시그마 포인트 근사 UKF를 이용한 실시간 비행체 추적 기법연구 (A Study on The Real Time High-Speed Target Tracking Method Using Sigma Point Approximation UKF)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 57권 / 7호 / 67 ~ 75페이지
· 저자명 : 백정부, 노태수

초록

우주발사체 및 유도무기 발사임무를 통해 발사된 발사체를 통제하기 위해서는 다양한 오차가 포함된 계측데이터로부터 발사체의 실시간 위치를 추정할 수 있는 추정기술이 필요하다. 베이즈 이론을 기반으로 루돌프 칼만에 의해 제안된 칼만필터는 위치추정 분야에 많은 이론적 발전과 적용사례를 보였으며 대표적으로 선형칼만필터(LKF), 확장형 칼만필터(EKF), 반복확장형 칼만필터(IEKF), 무향칼만필터(UKF) 등 많은 종류의 칼만필터가 제안되어 활용되고 있다. 본 논문에서는 비선형 시스템인 고속발사체의 실시간 위치추정을 위하여 기존 UKF에서 시그마 포인트 추정방식을 적용하여 계산 성능이 개선된 AUKF를 제안하였다. 기존 UKF는 비선형 칼만필터로써 다수의 시그마 포인트를 이용하여 비 가우시안 형태의 비선형 통계적 특성을 갖는 시스템에 적용할 수 있으나 다수의 시그마 포인트에 대한 수치적분으로 계산량이 증가하는 단점이 있다. 제안된 AUKF는 UKF기법에서 시그마 포인트의 분포를 추정하는 방법을 사용하여 기존의 UKF와 비교하여 위치추정 성능은 유사하지만 계산 시간을 줄이는 성능개선을 기대할 수 있다.

영어초록

A real-time estimation technique is required to estimate the vehicle position from noisy data for range control of high speed launched vehicle as space launcher and guided missile. Kalman filter has shown many theoretical developments and applications in the position tracking since Rudolf Kalman published in 1976, and is typically used as LKF, EKF and UKF. In this study, a theoretical study was carried out to apply the Bayesian Estimation technique, Linear and Nonlinear Kalman Filter, to the real-time tracking of the high speed launched vehicle. In this paper we applied EKF and UKF to the position tracking of the high speed launched vehicle and proposed an improved Sigma Point Approximation UKF(AUKF). UKF is a nonlinear Kalman Filter that can be applied to Non-Gaussian and Non-Linear system using multiple sigma points, but has the disadvantage of increasing the numerical calculation of multiple sigma points. AUKF with sigma point estimation method has slightly lower performance compare to UKF, but good performance at the computational times.

참고자료

· 없음