반사파 환경에서 파라미터에 따른 iUSBL 성능 해석

Abstract

최근 수중로봇의 위치를 외부에서 계측하는 방법 대신 자기 위치를 직접 계측하기 위하여 트랜시버(transceiver)를 수중로봇에 장착하여 초단기선(USBL) 알고리즘을 사용하는 역초단기선(iUSBL) 기술이 널리 활용되고 있다. iUSBL (또는 USBL) 알고리즘은 각 센서 유닛에서 계측된 시간 지연과 위상 정보를 이용하므로 반사파 등에 의한 신호 왜곡으로 인하여 입사각 추정 오차가 발생한다. 이러한 오차 요인인 반사파를 제거하기 위해서 선형주파수변조(LFM: Linear Frequency Modulation)와 같이 광대역신호와 시간 및 주파수 영역에서의 창문함수(windowing) 또는 신호여과(filtering) 등의 신호처리 기법을 이용하고 있다. 반사파가 직접파 대비 지연시간이 긴 경우에는 창문함수를 이용하여 쉽게 구분이 가능하나 직접파에 대한 반사파의 지연이 크지 않아 중첩 영역이 발생하는 경우 창문함수 사용이 불가능하여 주파수 영역에서의 신호여과 방법을 동시에 사용한다. 그러나 이 경우 중첩 영역이 증가함에 따라서 신호 에너지 및 신호여과기의 특성에 의해서 오차가 증가하게 된다. 본 연구에서는 시간 영역에서 상관함수의 곡선 맞춤 방법을 이용하여 환경 파라미터에 따른 iUSBL의 각도 및 거리 추정 성능을 살펴본다.