Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Target Localization for DIFAR Sonobuoy compensated Bearing Estimation and Sonobuoy Position Error

방위각 추정 및 소노부이 위치 오차를 보상한 DIFAR 소노부이의 표적 위치 추정 성능 향상 기법

  • Gwak, Sang-Yell (Human Resources Development Team, Defense Agency for Technology and Quality)
  • 곽상열 (국방기술품질원 인재개발팀)
  • Received : 2019.10.04
  • Accepted : 2020.02.07
  • Published : 2020.02.29
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

A sonobuoy is dropped onto the surface of water to estimate the bearing of an underwater target. A Directional Frequency Analysis and Recording (DIFAR) sonobuoy has an error in the specific angular section due to the method of estimating bearing and noise, which causes an error in target localization using multiple sonobuoys. In addition, the position of the sonobuoy continues to move, but since a sonobuoy with a GPS is intermittently arranged, it is difficult to estimate the exact position of the sonobuoy. This also causes target localization performance degradation. In this paper, we propose a technique to improve the target localization performance by compensating for bearing errors using characteristics of the DIFAR sonobuoy and multiple-sonobuoy position errors based on the intermittently arranged active sonobuoy with a GPS.

소노부이는 수면 위에 투하되어 수중에 존재하고 있는 표적의 방위각을 추정한다. 그 중 DIFAR 소노부이는 방위각을 추정하는 방법과 해상 잡음으로 인해 오차가 발생하게 되며, 특히 특정한 각도 구간에서 오차가 커지게 된다. 이는 다중 소노부이를 이용하여 표적의 위치를 추정하는데 표적 위치 추정 오차를 유발하게 된다. 또한, 해류로 인해 소노부이의 위치는 계속해서 움직이게 되는데 현재 GPS를 장착한 소노부이는 DIFAR 소노부이 중간에 간헐적으로 배치되기 때문에 DIFAR 소노부이는 정확한 위치를 알 수 없어 이 또한 표적 위치 추정 성능의 저하를 유발하게 된다. 본 논문에서는 DIFAR 소노부이 방위각 추정 기법의 특성을 이용하여 방위각 추정 오차를 계산하고, 이를 표적 위치 추정 기법에 활용하여 그 오차를 줄이는 기법을 제안한다. 이때 간헐적으로 배치된 GPS 장착 및 능동 소노부이를 기반으로 표적 위치 추정 기법에 사용되는 소노부이의 위치 오차를 보상하여 표적 위치 추정 성능을 향상시키게 된다.

Keywords

References

  1. Richard O. Nielsen, Sonar Signal Processing, p.368, Artech House, 1991, pp.51-52.
  2. Desrochers J. Y. D., High-resolution beamforming techniques applied to a DIFAR sonobuoy, Master's thesis, Royal Military College of Canada, Canada, pp.9-10, 2000.
  3. VAGHEFI, Reza M., GHOLAMI Mohammad Reza, STROM, Erik G., "Bearing-only target localization with uncertainties in observer position", 2010 IEEE 21st international symposium on personal, indoor and mobile radio communications workshops, IEEE, Istanbul, Turkey, pp. 238-242, Sept. 2010. DOI : http://dx.doi.org/10.1109/PIMRCW.2010.5670370
  4. Kaplan, Lance M., Qiang Le, N. Molnar, "Maximum likelihood methods for bearings-only target localization" 2001 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, IEEE, Salt Lake City, USA, Vol. 5, pp.3001-3004, May 2001. DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ICASSP.2001.940281
  5. Stansfield R. G., "Statistical theory of DF fixing", Journal of the Institution of Electrical Engineers-Part IIIA: Radiocommunication, Vol.94, pp.762-770, March 1947. DOI : https://doi.org/10.1049/ji-3a-2.1947.0096
  6. Gavish Motti, Anthony J. Weiss, "Performance analysis of bearing-only target location algorithms", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol.28, No.3, pp.817-828, July 1992. DOI : http://dx.doi.org/10.1109/7.256302
  7. Bishop, A. N., Anderson B. D., Fidan B., Pathirana P. N., Mao G, "Bearing-only localization using geometrically constrained optimization", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol.45, No.1, pp.308-320, January 2009. DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TAES.2009.4805281
  8. KOREA HYDROGRAPHIC AND OCEANOGRAPHIC AGENCY, "KHOA Service", 2018.
  9. Ultra electronics maritime systems, "AN/SSQ-565 Multistatic low frequency active sonobuoy".
  10. Harris III Albert F., Michele Zorzi, "Modeling the underwater acoustic channel in ns2", Proceedings of the 2nd international conference on Performance evaluation methodologies and tools, ICST, Nantes, France, No.18, pp.18, October 2007. DOI : http://dx.doi.org/10.4108/nstools.2007.2024
  11. Tan, H. P., Diamant R., Seah W. K., Waldmeyer M., "A survey of techniques and challenges in underwater localization.", Ocean Engineering, Vol.38, pp.1663-1676, 2011. DIO : https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2011.07.017