KR102228565B1 - 경상모호성 제거 장치 및 방법 - Google Patents

경상모호성 제거 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102228565B1
KR102228565B1 KR1020190134766A KR20190134766A KR102228565B1 KR 102228565 B1 KR102228565 B1 KR 102228565B1 KR 1020190134766 A KR1020190134766 A KR 1020190134766A KR 20190134766 A KR20190134766 A KR 20190134766A KR 102228565 B1 KR102228565 B1 KR 102228565B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
platform
angle
value
arrival
ambiguity
Prior art date
Application number
KR1020190134766A
Other languages
English (en)
Inventor
채명호
전종화
조성진
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020190134766A priority Critical patent/KR102228565B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102228565B1 publication Critical patent/KR102228565B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/023—Monitoring or calibrating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

본 발명은 위상 비교 방식 2차원 방향 탐지 장치에서 경상모호성 제거 장치에 관한 것으로, 신호를 수신하는 안테나부, 수신된 신호의 위상차를 이용하여 고각 및 방위각에 해당하는 도래각 및 플랫폼의 자세값을 산출하는 제어부, 산출된 상기 도래각 및 플랫폼의 자세값을 이용하여 경상모호성을 판별하는 경상모호성 판별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

경상모호성 제거 장치 및 방법{MIRROR IMAGE AMBIGUITY REMOVAL APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 고각/방위각을 동시에 추정 가능한 위상 비교 방식 2차원 방향 탐지 장치에서 발생하는 고각/방위각 경상모호성을 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
위상 비교 방식을 이용한 방향 탐지 방식은 2개 이상의 안테나를 이용하여 각 안테나에 수신된 전자파 신호의 위상을 측정 후, 안테나 간의 위상차를 산출하여 입사된 전자파 신호의 입사각을 찾을 수 있는 기술이다.
각 안테나 배치 및 전파의 입사각에 의해 안테나 간 공간 차가 발생하게 된다. 이에 따라 전자파 신호는 안테나 간의 공간 차 만큼 전파 지연이 발생하게 되고, 각 안테나로 수신된 신호 간의 위상차가 발생하게 된다. 설계/제작 간에 장치의 안테나 배치와 안테나 간의 길이를 알고 있으므로, 위상차를 이용하여 전자파 신호의 입사각을 알 수 있다.
이 때, 앞에서 특정 입사각을 갖는 신호가 같은 입사각의 거울상으로 입사된 신호의 공간 차는 같다. 예를 들면, 방향 탐지 장치가 입사각 30도의 신호와 입사각 150도의 신호원을 수신할 때, 안테나 간 공간 차는 서로 동일하게 된다. 따라서 특정 입사각을 갖고 들어오는 신호와 이것의 거울상에서 들어오는 신호의 위상차 값이 같게 되어 방향 탐지 장치가 이를 구분하지 못하는 현상이 발생하는데, 이것을 경상모호성 혹은 거울상 모호성이라고 한다. 하지만 이론적인 것과는 다르게, 제작 시에는 수신 안테나의 위상 특성 및 플랫폼의 특성 등에 의해, 거울상 모호성이 발생하는 지점이 정확히 거울상에 존재하지는 않는다.
위상비교를 이용한 2차원 방향 탐지 장치는, 최소 3개 이상의 안테나 배치로 방위각 및 고각 베이스 라인을 갖는 안테나 배치를 구성하여, 고각/ 방위각 방향 탐지가 가능하다. 위상비교 방식을 이용한 방향 탐지 장치는 탐지 범위 안/탐지 범위 밖의 신호의 방향을 구별하지 못하는 경상모호성(Mirror Image Ambiguity)이 발생하게 되며, 이를 해결하기 위해서는 일반적으로 추가적인 안테나를 장착하여 추가적인 안테나에서 수신되는 전력 차를 확인하여 구분하게 된다. 즉 종래의 방향 탐지 장치는 발명의 경상모호성을 제거하기 위해 추가적인 안테나를 요하므로 하드웨어 부피가 크고, 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은 2차원 방향 탐지 장치의 경상모호성 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 플랫폼의 회전을 이용하여 방향 탐지 장치의 경상모호성(Mirror Image Ambiguity)을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시 예는 경상모호성 제거 장치에 관한 것으로, 신호를 수신하는 안테나부, 수신된 신호의 위상차를 이용하여 고각 및 방위각에 해당하는 도래각 및 플랫폼의 자세값을 산출하고 플랫폼의 자세를 제어하는 제어부, 및 플랫폼의 자세와 상기 도래각을 이용하여 기준 값을 산출하고, 플랫폼 회전 시에서 회전 완료 까지 각 시점의 플랫폼의 자세와 상기 기준 값을 이용하여 각 시점의 예측 방탐값을 산출하여 각 시점의 산출된 상기 도래각 및 각 시점의 예측 방탐값을 이용하여 경상모호성을 판별하는 경상모호성 판별부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 수신된 신호 사이의 위상차를 산출하는 위상차 산출부, 산출된 상기 위상차를 이용하여 고각 및 방위각에 해당하는 도래각을 산출하는 도래각 추정부, 상기 제어부가 설치된 플랫폼의 자세값을 산출하고 플랫폼의 자세를 제어하는 플랫폼 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 플랫폼 제어부는, 3축 자이로센서로부터 측정된 자세값을 상기 경상모호성 판별부로 송신하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 경상모호성 판별부는, 산출된 상기 고각 및 방위각에 해당하는 도래각 및 플랫폼의 자세값을 이용하여 기준 값을 산출한다. 일 실시 예에 있어서, 상기 경상모호성 판별부는, 미리 설정한 플랫폼의 특정 축의 회전 값을 회전하도록 플랫폼 제어부에 명령을 전달한다.
일 실시 예에 있어서, 플랫폼 제어부는 플랫폼을 제어하여 특정 축을 미리 설정한 회전 값 만큼 회전을 수행하도록 플랫폼을 제어한다. 또한 3축 자이로 센서를 이용하여 측정한 플랫폼의 자세 값이 기 설정한 플랫폼의 자세가 되었을 경우, 플랫폼의 회전을 종료하도록 플랫폼을 제어한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 경상모호성 판별부는, 플랫폼의 회전이 완료될 때까지 각 시점의 플랫폼 자세 값과 상기 계산한 기준 값을 이용하여 각 시점의 예측 방탐값을 계산한다. 그 후, 상기 계산한 각 시점의 예측 방탐값과 그리고 각 시점의 상대 고각/방위각에 해당하는 도래각을 이용하여 상관관계 판단을 수행하며, 이 과정을 각 시점마다 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 상관관계 판단은, 각 시점의 상대 고각 및 방위각에 해당하는 도래각을 각 시점의 예측 방탐값과 비교하여, 설정한 임계값 이하일 경우, 성공 개수를 하나 늘리고, 그렇지 않을 경우 실패 개수를 하나 늘리는 방식으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 경상모호성 판별부는, 상기 상관관계 판단에 따라 결정된 성공 개수의 확률이 기 설정된 확률보다 큰 경우, 방향탐지장치의 탐색 범위 이내로 결정하고, 기 설정된 확률보다 작은 경우, 방향탐지장치의 탐색 범위 밖으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예는 경상모호성 제거 방법에 관한 것으로, 안테나가 신호를 수신하는 단계, 상기 수신된 신호를 이용하여 안테나 사이의 위상차를 산출하고, 산출된 위상차를 기반으로 고각 및 방위각에 해당하는 도래각 및 플랫폼의 자세값을 산출하는 단계, 및 상기 산출된 도래각 및 자세값을 기반으로 경상모호성을 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 도래각 및 플랫폼의 자세값을 산출하는 단계는, 상기 수신된 신호 사이의 위상각을 산출하는 단계, 산출된 상기 위상차를 이용하여 고각 및 방위각에 해당하는 도래각을 산출하는 단계 및 3축 자이로센서로부터 측정된 플랫폼의 자세값을 기반으로 플랫폼을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 2차원 방향 탐지 장치의 경상모호성 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 플랫폼의 회전을 이용하여 방향 탐지 장치의 경상모호성(Mirror Image Ambiguity)을 해결하기 위한 것이다. 즉 플랫폼의 회전을 이용하여 각 시점의 변화된 자세 값과 방향 탐지 값을 이용하면, 경상모호성을 제거할 수 있다. 이로 인해 추가적인 안테나를 사용한 방향 탐지 장치에 비해 하드웨어 부피 및 복잡도를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경상모호성 제거 장치의 구성도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경상모호성 제거 장치의 제어부의 구성도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경상모호성 제거 장치의 동작을 설명하기 위한 참고 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경상모호성 제거 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경상모호성 제거 방법의 동작을 설명하기 위한 참고 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 플랫폼의 회전을 이용하여 위상비교 2차원 방향 탐지 장치의 경상모호성을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이하에서 설명할 본 발명은 방향 탐지 장치가 장착된 플랫폼의 자세 값과, 방향 탐지 장치에서 출력되는 상대 고각/방위각 값을 이용하여 경상모호성이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 플랫폼의 자세를 일정 값으로 회전시키게 되면, 플랫폼에 장착된 3축 자이로 센서를 통해 현재 자세와 변화된 자세 값을 알 수 있다. 이 때, 플랫폼이 회전될 때의 각 시점에서 방향 탐지 장치의 출력된 상대 고각/방위각 값과 변화된 자세 값의 상관관계를 이용하여 방향 탐지 장치의 경상모호성을 해결하게 된다. 플랫폼을 회전하는 방법에는 플랫폼 자체적으로 회전하는 경우 이외에도, 플랫폼에 부착된 회전이 가능한 장비인 짐벌(Gimbal) 등을 이용하여 회전하는 방법도 이에 포함될 수 있다.
여기서 본 발명에서의 경상모호성(Mirror Image Ambiguity)이란, 방향 탐지 장치는 탐지 범위 안/탐지 범위 밖의 신호의 방향을 구별하지 못하는 모호성이다. 구체적으로 예를 들면, 방향 탐지 장치가 입사각 30도의 신호와 입사각 150도의 신호원을 수신할 때, 안테나 간 공간 차는 서로 동일하게 된다. 따라서 특정 입사각을 가지고 들어오는 신호와 이 신호의 거울상에서 들어오는 신호의 위상차 값이 같게 되어 방향 탐지 장치가 이를 구분하지 못하는 현상이 발생하는데, 이것을 경상모호성 혹은 거울상 모호성이라고 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경상모호성 제거 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 경상모호성 제거 장치는, 안테나부(100), 제어부(200), 및 경상모호성 판별부(300)를 포함할 수 있다. 다만 상술한 구성요소는 본 발명의 일 실시 예에 따른 것으로, 본 발명에 따른 경상모호성 제거 장치의 구성요소를 제한하는 것은 아니므로, 상술한 구성요소를 모두 포함 할 수 있고, 어느 하나를 생략할 수 있다. 또한 상술한 구성요소 외 다른 구성 요소를 추가로 포함할 수 있음은 자명하다.
이하에서는 각각의 구성요소를 설명하도록 한다. 먼저, 안테나부(100)는, 최소 3개 이상(N개)의 안테나 배치로 상대 고각/방위각 베이스라인을 구성할 수 있다. 각 안테나부는 신호를 수신 받고 위상차를 산출하기 위해 제어부(200)로 신호를 출력할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(200)는, 위상차 산출부(210), 도래각 추정부(220) 및 플랫폼 제어부(230)를 포함할 수 있다. 다만 상술한 구성요소는 본 발명의 일 실시 예에 따른 것으로, 본 발명에 따른 제어부의 구성요소를 제한하는 것은 아니므로, 상술한 구성요소를 모두 포함 할 수 있고, 어느 하나를 생략할 수 있다. 또한 상술한 구성요소 외 다른 구성 요소를 추가로 포함할 수 있음은 자명하다.
먼저 위상차 산출부(210)는, 상기 안테나부(100)로부터 신호를 입력받고, 수신된 신호를 이용하여 각 안테나 사이의 위상차를 산출할 수 있다.
한편, 도래각 추정부(220)는, 상술한 위상차 산출부로부터 산출한 최대 위상차를 이용하여 상대 고각/방위각을 추정할 수 있다.
플랫폼 제어부(230)는, 방향 탐지 장치가 장착된 플랫폼의 자세를 3축 자이로센서를 이용하여 플랫폼의 자세를 제어할 수 있다. 또한 플랫폼 제어부(230)는 3축 자이로센서로부터 측정된 자세 정보를 경상모호성 판별부(300)로 출력할 수 있다.
한편, 경상모호성 판별부(300)는, 플랫폼의 자세와 추정된 상대 고각/방위각을 이용하여 기준 값을 산출할 수 있다. 또한 플랫폼 회전 시, 플랫폼의 회전이 완료될 때까지 각 시점의 플랫폼의 자세와 상기 산출한 기준 값을 이용하여 각 시점의 예측 방탐 값을 산출한 후, 각 시점에서 추정된 상대 고각/방위각에 해당하는 도래각과 예측 방탐 값의 상관관계를 파악하여 경상모호성을 판별할 수 있다.
도 3을 참조하면, 정보의 흐름을 중심으로 각각의 구성요소를 다음과 같이 설명하였다.
먼저 안테나부(100)에서, 각 안테나부는 신호를 수신 받고 위상차를 산출하기 위해 위상차 산출부로 신호를 출력한다. 위상차 산출부(210)는 안테나부(100)로부터 입력된 신호를 이용하여 각 안테나 간의 위상차를 산출하고, 산출된 위상차를 도래각 추정부(220)로 출력한다. 도래각 추정부(220)는 위상차 산출부(210)로부터 입력받은 산출한 최대 위상차를 이용하여 상대 고각/방위각을 추정할 수 있다. 도래각 추정부(220)는 추정된 고각/방위각을 경상모호성 판별부(300)로 출력하고, 플랫폼 제어부(230)는 3축 자이로센서로부터 측정된 자세 정보를 경상모호성 판별부(300)로 출력할 수 있다. 또한 측정된 자세 정보를 이용하여 플랫폼의 자세를 제어할 수 있다.
따라서 경상모호성 판별부(300)는, 플랫폼의 자세와 추정된 상대 고각/방위각을 이용하여 기준 값을 산출할 수 있다. 또한 플랫폼 회전 시, 플랫폼의 회전이 완료될 때까지 각 시점의 플랫폼의 자세와 상기 산출한 기준 값을 이용하여 각 시점의 예측 방탐 값을 산출한 후, 각 시점에서 추정된 상대 고각/방위각에 해당하는 도래각과 예측 방탐 값의 상관관계를 파악하여 경상모호성을 판별할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방향 탐지 장치의 경상모호성 제거 장치의 구성요소별로 설명하였다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 방향 탐지 장치의 경상모호성 제거 방법을, 경상모호성 판별 방법을 중심으로 설명하도록 한다. 이때 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방향 탐지 장치의 경상모호성 제거 방법을 도시한 흐름도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경상모호성 판별 방법을 구체적으로 설명하기 위한 참고 도면이다.
도 4를 참조하면, 먼저 본 발명의 일 실시 예에 따른 방향 탐지 장치의 경상모호성 제거 방법은, 최소 3개 이상(N개)의 안테나 배치로 구성된 안테나부로부터 신호를 수신한다(S410). 수신된 신호의 위상을 측정한 후 안테나 사이의 위상차를 산출한다(S420). 산출한 최대 NC2개의 위상차를 이용하여 고각/방위각을 추정한다(S430).
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 방향 탐지 장치의 경상모호성 제거 장치 및 방법에서의 경상모호성 판별 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
경상모호성 판별부(300)는, 방향 탐지 장치에서 신호원을 수신 후 상대 고각/방위각을 추정할 수 있는 상태에서 동작할 수 있다.
신호가 탐지되면(S510), 먼저 방향 탐지 장치에서 추정한 #0번째 상대 고각/방위각 값을 구좌표계의 절대 고각 및 방위각으로 변환한 후, 직각 좌표계로 변환하고 이를 #0번째 플랫폼 자세 값을 이용하여 바디 프레임(body frame)에서 네비게이션 프레임(navigation frame)으로 변환한다. 이는 방향 코사인 행렬 등의 방법을 활용할 수 있다. 그리고 기 변환한 네비게이션 프레임(navigation frame) 결과 값을 기준 값으로 사용할 수 있다.
상대 고각/방위각을 고각/방위각으로 변환하는 식은 아래의 수학식 1과 같다. 본 식은 상대 고각/방위각은 x축 기준의 값으로 정의하고 기술한 것이다.
Figure 112019110157841-pat00001
여기서,
Figure 112019110157841-pat00002
은 #0번째의 상대 고각,
Figure 112019110157841-pat00003
은 #0번째의 고각,
Figure 112019110157841-pat00004
은 #0번째의 상대 방위각,
Figure 112019110157841-pat00005
은 #0번째의 방위각이다.
한편, 고각/방위각을 직각좌표계로 변환하는 식은 아래의 수학식 2와 같다.
Figure 112019110157841-pat00006
여기서,
Figure 112019110157841-pat00007
,
Figure 112019110157841-pat00008
,
Figure 112019110157841-pat00009
는 직각좌표계의 x, y, z축의 #0번째의 값을 의미하고, r은 구좌표계의 r축의 값을 의미한다.
이 때, r = 1로 정의하고 단위 구에서의 직각좌표계를 산출할 수 있다.
바디 프레임(body frame)을 네비게이션 프레임(navigation frame)으로 변환하는 식은 아래의 수학식 3과 같다.
Figure 112019110157841-pat00010
여기서,
Figure 112019110157841-pat00011
는 네비게이션 프레임(navigation frame)의 결과 값이며, 이는 기준 값으로 사용할 값이다(S520).
또한
Figure 112020126629710-pat00027
는 바디 프레임(body frame)을 네비게이션 프레임(navigation frame)으로 변환할 방향 코사인 행렬이며, 방향 코사인의 순서와 부호는 적용되는 상황에 따라 변경될 수 있다. 본 명세서에서는 일 실시 예에 따라
Figure 112020126629710-pat00013
의 순서로 적용하였다.
한편, 요(yaw), 피치(pitch), 롤(roll)은 플랫폼의 자세각을 의미하며, yaw#0, pitch#0, roll#0은 #0번째의 플랫폼의 자세각을 의미한다.
이 때, 방향 탐지 장치가 특정 각으로 틸팅(tilting)되어있을 경우, 아래의 수학식 4를 통해 틸팅 각도(tilting angle)의 축의 방향과 값이 적용된
Figure 112019110157841-pat00014
를 이용하여 기준 값을 도출할 수 있다.
Figure 112019110157841-pat00015
한편 경상모호성 판별부는 플랫폼 제어부에 플랫폼의 회전을 요청할 수 있다(S530). 플랫폼 제어부는 플랫폼을 제어하여 특정 축을 미리 설정한 회전 값 만큼 회전을 수행하도록 제어한다. 플랫폼이 회전하는 동안 각 시점에서 갱신되는 자세 값을 이용하여, 기준 값의 네비게이션 프레임(navigation frame)을 바디 프레임(body frame)으로 변환한 후 각 시점에서의 예측 상대 고각/방위각을 계산한다(S540, S560). 이 값과 방향 탐지 장치에서 출력되는 각 시점의 상대 고각/방위각 값의 상관관계 판단을 아래 수학식 5와 같이 수행한다(S550, S570).
Figure 112019110157841-pat00016
여기서,
Figure 112019110157841-pat00017
은 #n 시점에서의 예측 직각 좌표값이며, 이를 이용하여 산출한 #n 시점에서의 예측 고각/방위각 값은 아래 수학식 6과 같다. #n의 범위는 #1~#(n-1)이다.
Figure 112019110157841-pat00018
수학식 6을 이용하여 #n 시점에서의 예측 고각/방위각 값을 이용하여 산출한 #n 시점에서의 예측 상대 고각/방위각인 예측 방탐 값은 아래 수학식 7과 같다.
Figure 112019110157841-pat00019
한편, 방향 탐지 장치가 특정 각으로 틸팅(tilting) 되어있을 경우, 아래 수학식 8을 통해 틸팅 각(tilting angle)의 축의 방향과 값이 적용된
Figure 112019110157841-pat00020
을 이용하여 예측 방탐 값을 구할 수 있다.
Figure 112019110157841-pat00021
상관관계 판단은 추정된 고각 및 방위각에 해당하는 도래각과 예측 방탐 값의 차이가 특정 임계값(Thr) 이하일 경우, 성공 개수를 하나 늘리고, 그렇지 않을 경우 실패 개수를 하나 늘리는 방식으로 수행할 수 있다.
플랫폼의 회전이 완료될 때까지 각 시점의 플랫폼의 자세와 상기 산출한 기준 값을 이용하여 각 시점의 예측 방탐 값을 산출한 후, 각 시점에서 추정된 상대 고각/방위각에 해당하는 도래각과 예측 방탐 값의 상관관계를 파악하여 경상모호성을 판별할 수 있다. 상관관계 판단은 각 시점마다 반복 수행한다. 플랫폼 제어부는 3축 자이로 센서를 이용하여, 측정한 플랫폼의 자세 값이 기 설정한 플랫폼의 자세가 되었을 경우, 플랫폼의 회전을 종료하도록 플랫폼을 제어한다. 플랫폼 회전이 완료되면(S580), 총 상관관계 판단 횟수에서의 성공 개수의 확률을 산출하여 특정 확률(K)과 비교할 수 있다(S590). 성공 개수의 확률이 특정 확률(K)보다 큰 경우 방향 탐지 장치 탐색 범위(FOV) 내에 있다고 판단한다(S591). 한편, 성공 개수의 확률이 특정 확률(K)보다 작을 경우 탐색 범위 밖에 있다고 판단(S592)하여 경상모호성을 해결할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 2차원 방향 탐지 장치의 경상모호성 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 플랫폼의 회전을 이용하여 방향 탐지 장치의 경상모호성(Mirror Image Ambiguity)을 해결하기 위한 것이다. 즉 플랫폼의 회전을 이용하여 각 시점의 변화된 자세 값과 방향 탐지 값을 이용하면, 경상모호성을 제거할 수 있다. 이로 인해 추가적인 안테나를 사용한 방향 탐지 장치에 비해 하드웨어 부피 및 복잡도를 줄일 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어 모듈을 포함할 수도 있다. 따라서 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 안테나부
200: 제어부
210: 위상차 산출부
220: 도래각 추정부
230: 플랫폼 제어부
300: 경상모호성 판별부

Claims (11)

  1. 신호를 수신하는 안테나부;
    수신된 신호의 위상차를 이용하여 고각 및 방위각에 해당하는 도래각 및 플랫폼의 자세 값을 산출하고 플랫폼의 자세를 제어하는 제어부; 및
    산출된 각 시점의 상기 도래각 및 각 시점의 예측 방탐 값을 이용하여 경상모호성을 판별하는 경상모호성 판별부;를 포함하는 경상모호성 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신된 신호 사이의 위상각을 산출하는 위상차 산출부;
    산출된 상기 위상차를 이용하여 고각 및 방위각에 해당하는 도래각을 산출하는 도래각 추정부;
    상기 제어부가 설치된 플랫폼의 자세를 산출하고 플랫폼의 자세를 제어하는 플랫폼 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경상모호성 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플랫폼 제어부는,
    3축 자이로센서로부터 측정된 자세값을 상기 경상모호성 판별부로 출력하는 것을 특징으로 하는 경상모호성 제거 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 3축 자이로 센서를 이용하여, 측정한 플랫폼의 자세 값이 기 설정한 플랫폼의 자세가 되었을 경우, 플랫폼의 회전을 종료하는 것을 특징으로 하는 경상모호성 제거 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 경상모호성 판별부는,
    산출된 상기 고각 및 방위각에 해당하는 도래각 및 플랫폼의 자세값을 이용하여 기준 값을 산출 하고, 플랫폼 제어부에 특정 플랫폼의 축으로 회전을 요청하는 것을 특징으로 하는 경상모호성 제거 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 경상모호성 판별부는,
    플랫폼의 회전이 완료될 때까지 각 시점의 플랫폼 자세 값과 상기 산출한 기준 값을 이용하여 각 시점의 예측 방탐값을 산출하고, 이를 각 시점의 상대 고각/방위각에 해당하는 도래각과 상관관계 판단을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 경상모호성 제거 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상관관계 판단은,
    각 시점의 상대 고각 및 방위각에 대한 도래각을 각 시점의 예측 방탐값과 비교하고, 비교 결과 그 차이값이 기 설정된 임계값 이하일 경우, 성공 개수를 하나 늘리고, 그렇지 않을 경우 실패 개수를 하나 늘리는 방식으로 수행하는 것을 특징으로 하는 경상모호성 제거 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 경상모호성 판별부는,
    상기 상관관계 판단에 따라 결정된 성공 개수의 확률이 기 설정된 확률보다 큰 경우, 방향탐지장치의 탐색 범위 이내로 결정하고, 기 설정된 확률보다 작은 경우, 방향탐지장치의 탐색 범위 밖으로 결정하는 것을 특징으로 하는 경상모호성 제거 장치.
  9. 안테나가 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호를 이용하여 안테나 간의 위상차를 산출하고, 산출된 위상차를 기반으로 고각 및 방위각에 해당하는 도래각 및 플랫폼의 자세값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 도래각 및 자세값을 기반으로 경상모호성을 판별하는 단계;를 포함하는 경상모호성 제거 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    도래각 및 플랫폼의 자세값을 산출하는 단계는,
    상기 수신된 신호 사이의 위상각을 산출하는 단계;
    산출된 상기 위상차를 이용하여 고각 및 방위각에 해당하는 도래각을 산출하는 단계; 및
    3축 자이로센서로부터 측정된 플랫폼의 자세값을 기반으로 플랫폼을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경상모호성 제거 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 경상모호성을 판별하는 단계는,
    산출된 상기 고각 및 방위각에 해당하는 도래각 및 플랫폼의 자세값을 이용하여 경상모호성을 판별하고, 경상모호성을 판별한 정보를 다시 상기 플랫폼을 제어하는 것을 특징으로 하는 경상모호성 제거 방법.
KR1020190134766A 2019-10-28 2019-10-28 경상모호성 제거 장치 및 방법 KR102228565B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190134766A KR102228565B1 (ko) 2019-10-28 2019-10-28 경상모호성 제거 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190134766A KR102228565B1 (ko) 2019-10-28 2019-10-28 경상모호성 제거 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102228565B1 true KR102228565B1 (ko) 2021-03-16

Family

ID=75223742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190134766A KR102228565B1 (ko) 2019-10-28 2019-10-28 경상모호성 제거 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102228565B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006126181A (ja) * 2004-10-01 2006-05-18 Mitsubishi Electric Corp 移動体姿勢検出装置
KR20150103984A (ko) * 2014-03-04 2015-09-14 국방과학연구소 위상비교 방향 탐지 장치의 방탐 모호성 검출 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006126181A (ja) * 2004-10-01 2006-05-18 Mitsubishi Electric Corp 移動体姿勢検出装置
KR20150103984A (ko) * 2014-03-04 2015-09-14 국방과학연구소 위상비교 방향 탐지 장치의 방탐 모호성 검출 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107909612B (zh) 一种基于3d点云的视觉即时定位与建图的方法与系统
US8577637B2 (en) System and method of magnetic compass calibration
US10319356B2 (en) Transducer array having a transceiver
CN113256712B (zh) 定位方法、装置、电子设备和存储介质
CN107784671B (zh) 一种用于视觉即时定位与建图的方法与系统
US9103863B2 (en) Method and apparatus for measuring a location of a terminal using magnetic field
TWI546540B (zh) 在世界座標系統中使用行動裝置中之加速檢測儀以估計重力向量之方法，行動裝置及電腦程式產品
CN112969934A (zh) 用于减轻光测距和检测系统中的光学串扰的系统和方法
WO2020045100A1 (ja) 測位装置および測位方法
JP2012207919A (ja) 異常値判定装置、測位装置、及びプログラム
US20200090339A1 (en) Method and Apparatus for Representing Environmental Elements, System, and Vehicle/Robot
US10746871B2 (en) Electronic device, control method thereof and recording medium
WO2022127300A1 (zh) 确定到达角的方法及其相关产品
WO2018214605A1 (zh) 智能终端设备的定位方法、装置和关联的智能终端设备
US20210067872A1 (en) Information Processing Apparatus And Computer-Readable Recording Medium
KR101502551B1 (ko) 하이브리드 방식 기반의 타겟 추적 장치
KR20200020233A (ko) 구형 마이크로폰 어레이를 이용한 음원의 입사 방향 추정방법
KR102228565B1 (ko) 경상모호성 제거 장치 및 방법
CN106569180B (zh) 一种基于Prony方法的方位估计算法
CN110413177B (zh) 一种用于电子书翻页的方法与设备
JP2008261720A (ja) アンビギュイティ処理装置
US9612121B2 (en) Locating position within enclosure
CN216485497U (zh) 一种用于水下机器人的定位系统
US20210201011A1 (en) Data processing method for multi-sensor fusion, positioning apparatus and virtual reality device
CN116482602B (zh) 一种基于无线电波的无人机定位方法及定位系统

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant