부분궤적의 유사도를 이용한 포탄의 발사지점 추정

Abstract

위치인식 기술과 무선통신 기술의 발달로 시공간상의 위치데이터 수집이 가능하게 되었다. 이동객체(moving objects)는 시간이 변함에 따라 연속적으로 위치 데이터가 변화하는 객체로 정의되며, 차량, 선박, 비행기 등의 이동 수단이나 사람뿐 아니라 이동 중인 동물과 모바일 폰과 같은 다양한 형태의 객체를 포함한다. 특히 북한의 연평도 포격사건에서처럼 날아가는 포탄도 하나의 이동객체라고 할 수 있다. 이동객체들은 대부분 유사한 유사한 몇 개의 경로를 따라 움직이는 경우가 많기 때문에 객체의 위치를 기록한 이력데이터는 객체들의 이동 패턴에 대한 중요한 정보를 제공해 줄 수 있다. 지능형 교통 시스템, 포탄의 발사지점을 계산하는 대(對)포병 레이더 시스템 이나 위치 기반 서비스의 품질을 높이기 위해서는 이동 객체의 위치에 대한 정확한 추정 결과가 필요하다. 객체의 위치데이터로부터 추출된 이동 객체의 움직임 패턴은 현재 관측되는 위치를 넘어서 이전의 위치와 향후의 위치에 대한 추정정보를 제공할 수 있으며, 특히 기존의 추정 기법들이 추정하지 못하는 복잡한 움직임 변화에 대해서도 정확하게 추정할 수 있을 것이다. 따라서 이동객체의 움직임에 대한 현재시점 이전과 이후의 위치에 대한 추정하기 위해서 수집된 이동객체의 이력데이터, 즉 궤적(trajectories)데이터로부터 필요한 정보를 추출하고 이를 다양한 측면에서 분석할 필요가 있다. 시공간 데이터로부터 객체의 이동 패턴과 위치를 결정하는 기존의 연구들에서는 정의된 공간 분할을 기반으로 데이터의 이산화를수행하기 때문에 입력데이터 내에 숨겨진 중요한 패턴을 잃거나 정보가 손실되는 경우가 있다. 또한 현재시점 전후의 위치 추정에 대한 정확도, 오차범위는 연구의 목적에 따라 광범위하다. 따라서 시공간 데이터가 가진 패턴과 정보를 유지하면서, 오차범위를 줄이는 궤적데이터 마이닝이 필요하다. 본 논문에서는 이동객체 중 이동하는 포탄의 위치 이력에 대한 궤적데이터를 대상으로 현재의 위치가 발사지점으로부터 공간상으로 얼마나 이격되어있는지 계산하여, 포탄의 발사지점을 추정하는 마이닝 알고리즘을 제안하였다. 실제 환경조건과 물리방정식을 적용해서 Prodas(궤적데이터 생성기)가 생성한 궤적데이터로부터 포탄이 날아가면서 그리는 이력과 유사성을 판단한다. 유사성 판단을 위해서 Prodas 궤적 데이터가 나타내는 시간별 위치, 속도정보를 기준으로 유사벡터를 정의한다. 유사벡터의 값을 통해서 관측된 포탄이 Prodas 궤적데이터의 값과 얼마나 유사한지 결정할 수 있고, 가장 유사한 데이터의 시간별 궤적정보를 통해 관측된 포탄이 발사지점으로 공간상으로 얼마나 이격되었고, 발사 후 경과된 시간을 정할 수 있다. 결론적으로 포탄이 관측된 현재 지점으로부터 발사지점을 추정할 수 있고, 이 추정값의 오차범위가 현실적으로 유의한지를 분석하였다.