This paper addresses three nonlinear filtering methods in the case of intercepting target missile: `Target length and State vector estimation`, `Nose and Tail estimation`, and `SNR-Adaptive Target Tracking Filter`. One of major problem for the missile defense system tracking the target missile is to find the exact impact point of it to increase the killing probability. Proposed methods track the target based on 1-dimensional range profile with azimuth and elevation angle of radar to find the point called \textit{sweet spot}. For the simulation, trajectories for target missile and intercept missile are generated based on `Flat Earth` model, and proportional navigation guidance law is applied to the intercept missile. Numerical simulations on the proposed methods show reliable results with fast convergent rate under reasonable assumptions on the missile interception scenario.
본 논문에서는 1차원 거리 프로파일을 기반으로 하여 목표물의 추적에 필요한 상태변수와 길이를 추정하는 문제를 다루고 있다. 목표 미사일을 격추하는 경우에 대하여 요격미사일이 목표 미사일을 완벽히 무력화 시킬 수 있는 확률을 최대화하기 위해서는 `스윗 스팟`이라 불리는 지점을 맞추어야 한다. 따라서 이 지점을 찾기 위해서는 목표물이 어떠한 모델인지 식별하는 작업이 우선적으로 이루어져야 한다. 일반적으로 목표가 되는 물체의 식별을 위해 요격미사일에 탑재하는 레이다의 경우 크기와 무게에 제약이 있으므로 본 논문에서는 탑재 레이다를 소형화가 용이하고 구조가 단순한 FMCW 레이다로 가정하였다. 위 레이다는 레이다가 보는 조준선 축을 기준으로 한 1차원 정보만을 생성하기 때문에, 목표물을 식별하는 데에 사용 가능한 정보는 목표물의 길이가 된다.
이를 위하여 본 논문에서는 목표물의 위치와 길이를 추정하는 세 개의 비선형 필터링 기법을 제안한다. 필터링 기법은 각각 확장 칼만 필터 알고리즘을 기반으로 설계하였으며, 제안된 기법의 검증을 위해 목표물(탄도미사일)과 요격미사일의 궤적을 생성하였다. 궤적은 `Flat Earth` 모델을 기반으로 생성하였으며, 요격미사일의 유도 기법은 비례 항법 유도 기법을 적용하였다. 목표물은 레이다 방정식에 의하여 거리에 따라 SNR 값이 변하게 되며, 이에 따라 레이다 측정치의 각도 오차도 변하게 된다. 본 가정과 함께 제안된 기법의 성능 확인을 위해 요격미사일이 목표물을 추적하는 상황에 대하여 시뮬레이션이 수행되었으며, 시뮬레이션 결과는 제안된 필터링 기법들이 실제 데이터에 빠른 속도로 수렴함을 보여주고 있다.
