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영역기반 정합 기법 및 TERCOM에 기반한 지형 참조 항법 시뮬레이션
Terrain Referenced Navigation Simulation using Area-based Matching Method and TERCOM

이보미    (서울시립대학교 공간정보공학과   ); 권재현    (서울시립대학교 공간정보공학과  );
  • 초록

    지형 참조 항법 기술 중 하나인 TERCOM은 순항미사일에 장착되어 있는 시스템으로 현재까지도 지속적으로 연구되고 있는 기술이다. 본 논문에서는 영역기반 정합 기법과 확장형 칼만필터를 이용하여 TERCOM에 기반한 지형 참조 항법을 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 영역기반 정합의 유사성 분석에는 평균제곱오차 알고리즘과 상호상관정합 알고리즘을 적용하였다. 기압 고도계와 레이더 고도계, SRTM DTM을 탑재한 항체가 시속 1000km로 545초 간 장방형 궤적으로 비행하도록 시뮬레이션 하였으며, 그 결과 평균제품오차 기반 알고리즘의 거리 오차의 표준연차는 99.6m 상호상판정합 기반 알고리즘은 34.3m로 상호상관정합 기반 알고리즘이 상대적으로 지형에 덜 민감하고 두 알고리즘 모두 지형의 기복 정도에 따라 항법 정밀도의 편차가 큰 것으로 나타났다. 따라서 완만한 지형에도 민감한 알고리즘과 관성항법 적분오차 증가에 따라 적절한 탐색영역의 크기 결정, 비행환경에 따라 요구되는 최적의 지형 데이터베이스의 해상도 결정 등에 대한 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.


    TERCOM(TERrain COntour Matching), which is the one of the Terrain Referenced Navigation and used in the cruise missile navigation system, is still under development. In this study, the TERCOM based on area-based matching algorithm and extended Kalman filter is analysed through simulation. In area-based matching, the mean square difference (MSD) and cross-correlation matching algorithms are applied. The simulation supposes that the barometric altimeter, radar altimeter and SRTM DTM loaded on board. Also, it navigates along the square track for 545 seconds with the velocity of 1000km per hour. The MSD and cross-correlation matching algorithms show the standard deviation of position error of 99.6m and 34.3m, respectively. The correlation matching algorithm is appeared to be less sensitive than the MSD algorithm to the topographic undulation and the position accuracy of the both algorithms is extremely depends on the terrain. Therefore, it is necessary to develop an algorithm that is more sensitive to less terrain undulation for reliable terrain referenced navigation. Furthermore, studies on the determination of proper matching window size in long-term flight and the determination of the best terrain database resolution needed by the flight velocity and area should be conducted.


  • 주제어

    지형 참조 항법 .   영역기반 정합 기법 .   평균제곱오차 .   상호상관정합.  

  • 참고문헌 (8)

    1. Haag, Maarten U. De, Vadlamani, Ananth, Campbell, Jacob L., and Dickman, Jeff (2006), Application of Laser Range Scanner Based Terrain Referenced Navigation Systems for Aircraft Guidance, Proceedings of the Third IEEE International Workshop on Electronic Design, Test and Applications, IEEE, DELTA, pp. 269-274. 
    2. 유복모, 토니쉥크 (2003), 현대 디지털 사진 측량학, 피어슨 에듀케이션 코리아, pp. 113-119. 
    3. Groves, Paul D., (2008), Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, APTECH HOUST, BOSTON LONDON, pp. 328-349. 
    4. 권재현 등 (2009a), 지능형 데이터베이스 기반 항법기술에 관한 연구, 연구계획서, 서울시립대학교, pp. 39-41. 
    5. 권재현 등 (2009b), 지능형 데이터베이스 기반 항법기술, 기술현황보고서, 서울시립대학교, pp. 94-95. 
    6. Cowie, M., Wilkinson, N., Powlesland, R., (2008), Latest Development of the TERPROM Digital Terrain System(DTS), Position, Location and Navigation Symposium 2008 IEEE/ION, IEEE, Monterey, pp. 1219-1229. 
    7. Tang, Wang (2005), Barometric altimeter short-term accuracy analysis, Aerospace and Electronic Systems Magazine, IEEE, Vol. 20, No. 12, pp. 24-26. 
    8. 이원진, 권재현, 이종기, 한중희 (2009), 실시간 공중 자료획득 시스템을 위한 GPS/MEMS IMU 센서 검증 및 GPS/INS 통합 알고리즘, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제27권, 제2호, pp. 225-234.     

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