KR102425493B1 - Method for estimating location of unknown multiple signal sources based on closed-form, apparatus and computer program for performing the method - Google Patents

Method for estimating location of unknown multiple signal sources based on closed-form, apparatus and computer program for performing the method Download PDF

Info

Publication number
KR102425493B1
KR102425493B1 KR1020220050174A KR20220050174A KR102425493B1 KR 102425493 B1 KR102425493 B1 KR 102425493B1 KR 1020220050174 A KR1020220050174 A KR 1020220050174A KR 20220050174 A KR20220050174 A KR 20220050174A KR 102425493 B1 KR102425493 B1 KR 102425493B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
receiving station
station
signal source
receiving
unknown
Prior art date
Application number
KR1020220050174A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
고요한
부성춘
이철수
임재욱
박진오
Original Assignee
엘아이지넥스원 주식회사
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 엘아이지넥스원 주식회사 filed Critical 엘아이지넥스원 주식회사
Priority to KR1020220050174A priority Critical patent/KR102425493B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102425493B1 publication Critical patent/KR102425493B1/en

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
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/10—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca 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
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/52—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using a receiving antenna moving, or appearing to move, in a cyclic path to produce a Doppler variation of frequency of the received signal

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

According to an exemplary embodiment of the present invention, a method for estimating a location of unknown multiple signal sources based on closed-form and an apparatus and computer program for performing the same can specify and estimate a location of multiple signal sources without ambiguity occurring in a conventional technology even when estimating a location of unknown multiple signal sources by performing location estimation based on closed-form using observation combination information. In addition, the present invention can be strong for estimation noise of the observation combination information and, as a result, improve reliability for location estimation of multiple signal sources by coupling a location value estimated by performing location estimation based on closed-form after changing a standard receiving station.

Description

닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법, 이를 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램{Method for estimating location of unknown multiple signal sources based on closed-form, apparatus and computer program for performing the method}Method for estimating location of unknown multiple signal sources based on closed-form, apparatus and computer program for performing the method

본 발명은 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법, 이를 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미상 신호원의 위치를 추정하는, 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a closed shape-based method for estimating the location of an unknown multiple signal source, an apparatus for performing the same, and a computer program, and more particularly, to a method, apparatus and computer program for estimating the location of an unknown signal source.

이동 통신, 교통, 항공, 국방 등 다양한 산업 분야에서 위치 기반 서비스에 대한 수요가 증가하고 있다. 미상의 다중 신호가 존재하는 경우에 이에 대한 수동적/능동적 대응을 위해 미상 다중 신호에 대한 위치 추정 필요성이 대두되고 있다.Demand for location-based services is increasing in various industries such as mobile communication, transportation, aviation, and national defense. In order to passively/actively respond to the presence of unknown multiple signals, the need for position estimation for unknown multiple signals is emerging.

종래 기술은 TDOA(time difference of arrival) 기반 위치 추정 기술, FDOA(frequency difference of arrival) 기반 위치 추정 기술, AOA(angle of arrival) 기반 위치 추정 기술, 이종 기술을 결합한 Hybrid 기반 위치 추정 기술이 있다. TDOA 기반 위치 추정 기술은 상호 상관을 통한 TDOA 값을 추정한 후, 이 값들을 결합하여 위치를 추정한다. FDOA 기반 위치 추정 기술은 센서와 신호원 사이의 도플러 편이의 차이를 추정한 후, 이 값들을 결합하여 위치를 추정한다. AOA 기반 위치 추정 기술은 신호원의 입사 방향을 추정한 후, 이 값들을 결합하여 위치를 추정한다. Hybrid 기반 위치 추정 기술은 상기 기술한 값들을 결합하여 위치를 추정한다.In the prior art, there are a time difference of arrival (TDOA)-based location estimation technique, a frequency difference of arrival (FDOA)-based location estimation technique, an angle of arrival (AOA)-based location estimation technique, and a hybrid-based location estimation technique combining heterogeneous techniques. The TDOA-based location estimation technique estimates the TDOA value through cross-correlation, and then combines these values to estimate the location. The FDOA-based position estimation technique estimates the difference in Doppler shift between the sensor and the signal source, and then combines these values to estimate the position. The AOA-based position estimation technique estimates the incident direction of the signal source and then combines these values to estimate the position. Hybrid-based location estimation technology estimates location by combining the above-described values.

그러나, 종래의 TDOA 기반 위치 추정 기술, FDOA 기반 위치 추정 기술, AOA 기반 위치 추정 기술, Hybrid 기반 위치 추정 기술은 미상의 단일 신호원에 대해서만 위치를 추정할 수 있다. 종래 기술을 사용하여 미상의 다중 신호원으로부터 입사되는 신호를 측정하여 위치를 추정하면, 가상 위치로 추정되는 모호성이 발생하게 된다. 종래 기술에서 실제 위치와 가상 위치 추정의 확률적 분포를 판단 기준으로 하여 모호성을 해결하였으나, 확률적 분포 특성에 따라 위치 추정이 되지 않는 경우가 발생하고, 위치 추정을 특정 지을 수 없는 문제점이 있다.However, the conventional TDOA-based positioning technology, FDOA-based positioning technology, AOA-based positioning technology, and hybrid-based positioning technology can estimate the position of only an unknown single signal source. When a position is estimated by measuring a signal incident from multiple unknown signal sources using the prior art, an ambiguity estimated as a virtual position occurs. In the prior art, although the ambiguity was solved by using the probabilistic distribution of the actual position and the virtual position estimation as a criterion for determination, the position estimation may not be performed depending on the probabilistic distribution characteristic, and there is a problem that the position estimation cannot be specified.

본 발명이 이루고자 하는 목적은, 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 기반으로 미상 다중 신호원의 위치를 추정하는, 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법, 이를 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for estimating the position of an unknown multiple signal source based on a closed form position estimation function, a closed form-based unknown multiple signal source position estimation method, an apparatus for performing the same, and a computer program .

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified in the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법은, 복수의 수신국 각각에서 다수 송신원의 송신 신호가 혼합된 수신 신호를 획득하는 단계; 미리 설정된 수신국 선택 조건을 기반으로 상기 복수의 수신국으로 이루어진 수신국 집합에서 하나의 수신국을 기준 수신국으로 선택하는 단계; 상기 복수의 수신국 각각에서 수신한 상기 수신 신호를 기반으로, 상기 기준 수신국과 상기 수신국 집합에서 상기 기준 수신국을 제외한 나머지 수신국인 비교 수신국 사이의 상호 상관 벡터를 획득하는 단계; 상기 상호 상관 벡터를 기반으로, TDOA(time difference of arrival) 추정값 및 입사각 추정값을 포함하는 관측 결합 정보를 송신원별로 추정하는 단계; 송신원별로 추정한 상기 관측 결합 정보를 기반으로, 상기 기준 수신국에 대응되는 기준 수신국 좌표를 이용하여 좌표계를 변환하는 단계; 및 송신원별로 추정한 상기 관측 결합 정보를 기반으로, 변환된 좌표계에서 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 이용하여 송신원별 위치를 획득하고, 획득한 송신원별 위치를 원 좌표계로 변환하여, 상기 다수 송신원 각각의 위치를 추정하는 단계;를 포함한다.A closed form-based unknown multiple signal source position estimation method according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, each of a plurality of receiving stations, comprising the steps of: obtaining a mixed reception signal of the transmission signal of a plurality of transmission sources; selecting one receiving station as a reference receiving station from a set of receiving stations including the plurality of receiving stations based on a preset receiving station selection condition; obtaining a cross-correlation vector between the reference receiving station and a comparison receiving station that is a remaining receiving station except for the reference receiving station in the set of receiving stations, based on the received signals received by each of the plurality of receiving stations; estimating observation combination information including a time difference of arrival (TDOA) estimate value and an incident angle estimate value for each transmission source based on the cross-correlation vector; converting a coordinate system using coordinates of a reference receiving station corresponding to the reference receiving station based on the observation combination information estimated for each transmitter; And, based on the observation combination information estimated for each transmitter, a position for each transmitter is obtained using a position estimation function of a closed form in the transformed coordinate system, and the obtained position for each transmitter is converted into the original coordinate system, and each of the plurality of transmitters Including; estimating the location.

여기서, 상기 기준 수신국 선택 단계는, 상기 수신국 집합에서, 수신국의 안테나 소자 개수가 미리 설정된 기준 안테나 소자 개수 이상이고 수신국의 비교값이 상기 비교값에 대응되는 기준값 이상인 수신국 중 상기 비교값이 가장 큰 수신국을 상기 기준 수신국으로 선택하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the step of selecting the reference receiving station includes: among the receiving stations in the set of receiving stations, in which the number of antenna elements of the receiving station is equal to or greater than the preset reference antenna element, and the comparison value of the receiving station is equal to or greater than the reference value corresponding to the comparison value. It may consist of selecting a receiving station having the largest value as the reference receiving station.

여기서, 상기 비교값은, 수신 전력, 수신 신호대잡음비 및 거리 오차 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the comparison value may include at least one of received power, received signal-to-noise ratio, and distance error.

여기서, 상기 상호 상관 벡터 획득 단계는, 상기 기준 수신국의 복수의 안테나 중에서 선택된 기준 안테나를 기준으로 상기 기준 수신국에서 수신되는 신호와 상기 비교 수신국에서 수신된 신호 사이의 상기 상호 상관 벡터를 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the step of obtaining the cross-correlation vector may include obtaining the cross-correlation vector between the signal received at the reference receiving station and the signal received at the comparison receiving station based on a reference antenna selected from among a plurality of antennas of the reference receiving station. It can be done by doing

여기서, 상기 관측 결합 정보 추정 단계는, 상기 상호 상관 벡터에서 미리 설정된 기준 상호 상관값 이상의 피크 지점을 결정하고, 상기 피크 지점의 시간을 상기 TDOA 추정값으로 획득하고, 상기 TDOA 추정값에서의 상기 상호 상관 벡터로부터 상기 입사각 추정값을 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the observation combining information estimating step includes determining a peak point equal to or greater than a preset reference cross-correlation value in the cross-correlation vector, obtaining the time of the peak point as the TDOA estimate, and the cross-correlation vector in the TDOA estimate. and obtaining the estimated angle of incidence from

여기서, 상기 좌표계 변환 단계는, 상기 기준 수신국 좌표 및 상기 입사각 추정값을 이용하여 좌표계를 변환하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the step of transforming the coordinate system may include transforming the coordinate system using the coordinates of the reference receiving station and the estimated angle of incidence.

여기서, 상기 다수 송신원 위치 추정 단계의 수행 이후에, 상기 수신국 집합에서 상기 기준 수신국을 제거하여 상기 수신국 집합을 업데이트하고, 업데이트된 상기 수신국 집합이 공집합이 아니고 업데이트된 상기 수신국 집합에 상기 미리 설정된 수신국 선택 조건을 만족하는 수신국이 있으면 기준 수신국 선택 가능으로 판단하며, 업데이트된 상기 수신국 집합이 공집합이거나 업데이트된 상기 수신국 집합에 상기 미리 설정된 수신국 선택 조건을 만족하는 수신국이 없으면 기준 수신국 선택 불가능으로 판단하는 단계; 기준 수신국 선택 가능으로 판단되면, 업데이트된 상기 수신국 집합을 기반으로, 상기 기준 수신국 선택 단계, 상기 상호 상관 벡터 획득 단계, 상기 관측 결합 정보 추정 단계, 상기 좌표계 변환 단계 및 상기 다수 송신원 위치 추정 단계를 다시 수행하는 단계; 및 기준 수신국 선택 불가능으로 판단되면, 상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치를 기반으로 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Here, after performing the step of estimating the location of the plurality of transmitters, the set of receiving stations is updated by removing the reference receiving station from the set of receiving stations, and the updated set of receiving stations is not an empty set, but is added to the updated set of receiving stations. If there is a receiving station that satisfies the preset reception station selection condition, it is determined that the reference reception station selection is possible, and the updated reception station set is empty or the updated reception station selection condition is satisfied with the preset reception station selection condition determining that it is impossible to select a reference receiving station if there is no station; If it is determined that the reference receiving station can be selected, the reference receiving station selection step, the cross-correlation vector acquisition step, the observation combination information estimation step, the coordinate system transformation step, and the plurality of transmitter positions are estimated based on the updated set of reception stations performing the steps again; and if it is determined that the reference reception station cannot be selected, acquiring the final location of each of the plurality of transmission sources based on the positions of each of the plurality of transmission sources acquired while changing the reference reception station.

여기서, 상기 다수 송신원 최종 위치 획득 단계는, 상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치와 상기 기준 수신국과의 거리를 기반으로 설정되는 가중치를 이용하여, 상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치를 기반으로 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득하는 것으로 이루어질 수 있다.Here, the step of obtaining the final location of the plurality of transmitters may include changing the reference receiver while changing the reference receiver using a weight set based on the distance between the location of each of the plurality of transmitters and the reference receiver acquired while changing the reference receiver. It may consist of obtaining the final position of each of the plurality of transmitting sources based on the obtained positions of each of the plurality of transmitting sources.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장되어 상기한 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.A computer program according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is stored in a computer readable storage medium and executes any one of the closed shape-based unknown multiple signal source position estimation methods in the computer.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 장치는, 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 기반으로 미상 다중 신호원의 위치를 추정하는 미상 다중 신호원 위치 추정 장치로서, 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 기반으로 미상 다중 신호원의 위치를 추정하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 프로그램에 따라 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 기반으로 미상 다중 신호원의 위치를 추정하기 위한 동작을 수행하는 하나 이상의 프로세서;를 포함하며, 상기 프로세서는, 복수의 수신국 각각에서 다수 송신원의 송신 신호가 혼합된 수신 신호를 획득하고, 미리 설정된 수신국 선택 조건을 기반으로 상기 복수의 수신국으로 이루어진 수신국 집합에서 하나의 수신국을 기준 수신국으로 선택하며, 상기 복수의 수신국 각각에서 수신한 상기 수신 신호를 기반으로, 상기 기준 수신국과 상기 수신국 집합에서 상기 기준 수신국을 제외한 나머지 수신국인 비교 수신국 사이의 상호 상관 벡터를 획득하고, 상기 상호 상관 벡터를 기반으로, TDOA(time difference of arrival) 추정값 및 입사각 추정값을 포함하는 관측 결합 정보를 송신원별로 추정하며, 송신원별로 추정한 상기 관측 결합 정보를 기반으로, 상기 기준 수신국에 대응되는 기준 수신국 좌표를 이용하여 좌표계를 변환하고, 송신원별로 추정한 상기 관측 결합 정보를 기반으로, 변환된 좌표계에서 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 이용하여 송신원별 위치를 획득하고, 획득한 송신원별 위치를 원 좌표계로 변환하여, 상기 다수 송신원 각각의 위치를 추정한다.In order to achieve the above technical problem, the apparatus for estimating the location of a closed shape-based unknown multiple signal source according to a preferred embodiment of the present invention is an unknown multiple signal source for estimating the location of an unknown multiple signal source based on a position estimation function of a closed shape. A position estimating apparatus comprising: a memory storing one or more programs for estimating a position of an unknown multiple signal source based on a position estimating function of a closed form; and one or more processors that perform an operation for estimating positions of unknown multiple signal sources based on a closed-type position estimation function according to the one or more programs stored in the memory, wherein the processors include: Obtaining a received signal in which the transmission signals of a plurality of transmission sources are mixed in each, and selecting one reception station as a reference reception station from the reception station set consisting of the plurality of reception stations based on a preset reception station selection condition, Based on the received signal received by each of the receiving stations of Based on the TDOA (time difference of arrival) estimate value and the observation combining information including the incidence angle estimate value is estimated for each transmitter, and based on the observation combining information estimated for each transmitter, the reference receiving station coordinates corresponding to the reference receiving station using the coordinate system to transform the coordinate system, and based on the observation combination information estimated for each transmitter, obtain the position for each transmitter by using the position estimation function of the closed form in the transformed coordinate system, and convert the acquired position for each transmitter into the original coordinate system. , estimate the location of each of the plurality of transmission sources.

여기서, 상기 프로세서는, 상기 수신국 집합에서, 수신국의 안테나 소자 개수가 미리 설정된 기준 안테나 소자 개수 이상이고 수신국의 비교값이 상기 비교값에 대응되는 기준값 이상인 수신국 중 상기 비교값이 가장 큰 수신국을 상기 기준 수신국으로 선택할 수 있다.Here, the processor, in the set of receiving stations, the number of antenna elements of the receiving station is equal to or greater than the preset reference antenna element number, and the comparison value of the receiving station is the largest among the receiving stations in which the comparison value of the receiving station is equal to or greater than the reference value corresponding to the comparison value. A receiving station may be selected as the reference receiving station.

여기서, 상기 프로세서는, 상기 다수 송신원 위치 추정 동작의 수행 이후에, 상기 수신국 집합에서 상기 기준 수신국을 제거하여 상기 수신국 집합을 업데이트하고, 업데이트된 상기 수신국 집합이 공집합이 아니고 업데이트된 상기 수신국 집합에 상기 미리 설정된 수신국 선택 조건을 만족하는 수신국이 있으면 기준 수신국 선택 가능으로 판단하며, 업데이트된 상기 수신국 집합이 공집합이거나 업데이트된 상기 수신국 집합에 상기 미리 설정된 수신국 선택 조건을 만족하는 수신국이 없으면 기준 수신국 선택 불가능으로 판단하고, 기준 수신국 선택 가능으로 판단되면, 업데이트된 상기 수신국 집합을 기반으로, 상기 기준 수신국 선택 동작, 상기 상호 상관 벡터 획득 동작, 상기 관측 결합 정보 추정 동작, 상기 좌표계 변환 동작 및 상기 다수 송신원 위치 추정 동작을 다시 수행하며, 기준 수신국 선택 불가능으로 판단되면, 상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치를 기반으로 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득할 수 있다.Here, the processor updates the receiving station set by removing the reference receiving station from the receiving station set, after performing the multiple transmitter location estimation operation, and the updated receiving station set is not an empty set. If there is a receiving station that satisfies the preset reception station selection condition in the reception station set, it is determined that the reference reception station selection is possible, and the updated reception station set is empty or the preset reception station selection condition in the updated reception station set If there is no receiving station satisfying If the observation combined information estimation operation, the coordinate system transformation operation, and the plurality of transmitter position estimation operations are performed again, and it is determined that the reference reception station cannot be selected, the plurality of transmission sources based on the respective positions of the plurality of transmission sources acquired while changing the reference reception station Each final position can be obtained.

여기서, 상기 프로세서는, 상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치와 상기 기준 수신국과의 거리를 기반으로 설정되는 가중치를 이용하여, 상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치를 기반으로 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득할 수 있다.Here, the processor, each of the plurality of transmission sources acquired while changing the reference reception station, using a weight set based on the distance between the location of each of the plurality of transmission sources obtained while changing the reference reception station and the reference reception station It is possible to obtain the final position of each of a plurality of transmission sources based on the position of .

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법, 이를 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램에 의하면, 관측 결합된 정보를 이용하여 닫힌 형태 기반의 위치 추정을 수행하기 때문에, 미상의 다중 신호원의 위치를 추정하는 경우에도 종래 기술에서 발생하는 모호성 없이 다중 신호원의 위치를 특정지어 추정할 수 있다.According to the closed shape-based unknown multiple signal source position estimation method according to a preferred embodiment of the present invention, the apparatus and computer program for performing the same, since the closed shape-based position estimation is performed using the observation-coupled information, the unknown multiple Even in the case of estimating the position of a signal source, it is possible to specify and estimate the positions of multiple signal sources without ambiguity occurring in the prior art.

또한, 기준 수신국 변경 후 닫힌 형태 기반 위치 추정을 수행하여 추정된 위치해를 결합함으로써, 관측 결합 정보의 추정 잡음에 강건해지고, 결과적으로 다중 신호원의 위치 추정 신뢰도를 향상시킬 수 있다.In addition, by combining the estimated positions by performing closed shape-based position estimation after changing the reference receiving station, it becomes robust to the estimation noise of the observation combined information, and as a result, it is possible to improve the position estimation reliability of multiple signal sources.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 미상 다중 신호원 위치 추정 장치의 상세 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 동작의 일례를 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for estimating a location of a closed shape-based unknown multiple signal source according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining the detailed configuration of the apparatus for estimating the location of an unknown multiple signal source shown in FIG. 1 .
3 is a flowchart illustrating an example of a method for estimating a location of a closed shape-based unknown multiple signal source according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a flowchart for explaining another example of a method for estimating a location of a closed shape-based unknown multiple signal source according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining an example of a closed shape-based unknown multi-signal source position estimation operation according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments published below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the publication of the present invention to be complete, and are common in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those with knowledge of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.

본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예컨대, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.In the present specification, terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from other components, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예컨대, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In the present specification, identification symbols (eg, a, b, c, etc.) in each step are used for convenience of description, and identification numbers do not describe the order of each step, and each step is clearly specified in a specific order in context. Unless stated otherwise, it may occur differently from the specified order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

본 명세서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예컨대, 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성 요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this specification, expressions such as “have”, “may have”, “include” or “may include” indicate the presence of a corresponding feature (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). and does not exclude the presence of additional features.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법, 이를 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a method for estimating the position of a closed shape-based unknown multiple signal source according to the present invention, an apparatus for performing the same, and a preferred embodiment of a computer program will be described in detail.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 장치에 대하여 설명한다.First, an apparatus for estimating the location of a closed shape-based unknown multiple signal source according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시한 미상 다중 신호원 위치 추정 장치의 상세 구성을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram for explaining a closed form-based unknown multiple signal source position estimating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed configuration of the unknown multiple signal source position estimating apparatus shown in FIG. is a block diagram for

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 장치(이하 '미상 다중 신호원 위치 추정 장치'라 한다)(100)는 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 기반으로 미상 다중 신호원의 위치를 추정할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an apparatus for estimating an unknown multiple signal source location based on a closed shape according to a preferred embodiment of the present invention (hereinafter referred to as an 'unknown multiple signal source location estimation device') 100 is based on a location estimation function of a closed shape. It is possible to estimate the location of an unknown multiple signal source.

즉, 제1 수신국(200-1) 내지 제n 수신국(200-n)으로 이루어지는 복수의 수신국(200) 각각은 다수 미상 송신원(송신원 0 ~ 송신원 J-1)의 송신 신호가 혼합된 신호를 수신할 수 있다.That is, each of the plurality of receiving stations 200 consisting of the first receiving station 200-1 to the nth receiving station 200-n is a mixture of transmission signals from a plurality of unknown transmission sources (transmission source 0 to transmission source J-1). signal can be received.

그리고, 미상 다중 신호원 위치 추정 장치(100)는 복수의 수신국(200-1 ~ 200-n)과 연결되어, 다수 미상 송신원(송신원 0 ~ 송신원 J-1)의 송신 신호가 혼합된 수신 신호를 복수의 수신국(200-1 ~ 200-n) 각각으로부터 획득하고, 복수의 수신국(200-1 ~ 200-n) 각각으로부터 획득한 수신 신호를 토대로 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 이용하여 다수 미상 송신원(송신원 0 ~ 송신원 J-1)의 위치를 추정할 수 있다.In addition, the unknown multi-signal source position estimation apparatus 100 is connected to a plurality of receiving stations 200-1 to 200-n, and a received signal in which transmission signals of a plurality of unknown transmission sources (transmission source 0 to transmission source J-1) are mixed. is obtained from each of the plurality of receiving stations 200-1 to 200-n, and based on the received signals obtained from each of the plurality of receiving stations 200-1 to 200-n, a plurality of It is possible to estimate the location of the unknown sender (transmitter 0 ~ sender J-1).

이와 같이, 본 발명은 미상의 다중 신호가 존재하는 경우에도 신호원의 위치를 추정할 수 있으며, 확률적 분포 특성을 이용하지 않고, 닫힌 형태 기반의 위치 추정 기술로써 미상의 다중 신호원의 위치를 특정 지을 수 있다.As described above, the present invention can estimate the position of a signal source even when there are multiple unknown signals, and it does not use a stochastic distribution characteristic, and uses a closed shape-based position estimation technique to estimate the position of an unknown multiple signal source. can be specific.

이를 위해, 미상 다중 신호원 위치 추정 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 프로세서(110), 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130) 및 통신 버스(150)를 포함할 수 있다.To this end, the unknown multi-signal source localization apparatus 100 may include one or more processors 110 , a computer-readable storage medium 130 , and a communication bus 150 , as shown in FIG. 2 .

프로세서(110)는 미상 다중 신호원 위치 추정 장치(100)가 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 프로세서(110)는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)에 저장된 하나 이상의 프로그램(131)을 실행할 수 있다. 하나 이상의 프로그램(131)은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(110)에 의해 실행되는 경우 미상 다중 신호원 위치 추정 장치(100)로 하여금 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 기반으로 미상 다중 신호원의 위치를 추정하기 위한 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.The processor 110 may control the unknown multi-signal source location estimation apparatus 100 to operate. For example, the processor 110 may execute one or more programs 131 stored in the computer-readable storage medium 130 . The one or more programs 131 may include one or more computer-executable instructions, which, when executed by the processor 110 , cause the unknown multi-signal source localization apparatus 100 to estimate a position in a closed form. and perform an operation for estimating the location of the unknown multiple signal source based on the function.

컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)는 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 기반으로 미상 다중 신호원의 위치를 추정하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)에 저장된 프로그램(131)은 프로세서(110)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 미상 다중 신호원 위치 추정 장치(100)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.The computer-readable storage medium 130 is configured to store computer-executable instructions or program code, program data, and/or other suitable form of information for estimating the location of an unknown multiple signal source based on a closed form localization function. do. The program 131 stored in the computer-readable storage medium 130 includes a set of instructions executable by the processor 110 . In one embodiment, computer-readable storage medium 130 includes memory (volatile memory, such as random access memory, non-volatile memory, or a suitable combination thereof), one or more magnetic disk storage devices, optical disk storage devices, flash It may be memory devices, other types of storage media accessed by the unknown multi-signal source localization apparatus 100 and capable of storing desired information, or a suitable combination thereof.

통신 버스(150)는 프로세서(110), 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)를 포함하여 미상 다중 신호원 위치 추정 장치(100)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.Communication bus 150 interconnects various other components of unknown multi-signal source localization apparatus 100 including processor 110 and computer-readable storage medium 130 .

미상 다중 신호원 위치 추정 장치(100)는 또한 하나 이상의 입출력 장치를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(170) 및 하나 이상의 통신 인터페이스(190)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(170) 및 통신 인터페이스(190)는 통신 버스(150)에 연결된다. 입출력 장치(도시하지 않음)는 입출력 인터페이스(170)를 통해 미상 다중 신호원 위치 추정 장치(100)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다.The unknown multi-signal source localization apparatus 100 may also include one or more input/output interfaces 170 and one or more communication interfaces 190 that provide interfaces for one or more input/output devices. The input/output interface 170 and the communication interface 190 are connected to the communication bus 150 . The input/output device (not shown) may be connected to other components of the unknown multi-signal source location estimation device 100 through the input/output interface 170 .

그러면, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법에 대하여 설명한다.Next, a closed shape-based unknown multiple signal source position estimation method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 .

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an example of a method for estimating a location of a closed shape-based unknown multiple signal source according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 미상 다중 신호원 위치 추정 장치(100)의 프로세서(110)는 수신 신호를 획득할 수 있다(S110).Referring to FIG. 3 , the processor 110 of the apparatus 100 for estimating the location of an unknown multiple signal source may obtain a received signal ( S110 ).

즉, 프로세서(110)는 복수의 수신국(200-1 ~ 200-n) 각각에서 다수 송신원(송신원 0 ~ 송신원 J-1)의 송신 신호가 혼합된 수신 신호를 획득할 수 있다.That is, the processor 110 may obtain a reception signal in which transmission signals of a plurality of transmission sources (transmission source 0 to transmission source J-1) are mixed from each of the plurality of reception stations 200-1 to 200-n.

보다 자세히 설명하면, 각 수신국(200)은 다수 송신원(송신원 0 ~ 송신원 J-1)의 송신 신호가 혼합되어 있는 수신 신호를 수신할 수 있으며, 수신 신호는 아래의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.In more detail, each receiving station 200 may receive a received signal in which the transmission signals of a plurality of transmission sources (transmission source 0 to transmission source J-1) are mixed, and the received signal is as shown in [Equation 1] below can indicate

Figure 112022043601259-pat00001
Figure 112022043601259-pat00001

여기서, yi(t)는 i번째 수신국의 수신 신호를 나타낼 수 있다. J는 송신원의 개수를 나타낼 수 있다.

Figure 112022043601259-pat00002
는 Li개의 안테나 소자로 이루어진 다중 안테나를 갖는 i번째 수신국에서 j번째 송신원에 대한 조향 벡터를 나타낼 수 있다. 만일, i번째 수신국이 단일 안테나를 갖는다면 벡터 형태가 아닌 첫 번째 조향값만을 갖는 스칼라 형태로 표현될 수 있다.Here, y i (t) may represent the reception signal of the i-th receiving station. J may represent the number of transmission sources.
Figure 112022043601259-pat00002
may represent a steering vector for the j-th transmission source in the i-th receiving station having multiple antennas composed of L i antenna elements. If the i-th receiving station has a single antenna, it may be expressed in a scalar form having only the first steering value, not in a vector form.

그런 다음, 프로세서(110)는 기준 수신국을 선택할 수 있다(S120).Then, the processor 110 may select a reference receiving station (S120).

즉, 프로세서(110)는 미리 설정된 수신국 선택 조건을 기반으로 복수의 수신국(200-1 ~ 200-n)으로 이루어지는 수신국 집합에서 하나의 수신국을 기준 수신국으로 선택할 수 있다.That is, the processor 110 may select one receiving station as a reference receiving station from a set of receiving stations including a plurality of receiving stations 200-1 to 200-n based on a preset receiving station selection condition.

보다 자세히 설명하면, 프로세서(110)는 수신국 집합에서, 수신국의 안테나 소자 개수가 미리 설정된 기준 안테나 소자 개수 이상이고 수신국의 비교값이 비교값에 대응되는 기준값 이상인 수신국 중 비교값이 가장 큰 수신국을 기준 수신국으로 선택할 수 있다. 여기서, 비교값은 수신 전력, 수신 신호대잡음비 및 거리 오차 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.More specifically, in the set of receiving stations, the processor 110 determines that the comparison value is the highest among the receiving stations in which the number of antenna elements of the receiving station is equal to or greater than the preset reference number of antenna elements and the comparison value of the receiving station is equal to or greater than the reference value corresponding to the comparison value. A large receiving station can be selected as a reference receiving station. Here, the comparison value may include at least one of received power, received signal-to-noise ratio, and distance error.

예컨대, 수신국 집합에서 미리 설정된 조건(안테나 소자 개수가 기준 안테나 소자 개수 이상이고, 비교값이 기준값 이상)을 만족하는 수신국 중에서 비교값이 최대값을 갖는 수신국을 기준 수신국으로 선택할 수 있으며, 아래의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.For example, a receiving station having a maximum comparison value among receiving stations that satisfy a preset condition (the number of antenna elements is equal to or greater than the reference antenna element number and the comparison value is greater than or equal to the reference value) in the set of receiving stations can be selected as the reference receiving station, , can be expressed as [Equation 2] below.

Figure 112022043601259-pat00003
Figure 112022043601259-pat00003

여기서,

Figure 112022043601259-pat00004
는 기준 수신국으로 선택 가능한 수신국 집합을 나타낼 수 있다. Li는 i번째 수신국의 안테나 소자 개수를 나타낼 수 있다. LTh는 기준 안테나 소자 개수를 나타낼 수 있다. σi는 i번째 수신국의 비교값을 나타낼 수 있다. σTh는 기준 수신국의 판별을 위한 판별 기준값을 나타내며, 아래의 [수학식 3]과 같이 3가지가 있을 수 있다.here,
Figure 112022043601259-pat00004
may indicate a set of receiving stations selectable as a reference receiving station. L i may represent the number of antenna elements of the i-th receiving station. L Th may represent the number of reference antenna elements. σ i may represent a comparison value of the i-th receiving station. σ Th represents a determination reference value for determination of a reference receiving station, and there may be three types as shown in [Equation 3] below.

Figure 112022043601259-pat00005
Figure 112022043601259-pat00005

여기서, 기준값 1은 수신국에서의 목표 수신 전력을 나타낼 수 있다. 기준값 2는 수신국에서의 목표 수신 신호대잡음비를 나타낼 수 있다. 기준값 3은 개략적인 송신원의 위치를 임의 목표 위치로 결정하고, 목표 위치로부터의 거리를 목표 거리 오차로 하는 값을 나타낼 수 있다. 이와 같은 3가지의 기준값 중 한가지를 적용하여 기준 수신국을 선택할 수 있고, 또는 이를 다중/중복 적용하여 기준 수신국을 선택할 수 있다.Here, the reference value 1 may represent the target reception power in the receiving station. The reference value 2 may represent a target received signal-to-noise ratio at the receiving station. The reference value 3 may indicate a value in which the approximate position of the transmission source is determined as an arbitrary target position, and a distance from the target position is used as a target distance error. A reference receiving station may be selected by applying one of these three reference values, or a reference receiving station may be selected by applying multiple/duplicate thereof.

그리고, 위의 3가지 기준값과 비교하기 위한 비교값은 아래의 [수학식 4]와 같이 계산할 수 있다.And, the comparison value for comparison with the above three reference values can be calculated as in [Equation 4] below.

Figure 112022043601259-pat00006
Figure 112022043601259-pat00006

그런 다음, 프로세서(110)는 상호 상관 벡터를 획득할 수 있다(S130).Then, the processor 110 may obtain a cross-correlation vector (S130).

즉, 프로세서(110)는 복수의 수신국(200-1 ~ 200-n) 각각에서 수신한 수신 신호를 기반으로, 기준 수신국과 비교 수신국 사이의 상호 상관 벡터를 획득할 수 있다.That is, the processor 110 may obtain a cross-correlation vector between the reference receiving station and the comparison receiving station based on the received signals received from each of the plurality of receiving stations 200-1 to 200-n.

여기서, 비교 수신국은 수신국 집합에서 기준 수신국을 제외한 나머지 수신국을 나타낼 수 있다.Here, the comparison receiving station may indicate the remaining receiving stations except for the reference receiving station in the set of receiving stations.

이때, 프로세서(110)는 기준 수신국의 복수의 안테나 중에서 선택된 기준 안테나를 기준으로 기준 수신국에서 수신되는 신호와 비교 수신국에서 수신된 신호 사이의 상호 상관 벡터를 획득할 수 있다.In this case, the processor 110 may obtain a cross-correlation vector between a signal received at the reference receiving station and a signal received at the comparison receiving station based on a reference antenna selected from among a plurality of antennas of the reference receiving station.

보다 자세히 설명하면, 기준 수신국의 기준 안테나를 기준으로 기준 수신국에 수신된 수신 신호와 비교 수신국에 수신된 수신 신호 사이의 상호 상관 벡터를 아래의 [수학식 5]와 같이 계산할 수 있다.In more detail, a cross-correlation vector between the received signal received by the reference receiving station and the received signal received by the comparison receiving station based on the reference antenna of the reference receiving station can be calculated as in Equation 5 below.

Figure 112022043601259-pat00007
Figure 112022043601259-pat00007

여기서, *는 상호 상관을 나타낼 수 있다.

Figure 112022043601259-pat00008
는 기준 수신국의 l번째 안테나 소자에 수신된 신호와 비교 수신국에 수신된 신호 사이의 시간 τ에서의 상호 상관값을 나타낼 수 있다.
Figure 112022043601259-pat00009
는 기준 안테나의 상호 상관값을 첫번째 원소로 재정렬한 상호 상관 벡터를 나타낼 수 있다. 위의 [수학식 5]에서는 0번째 안테나를 기준 안테나로 선택하여 재정렬한 상호 상관 벡터의 일례를 나타낸다.Here, * may represent cross-correlation.
Figure 112022043601259-pat00008
may represent a cross-correlation value at time τ between the signal received by the l-th antenna element of the reference receiving station and the signal received by the comparison receiving station.
Figure 112022043601259-pat00009
may represent a cross-correlation vector in which the cross-correlation values of the reference antenna are rearranged as the first element. In [Equation 5] above, an example of a cross-correlation vector in which the 0-th antenna is selected as a reference antenna and rearranged is shown.

그런 다음, 프로세서(110)는 관측 결합 정보를 송신원별로 추정할 수 있다(S140).Then, the processor 110 may estimate the observation combined information for each transmission source (S140).

즉, 프로세서(110)는 상호 상관 벡터를 기반으로, TDOA(time difference of arrival) 추정값 및 입사각 추정값을 포함하는 관측 결합 정보를 송신원별로 추정할 수 있다.That is, the processor 110 may estimate observation combination information including a time difference of arrival (TDOA) estimate value and an incident angle estimate value for each transmission source based on the cross-correlation vector.

보다 자세히 설명하면, 프로세서(110)는 상호 상관 벡터에서 미리 설정된 기준 상호 상관값 이상의 피크 지점을 결정하고, 피크 지점의 시간을 TDOA 추정값으로 획득하고, TDOA 추정값에서의 상호 상관 벡터로부터 입사각 추정값을 획득할 수 있다.More specifically, the processor 110 determines a peak point equal to or greater than a preset reference cross-correlation value in the cross-correlation vector, obtains the time of the peak point as a TDOA estimate, and obtains an incidence angle estimate from the cross-correlation vector in the TDOA estimate. can do.

예컨대, 상호 상관 벡터에서 기준 상호 상관값

Figure 112022043601259-pat00010
이상의 피크 지점을 결정하고, 피크 지점의 시간을 TDOA 추정값으로 선택할 수 있다. 또한, 해당 TDOA 추정값에서의 상호 상관 벡터로부터 입사각 추정값을 추정할 수 있다. 이와 같이, 추정된 TDOA 추정값과 입사각 추정값은 서로 관측 시간이 동일하기 때문에 관측 결합되어 있는 정보이며, 이는 아래의 [수학식 6]과 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.For example, the reference cross-correlation value in the cross-correlation vector
Figure 112022043601259-pat00010
An above peak point can be determined, and the time of the peak point can be selected as the TDOA estimate. In addition, the estimated angle of incidence may be estimated from the cross-correlation vector in the corresponding TDOA estimate. As described above, the estimated TDOA estimate value and the incident angle estimate value are observation-coupled information because the observation time is the same, which can be expressed as [Equation 6] and [Equation 7] below.

Figure 112022043601259-pat00011
Figure 112022043601259-pat00011

Figure 112022043601259-pat00012
Figure 112022043601259-pat00012

여기서, DF는 지연합 기술, MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 기술, Capon 기술, MUSIC(MUltiple SIgnal Classification) 기술, ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques) 기술 등 일반 방향 탐지 함수를 나타내며, 입사각 추정값은 이러한 함수를 이용하여 추정할 수 있다.Here, DF denotes general direction detection functions such as delay sum technique, MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) technique, Capon technique, MULtiple SIgnal Classification (MUSIC) technique, ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques) technique, etc. can be estimated using these functions.

그런 다음, 프로세서(110)는 좌표계를 변환할 수 있다(S150).Then, the processor 110 may transform the coordinate system (S150).

즉, 프로세서(110)는 송신원별로 추정한 관측 결합 정보를 기반으로, 기준 수신국에 대응되는 기준 수신국 좌표를 이용하여 좌표계를 변환할 수 있다.That is, the processor 110 may transform the coordinate system by using the coordinates of the reference receiving station corresponding to the reference receiving station based on the combined observation information estimated for each transmission source.

이때, 프로세서(110)는 기준 수신국 좌표 및 입사각 추정값을 이용하여 좌표계를 변환할 수 있다.In this case, the processor 110 may convert the coordinate system using the reference reception station coordinates and the estimated angle of incidence.

보다 자세히 설명하면, 기준 수신국 좌표와 기준 수신국에서 추정된 j번째 송신원의 입사각 추정값을 이용하여 좌표계를 변환하며, 이는 아래의 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있다.In more detail, the coordinate system is transformed using the coordinates of the reference receiving station and the estimated value of the incident angle of the j-th transmission source estimated by the reference receiving station, which can be expressed as in [Equation 8] below.

Figure 112022043601259-pat00013
Figure 112022043601259-pat00013

여기서,

Figure 112022043601259-pat00014
는 변환된 좌표계에서 j번째 송신원의 좌표를 나타낼 수 있다.
Figure 112022043601259-pat00015
와
Figure 112022043601259-pat00016
은 각각 좌표 변환 벡터(기준 수신국 위치 벡터)와 좌표 회전 벡터를 나타낼 수 있다.
Figure 112022043601259-pat00017
는 원소곱을 나타낼 수 있다.here,
Figure 112022043601259-pat00014
may represent the coordinates of the j-th transmission source in the transformed coordinate system.
Figure 112022043601259-pat00015
Wow
Figure 112022043601259-pat00016
may represent a coordinate transformation vector (reference receiving station position vector) and a coordinate rotation vector, respectively.
Figure 112022043601259-pat00017
can represent the element product.

이후, 프로세서(110)는 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 이용하여 다수 송신원 각각의 위치를 추정할 수 있다(S160).Thereafter, the processor 110 may estimate the position of each of the plurality of transmission sources by using the closed-type position estimation function ( S160 ).

즉, 프로세서(110)는 송신원별로 추정한 관측 결합 정보를 기반으로, 변환된 좌표계에서 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 이용하여 송신원별 위치를 획득하고, 획득한 송신원별 위치를 원 좌표계로 변환하여, 다수 송신원 각각의 위치를 추정할 수 있다.That is, the processor 110 obtains a position for each transmitter by using a position estimation function of a closed form in the transformed coordinate system based on the observation combination information estimated for each transmitter, and converts the acquired position for each transmitter into the original coordinate system, It is possible to estimate the position of each of the plurality of transmitters.

보다 자세히 설명하면, 변환된 좌표계에서 j번째 송신원의 위치 추정은 아래의 [수학식 9]와 같이 닫힌 형태로 계산할 수 있다.In more detail, the estimation of the position of the j-th transmitter in the transformed coordinate system can be calculated in a closed form as shown in [Equation 9] below.

Figure 112022043601259-pat00018
Figure 112022043601259-pat00018

여기서,

Figure 112022043601259-pat00019
는 변환된 좌표계에서 j번째 송신원의 위치를 나타낼 수 있다.
Figure 112022043601259-pat00020
는 변환된 좌표계에서 계산되는 상수값으로, 아래의 [수학식 10]을 통해 계산될 수 있다.here,
Figure 112022043601259-pat00019
may indicate the position of the j-th transmission source in the transformed coordinate system.
Figure 112022043601259-pat00020
is a constant value calculated in the transformed coordinate system, and can be calculated through [Equation 10] below.

Figure 112022043601259-pat00021
Figure 112022043601259-pat00021

그리고, [수학식 9]를 통해 추정된 j번째 송신원의 위치를 원 좌표계로 변환할 수 있다. 원 좌표계로의 변환은 역 좌표 회전을 먼저 수행하고, 역 좌표 변환을 수행함으로써 이루어지고, 아래의 [수학식 11]과 같이 나타낼 수 있다.And, the position of the j-th transmission source estimated through [Equation 9] may be transformed into the original coordinate system. Transformation to the original coordinate system is performed by first performing inverse coordinate rotation and then performing inverse coordinate transformation, and may be expressed as in [Equation 11] below.

Figure 112022043601259-pat00022
Figure 112022043601259-pat00022

여기서,

Figure 112022043601259-pat00023
는 원 좌표계에서 j번째 송신원의 위치를 나타낼 수 있다.here,
Figure 112022043601259-pat00023
may indicate the position of the j-th transmission source in the original coordinate system.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart for explaining another example of a method for estimating a location of a closed shape-based unknown multiple signal source according to a preferred embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 수신 신호 획득 단계(S210), 기준 수신국 선택 단계(S220), 상호 상관 벡터 획득 단계(S230), 관측 결합 정보 추정 단계(S240), 좌표계 변환 단계(S250) 및 다수 송신원 위치 추정 단계(S260)는 앞선 실시예(도 3에 도시된 실시예)에 따른 수신 신호 획득 단계(S110), 기준 수신국 선택 단계(S120), 상호 상관 벡터 획득 단계(S130), 관측 결합 정보 추정 단계(S140), 좌표계 변환 단계(S150) 및 다수 송신원 위치 추정 단계(S160)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.According to the present embodiment, the received signal acquisition step (S210), the reference reception station selection step (S220), the cross-correlation vector acquisition step (S230), the observation combined information estimation step (S240), the coordinate system transformation step (S250) and the multiple transmitter positions The estimation step (S260) is a received signal acquisition step (S110) according to the previous embodiment (the embodiment shown in FIG. 3), a reference receiving station selection step (S120), a cross-correlation vector acquisition step (S130), and estimation of observation combined information Since it is the same as the step S140, the coordinate system transformation step S150, and the multiple transmitter position estimation step S160, a detailed description will be omitted.

도 4를 참조하면, 미상 다중 신호원 위치 추정 장치(100)의 프로세서(110)는 다수 송신원 위치 추정 단계(S260)의 수행 이후에, 기준 수신국이 선택 가능한지 여부를 판단할 수 있다(S270).Referring to FIG. 4 , the processor 110 of the apparatus 100 for estimating the location of an unknown multi-signal source 100 may determine whether a reference receiving station is selectable after performing the step of estimating the location of multiple transmitters ( S260 ) ( S270 ). .

즉, 프로세서(110)는 수신국 집합에서 기준 수신국을 제거하여 수신국 집합을 업데이트할 수 있다. 그리고, 업데이트된 수신국 집합이 공집합이 아니고 업데이트된 수신국 집합에 미리 설정된 수신국 선택 조건을 만족하는 수신국이 있으면, 프로세서(110)는 기준 수신국 선택 가능으로 판단할 수 있다. 이에 반면, 업데이트된 수신국 집합이 공집합이거나 업데이트된 수신국 집합에 미리 설정된 수신국 선택 조건을 만족하는 수신국이 없으면, 프로세서(110)는 기준 수신국 선택 불가능으로 판단할 수 있다.That is, the processor 110 may update the receiving station set by removing the reference receiving station from the receiving station set. In addition, if the updated receiving station set is not the empty set and there is a receiving station that satisfies the preset reception station selection condition in the updated receiving station set, the processor 110 may determine that the reference reception station selection is possible. On the other hand, if the updated receiving station set is empty or if there is no receiving station satisfying the preset reception station selection condition in the updated receiving station set, the processor 110 may determine that the reference reception station selection is impossible.

보다 자세히 설명하면, 현재의 수신국 집합에서 선택되었던 현재의 기준 수신국을 제거하여 아래의 [수학식 12]와 같이 수신국 집합을 갱신할 수 있다.More specifically, by removing the current reference receiving station selected from the current receiving station set, the receiving station set can be updated as shown in [Equation 12] below.

Figure 112022043601259-pat00024
Figure 112022043601259-pat00024

여기서,

Figure 112022043601259-pat00025
는 집합 A에 대한 집합 B의 차집합을 나타낼 수 있다.here,
Figure 112022043601259-pat00025
may represent the difference of set B with respect to set A.

그리고, 갱신된 수신국 집합이 공집합이거나 위의 [수학식 2]의 기준을 만족하는 수신국이 있는지 확인할 수 있다. 이때, 갱신된 수신국 집합이 공집합이 아니고 [수학식 2]의 기준을 만족하면 기준 수신국 선택 가능으로 판단할 수 있다. 반면, 갱신된 수신국 집합이 공집합이거나 [수학식 2]의 기준을 만족하지 못하면 기준 수신국 선택 불가능으로 판단할 수 있다.In addition, it may be checked whether the updated set of receiving stations is an empty set or if there is a receiving station that satisfies the criteria of [Equation 2] above. In this case, if the updated set of receiving stations is not an empty set and satisfies the criterion of [Equation 2], it may be determined that the reference receiving station can be selected. On the other hand, if the updated receiving station set is an empty set or does not satisfy the criterion of [Equation 2], it may be determined that the reference receiving station selection is impossible.

기준 수신국 선택 가능으로 판단되면(S270-Y), 프로세서(110)는 업데이트된 수신국 집합을 기반으로, 기준 수신국 선택 단계(S220), 상호 상관 벡터 획득 단계(S230), 관측 결합 정보 추정 단계(S240), 좌표계 변환 단계(S250) 및 다수 송신원 위치 추정 단계(S260)를 다시 수행할 수 있다.If it is determined that the reference receiving station can be selected (S270-Y), the processor 110 based on the updated set of receiving stations, selecting the reference receiving station (S220), obtaining the cross-correlation vector (S230), estimating the observation combined information Step S240, the step of transforming the coordinate system (S250), and the step of estimating positions of multiple transmitters (S260) may be performed again.

기준 수신국 선택 불가능으로 판단되면(S270-N), 프로세서(110)는 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득할 수 있다(S280).If it is determined that it is impossible to select the reference receiving station (S270-N), the processor 110 may acquire the final positions of each of the plurality of transmission sources (S280).

즉, 프로세서(110)는 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치를 기반으로 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득할 수 있다.That is, the processor 110 may obtain the final position of each of the plurality of transmission sources based on the positions of each of the plurality of transmission sources obtained while changing the reference receiving station.

보다 자세히 설명하면, 프로세서(110)는 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치와 기준 수신국과의 거리를 기반으로 설정되는 가중치를 이용하여, 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치를 기반으로 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득할 수 있다.In more detail, the processor 110 uses a weight set based on the distance between the location of each of the plurality of transmitters acquired while changing the reference receiver and the reference receiver, and the plurality of transmitters acquired while changing the reference receiver. Based on each location, it is possible to obtain the final location of each of the plurality of transmitters.

예컨대, 기준 수신국을 변경해 가며 닫힌 형태 기반 위치 추정을 수행한 결과를 결합하여, 관측 결합 정보의 추정 오차를 줄여서 위치 추정 성능을 향상시킬 수 있으며, 아래의 [수학식 13]을 통해 다수 송신원 각각의 최종 위치를 계산할 수 있다.For example, by combining the results of performing closed shape-based position estimation while changing the reference receiving station, it is possible to improve the position estimation performance by reducing the estimation error of the observation combined information, and through [Equation 13] below, each of the multiple transmitters can calculate the final position of

Figure 112022043601259-pat00026
Figure 112022043601259-pat00026

여기서,

Figure 112022043601259-pat00027
는 j번째 송신원의 최종 위치를 나타낼 수 있다. K는 반복 횟수를 나타낼 수 있다.
Figure 112022043601259-pat00028
는 k번째 반복에서 추정된 j번째 송신원의 위치를 나타낼 수 있다.
Figure 112022043601259-pat00029
는 k번째 반복에 대한 가중치 값을 나타내며, [수학식 9]에서 추정된 위치 추정값을 사용하여 아래의 [수학식 14]와 같이 표현할 수 있다.here,
Figure 112022043601259-pat00027
may indicate the final position of the j-th transmission source. K may represent the number of repetitions.
Figure 112022043601259-pat00028
may indicate the position of the j-th transmission source estimated in the k-th iteration.
Figure 112022043601259-pat00029
denotes a weight value for the k-th iteration, and can be expressed as in [Equation 14] below using the position estimation value estimated in [Equation 9].

Figure 112022043601259-pat00030
Figure 112022043601259-pat00030

여기서,

Figure 112022043601259-pat00031
는 정규화 상수를 나타낼 수 있다.
Figure 112022043601259-pat00032
는 변환된 좌표계에서 기준 수신국과 송신원 사이의 거리로 환산 가능하기 때문에, 위의 [수학식 14]의 의미는 추정된 거리가 가까울수록 그 거리 비율 또는 거리 제곱 비율에 따라 가중치를 주는 것을 의미할 수 있다.here,
Figure 112022043601259-pat00031
may represent a normalization constant.
Figure 112022043601259-pat00032
Since can be converted into the distance between the reference receiving station and the transmitting source in the converted coordinate system, the meaning of [Equation 14] above means that the closer the estimated distance is, the more weight is given according to the distance ratio or the distance squared ratio. can

정리하면, 본 실시예는 앞선 실시예(도 3에 도시된 실시예)와 달리 기준 수신국 선택 가능 여부 판단 단계(S270), 송신원 위치 추정 관련 일련의 단계(S220 ~ S260)의 재수행 단계 및 송신원 최종 위치 획득 단계(S280)를 추가적으로 수행하여, 위치 추정 성능을 향상시킬 수 있다. 물론, 계산 복잡도 및 소요 시간을 기반으로, 본 실시예에 따른 미상 다중 신호원 위치 추정 방법을 선택하거나, 앞선 실시예(도 3에 도시된 실시예)에 따른 미상 다중 신호원 위치 추정 방법을 선택할 수 있다.In summary, unlike the previous embodiment (the embodiment shown in FIG. 3), the present embodiment re-performs the step (S270) of determining whether a reference receiving station can be selected, a series of steps (S220 to S260) related to estimating the location of the transmitter, and By additionally performing the step of acquiring the final position of the transmitter ( S280 ), the position estimation performance may be improved. Of course, based on the computational complexity and required time, the method for estimating the location of the unknown multiple signal source according to the present embodiment is selected, or the method for estimating the position of the unknown multiple signal source according to the previous embodiment (the embodiment shown in FIG. 3 ) is selected. can

그러면, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 동작에 대하여 설명한다.Then, with reference to FIG. 5, a closed shape-based unknown multi-signal source position estimation operation according to a preferred embodiment of the present invention will be described.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 동작의 일례를 설명하기 위한 도면으로, Mj,i는 i번째 수신국에서의 j번째 신호원에 대한 관측 정보를 나타내고, Cj,i-k는 i번째 수신국과 k번째 수신국 사이의 j번째 신호원에 대한 관측 결합 정보를 나타내며, f-1{·}는 닫힌 형태 기반 위치 추정 함수를 나타내고,

Figure 112022043601259-pat00033
는 관측 결합 정보 Cj,i-k를 사용하여 추정한 변환/회전된 좌표에서의 j번째 신호원의 위치를 나타내며,
Figure 112022043601259-pat00034
는 j번째 신호원의 추정 위치를 나타낸다.5 is a diagram for explaining an example of a closed shape-based unknown multiple signal source position estimation operation according to a preferred embodiment of the present invention. , where C j,ik denotes the observation coupling information for the j-th signal source between the i-th receiving station and the k-th receiving station, and f -1 {·} denotes a closed shape-based localization function,
Figure 112022043601259-pat00033
denotes the position of the j-th signal source in the transformed/rotated coordinates estimated using the observation joint information C j,ik ,
Figure 112022043601259-pat00034
denotes the estimated position of the j-th signal source.

도 5를 참조하면, 수신국 1을 기준 수신국으로 선정한 경우에, 수신국 1을 기준 좌표로 하는 좌표 변환과 좌표 회전을 수행하여, 신호원의 위치를 수신국 1을 기준으로 하여 위치를 추정할 수 있다.Referring to FIG. 5, when receiving station 1 is selected as a reference receiving station, coordinate transformation and coordinate rotation using receiving station 1 as a reference coordinate is performed, and the position of a signal source is estimated based on receiving station 1 can do.

이때, 위치 추정은 닫힌 형태를 기반으로 수행하고, 역 좌표 변환과 역 좌표 회전을 통해 신호원의 원 자표를 추정할 수 있다.In this case, the position estimation is performed based on the closed form, and the atomic table of the signal source can be estimated through inverse coordinate transformation and inverse coordinate rotation.

그리고, 기준 수신국을 변경한 후, 다시 신호원의 위치를 추정한 후에 추정된 신호원의 좌표를 결합하여 신호원의 최종 위치를 추정할 수 있다.Then, after changing the reference receiving station, after estimating the position of the signal source again, it is possible to estimate the final position of the signal source by combining the estimated coordinates of the signal source.

본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.The operations according to the present embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be performed through various computer means and recorded in a computer-readable storage medium. Computer-readable storage medium represents any medium that participates in providing instructions to a processor for execution. A computer-readable storage medium may include program instructions, data files, data structures, or a combination thereof. For example, there may be a magnetic medium, an optical recording medium, a memory, and the like. A computer program may be distributed over a networked computer system so that computer readable code is stored and executed in a distributed manner. Functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily inferred by programmers in the technical field to which the present embodiment belongs.

본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for explaining the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.

100 : 미상 다중 신호원 위치 추정 장치,
110 : 프로세서,
130 : 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체,
131 : 프로그램,
150 : 통신 버스,
170 : 입출력 인터페이스,
190 : 통신 인터페이스,
200 : 수신국100: unknown multi-signal source localization device;
110: processor;
130: computer-readable storage medium;
131: program,
150: communication bus;
170: input/output interface;
190: communication interface;
200: recipient

Claims (13)

복수의 수신국 각각에서 다수 송신원의 송신 신호가 혼합된 수신 신호를 획득하는 단계;
미리 설정된 수신국 선택 조건을 기반으로 상기 복수의 수신국으로 이루어진 수신국 집합에서 하나의 수신국을 기준 수신국으로 선택하는 단계;
상기 복수의 수신국 각각에서 수신한 상기 수신 신호를 기반으로, 상기 기준 수신국과 상기 수신국 집합에서 상기 기준 수신국을 제외한 나머지 수신국인 비교 수신국 사이의 상호 상관 벡터를 획득하는 단계;
상기 상호 상관 벡터를 기반으로, TDOA(time difference of arrival) 추정값 및 입사각 추정값을 포함하는 관측 결합 정보를 송신원별로 추정하는 단계;
송신원별로 추정한 상기 관측 결합 정보를 기반으로, 상기 기준 수신국에 대응되는 기준 수신국 좌표를 이용하여 좌표계를 변환하는 단계; 및
송신원별로 추정한 상기 관측 결합 정보를 기반으로, 변환된 좌표계에서 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 이용하여 송신원별 위치를 획득하고, 획득한 송신원별 위치를 원 좌표계로 변환하여, 상기 다수 송신원 각각의 위치를 추정하는 단계;
를 포함하는 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법.obtaining a reception signal in which transmission signals of a plurality of transmission sources are mixed at each of a plurality of reception stations;
selecting one receiving station as a reference receiving station from a set of receiving stations including the plurality of receiving stations based on a preset receiving station selection condition;
obtaining a cross-correlation vector between the reference receiving station and a comparison receiving station that is a remaining receiving station except for the reference receiving station in the set of receiving stations, based on the received signals received by each of the plurality of receiving stations;
estimating observation combination information including a time difference of arrival (TDOA) estimate value and an incident angle estimate value for each transmission source based on the cross-correlation vector;
converting a coordinate system using coordinates of a reference receiving station corresponding to the reference receiving station based on the observation combination information estimated for each transmission source; and
Based on the observation combination information estimated for each transmitter, a position for each transmitter is obtained using a closed-type position estimation function in the transformed coordinate system, and the obtained position for each transmitter is converted into the original coordinate system, and the position of each of the plurality of transmitters is obtained. estimating;
A closed shape-based unknown multi-signal source localization method comprising a. 제1항에서,
상기 기준 수신국 선택 단계는,
상기 수신국 집합에서, 수신국의 안테나 소자 개수가 미리 설정된 기준 안테나 소자 개수 이상이고 수신국의 비교값이 상기 비교값에 대응되는 기준값 이상인 수신국 중 상기 비교값이 가장 큰 수신국을 상기 기준 수신국으로 선택하는 것으로 이루어지는,
닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법.In claim 1,
The reference receiving station selection step includes:
In the set of receiving stations, a receiving station having the largest comparison value among receiving stations in which the number of antenna elements of the receiving station is equal to or greater than the preset reference number of antenna elements and the comparison value of the receiving station is equal to or greater than the reference value corresponding to the comparison value is received as the reference consisting of selecting a country,
Closed shape-based unknown multiple signal source localization method. 제2항에서,
상기 비교값은,
수신 전력, 수신 신호대잡음비 및 거리 오차 중 적어도 하나를 포함하는,
닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법.In claim 2,
The comparison value is
comprising at least one of received power, received signal-to-noise ratio, and distance error,
Closed shape-based unknown multiple signal source localization method. 제2항에서,
상기 상호 상관 벡터 획득 단계는,
상기 기준 수신국의 복수의 안테나 중에서 선택된 기준 안테나를 기준으로 상기 기준 수신국에서 수신되는 신호와 상기 비교 수신국에서 수신된 신호 사이의 상기 상호 상관 벡터를 획득하는 것으로 이루어지는,
닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법.In claim 2,
The cross-correlation vector acquisition step is,
and obtaining the cross-correlation vector between a signal received at the reference receiving station and a signal received at the comparison receiving station based on a reference antenna selected from among a plurality of antennas of the reference receiving station,
Closed shape-based unknown multiple signal source localization method. 제4항에서,
상기 관측 결합 정보 추정 단계는,
상기 상호 상관 벡터에서 미리 설정된 기준 상호 상관값 이상의 피크 지점을 결정하고, 상기 피크 지점의 시간을 상기 TDOA 추정값으로 획득하고, 상기 TDOA 추정값에서의 상기 상호 상관 벡터로부터 상기 입사각 추정값을 획득하는 것으로 이루어지는,
닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법.In claim 4,
The observation coupling information estimation step is,
determining a peak point equal to or greater than a preset reference cross-correlation value in the cross-correlation vector, obtaining the time of the peak point as the TDOA estimate, and obtaining the incidence angle estimate from the cross-correlation vector in the TDOA estimate,
Closed shape-based unknown multiple signal source localization method. 제5항에서,
상기 좌표계 변환 단계는,
상기 기준 수신국 좌표 및 상기 입사각 추정값을 이용하여 좌표계를 변환하는 것으로 이루어지는,
닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법.In claim 5,
The coordinate system transformation step is,
It consists of transforming a coordinate system using the reference receiving station coordinates and the estimated angle of incidence,
Closed shape-based unknown multiple signal source localization method. 제1항에서,
상기 다수 송신원 위치 추정 단계의 수행 이후에, 상기 수신국 집합에서 상기 기준 수신국을 제거하여 상기 수신국 집합을 업데이트하고, 업데이트된 상기 수신국 집합이 공집합이 아니고 업데이트된 상기 수신국 집합에 상기 미리 설정된 수신국 선택 조건을 만족하는 수신국이 있으면 기준 수신국 선택 가능으로 판단하며, 업데이트된 상기 수신국 집합이 공집합이거나 업데이트된 상기 수신국 집합에 상기 미리 설정된 수신국 선택 조건을 만족하는 수신국이 없으면 기준 수신국 선택 불가능으로 판단하는 단계;
기준 수신국 선택 가능으로 판단되면, 업데이트된 상기 수신국 집합을 기반으로, 상기 기준 수신국 선택 단계, 상기 상호 상관 벡터 획득 단계, 상기 관측 결합 정보 추정 단계, 상기 좌표계 변환 단계 및 상기 다수 송신원 위치 추정 단계를 다시 수행하는 단계; 및
기준 수신국 선택 불가능으로 판단되면, 상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치를 기반으로 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득하는 단계;
를 더 포함하는 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법.In claim 1,
After performing the step of estimating the location of the multiple transmitters, the set of receiving stations is updated by removing the reference receiving station from the set of receiving stations, and the updated set of receiving stations is not an empty set, and the updated set of receiving stations is added to the set of receiving stations in advance. If there is a receiving station that satisfies the set reception station selection condition, it is determined that the reference reception station selection is possible, and the updated reception station set is empty or a reception station that satisfies the preset reception station selection condition in the updated reception station selection set determining that it is impossible to select a reference receiving station if there is no;
If it is determined that the reference receiving station can be selected, the reference receiving station selection step, the cross-correlation vector acquisition step, the observation combination information estimation step, the coordinate system transformation step, and the plurality of transmitter positions are estimated based on the updated set of reception stations performing the steps again; and
if it is determined that the reference reception station cannot be selected, acquiring the final location of each of the plurality of transmission sources based on the respective positions of the plurality of transmission sources acquired while changing the reference reception station;
A closed shape-based unknown multiple signal source localization method further comprising a. 제7항에서,
상기 다수 송신원 최종 위치 획득 단계는,
상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치와 상기 기준 수신국과의 거리를 기반으로 설정되는 가중치를 이용하여, 상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치를 기반으로 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득하는 것으로 이루어지는,
닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법.In claim 7,
The step of obtaining the final location of the plurality of transmitters,
Based on the positions of each of the plurality of transmitters obtained while changing the reference receiving station, using a weight set based on the distance between the position of each of the plurality of transmitters obtained while changing the reference receiving station and the distance to the reference receiving station, Consisting of obtaining the final location of each of the transmitting sources,
Closed shape-based unknown multiple signal source localization method. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable storage medium for executing the method for estimating the position of a closed shape-based unknown multiple signal source according to any one of claims 1 to 8 in a computer. 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 기반으로 미상 다중 신호원의 위치를 추정하는 미상 다중 신호원 위치 추정 장치로서,
닫힌 형태의 위치 추정 함수를 기반으로 미상 다중 신호원의 위치를 추정하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 프로그램에 따라 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 기반으로 미상 다중 신호원의 위치를 추정하기 위한 동작을 수행하는 하나 이상의 프로세서;
를 포함하며,
상기 프로세서는,
복수의 수신국 각각에서 다수 송신원의 송신 신호가 혼합된 수신 신호를 획득하고,
미리 설정된 수신국 선택 조건을 기반으로 상기 복수의 수신국으로 이루어진 수신국 집합에서 하나의 수신국을 기준 수신국으로 선택하며,
상기 복수의 수신국 각각에서 수신한 상기 수신 신호를 기반으로, 상기 기준 수신국과 상기 수신국 집합에서 상기 기준 수신국을 제외한 나머지 수신국인 비교 수신국 사이의 상호 상관 벡터를 획득하고,
상기 상호 상관 벡터를 기반으로, TDOA(time difference of arrival) 추정값 및 입사각 추정값을 포함하는 관측 결합 정보를 송신원별로 추정하며,
송신원별로 추정한 상기 관측 결합 정보를 기반으로, 상기 기준 수신국에 대응되는 기준 수신국 좌표를 이용하여 좌표계를 변환하고,
송신원별로 추정한 상기 관측 결합 정보를 기반으로, 변환된 좌표계에서 닫힌 형태의 위치 추정 함수를 이용하여 송신원별 위치를 획득하고, 획득한 송신원별 위치를 원 좌표계로 변환하여, 상기 다수 송신원 각각의 위치를 추정하는,
닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 장치.An unknown multi-signal source localization device for estimating the location of an unknown multi-signal source based on a closed-form location estimation function, comprising:
a memory for storing one or more programs for estimating a location of an unknown multiple signal source based on a closed-type location estimation function; and
one or more processors that perform an operation for estimating a location of an unknown multi-signal source based on a closed-type location estimation function according to the one or more programs stored in the memory;
includes,
The processor is
Obtaining a received signal in which the transmission signals of a plurality of transmission sources are mixed in each of the plurality of reception stations,
Selecting one receiving station as a reference receiving station from the set of receiving stations comprising the plurality of receiving stations based on a preset receiving station selection condition;
Based on the received signal received by each of the plurality of receiving stations, a cross-correlation vector is obtained between the reference receiving station and a comparison receiving station that is a remaining receiving station except for the reference receiving station in the set of receiving stations,
Based on the cross-correlation vector, the observation combination information including the time difference of arrival (TDOA) estimate value and the incident angle estimate value is estimated for each transmission source,
Transform the coordinate system using the coordinates of the reference receiving station corresponding to the reference receiving station based on the observation combined information estimated for each transmitter,
Based on the observation combination information estimated for each transmitter, a position for each transmitter is obtained using a closed-type position estimation function in the transformed coordinate system, and the obtained position for each transmitter is converted into the original coordinate system, and the position of each of the plurality of transmitters is obtained. to estimate,
Closed shape-based unknown multi-signal source localization device. 제10항에서,
상기 프로세서는,
상기 수신국 집합에서, 수신국의 안테나 소자 개수가 미리 설정된 기준 안테나 소자 개수 이상이고 수신국의 비교값이 상기 비교값에 대응되는 기준값 이상인 수신국 중 상기 비교값이 가장 큰 수신국을 상기 기준 수신국으로 선택하는,
닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 장치.In claim 10,
The processor is
In the set of receiving stations, a receiving station having the largest comparison value among receiving stations in which the number of antenna elements of the receiving station is equal to or greater than the preset reference number of antenna elements and the comparison value of the receiving station is equal to or greater than the reference value corresponding to the comparison value is received as the reference to choose soup,
Closed shape-based unknown multi-signal source localization device. 제10항에서,
상기 프로세서는,
상기 다수 송신원 위치 추정 동작의 수행 이후에, 상기 수신국 집합에서 상기 기준 수신국을 제거하여 상기 수신국 집합을 업데이트하고, 업데이트된 상기 수신국 집합이 공집합이 아니고 업데이트된 상기 수신국 집합에 상기 미리 설정된 수신국 선택 조건을 만족하는 수신국이 있으면 기준 수신국 선택 가능으로 판단하며, 업데이트된 상기 수신국 집합이 공집합이거나 업데이트된 상기 수신국 집합에 상기 미리 설정된 수신국 선택 조건을 만족하는 수신국이 없으면 기준 수신국 선택 불가능으로 판단하고,
기준 수신국 선택 가능으로 판단되면, 업데이트된 상기 수신국 집합을 기반으로, 상기 기준 수신국 선택 동작, 상기 상호 상관 벡터 획득 동작, 상기 관측 결합 정보 추정 동작, 상기 좌표계 변환 동작 및 상기 다수 송신원 위치 추정 동작을 다시 수행하며,
기준 수신국 선택 불가능으로 판단되면, 상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치를 기반으로 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득하는,
닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 장치.In claim 10,
The processor is
After performing the multiple transmitter location estimation operation, the reference receiving station is removed from the receiving station set to update the receiving station set, and the updated receiving station set is not an empty set, and the updated receiving station set is added to the updated receiving station set in advance. If there is a receiving station that satisfies the set reception station selection condition, it is determined that the reference reception station selection is possible, and the updated reception station set is empty or a reception station that satisfies the preset reception station selection condition in the updated reception station selection set If not, it is judged that the standard recipient cannot be selected,
If it is determined that the reference receiver can be selected, based on the updated set of receivers, the reference receiver selection operation, the cross-correlation vector acquisition operation, the observation combined information estimation operation, the coordinate system transformation operation, and the multiple transmitter positions are estimated perform the action again,
If it is determined that it is impossible to select a reference receiving station, acquiring the final position of each of the multiple transmitting sources based on the respective positions of the multiple transmitting sources obtained while changing the reference receiving station,
Closed shape-based unknown multi-signal source localization device. 제12항에서,
상기 프로세서는,
상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치와 상기 기준 수신국과의 거리를 기반으로 설정되는 가중치를 이용하여, 상기 기준 수신국을 변경하면서 획득한 다수 송신원 각각의 위치를 기반으로 다수 송신원 각각의 최종 위치를 획득하는,
닫힌 형태 기반 미상 다중 신호원 위치 추정 장치.
In claim 12,
The processor is
Based on the positions of each of the plurality of transmitters obtained while changing the reference receiving station, using a weight set based on the distance between the position of each of the plurality of transmitters obtained while changing the reference receiving station and the distance to the reference receiving station, to obtain the final location of each of the senders,
Closed shape-based unknown multi-signal source localization device.
KR1020220050174A 2022-04-22 2022-04-22 Method for estimating location of unknown multiple signal sources based on closed-form, apparatus and computer program for performing the method KR102425493B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220050174A KR102425493B1 (en) 2022-04-22 2022-04-22 Method for estimating location of unknown multiple signal sources based on closed-form, apparatus and computer program for performing the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220050174A KR102425493B1 (en) 2022-04-22 2022-04-22 Method for estimating location of unknown multiple signal sources based on closed-form, apparatus and computer program for performing the method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102425493B1 true KR102425493B1 (en) 2022-07-27

Family

ID=82701296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220050174A KR102425493B1 (en) 2022-04-22 2022-04-22 Method for estimating location of unknown multiple signal sources based on closed-form, apparatus and computer program for performing the method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102425493B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140292580A1 (en) * 2008-09-10 2014-10-02 Nextnav, Llc Wide area positioning system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140292580A1 (en) * 2008-09-10 2014-10-02 Nextnav, Llc Wide area positioning system
US20200212955A1 (en) * 2008-09-10 2020-07-02 Nextnav, Llc Wide area positioning system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Oumar et al. Comparison between MUSIC and ESPRIT direction of arrival estimation algorithms for wireless communication systems
US8457655B2 (en) Hybrid time of arrival based positioning system
US9332383B2 (en) Time of arrival based positioning system
JP5755817B2 (en) Arrival time based wireless positioning system
US9019159B2 (en) Ranging diversity-reception method and receiver
US9660740B2 (en) Signal strength distribution establishing method and wireless positioning system
WO2003060632A2 (en) Method for determining location information
Narzullaev et al. Novel calibration algorithm for received signal strength based indoor real-time locating systems
Ge et al. Exploiting diffuse multipath in 5G SLAM
Gingras et al. Electromagnetic matched-field processing: Basic concepts and tropospheric simulations
WO2023000614A1 (en) Wireless positioning parameter estimation method, apparatus and system, computer device, and storage medium
CN109001706B (en) Passive direct positioning method for multiple radiation source targets based on characteristic value maximization
Chen et al. Iterative subspace alternating projection method for GNSS multipath DOA estimation
KR101988109B1 (en) Method for estimating position of signal source using distance estimation in mimo system
CN115598669A (en) Navigation multi-feature GNSS deception jamming detection method, system, equipment and medium
KR102425493B1 (en) Method for estimating location of unknown multiple signal sources based on closed-form, apparatus and computer program for performing the method
CN112272064B (en) Detection probability and mutual information calculation method of cooperative MIMO radar
JP5583170B2 (en) Scatterer position estimation apparatus, scatterer position estimation method, and program
JP2004108851A (en) Angle measuring equipment and communication system using the same
Wielandner et al. Multipath-based SLAM with multiple-measurement data association
Naseri et al. Multipath-aided cooperative network localization using convex optimization
WO2020079495A1 (en) Localizing targets in a distributed radar environment based on correlated blocking likelihood
KR102471995B1 (en) Method and apparatus for estimating the number of signals, by considering SML cost function and hypothesis test
JP7264922B2 (en) Two-way signal positioning method and its two-way signal positioning system
US20220394653A1 (en) Method and apparatus of positioning for accomodating wireless-environment change

Legal Events

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