에 대해 살펴보았다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 멀티스태틱 PCL 시스템에서 다중 표적 위치추정 방법 및 장치의 기술적 효과는 다음과 같다.
다중 송신원의 방송신호를 이용하는 멀티스태틱 PCL 기반의 수동형 위치탐지시스템에서 다중 표적에 대한 위치탐지를 수행하기 위해서는 동일 표적에 대한 표적정보 매칭(matching)이 필수적인 요소이다. 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 다중 표정 위치추정 기법 및 장치는, 추정된 표적정보인 바이스태틱 거리(Bistatic Range)와 바이스태틱 도플러(Bistatic Doppler) 정보를 기반으로 동일 표적에 대한 각 방송대역별 바이스태틱 거리 정보를 매칭하고, 최종단계에서 매칭 후보 리스트의 위치추정 결과를 값을 이용하여 원하는 표적의 개수만큼 매칭하게 된다.
특히, 본 발명에 따르면, 추정된 바이스태틱 거리를 이용한 동일 표적 매칭 단계에서는 트리(Tree)구조에서 상위가지(Branch)에서 매칭이 되는 경우에만 하위가지에서의의 매칭 과정을 수행하기 때문에 연산량을 크게 줄일 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 송신원의 개수의 증감에 따라 트리구조의 레벨(level)만 동적으로 변경가능하기에 구현이 용이하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 매칭은 단순 비교 과정으로 구성되어 동일 표적 매칭을 위한 시간 지연을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들에 대한 설계 및 파라미터 최적화는 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.
1　:수신기
2： 송신원
3： 표적
4： 기준신호
5： 표적반사신호
100： 신호수신장치
200： 표적정보추정장치
300： 위치추정장치
400： 전시장치
110： 방송신호 수신부
210： 방송대역별 신호 분리부
220： 기준신호/표적반사신호 분리부
230： 바이스태틱 거리/바이스태틱 도플러 추정부
310： 표적 위치추정부
320： 표적 위치추적부
410： 결과전시부
311： 동일표적매칭 필요 판단
312： 기준 방송대역 선정 / 방송대역 정렬
313： 유효거리범위 / 유효도플러범위 산출
314： 유효거리범위 비교
315： 유효도플러범위 비교
316： 매칭리스트 위치추정
317： 추정위치 유효거리범위 비교
318： 추정위치 모호성 해결

Claims (7)

  1. 멀티스태틱 PCL 시스템에서 다중 표적 위치추정 방법에서, 상기 방법은 표적정보추정장치에 의해 수행되고, 상기 방법은,
    동일표적매칭을 수행하기 위해 특정 기준에 따라 기준 방송대역을 선정하고 나머지 방송대역을 정렬하는 과정; 및
    유효거리범위와 유효도플러범위를 산출하고, 수신기 간의 유효거리범위를 비교하는 과정;
    상기 유효도플러범위를 비교하여, 매칭리스트의 표적 인덱스에 대해 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로 표적의 위치를 추정하는 과정; 및
    상기 매칭리스트 내의 표적 인덱스 개수와 표적의 개수의 일치여부를 확인하고, 상기 표적 인덱스 개수가 표적의 개수보다 많으면, 상기 추정된 표적의 위치를 확인하여 특정 거리 이내에 있는 표적을 통합 또는 삭제하는 과정을 통하여 추정위치의 모호성을 해결하는 과정을 포함하고,
    상기 추정위치의 모호성을 해결하는 과정에서,
    상기 추정된 표적의 위치와 수신기 간의 거리가 상기 유효거리범위를 비교하는 과정에서 도출된 최종 유효거리범위에 포함되는지를 확인하고,
    상기 최종 유효거리범위에 포함되지 않는 표적 리스트를 매칭리스트에서 삭제하는 것을 특징으로 하는, 다중 표적 위치추정 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 유효거리범위를 비교하는 과정에서,
    기준 방송대역인 첫 번째 방송대역의 첫 번째 표적에 대한 유효거리범위와 두 번째 방송대역의 첫 번째 표적에 대한 유효거리범위가 겹치는 범위가 존재하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 다중 표적 위치추정 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 겹치는 범위가 존재하다고 판단되면 상기 첫 번째 방송대역의 첫 번째 표적과 상기 두 번째 방송대역의 첫 번째 표적을 연관(association)시키고 두 표적 간의 유효거리범위를 업데이트하는 것을 특징으로 하는, 다중 표적 위치추정 방법.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 표적의 위치를 추정하는 과정에서,
    상기 바이스태틱 거리 정보 세트를 기반으로, 트리구조에서 상위가지(Branch)에서 매칭이 되는 경우에만 하위가지에서의 매칭 과정을 수행하여, 연산량을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 다중 표적 위치추정 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 표적의 위치를 추정하는 과정에서,
    송신원의 개수의 증감에 따라 상기 트리구조의 레벨(level)을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는, 다중 표적 위치추정 방법.
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