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다중 신호원에 대한 닫힌 형태 기반 3차원 위치 추정
Closed-form based 3D Localization for Multiple Signal Sources 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.26 no.2, 2022년, pp.78 - 84  

고요한 (LIG넥스원 C4I연구소) ,  부성춘 (LIG넥스원 C4I연구소) ,  이철수 (LIG넥스원 C4I연구소) ,  임재욱 (LIG넥스원 C4I연구소) ,  채주희 (LIG넥스원 전자전연구소)

초록
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본 논문에서는 다중 신호원이 존재하는 경우에 닫힌 형태 기반의 3차원 위치 추정 기법을 제안한다. TDOA나 AOA, FDOA와 같은 일반적인 위치 추정 기술은 단일 신호원이 존재하는 경우에 위치를 추정할 수 있으며, 미상의 다중 신호원이 존재하는 경우에 이를 구분하여 위치를 추정하는데 한계가 있다. 제안된 기법은 배열 안테나를 갖는 센서에 수신된 신호의 상호상관 벡터를 계산하고, 상호상관 값으로부터 TDOA값과 AOA값을 추정한다. 그리고 기준 센서의 위치를 이용하여 좌표 변환을 수행하고, 변환된 좌표에 대해 추정된 AOA값을 이용하여 좌표 회전을 수행한 후 각 신호원에 대한 3차원 위치를 추정한다. 제안된 기법은 컴퓨터 모의실험을 통해 그 성능을 검증한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a closed-form based 3D localization method in the presence of multiple signal sources. General localization methods such as TDOA, AOA, and FDOA can estimate a location when a single signal source exists. When there are multiple unknown signal sources, there is a limit in es...

주제어

#3D localization   #Angle of arrival   #Array antenna   #Multiple signal sources   #Time difference of arrival  

표/그림 (7)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 2개의 센서에 다수의 재밍 또는 비협조 신호가 수신되는 환경에서 TDOA 측정값과 AOA 측정값을 이용한 닫힌 형태 기반 3차원 위치 추정기술을 제안한다. 그리고 컴퓨터 모의실험을 통해서 제안된 기술의 성능을 분석하여 결과를 제시한다.
  • 본 장에서는 배열안테나를 갖는 센서에 수신되는 다중 신호에 대한 특징을 기술하고, 다중 신호에 대한 3차원 위치 추정 기술을 제안한다.

가설 설정

  • 모의실험에서는 7소자 등간격 원형 어레이를 가정하였으며, 각 소자는 등방성 및 무지향 특성을 가지고 있다고 가정한다. 또한 배열안테나에 수신되는 신호는 평면파를 가정하였고, MUSIC 기반 방향탐지 기법을 적용하였다. 재밍원 수는 3개를 가정하여 모의실험 하였으며, 그림 3은 센서와 재밍원 배치를 나타낸다.
  • 제안하는 기법의 성능검증은 컴퓨터를 이용한 모의실험을 통해 수행하였다. 모의실험에서 센서의 수는 2개이고, 방향탐지는 첫 번째 센서에서만 수행된다고 가정하였다. 즉, 배열안테나는 첫 번째 센서에만 설치되어 있음을 가정하였다.
  • 표 1은 모의실험을 위한 파라미터를 나타낸다. 모의실험에서는 7소자 등간격 원형 어레이를 가정하였으며, 각 소자는 등방성 및 무지향 특성을 가지고 있다고 가정한다. 또한 배열안테나에 수신되는 신호는 평면파를 가정하였고, MUSIC 기반 방향탐지 기법을 적용하였다.
  • 또한 배열안테나에 수신되는 신호는 평면파를 가정하였고, MUSIC 기반 방향탐지 기법을 적용하였다. 재밍원 수는 3개를 가정하여 모의실험 하였으며, 그림 3은 센서와 재밍원 배치를 나타낸다. 그림 3을 통해 알 수 있듯이 기준 센서(센서 1)와 재밍원 사이의 거리는 재밍원 1이 가장 가깝고, 재밍원 2가 중간 거리이며, 재밍원 3이 가장 멀게 배치되어 있다.
  • 모의실험에서 센서의 수는 2개이고, 방향탐지는 첫 번째 센서에서만 수행된다고 가정하였다. 즉, 배열안테나는 첫 번째 센서에만 설치되어 있음을 가정하였다.
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참고문헌 (8)

  1. Korea Aerospace Research Institute (KARI). Korean Positioning Systems (KPS) [Internet]. Available: https://www.kari.re.kr/kor/sub03_08_01.do 

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  3. Elliott D. Kaplan and Christopher J. Hegarty, Understanding GPS: Principles and Applications, 2nd ed. Artech House Publishers, 1996. 

  4. J. C. Liberti and R. S. Rappaport, Smart Antennas for Wireless Communications: IS-95 and Third Generation CDMA Applications, Prentice Hall PTR, 1999. 

  5. Li Cong and Weihua Zhuang, "Hybrid TDOA/AOA Mobile User Location for Wideband CDMA Cellular Systems," IEEE Tran. on Wireless Communications, Vol. 1, No. 3, pp. 439-447, July 2002. 

    상세보기 crossref

  6. F. Quo and K. Ho, "A quadratic constraint solution method for TDOA and FDOA localization," IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), pp. 2588-2591, May 2011. 

  7. H. L. V. Trees, Optimum Array Processing: Part IV of Detection, Estimation, and Modulation Theory, Wiley-Interscience, 2002. 

  8. Y. H. Ko, H. I. Kang, C. S. Lee, D. K. Kim, K. J. Kim, and Y. B. Park, "Analysis of Direction Finding, Interference Cancellation, and Beamforming Performance by Array Antenna Pattern Measurement Distance," Journal of Advanced Navigation Technology, Vol. 21, No. 6, pp. 593-600, Dec. 2010. 

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