This paper describes the application of the recently developed feedback linearization technique to the design of a new command to line-of-sight (CLOS) guidance law for skid-to-turn (STT) missiles. The key idea lies in converting the three dimensional CLOS guidance problem to the tracking problem of a time-varying nonlinear system. Then, using a feeedback linearizing approach to tracking in nonlinear systems, we design a three dimensional CLOS guidance law that can ensure zero miss distance for a randomly maneuvering target. Our result may shed new light on the role of the feedforward acceleration terms used in the earlier CLOS guidance laws. Furthermore, we show that the new CLOS guidance law can be computationally simplified without performance degradation. This is made possible by dropping out the terms in the new CLOS guidance law, which obey the well-known matching condition.
In passive sonar system, frequency lines generated by underwater target are very important for detection, tracking and classification. In this paper, the extraction method of unstable frequency line from the time samples of the radiated noise of underwater target is studied. As unstable frequency line is time varying, an extended Kalman filter algorithm which is desirable for nonlinear system is applied to extract unstable frequency line. The proposed method shows good extraction of unstable frequency line by application of simulated signal and real target.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.53
no.4
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pp.129-135
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2016
In this paper, we propose a novel tracking algorithm called slide window tracker (SWT) suitable for maneuvering target. To efficiently estimate trajectory of moving target, we adopt a sliding piecewise linear window which includes past trace information. By adjusting the window parameters, the proposed algorithm is to reduce measurement noise and to track fast maneuvering target with little computational increment as compared to ${\alpha}-{\beta}$ tracker. Throughout the computer simulations, we verify outstanding tracking performance of the SWT algorithm in noisy linear and nonlinear trajectories. Also, we show that the SWT algorithm is not sensitive to initial model parameter selection, which gives large degree of freedom in applying the SWT algorithm to unknown time-varying measurement environments.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.17
no.1
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pp.96-107
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2014
Tracking the tactical object is a fundamental affair in network-equipped modern warfare. Geodetic coordinate system based on longitude, latitude, and height is suitable to represent the location of tactical objects considering multi platform data fusion. The motion of tactical object described as a dynamic model requires an appropriate filtering to overcome the system and measurement noise in acquiring information from multiple sensors. This paper introduces the filter suitable for multi-sensor data fusion and tactical object tracking, particularly the unscented transform(UT) and its detail. The UT in Unscented Kalman Filter(UKF) uses a few samples to estimate nonlinear-propagated statistic parameters, and UT has better performance and complexity than the conventional linearization method. We show the effects of UT-based filtering via simulation considering practical tactical object tracking scenario.
As a part of target motion analysis(TMA) with highly noisy bearings-only measurements from a passive sonar system, a nonlinear batch estimator is proposed to provide the initial estimates to a sequential estimator called the modified gain extended Kalman filter(MGEKF). Based on the system observability analysis of passive target tracking, a practical and effective method is suggested to determine the observer maneuvers for improved TMA performance through system observability enhancing. Also suggested is a method to determine observer location for enhanced system observability at the initial phase of TMA from various engagement boundaries which represent the relationship between observer-target relative geometrical data and system observability. The proposed TMA methods are tested by a series of computer simulation runs.
In this paper, we address the problem of controlling an end-effector to track and grab a moving target using the visual servoing technique. A visual servo mechanism based on the image-based servoing principle, is proposed by using visual feedback to control an end-effector without calibrated robot and camera models. Firstly, we consider the control problem as a nonlinear least squares optimization and update the joint angles through the Taylor Series Expansion. And to track a moving target in real time, the Jacobian estimation scheme(Dynamic Broyden's Method) is used to estimate the combined robot and image Jacobian. Using this algorithm, we can drive the objective function value to a neighborhood of zero. To show the effectiveness of the proposed algorithm, simulation results for a six degree of freedom robot are presented.
The operation of the precision-guided missiles with seekers is becoming more and more dominant since the modern wars became geographically localized like anti-terror campaigns and civil wars. Imaging seekers are relatively low-price and applicable to various operational conditions. The image tracker, however, requires highly advanced method for the target tracking under harsh missile flight condition. Missile roll can reduce the tracking performance since it introduces big differences in imagery. The missile roll is inevitable because of the disturbance and flight control error. Consequently, the errors of the subsystems should be under control for the stable performance of the tracker and the whole system. But the performance prediction by some simple metric is almost impossible since the target signature and the tracker are highly nonlinear. We established M&S tool for a precision-guided missile with imaging seeker and analyzed the roll effects to tracking and system performance. Furthermore, we defined the specification of missile subsystems through error analysis to guarantee system performance.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.49
no.3
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pp.82-89
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2012
This paper presents the intelligent tracking algorithm for maneuvering target using the positional error compensation of the maneuvering target. The difference between measured point and predict point is separated into acceleration and noise. Fuzzy c-mean clustering and predicted impact point are used to get the optimal acceleration value. The membership function is determined for acceleration and noise which are divided by fuzzy c-means clustering and the characteristics of the maneuvering target is figured out. Divided acceleration and noise are used in the tracking algorithm to compensate computational error. The filtering process in a series of the algorithm which estimates the target value recognize the nonlinear maneuvering target as linear one because the filter recognize only remained noise by extracting acceleration from the positional error. After filtering process, we get the estimates target by compensating extracted acceleration. The proposed system improves the adaptiveness and the robustness by adjusting the parameters in the membership function of fuzzy system. To maximize the effectiveness of the proposed system, we construct the multiple model structure. Procedures of the proposed algorithm can be implemented as an on-line system. Finally, some examples are provided to show the effectiveness of the proposed algorithm.
This paper is concerned with the design of LMI based H$_{\infty}$ controller for a line of sight(LOS) stabilization system. This system which is even linearized to analyse nonlinear characteristic has also a lot of uncertainties. In addition, the angular velocity disturbance from the vehicle's driving deteriorates the stabilized LOS, main purpose of this system. In case of fast driving, particularly, all components which are ignored and skipped to make mathematical modelling act as the uncertainties against this system. The robustness against these uncertainties has been also continuously demanded including the well tracking performance for the target. Therefore, this paper employed H$_{\infty}$ control theory to satisfy these problems and LMI method to make suitable controller with few constraints for this system. Although this system matrix doesn't have full rank, this method make it possible to design H$_{\infty}$ controller and deal with R and S matrices for reducing its order. Consequently, this paper shows that the re-analyses on the real disturbances are achieved and the proposed robust controller for them has better disturbance attenuation and tracking performance. This paper contributes the applicability of reduced order H$_{\infty}$ controller to real system by handling LMI..
In this paper, we study target tracking in two dimensional space using a Extended Kalman filter(EKF), various Extended Kalman Filter and Cost-Reference Particle Filter(CRPF), which can effectively estimate the state values of nonlinear measurement equation. We introduce various Extended Kalman Filter which the Unscented Kalman Filter(UKF), the Central Difference Kalman Filter(CDKF), the Square Root Unscented Kalman Filter(SR-UKF), and the Central Difference Kalman Filter(SR-CDKF). In this study, we calculate Mean Square Error(MSE) of each filters using Monte-Carlo simulation with unknown noise statistics. Simulation results show that among the various of Extended Kalman filter, Square Root Central Difference Kalman Filter has the best results in terms of speed and performance. And, the Cost-Reference Particle Filter has an advantageous feature that it does not need to know the noise distribution differently from Extended Kalman Filter, and the simulation result shows that the excellent in term of processing speed and accuracy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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