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KR101392221B1 - Target motion analysis method using geometric constraints - Google Patents

Target motion analysis method using geometric constraints Download PDF

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KR101392221B1
KR101392221B1 KR1020130007138A KR20130007138A KR101392221B1 KR 101392221 B1 KR101392221 B1 KR 101392221B1 KR 1020130007138 A KR1020130007138 A KR 1020130007138A KR 20130007138 A KR20130007138 A KR 20130007138A KR 101392221 B1 KR101392221 B1 KR 101392221B1
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KR
South Korea
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target
paths
feature
path
present
Prior art date
Application number
KR1020130007138A
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Korean (ko)
Inventor
김종혁
서태일
김의진
조선일
Original Assignee
국방과학연구소
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Publication date
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Abstract

The present specification relates to a target motion analysis method using geometric features, capable of reducing the number of available moving paths of a target generated by an existing target motion analysis (TMA) method using the geometric features. The target motion analysis method using the geometric features according to an embodiment disclosed in the present specification comprises the steps of generating movable straight paths of the target in an area in which the target can be existed; detecting a path which passes through the geographic features among the generated straight paths; and executing the target motion analysis method based on paths except for the detected paths among the generated straight paths.

Description

지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법{TARGET MOTION ANALYSIS METHOD USING GEOMETRIC CONSTRAINTS}{TARGET MOTION ANALYSIS METHOD USING GEOMETRIC CONSTRAINTS}

본 명세서는 지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법에 관한 것이다. The present specification relates to a method for analyzing a target maneuver using a feature.

일반적으로, 해안선이 복잡하고 섬이 많은 지형조건을 가진 환경은 자함(ownship) 센서(예: 소나)가 장애물에 가려서 표적을 발견할 수 없는 경우가 많으므로 표적탐지에 어려운 환경이다. 그렇지만, 자함이 지형지물 환경을 안다고 가정하면, 이러한 환경을 이용하여 표적이 존재 가능한 영역을 역으로 구할 수 있다. 지형지물을 이용하면 표적이 존재 가능한 영역이 더 줄어들므로, 자함은 지형지물을 이용하지 않은 경우보다 더 정확히 표적의 위치를 추정할 수 있는 것이다.In general, environments with complicated coastline and island-like terrain conditions are difficult environments for target detection, because ownship sensors (eg, sonar) are often hidden by obstacles and can not be detected. However, assuming that the robot is aware of the feature environment, it is possible to reverse the region in which the target can exist using this environment. The use of the feature makes it possible to estimate the position of the target more accurately than when the feature is not used, since the area where the target can exist is further reduced.

종래의 표적 기동 분석 연구에서는 확률적으로 표적이 존재 가능한 영역을 표시하는 표적 기동 분석(TMA) Solution Space 방법([1] U. Steimel, J. Hurka, Visualization of the whole TMA Solution Spaces, paper 8D.3 in Proc. Of the UDT Pacific, Sydney, Australia, 2008. [2] U. Steime, Visualization of the Influence of SDF on the TMA Solution Spaces, German Workshop SDF 2009, Germany, 2009.))이 제안되었다.In the conventional target maneuver analysis study, a target maneuver analysis (TMA) solution space method ([1] U. Steimel, J. Hurka, Visualization of the whole TMA Solution Spaces, paper 8D. 3 in Proc. Of the UDT Pacific, Sydney, Australia, 2008. [2] U. Steime, Visualization of the Influence of SDF on the TMA Solution Spaces, German Workshop SDF 2009, Germany, 2009.) was proposed.

종래의 일반적인 표적 기동 분석은 표적이 존재 가능한 영역 내에서 상기 표적이 이동 가능한 여러 경로를 생성한 후 상기 생성된 각 경로 중 표적 이동 확률이 가장 높은 경로를 찾는 방법을 이용한다.Conventional general target maneuver analysis utilizes a method of finding a route having the highest target movement probability among the generated routes after generating a plurality of routes through which the target can move within a region where a target can exist.

본 명세서는, 종래의 표적 기동 분석(TMA) 방법을 통해 생성한 표적의 가능한 이동 경로 개수를 지형지물을 이용하여 줄일 수 있는, 지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a method for analyzing a target maneuver using a feature, which can reduce the number of possible travel paths of a target generated through a conventional target maneuvering analysis (TMA) method using a feature.

본 명세서에 개시된 실시예에 따른 지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법은, 표적이 존재 가능한 영역 내에서 상기 표적이 이동 가능한 여러 경로를 생성한 후 상기 생성된 각 경로 중 표적 이동 확률이 가장 높은 경로를 찾는 표적 기동 분석 방법에 있어서, A method for analyzing a target object using a feature according to an embodiment of the present invention includes generating a plurality of paths to which the target can move within a region where a target can be present and then selecting a path having the highest target movement probability among the generated paths In finding a target maneuver analysis method,

상기 표적이 존재 가능한 영역 내에서 상기 표적이 이동 가능한 직선 경로들을 생성하는 단계와; 상기 생성한 직선 경로들 중에서 지형지물을 가로지르는 경로를 검출하는 단계와; 상기 생성한 직선 경로들 중에서 상기 검출한 경로를 제외한 경로들을 근거로 상기 표적 기동 분석 방법을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. Generating straight paths in which the target is movable within an area in which the target is present; Detecting a path across the feature among the generated straight paths; And performing the target maneuver analysis method on the basis of the paths excluding the detected path among the generated linear paths.

본 발명의 실시예에 따른 지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법은, 종래의 표적 기동 분석(TMA) 방법에 의해 생성한 표적의 가능한 이동 경로 개수를 지형지물을 이용하여 줄일 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법은, 표적은 지형지물을 가로질러서 이동하지 않으므로, 지형지물을 통과하는 경로를 고려대상에서 제외시키며, 이로 인해 종래의 표적 기동 분석(TMA) 방법보다 분석 결과가 빠르게 수렴을 하고 연산량도 감소한다. 또한 지형지물을 가로지르는 경로에 대해서는 해당되는 확률을 0으로 설정해주는 효과가 있으므로 전체적으로 분석 결과의 수렴성을 증가시킨다. The method of analyzing a target using a feature according to an embodiment of the present invention can reduce the number of possible paths of a target generated by a conventional target maneuvering analysis (TMA) method using a feature. For example, in the method of analyzing a target using a feature according to an embodiment of the present invention, since the target does not move across the feature, the path through the feature is excluded from consideration, Analysis results (TMA) converge quickly and the amount of computation decreases. Also, for the path traversing the feature, the probability is set to 0, which increases the convergence of the analysis result as a whole.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 종래의 일반적인 표적 기동 분석 방법을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지형지물을 이용하는 표적 기동 분석 방법을 나타낸 흐름도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a conventional conventional target maneuvering analysis method for explaining the present invention. FIG.
2 is a flowchart illustrating a method of analyzing a target maneuver using a feature according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. In addition, it should be noted that the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and should not be construed as limiting the technical idea disclosed in the present specification by the attached drawings.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 종래의 일반적인 표적 기동 분석 방법을 개략적으로 나타낸 도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a conventional conventional target maneuvering analysis method for explaining the present invention. FIG.

일반적인 표적 기동 분석(TMA)에 대해 간단히 설명한다. 상기 표적 기동 분석(TMA)은 기본적으로

Figure 112013006349336-pat00001
개의 방위각 측정 시간 동안 표적이 등속직선 운동한다는 가정을 근거로 표적 이동 확률이 가장 높은 경로를 찾는다. A brief description of a typical target maneuver analysis (TMA) is given below. The target invasive analysis (TMA)
Figure 112013006349336-pat00001
The target with the highest probability of target movement is searched based on the assumption that the target moves at a constant velocity during azimuth measurement time.

먼저, (1) 표적에 해당하는 첫번째 방위각 선과 마지막 방위각 선을 선택한다.First, (1) Select the first azimuth line and the last azimuth line corresponding to the target.

(2) 상기 첫번째 방위각 선 상에서 N개의 위치(

Figure 112013006349336-pat00002
(
Figure 112013006349336-pat00003
))를 선택하고, 상기 마지막 방위각 선 상에서 M개의 위치(
Figure 112013006349336-pat00004
(
Figure 112013006349336-pat00005
))를 선택한다.(2) N positions on the first azimuth line (
Figure 112013006349336-pat00002
(
Figure 112013006349336-pat00003
), And selects M positions on the last azimuth line (
Figure 112013006349336-pat00004
(
Figure 112013006349336-pat00005
).

(3) 상기 N개의 위치(

Figure 112013006349336-pat00006
)와 상기 M개의 위치(
Figure 112013006349336-pat00007
)를 잇는 경로(
Figure 112013006349336-pat00008
)의 집합을 표적 예상 진로 직선의 집합
Figure 112013006349336-pat00009
로 정의한다.(3)
Figure 112013006349336-pat00006
) And the M positions (
Figure 112013006349336-pat00007
)
Figure 112013006349336-pat00008
) To a set of target anticipated career straight lines
Figure 112013006349336-pat00009
.

(4) 표적 예상 진로 직선 중에서 방위각 선들에 의해서 최대한 균등하게 나눠지는 직선을 찾는다. 표적이 등속직선 운동한다는 가정 하에, 이렇게 찾은 직선은 표적 이동 확률이 가장 높은 경로이다. (4) Find the straight line that is equally divided evenly by azimuthal lines in the target expected career line. Under the assumption that the target moves at a uniform velocity, the straight line thus found is the path with the highest probability of target movement.

표적 이동 확률이 가장 높은 경로를 찾는 방법: 방위각 선들과 표적 예상 진로 직선의 교점을 구한 후, 교점간 거리의 분산을 측정하여 최소 분산을 갖는 진로 직선을 선택한다. 예를 들어 도 1의 오른쪽 그림은 세 개의 방위각 선들에 의해서 4등분된 예상 진로 직선을 묘사하였다.To find the path with the highest probability of target movement: After finding the intersection of the azimuthal lines and the target anticipated course line, measure the variance of the intersection distance and select the course line with the minimum variance. For example, the figure on the right in Figure 1 depicts an expected line of quadrants divided by three azimuthal lines.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 지형지물을 이용한 표적 기동 분석(TMA) 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of performing a target maneuver analysis (TMA) using a feature according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지형지물을 이용하는 표적 기동 분석 방법을 나타낸 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of analyzing a target maneuver using a feature according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지형지물을 이용하는 표적 기동 분석 방법은, 표적이 존재 가능한 영역 내에서 상기 표적이 이동 가능한 여러 경로를 생성한 후 상기 생성된 경로 중 표적 이동 확률이 가장 높은 경로를 찾는 표적 기동 분석 방법에 있어서, As shown in FIG. 2, the method of analyzing a target maneuver using a feature according to an embodiment of the present invention includes generating a plurality of paths to which the target can move within a region where a target can exist, In a target maneuvering method for finding the path with the highest probability,

상기 표적이 존재 가능한 영역 내에서 상기 표적이 이동 가능한 직선 경로들을 생성하는 단계(S10)와;Generating (S10) linear paths in which the target is movable within an area in which the target is present;

상기 생성한 직선 경로들 중에서 지형지물을 가로지르는 경로를 검출하는 단계(S20)와;Detecting (S20) a path traversing the feature among the generated straight paths;

상기 생성한 직선 경로들 중에서 상기 검출한 경로를 제외한 경로들을 근거로 상기 통상적인 표적 기동 분석을 수행하는 단계(S30)를 포함할 수 있다. 이러한 방법은 지형지물을 표적 기동 분석에 이용하므로 도 2에 나타나 있듯이 지형지물 위치 정보에 대한 저장부 또는 데이터베이스(data base)가 요구된다. 표적 기동 분석은 제어기 또는 프로세서 등에서 수행할 수 있다.And performing the normal target maneuvering analysis based on the generated routes excluding the detected routes (S30). Since this method uses the feature map for the target maneuver analysis, as shown in FIG. 2, a storage unit or a data base is required for the feature map location information. The target invocation analysis can be performed by a controller or a processor.

본 발명의 실시예에 따른 지형지물을 이용하는 표적 기동 분석 방법 및 그 장치는, 표적은 지형지물을 가로질러서 이동하지 않으므로, 표적의 가능한 이동 경로 중 지형지물을 가로지르는 경로를 검출하고, 그 검출한 경로를 제외시킴으로써 상기 설명한 표적 기동 분석(TMA)의 (4) 단계를 수행하는 횟수를 줄일 수 있다. 이로써, 기존의 표적 기동 분석(TMA) 보다 분석 결과가 빠르게 수렴을 하고, 연산량도 감소할 수 있다. 또한, 지형지물을 가로 지르는 경로의 표적 이동 확률을 0으로 해주는 효과가 있으므로 전체적으로 분석 결과의 수렴성을 증가시킨다. A target maneuver analysis method and apparatus using a feature according to an embodiment of the present invention is characterized in that a target does not move across a feature so that a path traversing the feature in a possible movement path of the target is detected, By excluding the path, it is possible to reduce the number of times (4) of the above-described target invocation analysis (TMA) is performed. This allows the analysis results to converge faster and reduce the computational complexity than the existing target maneuver analysis (TMA). Also, it has the effect of making the target movement probability of the path across the feature zero to be zero, which increases the convergence of the analysis result as a whole.

지형지물은 보통 여러 직선들의 합집합으로 나타나므로 지형지물을 구성하는 직선들과 표적 예상 진로 직선과의 교점이 있는지를 찾음으로써, 상기 표적의 가능한 이동 경로들 중에서 지형지물을 지나는 경로를 검출할 수 있다.Since the feature is usually represented by the union of several straight lines, it is possible to detect a path passing through the feature among the possible movement paths of the target by finding whether there is an intersection between the straight lines constituting the feature and the target expected career straight line .

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 지형지물을 이용하는 표적 기동 분석 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of analyzing a target maneuver using a feature according to an embodiment of the present invention will be described.

(1) 표적에 해당하는 첫번째 방위각 선과 마지막 방위각 선을 선택한다. (1) Select the first azimuth line and the last azimuth line corresponding to the target.

(2) 상기 첫번째 방위각 선 상에서 N개의 위치(

Figure 112013006349336-pat00010
(
Figure 112013006349336-pat00011
))를 선택하고, 마지막 방위각 선 상에서 M개의 위치(
Figure 112013006349336-pat00012
(
Figure 112013006349336-pat00013
))를 선택한다.(2) N positions on the first azimuth line (
Figure 112013006349336-pat00010
(
Figure 112013006349336-pat00011
), And selects M positions on the last azimuth line (
Figure 112013006349336-pat00012
(
Figure 112013006349336-pat00013
).

(3) 상기 N개의 위치(

Figure 112013006349336-pat00014
)와 M개의 위치(
Figure 112013006349336-pat00015
)를 잇는 경로들(
Figure 112013006349336-pat00016
)의 집합을 표적 예상 진로 직선의 집합
Figure 112013006349336-pat00017
로 정의한다. 즉
Figure 112013006349336-pat00018
는 상기 N개의 위치(
Figure 112013006349336-pat00019
)와 상기 M개의 위치(
Figure 112013006349336-pat00020
)를 이으면서 동시에 상기 지형지물을 지나지 않는 경로이다. 상기 s 인덱스(index)는 상기 지형지물을 지나지 않는 안전한(safe) 경로를 의미한다.(3)
Figure 112013006349336-pat00014
) And M positions (
Figure 112013006349336-pat00015
)
Figure 112013006349336-pat00016
) To a set of target anticipated career straight lines
Figure 112013006349336-pat00017
. In other words
Figure 112013006349336-pat00018
(N)
Figure 112013006349336-pat00019
) And the M positions (
Figure 112013006349336-pat00020
) And at the same time does not pass through the feature. The s index means a safe path that does not pass through the feature.

(4) 상기 N개의 위치(

Figure 112013006349336-pat00021
)와 M개의 위치(
Figure 112013006349336-pat00022
)를 잇는 안전한(safe) 경로(
Figure 112013006349336-pat00023
) 들 중에서 방위각 선들에 의해서 최대한 균등하게 나눠지는 직선을 찾는다. 표적이 등속직선 운동한다는 가정 하에, 이렇게 찾은 직선은 표적 이동 확률이 가장 높은 경로이다. (4)
Figure 112013006349336-pat00021
) And M positions (
Figure 112013006349336-pat00022
A safe path connecting the
Figure 112013006349336-pat00023
Find the straight line that is equally divided by azimuthal lines. Under the assumption that the target moves at a uniform velocity, the straight line thus found is the path with the highest probability of target movement.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법은, 종래의 표적 기동 분석(TMA) 방법에 의해 생성한 표적의 가능한 이동 경로 개수를 지형지물을 이용하여 줄일 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법은, 표적은 지형지물을 가로질러서 이동하지 않으므로, 지형지물을 통과하는 경로를 고려대상에서 제외시키며, 이로 인해 종래의 표적 기동 분석(TMA) 방법보다 분석 결과가 빠르게 수렴을 하고 연산량도 감소한다. 또한 지형지물을 가로지르는 경로에 대해서는 해당되는 확률을 0으로 설정해주는 효과가 있으므로 전체적으로 분석 결과의 수렴성을 증가시킨다. As described above, the method of analyzing the target behavior using the feature according to the embodiment of the present invention can reduce the number of possible paths of the target generated by the conventional target maneuvering analysis (TMA) method using the feature map have. For example, in the method of analyzing a target using a feature according to an embodiment of the present invention, since the target does not move across the feature, the path through the feature is excluded from consideration, Analysis results (TMA) converge quickly and the amount of computation decreases. Also, for the path traversing the feature, the probability is set to 0, which increases the convergence of the analysis result as a whole.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (3)

표적이 존재 가능한 영역 내에서 상기 표적이 이동 가능한 여러 경로를 생성한 후, 상기 생성된 각 경로 중 표적 이동 확률이 가장 높은 경로를 찾는 표적 기동 분석 방법에 있어서,
상기 표적이 존재 가능한 영역 내에서 상기 표적이 이동 가능한 직선 경로들을 생성하는 단계와;
상기 생성한 직선 경로들 중에서 지형지물을 가로지르는 경로를 검출하는 단계와;
상기 생성한 직선 경로들 중에서 상기 검출한 경로를 제외한 경로들을 근거로 상기 표적의 기동 분석을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법.A target maneuvering method for generating a plurality of paths through which a target can move within an area where a target can be present and then finding a path having the highest target movement probability among the generated paths,
Generating straight paths in which the target is movable within an area in which the target is present;
Detecting a path across the feature among the generated straight paths;
And performing a maneuver analysis of the target on the basis of the paths excluding the detected path among the generated linear paths. 제1항에 있어서, 상기 지형지물을 가로지르는 경로를 검출하는 단계는,
상기 지형지물을 가로지르는 경로의 표적 이동 확률을 0으로 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법.2. The method of claim 1, wherein detecting a path across the feature comprises:
And setting a target movement probability of a path traversing the feature object to zero. 제1항에 있어서, 상기 지형지물을 가로지르는 경로를 검출하는 단계는,
상기 지형지물을 구성하는 직선들과 표적 예상 진로 직선과의 교점이 있는지를 찾음으로써, 상기 표적이 이동 가능한 직선 경로들 중에서 상기 지형지물을 가로지르는 경로를 검출하는 단계인 것을 특징으로 하는 지형지물을 이용한 표적 기동 분석 방법.2. The method of claim 1, wherein detecting a path across the feature comprises:
Wherein the detecting step is a step of detecting a path traversing the feature among linear paths in which the target is movable by finding whether there is an intersection between straight lines constituting the feature and a target expected career straight line Targeted Maneuver Analysis Method.
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