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문제 정의
- 본 논문에서는 무선통신 시 고속열차의 이동에 의하여 발생하는 도플러효과를 이용하여 열차의 위치를 추정하는 방안을 제안한다. 기존에 도플러를 이용하는 방법은 위치 측정 시 보조 수단으로 사용되거나[11] GPS 등속도를 정확히 알고 있는 경우를 가정하였으나[12] 제안하는 방법에서는 열차의 속도를 모르는 상황에서 선로의지리적 정보를 이용하여 열차의 위치와 함께 속도도 구할 수 있다.
가설 설정
- 곡선 구간에서는 Fig. 4와 같이 곡선의 중심 O를 기준으로 하는 원호를 열차가 움직인다고 가정하고 원점에서 기지국 B를 향하는 직선과 원점에서 열차를 향하는 직선 사이의 θ로 하고 θ에 대하여 구한다.
- 1은 시뮬레이션에서 사용한 열차 및 통신 관련 수치를 정리한 것이다. 기본적인 수치는 한국 고속철도의 열차와 선로 조건을 반영하였으며 통신 규격은 LTE를 가정하여 구하였다. Fig.
- 수신 신호 크기에 대한 잡음은 최대 수신 신호의 –20dB, 주파수 측정 시 오차는 1Hz의 랜덤 노이즈를 가정하였다.
- 열차가 곡선 위에 있다고 가정할 경우 앞에서 구한 바와 같이 중심 O와 이를 중심으로 하는 원호를 가정하고 cosine 제1법칙과 제2법칙을 이용하여 해를 구한다. 이때 의 범위는 곡선 시작 부분부터 끝 부분에 해당하는 각이 된다.
- 1Hz로 변화시켜가면서 오차의 변화를 나타내었다. 이 때 열차의 위치는 위치 추정 오차가 최대가 되는 지점으로 가정하였으며 이에 따라 제안 방안은 중간 지점(0m), 신호 크기를 이용한 방법은 끝 지점(1000m)에 있는 열차를 대상으로 구하였다. 또한 오차 경향 비교를 위해 Fig.
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