다채널 시계열 신호 기반 3차원 측위를 위한 베이지안 최적화 (Bayesian Optimization for 3D Source Localization from Multi-channel Time-series Signals)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 43권 / 1호 / 44 ~ 51페이지
· 저자명 : 임소영, 서호건, 유용균

초록

본 연구에서는 베이지안 최적화를 활용하여 신호 간의 유사성을 근거로 신호 송신 위치를 추정하는기술을 제안한다. 3차원 공간의 임의 위치로부터 송신된 신호를 복수의 수신 위치에서 수신한 다채널 시계열신호가 있을 때, 시뮬레이션에서 이와 가장 유사한 신호가 수신되는 조건을 탐색하여 해당 임의 송신 위치를추정한다. 최적화는 수신된 신호와 시뮬레이션 신호 간의 차이를 최소화하도록 예측 위치를 조정하여 임의송신 위치 예측을 반복 수행한다. 수신 신호 자체에 대한 신호처리가 아니라 해당 조건에 가장 근사한시뮬레이션 환경을 탐색하여, 결과적으로 수신 신호의 송신 조건을 추정할 수 있다. 본 연구에서는 가로, 세로, 높이 각 1 m 공간에서 임의 위치 1000곳에 대해 위치 추정을 수행했고, 이때 거리 오차가 0.15 m 이내인 경우가 90% 이상임을 확인했다. 본 기술은 복잡성과 임의성이 내포된 상황에서 최적 시뮬레이션조건을 탐색한다는 점에서 강건한 측위를 가능케 하는 장점이 있다.

영어초록

This paper presents a Bayesian optimization-based method for determining signal source position based on signal similarity. In multi-channel time-series signals, in which a signal transmitted from an arbitrary position in 3D space is received at multiple sensors, simulations are performed to search for a condition in which the simulated signals are most similar to the received signals to estimate the corresponding arbitrary position of the source. Optimization repeatedly predicts the source point by anticipating the candidate position to minimize the difference between the received signals and the simulated signals. Instead of directly processing the received signals, it is feasible to estimate the excitation condition of the received signals by searching for a simulation environment that most closely resembles the condition. In this study, location estimation was performed for 1000 random positions inside a 1 m space in term of the width, length, and height. The result show that the distance error is within 0.15 m in more than 90% of the positions. This approach can provide robust source localization as it seeks for the optimal simulation settings under complex and random conditions.

참고자료

· 없음