비행시험통제용 탄도추적 자료융합 알고리듬 개발에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 저고도로 순항하는 시험비행체의 비행시험통제를 위하여 추적시스템인 레이더시스템과 원격측정시스템의 추적 자료를 서로 융합하여 최적의 해를 구하는 비행시험용 융합알고리듬 개발에 대하여 소개한다. 먼저 다양한 비행시험환경에서의 융합알고리듬 개발도구로서 추적센서를 모사하는 다중센서 시뮬레이터를 설계하였다. 설계된 시뮬레이터는 실제 추적시스템으로부터 얻는 비행자료와 같은 모의자료를 생성할 수 있도록 시간의 비동기화, 통신지연, 다중 갱신주기를 설정하고 특정 오차 모델을 적용하였다. 자료융합은 탄도위치추정에 널리 사용되고 있는 칼만 필터로 하였다. 자료융합의 결과 확인을 위해 먼저 9차 중앙집중형 칼만 필터를 설계하여 그 결과를 분석하였다. 이 융합결과는 성공적이었으나 센서 바이어스에 의한 오차 발생이 있는 것을 확인하고 이를 줄이기 위해 센서 바이어스를 상태변수로 추가한 21차 중앙집중형 칼만 필터를 설계하여 효과적인 융합결과를 보였다. 그러나 21차 중앙집중형 칼만 필터의 경우 9차 중앙집중형에서와 같이 고장(fault)에 의한 위치오차를 제거하지 못하고 그대로 융합결과에 나타나게 되어 이를 해결하기 위해 다시 9차의 부 필터와 21차의 주 필터를 갖는 21차 분산형 칼만필터로 설계하여 그 성능을 확인하였다. 최종적으로 최대가능도추정법(maximum likelihood estimation)을 이용하여 추정치를 융합하는 9차 연합형 칼만 필터와 센서 바이어스를 줄이기 위한 15차 연합형 칼만 필터를 설계하여 그 결과를 소개하였다. 설계된 15차 연항형 칼만 필터는 시뮬레이터에서 생성한 모의 자료 및 실제 비행자료를 적용하여 검증한 결과 비행시험에 적용 가능함을 보여주었다.