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효율적인 항공기 위치 파악을 위한 다중 레이더 자료 융합의 네트워크 모델링 및 분석
Network Modeling and Analysis of Multi Radar Data Fusion for Efficient Detection of Aircraft Position 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.18 no.1 = no.64, 2014년, pp.29 - 34  

김진욱 (인하대학교 전자공학과) ,  조태환 (인하대학교 전자공학과) ,  최상방 (인하대학교 전자공학과) ,  박효달 (인하대학교 전자공학과)

초록
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데이터 융합 기술은 단일 독립 레이더에 의해 이루어지는 것보다 더 정확한 추정치들을 갖기 위해 다중 레이더와 관련 정보로부터 데이터를 결합한다. 본 논문에서는 다중 레이더에서 처리되는 패킷의 지연 시간 및 손실을 분석하여 다중 레이더 데이터 융합시 중앙 자료처리 연산부에서 자료 처리 인터벌을 최소화한다. 이를 위하여 중앙 집중형 자료융합에 대한 레이더 네트워크를 모델링하고, NS-2를 이용하여 각각의 큐를 M/M/1/K로 가정하고 큐 내부에서의 패킷 지연시간과 패킷 손실을 분석한다. 분석 자료를 통해 다중 레이더 자료를 융합처리 할 때 평균 지연시간을 확인 하였으며, 이 지연시간은 융합센터에서의 레이더 자료 대기시간 기준으로 사용될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Data fusion techniques combine data from multiple radars and related information to achieve more accurate estimations than could be achieved by a single, independent radar. In this paper, we analyze delay and loss of packets to be processed by multiple radar and minimize data processing interval fro...

주제어

#Fusion   #Latency of Packet   #Loss of Packet   #NS-2   #Tracking  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 다중 레이더 자료 융합 과정을 네트워크 모델링하여 큐 내부에서의 패킷 지연시간과 패킷 손실을 분석하고자 한다. 이 분석을 통해 다중 레이더 자료를 융합할 때 얼마의 지연시간이 걸리는지 확인할 수 있다.
  • 다중 레이더 자료 융합을 통해 보다 정확한 항공기의 위치를 얻을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이를 효율적으로 처리하기 위해 레이더 네트워크를 모델링하고 분석하였다. 3개의 레이더에서 측정된 모든 측정치를 하나의 융합센터에 전송해서 처리하는 중앙집중형 자료 융합에 대해 모델링을 하였으며, 각각의 큐는 M/M/1/K로 가정하여 큐 내부에서의 패킷 지연시간과 패킷 손실을 분석하였다.
  • 따라서 본 논문에서는 다중 레이더 자료 융합 과정을 네트워크 모델링하여 큐 내부에서의 패킷 지연시간과 패킷 손실을 분석하고자 한다. 이 분석을 통해 다중 레이더 자료를 융합할 때 얼마의 지연시간이 걸리는지 확인할 수 있다. 이 지연시간이 중앙 자료처리 연산부에서 자료 처리 시 최소한의 자료처리 인터벌로 사용될 수 있다.

가설 설정

  • 레이더는 3개로 가정하였으며, 모델링은 그림 3과 같이 레이더 3개에서 자료 송신, 중앙 처리소에서의 자료 수신, 중앙 자료처리 연산부의 자료 통합 등으로 모델링하였다. 그리고 각각의 큐는 M/M/1/K로 가정하여 모델링하였다.
  • 본 논문에서는 레이더 네트워크 모델링을 위해 모든 측정치를 전송해서 처리하는 중앙집중형 자료 융합을 사용하였다. 레이더는 3개로 가정하였으며, 모델링은 그림 3과 같이 레이더 3개에서 자료 송신, 중앙 처리소에서의 자료 수신, 중앙 자료처리 연산부의 자료 통합 등으로 모델링하였다. 그리고 각각의 큐는 M/M/1/K로 가정하여 모델링하였다.
  • 시뮬레이션에서는 레이더를 접근관제 레이더 2개와 항로 관제 레이더 1개, 총 3개의 레이더를 구성하여 패킷 도착율을설정하였다. 현재 사용 중인 레이더를 고려하여 접근관제 레이더는 각각 4초, 6초, 항로관제 레이더는 12초 마다 패킷이 전송된다고 가정하였다. 패킷 서비스율은 각각 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다중 레이더 자료 융합에 대한 일례는? 다중 레이더 자료 융합은 2개 이상의 레이더들을 통합 하여 운용함으로써, 다수의 레이더에 의한 데이터들을 종합하고 분석하여 표적에 대한 탐지율 및 정확도를 증대시킬 수 있다. 일례로 중․장거리 레이더와 단거리 저고도 레이더를 지형여건에 따라 복합적으로 배치하면 탐지 사각지대를 감소시킬수 있는 것이다. 또한 한 레이더가 고장이 나거나 전파방해로 작동하지 않는 상황 등에 대해서도 대응능력이 커지게 된다.
다중 레이더 자료 융합은 어떤 장점이 있는가? 이런 단점을 극복하기 위해 제안된 방법이 다중 레이더 자료 융합이다[2],[3]. 다중 레이더 자료 융합은 2개 이상의 레이더들을 통합 하여 운용함으로써, 다수의 레이더에 의한 데이터들을 종합하고 분석하여 표적에 대한 탐지율 및 정확도를 증대시킬 수 있다. 일례로 중․장거리 레이더와 단거리 저고도 레이더를 지형여건에 따라 복합적으로 배치하면 탐지 사각지대를 감소시킬수 있는 것이다.
레이다가 항공기 위치를 정밀하게 획득하지 못하는 단점을 극복하기 위해 제안된 방법은? 레이더가 이렇게 널리 쓰이고는 있지만, 항공기 위치를 정밀하게 획득하지는 못한다. 이런 단점을 극복하기 위해 제안된 방법이 다중 레이더 자료 융합이다[2],[3]. 다중 레이더 자료 융합은 2개 이상의 레이더들을 통합 하여 운용함으로써, 다수의 레이더에 의한 데이터들을 종합하고 분석하여 표적에 대한 탐지율 및 정확도를 증대시킬 수 있다.
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참고문헌 (8)

  1. SKOLNIK, Merrill Ivan, Radar handbook, McGrawHill, 1970. 

  2. D. Smith and S. Singh, "Approaches to multisensor data fusion in target tracking : A Survey", IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, Vol. 18, No. 12, pp. 1696-1711, 2006. 

    상세보기 crossref

  3. Julio L. R. da Silva, Jose F. B. Brancalion, David Fernandes "Data fusion techniques applied to scenarios including ADS-B and radar sensors for air traffic control", in 12th International Conference on Information Fusion, Seattle WA USA, pp. 1481-1488, July 2009. 

  4. Y. Gao, E. J. Krakiwsky, M. A. Abousalem and J. F. McLellan, "Comparison and analysis of centralized, decentralized, and federated filters", Navigation: Journal of The Institute of Navigation, Vol. 40, No. 1, pp. 66-86, Spring 1993. 

  5. Baud, O.; Gomord, P.; Honore, N.; Ostorero, L.; Taupin, O.; Tubery, P., "Multi Sensor Data Fusion Architectures for Air Traffic Control Applications", in Sensor and Data Fusion, Vienna, Austria, pp. 103-122, 2009. 

  6. Gross, Donald, and Carl M. Harris, Fundamentals of queuing theory, New York, Wiley, 1998. 

  7. Trivedi, Kishor Shridharbhai, Probability and statistics with reliability, queuing, and computer science applications, Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1982. 

  8. Simulator, Network. "NS-2", 1989. 

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