TDOA/FDOA 융합 기반 신호원의 위치추정 및 성능 분석

Abstract

TDOA (time difference of arrival)와 FDOA (frequency difference of arrival) 정보를 동시에 이용하는 신호원 위치추정 기법은 단일 정보를 이용하는 경우에 비해 높은 정확도를 가지는 장점을 가지고 있다. 이러한 위치추정 기법의 추정성능은 수신단 쌍의 조합, 수신단의 기하학적 배치 특성 및 속도 등의 다양한 운용변수에 따라 크게 달라진다. 그러므로 전자전 시스템의 효율적인 운용을 위해서는 다양한 운용 조건에 따른 사전 성능 분석이 요구된다. 하지만 기존의 비 반복적인 위치추정 방법은 기준 수신단의 설정 및 수신단 배치 형태에 제약을 가진다. 따라서 본 논문에서는 임의의 다양한 수신단 조합과 배치 형태에서 적용이 가능한 Gauss-Newton 기법을 유도하고 이를 통해 위치추정을 수행한다. 또한 모의실험을 통해 TDOA/FDOA 융합 기반 위치추정 방법과 단일 TDOA 또는 FDOA를 독립적으로 사용했을 때의 성능을 비교 분석하고 CEP (circular error probability) 평면을 이용하여 융합 기반 위치추정 방법이 독립적 방법에 비해 상대적으로 높은 추정 성능을 가짐을 보인다. The emitter geolocation method using the time difference of arrival (TDOA) and the frequency difference of arrival (FDOA) has more accurate performance comparing to the single TDOA or FDOA based method. The estimation performance varies with the sensor paring strategies, the deployment and velocities of the sensors. Therefore, to establish effective strategy on the electronic warfare system, it is required to analyze the relation between the estimation accuracy and the operational condition of sensors. However, in the conventional non-iterative method, the restriction of the deployment of sensors and the reference sensor exists. Therefore, we derive the emitter geolocation method based on a Gauss-Newton method which is available to apply to any various sensor pairs and the deployment and velocities of the sensors. In addition, simulation results are included to compare the performance of geolocation method according to the used measurements: the combined TDOA/FDOA, TDOA, and FDOA. Also, we present that the combined TDOA/FDOA method outperforms over single TDOA or FDOA on the estimation accuracy with the CEP plane.