[논문]레이다 항적융합 연구의 최근 동향

최원용; 홍순목; 이동관; 정재경

레이다 항적융합 연구의 최근 동향
A Survey on Track Fusion for Radar Target Tracking 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.11 no.1 = no.32, 2008년, pp.85 - 92

최원용 (경북대학교 전자전기컴퓨터학부) , 홍순목 (경북대학교 전자전기컴퓨터학부) , 이동관 (국방과학연구소) , 정재경 (국방과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

An architecture for multiple radar tracking systems can be broadly categorized according to the methods in which the tracking functions are performed : central-level tracking and distributed tracking. In the central-level tracking, target tracking is performed using observations from all radar systems. This architecture provides optimal solution to target tracking. In distributed tracking, tracking is performed at each radar system and the composite track information is formed through track fusion integrating multiple radar-level tracks. Track-to-track fusion and track-to-track association are required to perform in this architecture. In this paper, issues and recent research on the two tracking architectures are surveyed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

여기서는 분산형 추적 구조의 항적융합에서 발생하는 항적-항적 연관 문제, 항적-항적 융합 문제, 그리고 이 과정에서 요구되는 교차공분산행렬의 근사화 문제를 기술하고 관련 연구 동향을 정리하였다.
이 논문에서는 중앙 집중형 추적 구조 및 분산형 추적 구조에 관련된 다중 레이다 항적융합 연구의 최근 동향을 정리하였다. 중앙 집중형 추적 구조에 대해서는 표적측정의 OOSM 문제를 중심으로, 분산형 추적 구조에 대해서는 ML 항적융합에서 발생하는 항적-항적 연관 문제, 항적-항적 융합 문제, 그리고 이 과정에서 필요한 교차공분산행렬의 근사화 문제 등을 중심으로 연구 동향을 살펴보았다.
반대로 분산형 추적 구조는 많은 경우 융합항적이 준 최적의 정확도를 갖는다는 점과 현재 레이다 체계에서 일반적으로 채택하는 표준방식이라는 특징을 갖고 있다^[3]. 이 논문에서는 중앙 집중형 추적 구조와 분산형 추적 구조를 중심으로 다중 레이다 추적 문제의 최근 연구 동향을 정리하였다.
최근의 방공체계는 다중 레이다로 구성되는 망 중심 형태로 발전하고 있다. 이는 다중 레이다를 통해 획득된 표적정보의 처리와 융합을 통해, 표적 탐지 및 추적 등에서의 높은 신뢰성을 보장하고 통합 표적정보를 통해 효율적인 광역 작전 수행 능력을 보장하기 위한 것이다. 이러한 발전 방향에 맞추어 다중 레이다를 이용한 체계에 다표적 추적 및 동시교전 능력을 보장하기 위해서는, 표적정보 처리 및 융합 문제에 대한 종합적 접근과 해법이 요구된다.

제안 방법

[12]에서도 [11]의 변형된 준최적 알고리즘을 이용하여 OOSM 처리를 수행하였다. 변형된 준최적 알고리즘을 적용한 IMM 필터의 실용성은 OOSM을 시간순서대로 재배열하고 처리하여 얻은 최적 결과와의 비교실험을 통하여 확인하였다.
항적오차의 상관성을 고려한 일반적 항적-항적 연관 문제는 [15]에서 다루어졌다. 여기서는 우도비의 함수로 표현되는 연관비용 함수를 유도하고 이를 최소화하는 할당 문제로 항적-항적 연관 문제를 정리하였다. 항적연관에 우도함수 대신에 우도 비를 도입하였다는 점이 이 논문의 중요한 결과가 된다.
참고문헌 [19]의 방식에 기초하여 [17]에서는 상태 벡터의 x, y, z 성분이 서로 결합되어 있는 경우에 대한 근사적인 교차공분산행렬 계산법을 제안하였다. 제안된 교차공분산행렬을 근사화하는 방법은 두 가지로 단일 매개변수(one-parameter)를 사용하는 방법과 두 개의 매개변수(two-parameter)를 사용하는 방법이다. 단일 매개변수 방법은 레이다 i와 j의 상태 벡터 오차의 교차공분산을 표현하기 위해서 다음과 같이 하나의 상관 계수 ρ를 사용한다.
이 논문에서는 중앙 집중형 추적 구조 및 분산형 추적 구조에 관련된 다중 레이다 항적융합 연구의 최근 동향을 정리하였다. 중앙 집중형 추적 구조에 대해서는 표적측정의 OOSM 문제를 중심으로, 분산형 추적 구조에 대해서는 ML 항적융합에서 발생하는 항적-항적 연관 문제, 항적-항적 융합 문제, 그리고 이 과정에서 필요한 교차공분산행렬의 근사화 문제 등을 중심으로 연구 동향을 살펴보았다.

성능/효과

하지만, 표적이 기동하지 않는 경우 항적오차의 상관성을 무시한 방법이 더 효과적이었다. 교차공분산행렬 근사화는 표적이 기동하는 구간에서만, 항적오차의 상관성을 무시하는 것보다 좋은 성능을 보였다. 교차공분산행렬 근사화 방법사이에는 큰 성능의 차이가 없었다.
변형된 알고리즘은 모든 측정을 시간순서 대로 처리했을 때의 결과와 거의 차이가 없는 평균제곱오차를 보였다. 그리고, 공분산의 계산도 평균제곱오차에 대해 거의 일치(consistent)하는 결과를 보였다.
[11]에서는 [7]의 최적 알고리즘과 준최적 알고리즘을 l -step 지연에 적합하도록 변형하였다. 변형된 알고리즘은 모든 측정을 시간순서 대로 처리했을 때의 결과와 거의 차이가 없는 평균제곱오차를 보였다. 그리고, 공분산의 계산도 평균제곱오차에 대해 거의 일치(consistent)하는 결과를 보였다.
참고문헌 [17]에서는 항적오차를 독립적인 것으로 가정하고 교차공분산을 무시한 경우, 정확한 교차공 분산행렬을 사용한 경우, 그리고 근사적으로 교차공 분산행렬을 계산한 경우, 각각에 대해 항적-항적 연관 및 추정 성능을 실험을 통해 얻었다. 확장칼만필터를 사용하여 추적하는 경우 표적이 기동하는 경우에는 정확한 교차공분산행렬의 계산이 가능하다면 사용하는 것이 유리함을 확인하였다. 하지만, 표적이 기동하지 않는 경우 항적오차의 상관성을 무시한 방법이 더 효과적이었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	다중 레이다의 표적정보를 처리하는 체계의 구조는 어떻게 나뉘는가?	다중 레이다의 표적정보를 처리하는 체계의 구조는 크게 중앙 집중형 추적 구조와 분산형 추적 구조로 나눌 수 있다. 모든 레이다의 표적정보를 융합센터에서 받아 처리하는 중앙 집중형 추적 구조에서 이론적으로 가장 정확한 추적이 이루어 질 수 있다.
	다중 레이다의 표적정보를 처리하는 체계의 각 구조의 장단점은?	중앙 집중형 추적 구조는 앞에서 언급한 바와 같이 정확한 다표적 추적이 가능하다는 장점이 있지만, 항적정보만 제공되는 체계와의 연동에 대한 문제점과 근접 비행 표적에 대한 데이터 연관에 취약하다는 단점을 갖고 있다. 반대로 분산형 추적 구조는 많은 경우 융합항적이 준 최적의 정확도를 갖는다는 점과 현재 레이다 체계에서 일반적으로 채택하는 표준방식이라는 특징을 갖고 있다[3]. 이 논문에서는 중앙 집중형 추적 구조와 분산형 추적 구조를 중심으로 다중 레이다 추적 문제의 최근 연구 동향을 정리하였다.
	최근의 방공체계가 갖는 발전형태는?	최근의 방공체계는 다중 레이다로 구성되는 망 중심 형태로 발전하고 있다. 이는 다중 레이다를 통해 획득된 표적정보의 처리와 융합을 통해, 표적 탐지 및 추적 등에서의 높은 신뢰성을 보장하고 통합 표적 정보를 통해 효율적인 광역 작전 수행 능력을 보장하기 위한 것이다.

참고문헌 (23)

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동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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