KR20130131104A - Position estimating method and system on reducing estimated positioning error for bi-static radar system based on cellular network - Google Patents
Position estimating method and system on reducing estimated positioning error for bi-static radar system based on cellular network Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130131104A KR20130131104A KR1020120054908A KR20120054908A KR20130131104A KR 20130131104 A KR20130131104 A KR 20130131104A KR 1020120054908 A KR1020120054908 A KR 1020120054908A KR 20120054908 A KR20120054908 A KR 20120054908A KR 20130131104 A KR20130131104 A KR 20130131104A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- target
- equation
- intersection
- static information
- estimation
- Prior art date
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
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
-
- 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
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/003—Bistatic radar systems; Multistatic radar 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
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
- G01S13/76—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
- G01S13/78—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted discriminating between different kinds of targets, e.g. IFF-radar, i.e. identification of friend or foe
- G01S13/785—Distance Measuring Equipment [DME] systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 휴대폰 망 기반의 다중분리 레이더 시스템에서 선택적으로 신호 처리하여 위치 추정 오차를 줄이기 위한 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a system for reducing the position estimation error by selectively signal processing in a mobile phone network-based multiple separation radar system.
셀룰러 망 기반의 레이더 시스템은 무선 통신망의 기지국 신호를 사용하여 빠른 탐지와 넓은 탐지 영역을 강점으로 하는 레이더 시스템이다. 이러한 시스템은 송신기와 수신기가 분리되어 있는 이중 분리(Bi-static) 레이더 시스템으로 고려될 수 있다.Cellular network-based radar system is a radar system that has fast detection and wide detection area by using base station signal of wireless communication network. Such a system can be considered a bi-static radar system with separate transmitter and receiver.
이러한 레이더 시스템에서는 표적을 탐지한 후에 표적의 위치를 판단하게 된다. 이를 위해 TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference of Arrival), AOA(Angle of Arrival)등의 방법으로 표적과 수신 안테나의 거리를 추정할 수 있고, 이렇게 얻어진 거리로부터 해석적 기법(Analytical Method)과 최소자승기법(Least Square Method) 등을 적용하여 표적의 위치 정보를 판단할 수 있게 된다.In such a radar system, after detecting a target, the position of the target is determined. To this end, the distance between the target and the receiving antenna can be estimated using methods of Time of Arrival (TOA), Time Difference of Arrival (TDOA), and Angle of Arrival (AOA), and from these distances, an analytical method is obtained. And the least square method can be used to determine the location information of the target.
이와 같은 휴대폰 망을 기반으로 한 이중분리 레이더 시스템에서 표적 위치 추정의 오차를 감소시키고 정확도를 향상시켜서, 보다 정밀한 위치 추정을 이루고자 한다. In the dual split radar system based on the mobile phone network, the accuracy of the target position estimation is reduced and the accuracy is improved.
본 발명은 휴대폰 망을 기반으로 하는 이중분리 레이더 시스템에서 새로운 알고리즘을 추가하여 종래의 시스템에서 큰 변경 없이 표적의 위치를 보다 정확하게 추정하고자 한다.The present invention aims to more accurately estimate the position of a target without significant change in the conventional system by adding a new algorithm in the dual split radar system based on the mobile phone network.
휴대폰 망 기반의 이중분리 레이더 시스템에서 빠르게 변하는 표적 위치를 판단하기 위하여 TOA 기반의 최소자승기법을 적용할 수 있다. 이때, 최소자승기법을 통하여 얻어지는 거리정보는 전파의 반사, 산란, 회절 특성과 기압 등의 환경적인 요소 그리고 송수신단 거리 오차와 수신기로 반사되어 들어오는 전파의 입사각 오차 등에 의하여 필연적으로 오차가 발생한다. 이러한 오차는 적 출현 시 적절한 대응을 어렵게 만들기 때문에, 슈도 모노-스태틱 정보를 통한 위치 추정 결과를 선택적으로 적용하여 표적의 위치 추정 오차를 줄이고 정확성을 높이는 것이다. The TOA-based least-squares method can be applied to determine the fast changing target position in the dual separation radar system based on the mobile phone network. At this time, the distance information obtained through the least square method inevitably occurs due to environmental factors such as reflection, scattering, diffraction characteristics and barometric pressure of the radio wave, and transmission / reception end distance error and incident angle error of the radio wave reflected by the receiver. Since this error makes it difficult to properly respond in the presence of enemy, it is possible to selectively apply the position estimation result through the pseudo mono-static information to reduce the position estimation error of the target and increase the accuracy.
기술적 과제는 슈도 모노-스태틱 정보와 최소자승기법으로부터 얻은 정보 중에서 그 선택기준을 설정하는 기법과 동시에 최적의 슈도 모노-스태틱 정보를 활용할 수 있는 알고리즘을 구현하는 것이다.The technical challenge is to implement an algorithm that can utilize the optimal pseudo mono-static information at the same time as the method of setting the selection criteria among the pseudo mono-static information and the information obtained from the least-square method.
이중분리 레이더 시스템의 위치 추정 방법에 있어서, 위치를 추정할 표적을 탐지하는 단계; TOA(Time of Arrival) 기반의 최소자승기법으로 표적의 위치를 판단하는 단계; 슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 단계; 및 슈도 모노-스태틱 정보와 상기 이중분리 시스템의 정보를 비교하여 표적의 위치를 최종적으로 판별하는 단계를 포함하는 위치 추정 방법이 제공된다. CLAIMS 1. A position estimation method of a dual split radar system, comprising: detecting a target for estimating a position; Determining a position of the target by a least square method based on a time of argument (TOA); Reducing the estimation error of the position of the target determined using the pseudo mono-static information; And finally determining the position of the target by comparing pseudo mono-static information with information of the dual separation system.
일측에 있어서, 위치 추정 방법은 휴대폰 망을 기반으로 하는 이중분리 레이더 시스템에서 실행되고, 이중분리 레이더 시스템은 하나의 송신기과 최소 셋 이상의 수신기를 포함한다.In one aspect, the position estimation method is implemented in a dual separation radar system based on a mobile phone network, the dual separation radar system includes a transmitter and at least three receivers.
또 다른 측면에 있어서, 송신기와 수신기는 자신의 위치를 인식하는 장치를 포함하며, 수신기는 표적으로부터 반사되어 전달되는 신호의 입사각을 측정하는 장치를 포함한다.In another aspect, the transmitter and receiver include a device for recognizing its position, and the receiver includes a device for measuring an angle of incidence of a signal reflected and transmitted from a target.
또 다른 측면에 있어서, TOA(Time of Arrival) 기반의 최소자승기법으로 표적의 위치를 판단하는 단계는, 이중분리 레이더 시스템의 수신기의 개수대로 원의 방정식을 얻고, 원의 방정식의 교점, 혹은 교차 영역 내의 한 점을 표적의 위치로 추정하는 것이다. In another aspect, the step of determining the position of the target by a time-of-arrival (TOA) -based least squares method, obtaining the equation of the circle as the number of receivers of the dual separation radar system, the intersection or intersection of the equation of the circle One point in the area is estimated by the location of the target.
또 다른 측면에 있어서, 표적의 위치는 원의 방정식을 행렬 방정식으로 변형하고, 행렬 방정식을 계산함으로써 추정한다. In another aspect, the position of the target is estimated by transforming the original equation into a matrix equation and calculating the matrix equation.
또 다른 측면에 있어서, 슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 단계는, 최소자승기법으로 구한 표적의 좌표와 송신기의 좌표를 모두 지나는 직선과, 슈도 모노-스태틱 정보로서 구한 송신기와 표적 사이의 거리를 반지름으로 가지는 원의 교점을 구하는 것이다. In another aspect, the step of reducing the estimation error of the position of the target determined using the pseudo mono-static information is a straight line passing both the coordinates of the target and the transmitter coordinates obtained by the least square method, and the pseudo mono-static information. It is to find the intersection of the circle with the radius between the transmitter and the target.
또 다른 측면에 있어서, 슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 단계에서 구한 직선과 원의 교점은 두 개이며, 최소자승기법으로 구한 표적의 좌표를 두 개의 교점 중 하나에 매핑(Mapping) 한다. In another aspect, the intersection of the straight line and the circle obtained in the step of reducing the estimation error of the position of the target determined using the pseudo mono-static information is two, and the coordinate of the target obtained by the least square method is one of the two intersection points. Mapping to
또 다른 측면에 있어서, 두 개의 교점 중 매핑 대상이 되는 교점은 최소자승기법으로 계산된 판단한 표적의 위치와 가까운 곳에 있는 교점을 선택하는 것이다. In another aspect, the intersection point of the two intersection points is to select an intersection point close to the position of the determined target calculated by the least square method.
또 다른 측면에 있어서, 슈도 모노-스태틱 정보와 이중분리 시스템의 정보를 비교하여 표적의 위치를 최종적으로 판별하는 단계에서는, 매핑된 좌표와 매핑되기 이전의 좌표 중에 송신기와 더 가까이 있는 좌표를 선택한다. In another aspect, in the step of finally determining the position of the target by comparing the pseudo mono-static information with the information of the dual separation system, the coordinates closer to the transmitter are selected among the mapped coordinates and the coordinates before they are mapped. .
이중분리 레이더 시스템의 위치 추정 시스템에 있어서, 위치를 추정할 표적을 탐지하는 표적 탐지부; TOA(Time of Arrival) 기반의 최소자승기법으로 표적의 위치를 판단하는 위치 추정부; 슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 오차 감축부; 및 슈도 모노-스태틱 정보와 이중분리 시스템의 정보를 비교하여 표적의 위치를 최종적으로 판별하는 위치 판별부를 포함하는 위치 추정 시스템이 제공된다. A position estimating system of a dual split radar system, comprising: a target detector for detecting a target for estimating a position; A position estimator for determining a position of the target by a least square method based on a time of argument (TOA); An error reduction unit for reducing an estimation error of the position of the target determined using the pseudo mono-static information; And a position determination unit for comparing the pseudo mono-static information and the information of the dual separation system to finally determine the position of the target.
일측에 있어서, 위치 추정부는 이중분리 레이더 시스템의 수신기의 개수대로 원의 방정식을 얻고, 원의 방정식의 교점, 혹은 교차 영역 내의 한 점을 표적의 위치로 추정한다. In one side, the position estimator obtains a circle equation according to the number of receivers of the dual separation radar system, and estimates the point of intersection of the circle equation, or a point in the intersection region, as the position of the target.
또 다른 측면에 있어서, 표적의 위치는 원의 방정식을 행렬 방정식으로 변형하고, 행렬 방정식을 계산함으로써 추정한다.In another aspect, the position of the target is estimated by transforming the original equation into a matrix equation and calculating the matrix equation.
본 발명에 따르면, 하드웨어적으로 큰 변경 없이 추가적인 소프트웨어 알고리즘에 의해 위치 추정 오차를 감소시킬 수 있다.According to the present invention, the position estimation error can be reduced by an additional software algorithm without major change in hardware.
또한, 발명이 제안하는 방법을 레이더 시스템 이외의 TOA를 활용한 위치 추정이 사용되는 모든 곳에 쉽게 적용한 시스템을 구축할 수 있다.In addition, it is possible to construct a system that easily applies the method proposed by the present invention to any location where a position estimation using a TOA is used.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 이중분리 레이더 시스템 모델을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 최소자승기법을 이용하여 표적의 위치를 추정할 때 나타날 수 있는 오차를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 제안하고자 하는 위치 추정 방법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 슈도 모노-스태틱 정보를 선택적으로 활용할 수 있는 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 슈도 모노-스태틱 정보와 이중분리 시스템의 정보를 비교하여 표적의 위치를 최종적으로 판별하는 단계의 알고리즘을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 위치 추정 시스템의 각 구성을 나타낸 블록도이다.1 illustrates a dual split radar system model in one embodiment of the invention.
2 is a graph illustrating an error that may appear when estimating the position of a target using a least square method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating each step of a position estimation method to be proposed in an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example in which pseudo mono-static information may be selectively utilized according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates an algorithm of a step of finally determining a position of a target by comparing pseudo mono-static information and information of a dual separation system according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing each configuration of a position estimation system according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 휴대폰 망을 기반으로 한 이중분리(Bi-static) 레이더 시스템에서 표적의 위치 추정 오차를 감소시키고 정확도를 향상 시켜서 보다 정밀한 위치 추정을 이루고자 한다. 이중분리 시스템에서 송신기의 전파가 표적에 도달한 후 전파의 산란이 발생하게 되고 이러한 전파는 수신기로 도달하게 된다. 이와 동시에 송신기로 다시 전파가 되돌아오게 되는데, 이 정보를 수신하여 정보를 얻게 되면, 이는 슈도 모노-스태틱(Pseudo Mono-static) 시스템으로 간주될 수 있으며, 언급된 환경에서 슈도 모노-스태틱 정보를 선택적으로 활용하여 알고자 하는 표적 위치 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.The present invention aims to achieve a more accurate position estimation by reducing the position estimation error of the target and improving the accuracy in a bi-static radar system based on a mobile phone network. In a dual separation system, after the transmitter reaches the target, scattering of the radio waves occurs and the radio waves reach the receiver. At the same time, radio waves are sent back to the transmitter, which, when received and obtained, can be considered as a pseudo mono-static system, which, in the circumstances mentioned, selects the pseudo mono-static information. Can be used to improve the accuracy of the target position estimation.
본 발명의 실시예에 있어서, 도 1은 이중분리 레이더 시스템 모델을 도시한 것이다. 발명이 실시되는 이중분리 시스템 환경은 송신기(101)와 수신기(102)가 분리되어 있으며, 표적(103)을 탐지한 후, 표적(103)의 위치를 판단하게 된다. 본 발명을 실시하기 위한 이중분리 레이더 시스템은 하나의 송신기(101)와 셋 이상의 수신기(102)를 포함할 수 있다. In an embodiment of the invention, FIG. 1 illustrates a dual split radar system model. In the dual separation system environment of the present invention, the
이하 인용되는 수학식에서 송신기(101)와 수신기(102) 사이의 거리는 L, 송신기(101)와 표적(103) 사이의 거리는 RT, 수신기(102)와 표적(103) 사이의 거리는 RR로 표시하며, RT와 RR사이의 각도, 즉 표적에서 신호가 반사되는 각도를 β로 표시하여 나타낸다. In the following equation, the distance between the
도 1의 송신기(101)와 수신기(102)는 자신의 위치를 인식하는 장치를 포함하며, 특히, 수신기에는 표적으로부터 반사되어 전달되는 신호의 입사각, 도 1의 을 측정하는 장치가 함께 존재할 수 있다. The
도 1에서 반사되어 들어오는 전파의 입사각인 수신기 룩킹 앵글(Looking Angle)과 송신기와 수신기 사이의 거리는 측정 장치에 의해 측정할 수 있다. 또한, TOA 기법을 사용하여 RT+RR을 측정할 수 있다. 하지만 이 값들에는 오차가 생길 수 있고, 이는 최소자승기법을 이용하여 표적의 위치를 추정할 때 도 2와 같은 오차를 발생시킬 수 있다. 도 2의 오차는 측정에 의한 오차로, RT+RR=100km이며, L=10km 일 때의 오차를 나타낸 것이다. 여기서 측정되는 오차로는 신호의 전체 이동 경로 측정오차, 송신단과 수신단 사이 거리의 측정오차, 수신단의 룩킹 앵글 측정 오차 등을 예로 들 수 있다. In FIG. 1, a receiver looking angle, which is an incident angle of a reflected radio wave, and a distance between a transmitter and a receiver may be measured by a measuring device. It is also possible to measure R T + R R using the TOA technique. However, these values may have an error, which may cause an error as shown in FIG. 2 when estimating the position of the target using the least square method. The error of FIG. 2 is an error by measurement, and shows an error when R T + R R = 100 km and L = 10 km. Examples of the error to be measured may include a measurement error of the entire moving path of the signal, a measurement error of the distance between the transmitter and the receiver, and a measurement angle of the looking angle of the receiver.
도 3은 본 발명이 제안하는 위치 추정 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 위치를 추정할 표적을 탐지하는 단계(310); TOA(Time of Arrival) 기반의 최소자승기법으로 표적의 위치를 판단하는 단계(320); 슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 단계(330); 및 슈도 모노-스태틱 정보와 이중분리 시스템의 정보를 비교하여 표적의 위치를 최종적으로 판별하는 단계(340)를 포함하는 위치 추정 방법이 제공될 수 있다. 3 is a flowchart illustrating a position estimation method proposed by the present invention. Detecting (310) a target to estimate a location; Determining a location of the target using a least square method based on a time of argument (320); Reducing the estimation error of the position of the target determined using the pseudo mono-static information (330); And finally determining (340) the position of the target by comparing the pseudo mono-static information with the information of the dual separation system.
먼저, 단계(310)에 의해서, 핸드폰 기반 이중분리 레이더 시스템에서 위치를 추정할 표적이 탐지되었다 가정한다. 이때, 시스템 내의 송신기와 수신기 각각의 위치와 송신기와 수신기의 거리 L, 그리고 을 함께 얻을 수 있다.First, by
여기서, 최소자승기법 위치 추정 알고리즘에 대해 실시예를 들어 간략히 설명한다. TOA(Time of Arrival) 기반의 최소자승기법으로 표적의 위치를 판단하는 단계(320)에 해당하며, 이중분리 레이더 시스템의 수신기의 개수대로 원의 방정식을 얻고, 얻은 원의 방정식의 교점, 혹은 교차 영역 내의 한 점을 표적의 위치로 추정할 수 있다. Here, the least square method position estimation algorithm will be briefly described as an example. In the
이렇게 평면상에서 표적의 위치를 추정하기 위해서는 1개의 기지국, 즉 송신기와 3개 이상의 수신기가 필요하다. 이때, 수신기의 중심좌표를 (xi, yi, zi)라고 하고 표적으로부터 수신기까지의 거리를 Ri라고 하면, 이를 수학식 1과 같은 원의 방정식으로 표현할 수 있다.In order to estimate the position of the target on the plane, one base station, a transmitter and three or more receivers are required. In this case, if the center coordinates of the receiver are referred to as (x i , y i , z i ) and the distance from the target to the receiver is R i , this may be expressed by a circle equation as in Equation (1).
여기서, i는 각 수신기의 번호를 의미하며, Ri는 단계(310)에서 측정된 RT+RR과 L, 그리고 로부터 수학식 2와 같이 얻을 수 있다.Here, i means the number of each receiver, R i is R T + R R and L measured in
시스템 내에 주어진 n개의 수신기로부터 n개의 원 방정식을 얻을 수 있고, 이 원의 방정식의 교점 혹은 원이 겹치는 영역 내의 한 점이 추정좌표가 될 수 있다. 이를 구하기 위해 n개의 원의 방정식을 변형하여 수학식 3과 같은 행렬 방정식을 얻을 수 있다.From a given n receivers in the system, n circle equations can be obtained, and the point of intersection of the equations of this circle or a point in the area where the circles overlap can be the estimated coordinate. To find this, the equation of n circles can be modified to obtain a matrix equation as shown in Equation 3.
수학식 3의 A와 b는 수학식 4에 나타냈으며, 는 표적의 위치로 추정되는 추정좌표를 의미한다. 또한, 수학식 4의 ki는 기준점으로부터 수신기까지의 거리를 나타내는 것으로 수학식 5로 표현할 수 있다. A and b of Equation 3 is shown in Equation 4, Denotes an estimated coordinate estimated by the position of the target. In addition, k i of Equation 4 represents the distance from the reference point to the receiver can be expressed by
수학식 3에서 행렬 A는 정방행렬이 아닐 수도 있기 때문에, 슈도-인버스(Pseudo-Inverse)를 취함으로써 정방행렬로 나타낼 수 있고, 수학식 6을 통해 표적의 위치 추정좌표 를 얻을 수 있다. Since the matrix A in Equation 3 may not be a square matrix, it can be represented as a square matrix by taking Pseudo-Inverse, and the estimated position coordinate of the target in Equation 6. Can be obtained.
이렇게 TOA 기법으로 얻은 거리 정보를 이용하여 최소자승기법으로 표적의 위치를 우선적으로 얻을 수 있다. 여기서, 과 는 각각 의 x와 y의 좌표를 나타낸다. Using the distance information obtained by the TOA technique, the target position can be obtained first by the least square technique. here, and Respectively Represents the coordinates of x and y.
단계(330)에서는 슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄일 수 있는데, 최소자승기법으로 구한 표적의 좌표와 송신기의 좌표를 모두 지나는 직선과, 슈도 모노-스태틱 정보로서 구한 송신기와 표적 사이의 거리를 반지름으로 가지는 원의 교점을 구함으로써 가능하다. In
송신기의 좌표를 라고 하며, 슈도 모노-스태틱 환경에서 얻어지는 거리를 라고 하면, 두 점을 지나는 직선의 방정식과 원의 방정식은 각각 수학식 7, 수학식 8로 표현 할 수 있다.The coordinates of the transmitter The distance obtained in the pseudo mono-static environment In other words, the equations of the straight line and the circle passing through two points can be represented by Equation 7, Equation 8, respectively.
슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 단계에서 구한 직선과 원의 교점은 두 개이며, 최소자승기법으로 구한 표적의 좌표를 두 개의 교점 중 하나에 매핑(Mapping) 할 수 있다. The intersection of the straight line and the circle obtained in the step of reducing the estimation error of the position of the target determined using the pseudo mono-static information is two, and the coordinates of the target obtained by the least square method are mapped to one of the two intersections. Can be.
설명한 바와 같이, 수학식 7과 수학식 8의 교점은 다음 수학식 9와 같이 두 개의 해로 도출될 수 있다. As described, the intersection of Equations 7 and 8 may be derived as two solutions as shown in Equation 9 below.
수학식을 통해 구한 두 개의 교점에서 적합한 하나의 해를 선택하여 최소자승기법으로 계산된 수학식 6의 결과()를 매핑할 수 있다. 이때, 선택된 하나의 해를 로 나타낸다. The result of Equation 6 calculated by the least-squares method by selecting one suitable solution from two intersection points obtained from ) Can be mapped. In this case, the selected solution Respectively.
하나의 근을 선택할 때 하나의 근은 에 가까운 쪽에 다른 하나의 근은 로부터 먼 곳에 존재하게 되고, 따라서 수학식 10과 같이 와 두 개의 와의 거리를 각각 비교하여 작은 것을 로 채택할 수 있다. 다시 말해서, 최소자승기법으로 계산된 판단한 표적의 위치와 가까운 곳에 있는 교점을 선택하여 매핑하는 것이다. 여기서 는 최종적으로 선택된 하나의 교점을 의미한다.When choosing one root, one root One root on the other side closer to Far away from it, so With two Compare the distance with each other Can be adopted as. In other words, it selects and maps an intersection near the position of the determined target calculated by the least square method. here Means one intersection finally selected.
하지만 수학식 11을 통해 구한 가 항상 보다 정확한 것은 아니다. 이에 대한 일례로 도 4를 참고할 수 있다. But you can get it through Always It is not more accurate. As an example of this, reference may be made to FIG. 4.
도 4는 슈도 모노-스태틱 정보와 이중분리 시스템의 정보를 선택적으로 이용할 수 있는 일례를 도시한 것으로, 한 개의 송신기와 세 개의 수신기가 존재하며, 송신기가 Reference 신호(401)를 표적에 전송하면 한 개의 송신기와 세 개의 수신기는 표적으로부터 반사 신호(402)를 수신할 수 있다. 여기서, 슈도 모노-스태틱 정보를 사용할 때의 표적으로 추정될 수 있는 원의 궤적(403) 상에 최소자승기법을 통해 우선적으로 얻은 표적의 추정좌표(404)를 매핑하여 발명에서 제안하는 방식 기반의 추정좌표(405)를 구할 수 있다. 4 illustrates an example of selectively using pseudo mono-static information and information of a dual separation system. There is one transmitter and three receivers, and when the transmitter transmits a
추정좌표(404)가 원의 궤적(403)의 바깥쪽에 존재한다면 발명에서 제안하는 방식 기반의 매핑된 추정좌표(405)가 더 오차가 적을 수 있지만, 이와 반대로 추정좌표(404)가 원의 궤적(403) 안쪽에 존재한다면, 원의 궤적(403)으로 매핑함으로 인해서 오차가 더 커질 가능성이 존재한다. If the estimated coordinates 404 are outside of the circle's
따라서, 슈도 모노-스태틱 정보와 상기 이중분리 시스템의 정보를 비교하여 표적의 위치를 최종적으로 판별하는 단계(340)에서는 매핑된 좌표와 매핑되기 이전의 좌표 중에 송신기와 더 가까이 있는 좌표를 선택함으로써 표적의 추정좌표의 오차를 줄일 수 있다. Accordingly, in
이러한 단계를 도 5의 알고리즘을 통해 살펴볼 수 있다. 매핑되는 교점을 선택하는 것의 연속으로 간주하여 설명한다. This step can be seen through the algorithm of FIG. 5. Explain it as a continuation of selecting the intersection to be mapped.
최소자승기법으로 계산된 판단한 표적의 위치와 가까운 곳에 있는 교점을 선택하여 매핑된 추정좌표 와 매핑되기 이전의 추정좌표, 즉 최소자승기법을 통해 우선적으로 얻은 표적의 추정좌표 중에 송신기와 더 가까이 있는 좌표를 선택할 수 있다. 이는, 송신기에서 점까지의 거리가 점까지의 거리보다 짧은 경우 오히려 오차를 증가시킬 수 있는 가능성이 있기에, 수학식 11과 같이 각 점까지의 거리를 비교하여 더욱 적합한 해를 판별할 수 있다.Estimated coordinates mapped by selecting intersections near the determined targets calculated by the least-squares method Estimated coordinates before mapping to, i.e., estimated coordinates of targets preferentially obtained by least-squares techniques You can choose a coordinate closer to the transmitter. At the transmitter The distance to the point If it is shorter than the distance to the point, there is a possibility that the error can be increased, so that a more suitable solution can be determined by comparing the distance to each point as shown in Equation (11).
여기서, 는 송신기에서 점까지의 거리를 의미한다. 도 5의 알고리즘을 참고하여 설명하면, 구해진 Y가 0보다 큰 경우, 즉 가 더 송신기에 가까운 경우에는 표적의 최종 추정 위치로 점을 택할 수 있으며, 반대로 Y가 0보다 작은 경우, 즉 가 더 송신기에 가까운 경우에는 표적의 최종 추정 위치로 점을 택할 수 있다. 이렇게 최종 위치를 판별함으로써 이중분리 레이더 시스템에서 위치 추정의 오차를 최소화할 수 있다. here, In the transmitter It means the distance to the point. Referring to the algorithm of FIG. 5, the obtained Y is greater than 0, that is, Is closer to the transmitter, the final estimated position of the target Point can be taken, on the contrary, if Y is less than zero, Is closer to the transmitter, the final estimated position of the target You can choose a point. By determining the final position in this way, it is possible to minimize the error of the position estimation in the dual separation radar system.
이중분리 레이더 시스템의 위치 추정 시스템(600)에 있어서, 위치를 추정할 표적을 탐지하는 표적 탐지부(610); TOA(Time of Arrival) 기반의 최소자승기법으로 표적의 위치를 판단하는 위치 추정부(620); 슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 오차 감축부(630); 및 슈도 모노-스태틱 정보와 이중분리 시스템의 정보를 비교하여 표적의 위치를 최종적으로 판별하는 위치 판별부(640)를 포함하는 위치 추정 시스템(600)이 제공될 수 있다.A position estimating system (600) of a dual split radar system, comprising: a target detector (610) for detecting a target for estimating a position; A
상기의 위치 추정 시스템(600)은 본 발명에서 제안하는 도 3의 위치 추정 방법을 실시할 수 있는 시스템으로서, 시스템의 각 구성은 위치 추정 방법의 각 단계(310~340)를 순차적으로 수행함으로써 휴대폰 망을 기반으로 하는 이중분리 레이더 시스템에서의 위치 추정 오차를 최소화하여 보다 정확한 위치 추정을 실행할 수 있다. The
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, optical media such as CD-ROM and DVD, magnetic disks such as a floppy disk, - Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등한 것들에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents thereof, the appropriate results may be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
101: 송신기
102: 수신기
103: 표적
600: 위치 추정 시스템
610: 표적 탐지부
620: 위치 추정부
630: 오차 감축부
640: 위치 판별부101: Transmitter
102: receiver
103: target
600: location estimation system
610: target detection unit
620: location estimation unit
630: error reduction unit
640: position determination unit
Claims (12)
위치를 추정할 표적을 탐지하는 단계;
TOA(Time of Arrival) 기반의 최소자승기법으로 상기 표적의 위치를 판단하는 단계;
슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 상기 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 단계; 및
상기 슈도 모노-스태틱 정보와 상기 이중분리 시스템의 정보를 비교하여 표적의 위치를 최종적으로 판별하는 단계
를 포함하는 위치 추정 방법.In the position estimation method of a dual separation radar system,
Detecting a target to estimate a location;
Determining a position of the target by a least square method based on a time of argument (TOA);
Reducing estimation error of the determined position of the target by using pseudo mono-static information; And
Finally determining the position of the target by comparing the pseudo mono-static information with the information of the dual separation system.
/ RTI >
상기 위치 추정 방법은 휴대폰 망을 기반으로 하는 이중분리 레이더 시스템에서 실행되고,
상기 이중분리 레이더 시스템은 하나의 송신기과 최소 셋 이상의 수신기를 포함하는 것
을 특징으로 하는 위치 추정 방법.The method of claim 1,
The location estimation method is implemented in a dual separation radar system based on a mobile phone network,
The dual separation radar system includes one transmitter and at least three receivers.
Position estimation method characterized in that.
상기 송신기와 상기 수신기는 자신의 위치를 인식하는 장치를 포함하며,
상기 수신기는 상기 표적으로부터 반사되어 전달되는 신호의 입사각을 측정하는 장치를 포함하는 것
을 특징으로 하는 위치 추정 방법.3. The method of claim 2,
The transmitter and the receiver include a device for recognizing its location,
The receiver including a device for measuring an angle of incidence of a signal reflected and transmitted from the target
Position estimation method characterized in that.
상기 TOA(Time of Arrival) 기반의 최소자승기법으로 상기 표적의 위치를 판단하는 단계는,
상기 이중분리 레이더 시스템의 수신기의 개수대로 원의 방정식을 얻고,
상기 원의 방정식의 교점, 혹은 교차 영역 내의 한 점을 상기 표적의 위치로 추정하는 것
을 특징으로 하는 위치 추정 방법.The method of claim 1,
Determining the position of the target by the least square method based on the time of argument (TOA),
Obtain an equation of the circle according to the number of receivers of the dual separation radar system,
Estimating the intersection of the equation of the circle or a point in the intersection area with the position of the target
Position estimation method characterized in that.
상기 표적의 위치는 상기 원의 방정식을 행렬 방정식으로 변형하고, 상기 행렬 방정식을 계산함으로써 추정하는 것
을 특징으로 하는 위치 추정 방법.5. The method of claim 4,
The position of the target is estimated by transforming the original equation into a matrix equation and calculating the matrix equation
Position estimation method characterized in that.
상기 슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 상기 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 단계는,
상기 최소자승기법으로 구한 표적의 좌표와 상기 송신기의 좌표를 모두 지나는 직선과,
슈도 모노-스태틱 정보로서 구한 상기 송신기와 상기 표적 사이의 거리를 반지름으로 가지는 원의 교점을 구하는 것
을 특징으로 하는 위치 추정 방법.5. The method of claim 4,
Reducing the estimation error of the determined position of the target by using the pseudo mono-static information,
A straight line passing through both the coordinates of the target obtained by the least square method and the coordinates of the transmitter,
Finding the intersection of a circle with a radius between the transmitter and the target found as pseudo mono-static information
Position estimation method characterized in that.
상기 슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 상기 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 단계에서 구한 상기 직선과 원의 교점은 두 개이며,
상기 최소자승기법으로 구한 표적의 좌표를 상기 두 개의 교점 중 하나에 매핑(Mapping) 하는 것
을 특징으로 하는 위치 추정 방법.The method according to claim 6,
The intersection of the straight line and the circle obtained in the step of reducing the estimation error of the determined position of the target using the pseudo mono-static information is two,
Mapping the coordinates of the target obtained by the least square method to one of the two intersections
Position estimation method characterized in that.
상기 두 개의 교점 중 매핑 대상이 되는 교점은
상기 최소자승기법으로 계산된 판단한 표적의 위치와 가까운 곳에 있는 교점을 선택하는 것
을 특징으로 하는 위치 추정 방법.The method of claim 7, wherein
The intersection point to be mapped among the two intersection points is
Selecting an intersection close to the position of the determined target calculated by the least square method;
Position estimation method characterized in that.
상기 슈도 모노-스태틱 정보와 상기 이중분리 시스템의 정보를 비교하여 표적의 위치를 최종적으로 판별하는 단계에서는,
상기 매핑된 좌표와 매핑되기 이전의 좌표 중에 상기 송신기와 더 가까이 있는 좌표를 선택하는 것
을 특징으로 하는 위치 추정 방법.The method of claim 7, wherein
In the step of finally determining the position of the target by comparing the pseudo mono-static information and the information of the dual separation system,
Selecting a coordinate closer to the transmitter among the coordinates before mapping with the mapped coordinates
Position estimation method characterized in that.
위치를 추정할 표적을 탐지하는 표적 탐지부;
TOA(Time of Arrival) 기반의 최소자승기법으로 상기 표적의 위치를 판단하는 위치 추정부;
슈도 모노-스태틱 정보를 이용하여 상기 판단한 표적의 위치의 추정 오차를 줄이는 오차 감축부; 및
상기 슈도 모노-스태틱 정보와 상기 이중분리 시스템의 정보를 비교하여 표적의 위치를 최종적으로 판별하는 위치 판별부
를 포함하는 위치 추정 시스템.In the position estimation system of a dual split radar system,
A target detector for detecting a target for estimating a position;
A position estimator for determining a position of the target by a least square method based on a time of argument (TOA);
An error reduction unit for reducing an estimation error of the determined position of the target by using pseudo mono-static information; And
Position determination unit for finally determining the position of the target by comparing the pseudo mono-static information and the information of the dual separation system
Position estimation system comprising a.
상기 위치 추정부는,
상기 이중분리 레이더 시스템의 수신기의 개수대로 원의 방정식을 얻고,
상기 원의 방정식의 교점, 혹은 교차 영역 내의 한 점을 상기 표적의 위치로 추정하는 것
을 특징으로 하는 위치 추정 시스템.The method of claim 10,
The position estimating unit,
Obtain an equation of the circle according to the number of receivers of the dual separation radar system,
Estimating the intersection of the equation of the circle or a point in the intersection area with the position of the target
Position estimation system, characterized in that.
상기 표적의 위치는 상기 원의 방정식을 행렬 방정식으로 변형하고, 상기 행렬 방정식을 계산함으로써 추정하는 것
을 특징으로 하는 위치 추정 시스템.12. The method of claim 11,
The position of the target is estimated by transforming the original equation into a matrix equation and calculating the matrix equation
Position estimation system, characterized in that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120054908A KR101356019B1 (en) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | Position estimating method and system on reducing estimated positioning error for bi-static radar system based on cellular network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120054908A KR101356019B1 (en) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | Position estimating method and system on reducing estimated positioning error for bi-static radar system based on cellular network |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20130131104A true KR20130131104A (en) | 2013-12-03 |
KR101356019B1 KR101356019B1 (en) | 2014-02-05 |
Family
ID=49980469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120054908A KR101356019B1 (en) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | Position estimating method and system on reducing estimated positioning error for bi-static radar system based on cellular network |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101356019B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107295476A (en) * | 2017-05-11 | 2017-10-24 | 北京星网锐捷网络技术有限公司 | A kind of method and wireless controller that terminal positioning is moved in wlan network |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101988109B1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-06-11 | 한양대학교 산학협력단 | Method for estimating position of signal source using distance estimation in mimo system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5884215A (en) | 1997-01-31 | 1999-03-16 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for covariance matrix estimation in a weighted least-squares location solution |
KR20020005643A (en) | 1999-03-29 | 2002-01-17 | 밀러 럿셀 비 | Method and apparatus for determining the position of a cellular telephone |
KR100754613B1 (en) * | 2004-11-11 | 2007-09-05 | 삼성전자주식회사 | A Location Tracking method and apparatus of User Euipment Filter using GPS and TDOA |
US8059028B2 (en) * | 2008-08-14 | 2011-11-15 | Trueposition, Inc. | Hybrid GNSS and TDOA wireless location system |
-
2012
- 2012-05-23 KR KR1020120054908A patent/KR101356019B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107295476A (en) * | 2017-05-11 | 2017-10-24 | 北京星网锐捷网络技术有限公司 | A kind of method and wireless controller that terminal positioning is moved in wlan network |
CN107295476B (en) * | 2017-05-11 | 2020-06-16 | 北京星网锐捷网络技术有限公司 | Method for positioning mobile terminal in WLAN network and wireless controller |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101356019B1 (en) | 2014-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7969913B2 (en) | Localization apparatus for recognizing location of node in sensor network and method thereof | |
CN107003378B (en) | Portable electronic device and method for determining geographical position of portable electronic device | |
JP5450081B2 (en) | Method, software and system for determining the position of a user device | |
US10567918B2 (en) | Radio-location method for locating a target device contained within a region of space | |
EP2984882A1 (en) | Location determination of a mobile device | |
US11506745B2 (en) | Vehicular self-positioning | |
KR20150018827A (en) | Method and apparatus for determining locations of access points | |
KR101163335B1 (en) | Wireless localization method based on rssi at indoor environment and a recording medium in which a program for the method is recorded | |
US10349214B2 (en) | Localization using access point | |
JP6251930B2 (en) | Position estimation system | |
JP2010515920A (en) | Optimal bandwidth selection method for arrival time estimator | |
WO2014168635A1 (en) | Determining an angle of direct path of a signal | |
WO2017051062A1 (en) | Positioning method | |
US9964647B2 (en) | Directional pruning of transmitters to improve position determination | |
CN111308420A (en) | Indoor non-line-of-sight positioning method based on acoustic signal time delay estimation and arrival frequency | |
US9049679B2 (en) | Location measurement apparatus and method | |
KR20150132165A (en) | Techniques to Improve the Performance of a Fixed, Timing-Based Radio Positioning Network Using External Assistance Information | |
KR101356019B1 (en) | Position estimating method and system on reducing estimated positioning error for bi-static radar system based on cellular network | |
KR101468811B1 (en) | Compensation method of indoor positioning system using wireless lan | |
WO2013096209A1 (en) | System and method for probablistic wlan positioning | |
KR100954169B1 (en) | TDOA based localization system, localization method in port logistics environment | |
US20160116600A1 (en) | Method and system for 3d position estimation of a gnss receiver using travel time measurements | |
KR102153652B1 (en) | Method for surveying location of Ultra Wide Band in smart port | |
KR101480834B1 (en) | Target motion analysis method using target classification and ray tracing of underwater sound energy | |
KR20170112641A (en) | Apparatus and method for determining location |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161227 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |