다중센서 오차특성을 고려한 융합 알고리즘 (A Fusion Algorithm considering Error Characteristics of the Multi-Sensor)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보과학회
· 수록지 정보 : 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 / 36권 / 4호 / 274 ~ 282페이지
· 저자명 : 현대환, 윤희병

초록

기동물체 추적을 위해서 GPS, INS, 레이더 및 광학장비 등의 다양한 위치추적 센서가 이용되고 있으며, 기동물체의 강인한 추적성능을 유지하기 위해 이기종 센서의 효과적인 융합방법이 필요하다. 이기종 다중센서를 이용한 추적성능 향상을 위해 센서의 서로 다른 오차특성을 고려하여 각 센서의 측정치를 상이한 모델로 간주하여 융합하는 연구가 수행되었지만, 한 센서의 오차가 급격히 증가하는 구간에서 다른 센서의 추정치에 대한 오차가 증가하고 각 센서의 측정값이 참 값일 확률인 Sensor Probability 값에 대해 센서 측정치 변화를 실시간으로 반영하지 못하였다.
본 논문에서는 각 센서 칼만필터의 갱신추정치와 측정치 간의 차이에 대한 RMSE(Root Mean Square Error)를 비교하여 Sensor Probability를 구하고, 결합추정치를 다시 각 센서 칼만필터 입력값으로 대입하는 과정을 제외하여 센서 측정치에 대한 실시간적인 반영과 센서 성능이 급격히 저하되는 구간에서의 추적성능을 개선한다. 제안하는 알고리즘은 각 센서의 오차특성을 조건부 확률값으로 추가하여 각 센서의 Sensor Probability에 따라 가장 양호한 성능을 보이는 센서 위주로 트랙융합을 함으로써 강인성을 보장한다. 실험을 통해 UAV의 기동 경로를 생성하고 제안 알고리즘을 적용하여 다른 융합 알고리즘과 성능분석을 실시한다.

영어초록

Various location tracking sensors; such as GPS, INS, radar, and optical equipment; are used for tracking moving targets. In order to effectively track moving targets, it is necessary to develop an effective fusion method for these heterogeneous devices. There have been studies in which the estimated values of each sensors were regarded as different models and fused together, considering the different error characteristics of the sensors for the improvement of tracking performance using heterogeneous multi-sensor. However, the rate of errors for the estimated values of other sensors has increased, in that there has been a sharp increase in sensor errors and the attempts to change the estimated sensor values for the Sensor Probability could not be applied in real time.
In this study, the Sensor Probability is obtained by comparing the RMSE (Root Mean Square Error) for the difference between the updated and measured values of the Kalman filter for each sensor. The process of substituting the new combined values for the Kalman filter input values for each sensor is excluded. There are improvements in both the real-time application of estimated sensor values, and the tracking performance for the areas in which the sensor performance has rapidly decreased.
The proposed algorithm adds the error characteristic of each sensor as a conditional probability value, and ensures greater accuracy by performing the track fusion with the sensors with the most reliable performance. The trajectory of a UAV is generated in an experiment and a performance analysis is conducted with other fusion algorithms.

참고자료

· 없음