KR20190141347A - 선형 배열된 다중 측정 지점에서의 다중 신호원 위치 측정을 위한 위치 파라미터 클러스터링 장치 및 방법 - Google Patents

선형 배열된 다중 측정 지점에서의 다중 신호원 위치 측정을 위한 위치 파라미터 클러스터링 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190141347A
KR20190141347A KR1020180067986A KR20180067986A KR20190141347A KR 20190141347 A KR20190141347 A KR 20190141347A KR 1020180067986 A KR1020180067986 A KR 1020180067986A KR 20180067986 A KR20180067986 A KR 20180067986A KR 20190141347 A KR20190141347 A KR 20190141347A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
clustering
receivers
position parameters
measured
parameters
Prior art date
Application number
KR1020180067986A
Other languages
English (en)
Inventor
임형수
Original Assignee
한국전자통신연구원
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 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020180067986A priority Critical patent/KR20190141347A/ko
Publication of KR20190141347A publication Critical patent/KR20190141347A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • 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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • G01S19/37—Hardware or software details of the signal processing chain
    • 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
    • G01S2013/0236—Special technical features
    • G01S2013/0245—Radar with phased array antenna
    • G01S2013/0254—Active array antenna

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

선형 배열된 다중 측정 지점에서의 다중 신호원 위치 측정을 위한 위치 파라미터 클러스터링 장치 및 방법이 개시된다. 위치 파라미터 클러스터링 방법은 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 수신된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 식별하는 단계; 상기 식별된 방사 신호들로부터 상기 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터들을 측정하는 단계; 및 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기를 이용하여 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

선형 배열된 다중 측정 지점에서의 다중 신호원 위치 측정을 위한 위치 파라미터 클러스터링 장치 및 방법{LOCATION PARAMETER CLUSTERING APPARATUS AND METHOD FOR MULTIPLE SIGNAL SOURCE LOCALIZATION BASED ON LINEARLY DISTRIBUTED MULTIPLE MEASUREMENT POINTS}
본 발명은 복수 개의 신호원으로부터 수신되는 무선 신호의 위치 파라미터를 각각의 신호원 별로 구분하여 클러스터링하는 위치 파라미터 클러스터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
GPS 등 무선 신호를 이용한 위치 측정 시스템에서는 복수 개의 표준 신호원에서 송신된 신호를 하나의 수신기가 수신하거나 또는 하나의 신호원에서 송신된 신호를 선형 배열된 복수 개의 수신기가 수신하여 수신 신호의 타이밍, 수신 전력, 도래각, 도플러 주파수 편이 등의 위치 파라미터를 식별하고, 이를 기반으로 신호원의 위치를 추정한다. 이때, 표준 신호원 또는 수신기의 개수가 많을수록 위치 추정의 결과는 더욱 정확해질 수 있다.
신호원이 신호를 송신하고, 이를 복수의 수신기가 수신하여 위치 추정을 수행하는 시스템에서 신호원이 복수 개인 경우에는 각 수신기 마다 복수의 타이밍, 수신 전력, 도래가, 도플러 주파수 편이 등과 같은 위치 파라미터가 얻어진다. 그러나 각각의 위치 파라미터가 어느 신호원에 대응하는지에 대한 정보가 없으면 수신기들의 위치 정보와 위치 파라미터 식별 결과의 조합이 아주 많이 존재하므로 요구되는 위치 추정 성능을 획득하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 위치를 측정하고자 하는 신호원이 신호를 송신하고, 이를 선형 배열된 복수의 수신기가 측정하여 위치 추정을 수행하는 시스템에서, 신호원이 복수 개인 경우 각각의 수신기마다 측정되는 신호의 위치 파라미터들을 신호원 별로 구분하여 클러스터링함으로써 복수의 신호원들 각각의 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 위치 파라미터 클러스터링 방법은 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 수신된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 식별하는 단계; 상기 식별된 방사 신호들로부터 상기 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터들을 측정하는 단계; 및 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기를 이용하여 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 측정하는 단계는 상기 복수의 수신기들 각각에 대해 식별된 방사 신호들의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나의 위치 파라미터를 측정할 수 있다.
상기 클러스터링 하는 단계는 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들이 가지는 크기의 순서를 통해 동일한 순서를 가지는 위치 파라미터들을 조합함으로써 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 할 수 있다.
상기 각각의 신호원 별로 클러스터링 된 위치 파라미터들을 이용하여 상기 복수의 신호원들 각각에 대한 위치를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 위치 파라미터 클러스터링 장치는 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 측정된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 수신된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 식별하고, 상기 식별된 방사 신호들로부터 상기 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터들을 측정하며, 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기를 이용하여 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 복수의 수신기들 각각에 대해 식별된 방사 신호들의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나의 위치 파라미터를 측정할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들이 가지는 크기의 순서를 통해 동일한 순서를 가지는 위치 파라미터들을 조합함으로써 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 각각의 신호원 별로 클러스터링 된 위치 파라미터들을 이용하여 상기 복수의 신호원들 각각에 대한 위치를 추정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 위치 파라미터 클러스터링 방법은 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 수신된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 식별하는 단계; 상기 식별된 방사 신호들로부터 상기 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터들을 측정하는 단계; 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기에 기초하여 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링 하는 단계; 및 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링된 위치 파라미터들을 2차 클러스터링하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 측정하는 단계는 상기 복수의 수신기들 각각에 대해 식별된 방사 신호들의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나의 위치 파라미터를 측정할 수 있다.
상기 1차 클러스터링 하는 단계는 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들이 가지는 크기의 순서를 통해 동일한 순서를 가지는 위치 파라미터들을 조합함으로써 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 할 수 있다.
상기 2차 클러스터링 하는 단계는 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 상기 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들의 교차점에 대응하는 수신기를 결정하는 단계; 및 상기 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들 중 상기 교차점 이후에 존재하는 위치 파라미터들을 반전시킴으로써 2차 클러스터링 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 측정하는 단계는 상기 복수의 수신기들 각각에 대해 식별된 방사 신호들의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나의 위치 파라미터를 측정할 수 있다.
상기 1차 클러스터링 하는 단계는 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들이 가지는 크기의 순서를 통해 동일한 순서를 가지는 위치 파라미터들을 조합함으로써 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 할 수 있다.
상기 2차 클러스터링 하는 단계는 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 상기 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들의 교차점에 대응하는 수신기를 결정하는 단계; 및 상기 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들 중 상기 교차점 이후에 존재하는 위치 파라미터들을 반전시킴으로써 2차 클러스터링 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각각의 신호원 별로 2차 클러스터링 된 위치 파라미터들을 이용하여 상기 복수의 신호원들 각각에 대한 위치를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 위치 파라미터 클러스터링 장치는 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 측정된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 수신된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 식별하고, 상기 식별된 방사 신호들로부터 상기 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터들을 측정하며, 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기에 기초하여 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링 하고, 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들을 2차 클러스터링 할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 복수의 수신기들 각각에 대해 식별된 방사 신호들의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나의 위치 파라미터를 측정할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들이 가지는 크기의 순서를 통해 동일한 순서를 가지는 위치 파라미터들을 조합함으로써 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링 할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 상기 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들의 교차점에 대응하는 수신기를 결정하고, 상기 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들 중 상기 교차점 이후에 존재하는 위치 파라미터들을 반전시킴으로써 2차 클러스터링 할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 각각의 신호원 별로 2차 클러스터링 된 위치 파라미터들을 이용하여 상기 복수의 신호원들 각각에 대한 위치를 추정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 위치를 측정하고자 하는 신호원이 신호를 송신하고, 이를 선형 배열된 복수의 수신기가 측정하여 위치 추정을 수행하는 시스템에서, 신호원이 복수 개인 경우 각각의 수신기마다 측정되는 신호의 위치 파라미터들을 신호원 별로 구분하여 클러스터링함으로써 복수의 신호원들 각각의 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치 추정 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 위치 추정 시스템에서 각각의 수신기에서 측정되는 신호의 도래각들을 신호원 별로 클러스터링함으로써 복수의 신호원들 각각의 위치 추정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 Y축 좌표값이 동일한 복수의 신호원들로부터 방사되어 각각의 수신기에서 측정된 신호들의 위치 파라미터 중 도래각들이 형성하는 곡선의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 Y축 좌표값이 서로 다른 두 개의 신호원들로부터 방사된 각각의 수신기에서 측정된 신호들의 도래각들이 형성하는 곡선의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치 파라미터 클러스터링 방법을 플로우챠트로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도래각 클러스터링 과정에서 신호원들의 구분 정보가 없는 상태에서 측정된 도래각들의 패턴 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 도래각 클러스터링 과정에서 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기를 이용하여 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링하는 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 도래각 클러스터링 과정에서 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링된 위치 파라미터들을 2차 클러스터링 하는 예를 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치 추정 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명의 위치 추정 시스템(100)은 복수의 신호원들, 복수의 수신기들 및 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)로 구성될 수 있다. 구체적으로 복수의 신호원들 각각은 방사 신호를 출력할 수 있다. 그리고 복수의 수신기들 각각은 복수의 신호원들 각각에서 출력된 방사 신호를 수신할 수 있다. 일례로, 본 발명의 위치 추정 시스템(100)에는 제1 신호원(121), 제2 신호원(122) 및 제N 신호원(123)이 각각 방사 신호 S1, S2 및 SN을 출력할 수 있다. 그리고, 제1 수신기(131), 제2 수신기(132), 제3 수신기(133) 및 제M 수신기(134) 각각은 상기 복수의 신호원들 각각에서 출력된 방사 신호 S1, S2 및 SN을 수신할 수 있다. 이때, 복수의 수신기들은 미리 설정된 간격에 따라 선형 배열될 수 있다.
위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 복수의 수신기들을 통해 수신된 방사 신호들로부터 상기 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터들을 측정할 수 있다. 그리고, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 측정된 위치 파라미터들을 이용하여 복수의 신호원들 각각에 대한 위치를 추정할 수 있다.
이때, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)가 수신된 방사 신호들로부터 측정하는 위치 파라미터들은 상기 수신된 방사 신호의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이후 본 명세서에서는 다양한 위치 파라미터들 중 수신된 방사 신호의 도래각을 측정하고, 측정된 도래각을 통해 신호원들 각각의 위치를 추정하는 방법을 제시한다. 그러나 본 발명은 이와 같은 도래각에 한정되는 것이 아니라 위에서 언급한 바와 같이 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 등으로 대체하여 확대 적용도 가능할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 위치 추정 시스템에서 각각의 수신기에서 측정되는 신호의 도래각들을 신호원 별로 클러스터링함으로써 복수의 신호원들 각각의 위치 추정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
신호원이 하나인 경우 복수의 수신기들 각각은 하나의 방사 신호를 수신할 수 있으며, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 상기 복수의 수신기들 각각에 대해 수신된 하나의 방사 신호로부터 도래각을 측정할 수 있다. 따라서, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 별다른 위치 파라미터의 클러스터링 과정 없이 수신기들 각각의 위치 정보와 해당 수신기들 각각을 통해 수신된 방사 신호의 도래각을 이용함으로써 상기 하나의 신호원에 대한 위치를 추정할 수 있다.
그러나 신호원이 복수인 경우 복수의 수신기들 각각은 복수의 방사 신호를 수신할 수 있다. 이때, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 상기 복수의 수신기들 각각에 대해 수신된 복수의 방사 신호들로부터 도래각을 측정할 수 있으나 측정된 도래각이 어느 신호원에 대응되는지에 대한 정보가 없으면 신호원들의 위치를 추정하는데 어려움이 있을 수 있다. 왜냐하면 측정된 도래각이 어느 신호원에 대응되는지에 대한 정보가 없으면 수신기들 각각의 위치 정보와 해당 수신기들 각각을 통해 수신된 방사 신호의 도래각의 조합이 상기 신호원 및 수신기의 개수에 비례하여 늘어나기 때문이다. 따라서, 본 발명은 신호원이 복수인 경우 도 2와 같이 복수의 수신기들에서 얻어지는 도래각들을 대해 각각 대응되는 신호원을 판별한 후 각 신호원 별로 구분하여 클러스터링하여 위치 측정을 수행하여야 한다.
본 명세서에서는 신호원이 2개인 경우를 가정하여 복수의 수신기들 각각에서 측정된 도래각들의 패턴을 기반으로 상기 측정된 도래각들에 대해 각각 대응되는 신호원을 판별한 후 각 신호원 별로 구분하여 클러스터링하는 방법을 제공한다. 우선, 설명을 용이하게 하기 위해, 선형 배열된 복수의 수신기들이 구성하는 직선을 X 축으로 표현하고, 복수의 수신기들 중 가운데에 위치한 수신기를 원점으로 설정할 수 있다. 또한, 복수의 수신기들이 선형 배열된 방향에 수직한 방향을 Y 축으로 표현할 수 있다.
만약 신호원이 Y 축 상에 존재한다면 복수의 수신기들로부터의 거리, 즉, 신호원이 Y 축 좌표 값에 따라 각각의 수신기에서 측정된 도래각은 도 3의 곡선과 같은 형태를 가질 수 있다. 즉, 신호원이 복수의 수신기들로부터 거리가 가까울수록 곡선의 기울기는 더욱 증가할 수 있다.
그러나 신호원의 위치가 Y 축 상에 존재하지 않는다면, 도 3의 곡선이 해당 신호원의 X 축 좌표 값만큼 좌 또는 우로 이동한 형태를 가질 수 있다. 따라서, 2개의 신호원이 존재하는 경우, 두 신호원의 Y 축 좌표 값이 동일하다면 두 신호원에 대한 도래각은 동일한 형태와 기울기를 가지는 평행한 곡선으로 나타날 수 있다. 따라서, 본 발명의 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 복수의 수신기들 각각에서 측정된 2개의 도래각의 크기에 기초하여 도래각들을 구분할 수 있다. 즉, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 복수의 수신기들 각각에서 측정된 2개의 도래각을 더 큰 값들과 더 작은 값들로 나눔으로써 클러스터링을 완료할 수 있다.
그러나 위에서 언급한 바와 같이 두 신호원의 Y 축 좌표 값이 서로 다른 경우 두 신호원에 대한 도래각이 나타내는 두 개의 곡선은 기울기가 서로 달라 도 4와 같은 교차점이 나타날 수 있다. 이때, 단순히 도래각의 크기에 기초하여 도래각들을 클러스터링하는 경우, 교차점 이후의 도래각들이 잘못 클러스터링 되어 위치 추정의 결과가 부정확해지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 이와 같이 교차점 이후의 도래각들을 반전시켜 클러스터링함으로써 신호원에 대응하는 도래각만으로 클러스터링함으로써 위치 추정의 정확도를 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치 파라미터 클러스터링 방법을 플로우챠트로 도시한 도면이다.
단계(510)에서, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 수신된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 식별할 수 있다.
단계(520)에서, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 식별된 방사 신호들로부터 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터를 측정할 수 있다. 일례로, 신호원의 구분 정보가 없는 상태에서 복수의 수신기들 각각에서 측정된 도래각은 도 6과 같이 얻을 수 있다. 이때, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 도래각 측정 알고리즘으로 MUSIC(Multiple Signal Classfication)을 적용할 수 있다.
도 6을 참고하면, 측정 잡음으로 인해 일정 수준의 분산 분포를 가지는 두 개의 도래각 패턴이 서로 교차하는 형태임을 알 수 있는데 두 도래각 패턴이 교차하는 지점 주위에서는 두 도래각 패턴의 분산이 모두 증가하였다가 교차점에서 가까워지면 분산이 줄어드는 것처러 보인다. 이는 두 신호원의 실제 각도 차가 작아짐에 따라 MUSIC 알고리즘의 도래각 검출 성능이 저하되어 분산이 증가하다가 상기 각도 차가 더 작아지면 두 신호원을 구분하지 못하고 하나의 도래각만을 검출하기 때문이다.
단계(530)에서, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기에 기초하여 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링 할 수 있다. 구체적을 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들이 가지는 크기의 순서를 통해 동일한 순서를 가지는 위치 파라미터들을 조합함으로써 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링 할 수 있다. 일례로, 복수의 수신기들 각각에서 측정된 도래각들을 큰 값과 작은 값으로 묶는 1차 클러스터링의 수행 결과는 도 7과 같이 나타날 수 있다. 이때, 도 7을 통해 확인되는 1차 클러스터링 수행 결과는 도래각 패턴의 교차가 반영되지 않았으므로, 이를 통해 신호원들의 위치 추정을 수행하면 오차가 큰 결과를 얻을 수 있다.
단계(540)에서, 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링된 위치 파라미터들을 2차 클러스터링 할 수 있다. 구체적으로 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들의 교차점에 대응하는 수신기를 결정하고, 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들 중 교차점 이후에 존재하는 위치 파라미터들을 반전시킴으로써 2차 클러스터링을 수행할 수 있다. 일례로, 도래각 패턴의 교차점을 검출하고, 교차 지점을 기준으로 도래각을 반전시켜 2차 클러스터링을 수행한 결과는 도 8과 같이 나타날 수 있으며 이를 통해 신호원들의 위치 추정 정확도를 높일 수 있다.
따라서, 본 발명의 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 복수의 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하기 위하여 교차점을 검출하는 방법이 필요할 수 있다. 본 발명의 위치 파라미터 클러스터링 장치(110)는 복수의 수신기들 각각에서 측정된 위치 파라미터의 개수를 기반으로 교차점을 검출하는 방법을 제공한다.
일례로, i 번째 수신기에서 검출된 도래각 2개 중 그 값이 작은 것부터
Figure pat00001
(i),
Figure pat00002
(i)라고 부여할 수 있다. 만약 어떤 수신기에서 측정된 도래각이 없다면 해당 수신기는 제외하며, 측정된 도래각이 1개라면 그 값을
Figure pat00003
(i)와
Figure pat00004
(i)에 동일하게 부여할 수 있다.
선형 배열된 수신기가 총 M개라고 하면, 일정 길이(N, N<<M)의 관찰구간에서 도래각의 측정 개수가 2개 이상일 확률을 이동 평균(running average)으로 관찰할 수 있다. 즉, i 번째 수신기에서 측정된 도래각이 복수 개임을 나타내는 플래그(flag)
Figure pat00005
(i), (i = 0, 1, … , M-1)는 하기의 식 1과 같이 나타낼 수 있다.
<식 1>
Figure pat00006
그리고, i번째 수신기에서 (i+N-1)번째 수신기까지 측정된 도래각 개수가 2개 이상일 확률은 하기의 식 2와 같이 나타낼 수 있다.
<식 2>
Figure pat00007
도래각 측정 개수가 2개 이상인 확률이 일정 임계치(0<C<1) 이하가 되는 처음과 마지막
Figure pat00008
값을 각각
Figure pat00009
,
Figure pat00010
이라고 하면, 이 두 값에 따라 클러스터링 방법을 하기의 식 3과 같이 선택적으로 적용할 수 있다.
<식 3>
(1)
Figure pat00011
Figure pat00012
:
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
:
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
여기서
Figure pat00023
이와 같이 본 발명은 복수의 신호원에 대한 위치 측정 시스템에서 각각의 수신기에서 측정된 방사 신호의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나의 위치 파라미터를 신호원 별로 구분하여 클러스터링할 수 있으며, 클러스터링된 위치 파라미터를 이용함으로써 복수의 신호원들 각각에 대한 보다 정확한 위치 추정이 가능할 수 있다.
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.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100: 위치 추정 시스템
110: 위치 파라미터 클러스터링 장치
121 내지 123: 신호원들
131 내지 134: 수신기들

Claims (18)

  1. 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 수신된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 식별하는 단계;
    상기 식별된 방사 신호들로부터 상기 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터들을 측정하는 단계; 및
    상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기를 이용하여 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 단계
    를 포함하는 위치 파라미터 클러스터링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 복수의 수신기들 각각에 대해 식별된 방사 신호들의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나의 위치 파라미터를 측정하는 위치 파라미터 클러스터링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클러스터링 하는 단계는,
    상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들이 가지는 크기의 순서를 통해 동일한 순서를 가지는 위치 파라미터들을 조합함으로써 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 위치 파라미터 클러스터링 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 신호원 별로 클러스터링 된 위치 파라미터들을 이용하여 상기 복수의 신호원들 각각에 대한 위치를 추정하는 단계
    를 더 포함하는 위치 파라미터 클러스터링 방법.
  5. 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 측정된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 수신된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 식별하고, 상기 식별된 방사 신호들로부터 상기 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터들을 측정하며, 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기를 이용하여 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 위치 파라미터 클러스터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 수신기들 각각에 대해 식별된 방사 신호들의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나의 위치 파라미터를 측정하는 위치 파라미터 클러스터링 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들이 가지는 크기의 순서를 통해 동일한 순서를 가지는 위치 파라미터들을 조합함으로써 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 위치 파라미터 클러스터링 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 각각의 신호원 별로 클러스터링 된 위치 파라미터들을 이용하여 상기 복수의 신호원들 각각에 대한 위치를 추정하는 위치 파라미터 클러스터링 장치.
  9. 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 수신된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 식별하는 단계;
    상기 식별된 방사 신호들로부터 상기 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터들을 측정하는 단계;
    상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기에 기초하여 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링 하는 단계; 및
    상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링된 위치 파라미터들을 2차 클러스터링하는 단계
    를 포함하는 위치 파라미터 클러스터링 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 복수의 수신기들 각각에 대해 식별된 방사 신호들의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나의 위치 파라미터를 측정하는 위치 파라미터 클러스터링 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 1차 클러스터링 하는 단계는,
    상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들이 가지는 크기의 순서를 통해 동일한 순서를 가지는 위치 파라미터들을 조합함으로써 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 위치 파라미터 클러스터링 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 2차 클러스터링 하는 단계는,
    상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 상기 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들의 교차점에 대응하는 수신기를 결정하는 단계; 및
    상기 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들 중 상기 교차점 이후에 존재하는 위치 파라미터들을 반전시킴으로써 2차 클러스터링 하는 단계
    를 포함하는 위치 파라미터 클러스터링 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 각각의 신호원 별로 2차 클러스터링 된 위치 파라미터들을 이용하여 상기 복수의 신호원들 각각에 대한 위치를 추정하는 단계
    를 더 포함하는 위치 파라미터 클러스터링 방법.
  14. 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 측정된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 각각의 신호원 별로 클러스터링 하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    선형 배열된 복수의 수신기들 각각에서 수신된 복수의 신호원들의 방사 신호들을 식별하고, 상기 식별된 방사 신호들로부터 상기 복수의 신호원들 각각의 위치를 추정하기 위한 위치 파라미터들을 측정하며, 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 크기에 기초하여 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링 하고, 상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들을 2차 클러스터링 하는 위치 파라미터 클러스터링 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 수신기들 각각에 대해 식별된 방사 신호들의 도래각, 수신 타이밍, 수신 전력, 도플러 주파수 편이 중 적어도 하나의 위치 파라미터를 측정하는 위치 파라미터 클러스터링 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들이 가지는 크기의 순서를 통해 동일한 순서를 가지는 위치 파라미터들을 조합함으로써 상기 측정된 위치 파라미터들을 각각의 신호원 별로 1차 클러스터링 하는 위치 파라미터 클러스터링 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 선형 배열된 복수의 수신기들 각각에 대응하여 측정된 위치 파라미터들의 개수에 기초하여 상기 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들의 교차점에 대응하는 수신기를 결정하고, 상기 1차 클러스터링 된 위치 파라미터들 중 상기 교차점 이후에 존재하는 위치 파라미터들을 반전시킴으로써 2차 클러스터링 하는 위치 파라미터 클러스터링 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 각각의 신호원 별로 2차 클러스터링 된 위치 파라미터들을 이용하여 상기 복수의 신호원들 각각에 대한 위치를 추정하는 위치 파라미터 클러스터링 장치.

KR1020180067986A 2018-06-14 2018-06-14 선형 배열된 다중 측정 지점에서의 다중 신호원 위치 측정을 위한 위치 파라미터 클러스터링 장치 및 방법 KR20190141347A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180067986A KR20190141347A (ko) 2018-06-14 2018-06-14 선형 배열된 다중 측정 지점에서의 다중 신호원 위치 측정을 위한 위치 파라미터 클러스터링 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180067986A KR20190141347A (ko) 2018-06-14 2018-06-14 선형 배열된 다중 측정 지점에서의 다중 신호원 위치 측정을 위한 위치 파라미터 클러스터링 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190141347A true KR20190141347A (ko) 2019-12-24

Family

ID=69006440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180067986A KR20190141347A (ko) 2018-06-14 2018-06-14 선형 배열된 다중 측정 지점에서의 다중 신호원 위치 측정을 위한 위치 파라미터 클러스터링 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190141347A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2769233B1 (en) Time of arrival based wireless positioning system
US20080080441A1 (en) Localization apparatus for recognizing location of node in sensor network and method thereof
US9930541B2 (en) Maintaining the integrity of configuration information of a network of access points for use in positioning an apparatus
US7557754B2 (en) Method for use in a multilateration system and a multilateration system
TWI544822B (zh) 訊號強度分佈建立方法及無線定位系統
JP2007013500A (ja) 無線端末位置推定システム、無線端末位置推定システムの位置推定方法及びデータ処理装置
US10820152B2 (en) Device diversity correction method for RSS-based precise location tracking
KR20150132165A (ko) 외부 지원 정보를 사용하여 고정, 타이밍-기반 무선 위치 결정 네트워크의 성능을 개선하기 위한 기술
KR20150051695A (ko) 차량용 레이더의 고유값의 상대 비교를 통한 신호 개수 추정 방법 및 이를 이용한 차량용 레이더
US20200018821A1 (en) Object sensing apparatus, object sensing method, and computer readable recording medium
KR20190141347A (ko) 선형 배열된 다중 측정 지점에서의 다중 신호원 위치 측정을 위한 위치 파라미터 클러스터링 장치 및 방법
EP2980602A1 (en) Adjusting weight of intensity in a phd filter based on sensor track id
KR101473592B1 (ko) 교란 신호 검출 장치 및 방법
KR102172085B1 (ko) 레이더 장치 및 이를 이용한 타겟 거리 측정 방법
CN109061562B (zh) 基于定位芯片内部参数的对象定位方法、装置和电子设备
US11408964B2 (en) Location estimating apparatus, location estimating method and program storing recording medium, and location estimating system
US11558715B2 (en) Method and apparatus for detecting signal propagation type
KR101356019B1 (ko) 휴대폰 망 이중분리 레이더에서 위치 추정 오차를 줄이는 위치 추정 방법 및 그 시스템
US20210048504A1 (en) Positioning device, positioning method, and positioning system
CN108287968B (zh) 测算天线口径与扫描架平行度的方法、装置及系统
KR20200089884A (ko) 재밍 신호 세기 추정 방법 및 장치
CN116761255B (zh) 一种车辆定位方法及装置
KR102727161B1 (ko) 신호원 추정 방법 및 이를 수행하는 장치
KR20180008159A (ko) 펄스 신호 수집정보의 확률적 선택에 의한 위치탐지방법
KR20200047055A (ko) 레이더의 각도 추정 방법, 각도 추정 장치 및 송수신 안테나