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Point Mass Filter Based Terrain Referenced Navigation Using Slant Range Measurement
경사거리 측정치를 사용하는 PMF 기반 지형대조항법

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Authors
전현철
Advisor
박찬국
Major
공과대학 기계항공공학부
Issue Date
2018-08
Publisher
서울대학교 대학원
Description
학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 공과대학 기계항공공학부, 2018. 8. 박찬국.
Abstract
본 학위논문에서는 경사거리 측정치를 이용한 PMF 기반 지형대조항법의 효율적이고 정확한 수행을 위한 방법을 제안한다. 관성항법시스템과 위성항법시스템을 결합한 INS/GNSS는 두 항법 시스템의 장점, 즉 빠른 갱신주기와 제한된 오차특성을 결합하기 때문에 대표적인 항법으로 이용되어 왔다. 그러나 최근 위성항법시스템의 jamming/spoofing 등의 의도적 전파교란으로 인해 위성항법 정보를 신뢰할 수 없게 되는 문제점이 발생하기 때문에, 이러한 문제의 해결방안으로 지형대조항법이 연구되어 왔다.

지형대조항법이란 비행하는 지역의 지형정보를 측정하여 항체에 미리 탑재되어 있는 지형고도 데이터베이스(DEM)과 값을 비교해 현재 항체의 위치를 추정하는 항법이다. 지형대조항법은 측정치를 일정 시간 동안 누적하여 프로파일 매칭을 통해 항체의 위치를 결정하는 일괄처리방식과, 측정치가 입력되는 순간마다 필터링 기법을 이용해 항체의 위치를 보정하는 순차처리방식으로 나뉜다. 일반적으로 지형정보를 측정하기 위한 센서로 레이더 고도계와 기압고도계가 주로 사용되어 왔으며, 측정치로 사용되는 지형정보는 비선형적으로 나타나기 때문에 순차처리방식 지형대조항법에서 PMF와 같은 비선형 필터링 기법이 주로 적용되어 왔다. 그러나 기존에 사용되어왔던 레이더 고도계는 측정 가능 범위가 짧고, 측정거리가 증가할수록 출력값이 부정확하기 때문에 고고도에서 사용하기에 부적합하다는 단점이 있다. 또한 PMF는 상태변수 공간에 일정한 간격으로 배치된 포인트, 즉 그리드에서 확률분포를 표현하고 이를 바탕으로 상태변수를 추정하는 기법으로, 그리드 영역이 넓고 포인트 간격이 좁을수록 추정성능이 향상된다고 알려져 있으나 이러한 조건에서 PMF의 계산량이 기하급수적으로 증가하기 때문에 PMF 사용에 제약이 있다.

이러한 기존의 순차처리방식 지형대조항법의 한계를 해결하기 위해, 본 학위논문에서는 경사거리 측정센서인 간섭계 레이더 고도계(IRA)를 이용하여 PMF 기반 지형대조항법의 성능을 향상시키는 방법에 대해 제안하였다. IRA는 항체의 수직 하방을 측정하는 레이더 고도계와는 달리, 항체와 가장 가까운 지점까지의 거리와 그에 해당하는 각도를 출력하기 때문에, 이를 지형대조항법에 적용하기 위해 기존과는 다른 측정치 모델이 필요하다. 언급했듯이, 비선형 측정치로 인해 사용되는 PMF의 정확도는 그리드에 의존적이라고 알려져 있으나, PMF는 모델기반의 필터링 기법으로 모델이 제공하는 정확도보다 더 정확한 결과를 획득하는 것은 불가능하다. 따라서 본 학위논문에서는 모델의 정확도를 고려하여 최소의 포인트 개수로 정확하고 효율적인 PMF 기반 지형대조항법을 수행할 수 있는 그리드 디자인 방법과 경사거리 측정치 모델을 제안하였으며, 제안한 방법을 통해 PMF 기반 지형대조항법의 계산속도 및 위치정확도를 향상시킬 수 있었다.
Language
English
URI
https://hdl.handle.net/10371/143227
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Appears in Collections:
College of Engineering/Engineering Practice School (공과대학/대학원)Dept. of Mechanical Aerospace Engineering (기계항공공학부)Theses (Ph.D. / Sc.D._기계항공공학부)
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