TWS 레이다 시스템을 위한 효율적인 추적필터

Abstract

본 논문에서는 동시에 다중표적을 추적해야 하는 TWS 레이다의 추적시스템에 효과적으로 사용하기 위한 추적필터에 대한 연구를 수행하였다. 일반적으로 TWS 방식의 추적시스템에 광범위하게 사용되고 있는 추적 알고리즘의 성능개선을 위하여 근사적 이득 갱신을 이용한 α-β 추적필터, 수정 언바이어스 변환을 이용한 분리형 추적필터 및 정상상태 칼만 필터의 해석적 해를 이용한 IMM 추적필터를 설계하였다. 표적의 거리에 따른 측정오차의 변화를 고려하기 위하여 제안된 α-β 추적필터가 일반적인 α-β 추적필터에 비하여 향상된 추적성능을 제공함을 보였으며, 수정 언바이어스 변환을 이용한 분리형 추적필터는 고전적인 변환을 이용한 분리형 추적필터에 비하여 추적 성능뿐만 아니라 추적필터의 일관성을 획기적으로 개선함으로써 전체 추적시스템의 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 보였다. 또한, 다중표적 추적시스템에서 기동표적을 추적하기 위한 방법으로 제안된 정상상태 칼만 필터 기반 IMM 추적필터가 고정이득 필터 기반의 IMM 추적필터에 비하여 크게 추적성능을 개선할 수 있음을 보이고, 칼만 필터 기반의 IMM 추적필터에 비하여 매우 적은 연산량으로 유사한 추적 성능을 제공함을 확인하였다. 또한, 기동하는 함정에 탑재된 2차원 레이다의 추적시스템에 적용하기 위하여 운동보상 기법을 포함한 추적필터를 설계하였다. 이를 위하여 국부 항법 좌표계에서 레이다 측정값의 오차 공분산을 Taylor 급수 1차 근사법과 언바이어스 변환기법을 이용하여 각각 유도하고, 국부 항법 좌표계에서 함정의 기동에 의한 변위를 보상하기 위하여 수정된 칼만 필터의 예측식을 제안하였다. Monte-Carlo 모의실험을 통하여 설계된 추적필터가 함정의 기동에 관계없이 향상된 추적성능을 제공함을 확인하였다.