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센서 바이어스를 보상하는 칼만필터 기반의 예인 선배열 센서 형상 추정 기법
Towed Array Shape Estimation based on Kalman Filter Compensating the Sensor Bias 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.19 no.2, 2016년, pp.155 - 162  

김근환 (경북대학교 전자공학부) ,  최수진 (경북대학교 전자공학부) ,  류창수 (영남이공대학교 전자정보계열) ,  류영우 (국방과학연구소 제6기술연구본부) ,  이균경 (경북대학교 전자공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

TASS(Towed Array Sonar System) is a sonar system which tows the sensor array behind a platform. Array shape is generally assumed to be a straight line. But the array shape is often distorted by oceanic current or platform maneuvering which causes the performance loss of signal processing method like...

주제어

#배열형상추정   #칼만필터   #바이어스  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 기울기센서의 바이어스를 추정하여 보상해주는 배열형상 추정기법을 제안한다. 제안한 기법은 2개의 칼만필터를 가지며, 배열형상을 추정하는 칼만필터와 기울기센서의 바이어스를 추정하는 칼만필터로 구성된다.
  • 본 논문에서는 센서에 바이어스가 존재할 때 이를 추정하여 보상하는 칼만필터 기반 배열형상 추정기법을 제안하였다. 센서에 바이어스가 존재하는 경우에 바이어스 보상 기능을 가진 제안한 기법이 바이어스를 보상 기능이 없는 기존의 기법보다 배열형상 추정 성능이 우수함을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.

가설 설정

  • 칼만필터에 사용되는 기울기 센서는 3개가 사용되었으며 배열의 6, 12, 18번째 세그먼트에 각각 위치시켰다. 기울기 센서의 바이어스는 상수로 가정하였으며 각각 1°, 3°, 5°로 설정하였다. 배열형상 추정 칼만필터의 모델잡음 공분산행렬 Q 와 측정잡음 공분산행렬 R은 #=(0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
TASS이란? TASS(Towed Array Sonar System)는 플랫폼의 후방에 긴 배열 센서를 예인하는 소나 시스템으로 예인선에서 발생되는 잡음의 영향을 적게 받으며, 저주파수 운영을 위한 큰 어퍼처(aperture)를 얻을 수 있기 때문에 널리 쓰이고 있다. 일반적으로 배열 센서의 형상은 직선으로 가정된다.
TASS에서 배열형상의 왜곡이 야기하는 문제점은? 그러나 플랫폼의 기동이나 조류의 흐름, 그리고 동유체력(Hydrodynamic Force)등의 영향으로 배열의 형상이 왜곡되는 경우가 발생한다. 이러한 배열형상의 왜곡은 빔 형성(Beamforming)기법과 같이 센서의 위치정보가 필요한 신호처리 기법의 심각한 성능저하를 발생시킨다. 따라서 배열형상을 추정하여 센서의 위치를 보상하는 것은 중요하다.
칼만필터 기반 배열형상 추정기법을 설명하세요. 배열형상 추정기법 중에서 잘 알려진 기법 중에 하나는 배열에 기울기센서(Heading Sensor)를 장착하여 배열 형상에 대한 정보를 획득하고, 이 정보를 칼만필터의 측정치로 사용하여 필터링함으로써 배열형상을 추정하는 기법이다. 배열형상 추정을 위한 칼만필터는 배열의 유체역학적 모델이 필요하며, Water-Pulley 모델이 많이 사용되어진다[1]. 이와 같은 칼만필터 기반 배열형상 추정기법에서 사용되는 기울기센서는 바이어스를 가질 수 있으며, 이러한 바이어스가 포함된 측정치를 사용하여 배열형상을 추정하게 되면 추정 성능이 저하된다[2,3].
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참고문헌 (6)

  1. Douglas A. Gray, "Towed Array Shape Estimation Using Kalman Filter - Theoretical Models," IEEE Journal of Oceanic Engineering Vol. 18, No. 4, pp. 543-556, 1993. 10. 

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  2. John L. Riley, "Towed Array Shape Estimation Using Kalman Filter - Experimental Investigation," IEEE Journal of Oceanic Engineering Vol. 18, No. 4, pp. 572-581, 1993. 10. 

    상세보기 crossref

  3. D. A. Gray, Acoustic Signal Processing for Ocean Exploration, Springer Netherlands, pp. 231-236, 1993. 

  4. M. P. Paidoussis, "Dynamics of Flexible Slender Cylinders in Axial Flow Part 1. Theory," Journal of Fluid Mechanics Vol. 26, No. 4, pp. 717-736, 1966. 

    상세보기 crossref

  5. M. P. Paidoussis, "Dynamics of Flexible Slender Cylinders in Axial Flow Part 2: Experiments," Journal of Fluid Mechanics Vol. 26, No. 4, pp. 737-751, 1966. 

    상세보기 crossref

  6. Greg Welch and Gary Bishop, "An Introduction to the Kalman Filter," University of North Carolina: Chapel Hill, North Carolina, 2006. 

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