레이더 측정과 확장 칼만필터를 이용한 발사체 착점 추정 (Estimation of a Projectile Impact Point Using Radar Measurement and Extended Kalman Filter)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보기술학회
· 수록지 정보 : 한국정보기술학회논문지 / 18권 / 2호 / 101 ~ 109페이지
· 저자명 : 강봉수, 이인수

초록

함포를 이용하여 발사체를 발사하는 경우 자함에 탑재된 환경 센서가 측정하지 못하는 외탄도적 환경 정보 미확보에 따라 표적과 발사체의 착점은 오차를 가지게 된다. 이때 표적을 명중시키기 위해서는 발생한 오차를 보정해야 하므로 발사체의 착점을 정확히 추정하는 것이 필요하다. 이를 위해 발사체 운동방정식은 NATO 표준 문서 STANAG 4355에 표준화되어 있는 항력, 중력, 코리올리힘이 반영된 PMM(Point Mass Trajectory Model)을 사용하였고, 비선형의 발사체 운동에 대한 레이더 측정정보 처리에는 1차 확장 칼만필터 기반의 기법을 적용하였다. 필터의 공정잡음 표준편차 결정과 예측시간에 따른 성능 확인을 위해서는 Monte Carlo Simulation을 수행하였으며, 예측 성능 분석을 통해서는 발사체 운동모델에 반영된 코리올리힘보다는 풍향, 풍속에 의한 항력이 발사체의 착점 예측 오차를 크게 발생시킨다는 것을 알 수 있었다. 발사체 발사 고각을 달리한 실험을 통해서는 발사체의 착점 RMS 오차가 발사체의 비행거리에 비례함도 확인할 수 있었다.

영어초록

In this thesis, we propose a projectile impact point estimation method based on the first-order extended Kalman filter using radar measurement information. The equation of motion was used to reflect drag, gravity, and Coriolis forces, standardized in the NATO standard document STANAG 4355. For nonlinear tracking, such as projectile motion models, linearization must be performed in deriving the filtering equation. In this case, real-time linear Taylor approximation is performed from previous estimated state variables, and the Kalman filter obtained here is called a first-order extended Kalman filter. Based on this, we designed a first-order extended Kalman filter based on projectile motion model. Monte Carlo Simulation was performed to determine the parameters of the filter and to verify the performance according to the prediction time. It has been confirmed that drag caused by wind direction and wind speed causes a large error in predicting the impact point of the projectile. And It was also confirmed that the RMS error is proportional to the projectile's flight distance.

참고자료

· 없음