도플러 천이/도달지연시간차 하이브리드 기법을 이용한 수중 고속 기동 표적의 속도 및 거리 추정 기법
Velocity and distance estimation of underwater fast-moving underwater target using Doppler shift/TDoA hybrid method
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초록
본 논문은 수중에서 고속 기동하는 표적의 속도 및 거리를 계산하기 위해 방사되는 소음을 이용하는 도플러 천이및 도달지연시간 하이브리드 기법을 제안한다. 이 기법들은 표적이 선배열 센서로 부터 최대근접지점을 지나는 순간에이용되며, 이때 표적에서 방사되는 보기류 또는 엔진 등의 소음은 선배열 센서 간격에 따라 도달지연시간차가 다르게되고 주파수 정보는 휘어지게 나타난다. 이를 통해 추정되는 표적 정보는 최대근접지점에서의 속도, 거리, 방위각이고제안된 두 기법을 혼합함으로써 거리 및 속도 추정 정확도를 향상시킬 수 있다. 제안하는 기법의 성능 검증을 위해 6번의해상실험을 수행하였고 표적 관성항법장치 데이터와 비교한 결과 속도는 0.78 노트, 거리는 11.61 m 오차를 나타내었다.
Abstract
In this paper, a Doppler shift and TDoA method is proposed for estimating the velocity and distance of a fast-moving underwater target by using noise radiated from the target. The time of received target noise varies with sensor spacing and the frequency information of the target’s auxiliary machine or engine appears like the results of seam carving when the target passes through the CPA(Closest Point of Approach) from the line array sensor. We estimate the velocity, distance and bearing at the CPA using target’s noise and we improve the localization accuracy by combining proposed methods. We verified the performance of the proposed method through 6 sea trials, results of comparative analysis with INS(Inertial Navigation System) data showed that the velocity and distance errors were 0.78knots and 11.61m respectively.
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