• 전기학회논문지
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• 제61권2호
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• pp.276-283
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• 2012

In this paper, a practical quasi-optimal DOA(direction of arrival) estimator is proposed in order to develop a one-axis gimbaled ultrasonic source tracker for mobile robot applications. With help of the gimbal structure, the ultrasonic moving source tracking problem can be simply reduced to the DOA estimation. The DOA estimation is known as one of the representative long-pending nonlinear filtering problems, but the conventional nonlinear filters might be restrictive in many actual situations because it cannot guarantee the reliable performance due to the use of nonlinear signal model. This motivates us to reformulate the DOA estimation problem in the linear robust state estimation setting. Based on the assumption that the received ultrasonic signals are noisy sinusoids satisfying linear prediction property, a linear uncertain measurement model is newly derived. To avoid the DOA estimation performance degradation caused by the stochastic parameter uncertainty contained in the linear measurement model, the recently developed NCRKF (non-conservative robust Kalman filter) scheme [1] is utilized. The proposed linear DOA estimator provides excellent DOA estimation performance and it is suitable for real-time implementation for its linear recursive filter structure. The effectiveness of the suggested DOA estimation scheme is demonstrated through simulations and experiments.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권4호
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• pp.88-94
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• 2007

본 논문은 GPS 수신기에서 간섭 제거를 통한 성능 개선을 목적으로 3 차원 배열 안테나를 이용한 DOA ( Direction Of Arrival ) 추정과 빔 형성 성능 분석에 관한 것이다. GPS 수신기에 배열 안테나를 이용하면 신호 도래 방향의 DOA 를 추정한 후, 공간 필터링을 이용하여 원하는 방향으로 주빔과 널을 형성하므로서 재머 ( jammer ) 신호를 제거할 수 있으므로 시스템의 성능을 높힐 수 있게된다. 본 논문에서는 5 가지의 3 차원 배열 안테나 구조를 제안한 후 도래 신호의 DOA 를 추정키위한 MUSIC 알고리즘을 적용할 경우 추정 오차 및 빔 형성의 성능을 제시하였다. DOA 성능 분석을 위하여 DOA 추정 오차를 계산하였으며 빔 형성 성능 분석을 BER 을 사용하였다. 특히 빔 형성 성능 분석에서는 다양한 jammer 전력과 GPS 신호의 존재 및 각도 퍼짐등을 고려하였다. 컴퓨터 시뮬레이션의 결과 제안된 3차원 배열 안테나에서 Curved (B) 7-element 안테나가 DOA 추정, 추정 오차 및 BER 특성과 각도 퍼짐에서 다른 배열 안테나보다 우수한 특성을 얻을 수 있었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.386-395
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• 2013

본 논문에서는 AOA (Angle of Arrival)기반의 재머위치 결정기법에 사용되는 DOA 추정 알고리즘을 대상으로 Root-MUSIC으로 1차 DOA 추정을 수행한 후 MUSIC을 이용한 2차 DOA 추정을 수행하는 성능 개선 알고리즘을 제시하였다. 또한 제안한 알고리즘을 검증하기 위해 소프트웨어 기반의 시뮬레이션 플랫폼을 구성하여 오차환경에 따른 DOA 추정 성능 분석을 수행하고, 본 논문에서 제시한 DOA 추정 알고리즘의 DOA 추정 정확도 및 분해능의 개선 정도를 분석하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.962-969
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• 2011

본 논문에서는 GBAS 환경에서 전파위협원 위치 결정을 위한 TDOA/AOA 기반의 효과적인 DOA 추정 기법을 제안한다. TDOA 측정치만을 이용하여 추정한 1차 근사해와 DOP를 이용하여 DOA 추정 범위를 현저하게 감소시킴으로써 효과적으로 전파위협 신호의 DOA를 추정할 수 있다. 제안한 기법을 통하여 비슷한 연산량으로 더 높은 DOA 정밀도를 얻을 수 있으며, 동시에 전파위협원 위치 추정 정확도를 높일 수 있다. 또한 소프트웨어 기반의 시뮬레이션을 통하여 제안한 기법의 성능을 검증하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.211-217
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• 2011

This paper proposes a quasi-optimal linear DOA (Direction-of-Arrival) estimator which is necessary for the development of a real-time robot auditory system tracking moving acoustic source. It is well known that the use of conventional nonlinear filtering schemes may result in the severe performance degradation of DOA estimation and not be preferable for real-time implementation. These are mainly due to the inherent nonlinearity of the acoustic signal model used for DOA estimation. This motivates us to consider a new uncertain linear acoustic signal model based on the linear prediction relation of a noisy sinusoid. Using the suggested measurement model, it is shown that the resultant DOA estimation problem is cast into the NCRKF (Non-Conservative Robust Kalman Filtering) problem [12]. NCRKF-based DOA estimator provides reliable DOA estimates of a fast moving acoustic source in spite of using the noise-corrupted measurement matrix in the filter recursion and, as well, it is suitable for real-time implementation because of its linear recursive filter structure. The computational efficiency and DOA estimation performance of the proposed method are evaluated through the computer simulations.

• ETRI Journal
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• 제36권3호
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• pp.460-468
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• 2014

This paper addresses the problem of joint time of arrival (TOA) and direction of arrival (DOA) estimation in impulse radio ultra-wideband systems with a two-antenna receiver and links the joint estimation of TOA and DOA to the sparse representation framework. Exploiting this link, an orthogonal matching pursuit algorithm is used for TOA estimation in the two antennas, and then the DOA parameters are estimated via the difference in the TOAs between the two antennas. The proposed algorithm can work well with a single measurement vector and can pair TOA and DOA parameters. Furthermore, it has better parameter-estimation performance than traditional propagator methods, such as, estimation of signal parameters via rotational invariance techniques algorithms matrix pencil algorithms, and other new joint-estimation schemes, with one single snapshot. The simulation results verify the usefulness of the proposed algorithm.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권5A호
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• pp.284-293
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• 2003

Location Service는 주로 위성을 이용한 GPS 방법에 의해 이루어진다. 그러나 스마트안테나를 쓰는 차세대이동통신시스템에서는 신호도착방향(DOA: Direction Of Arrival) 추정기법을 써서 Location Service가 가능하다. 본 논문에서는 차세대이동통신시스템에서 Location Service를 위한 DOA 추정기법에 관해 연구하고 타당성을 컴퓨터 모의실험을 통해 알아본다. 먼저, 직교하는 수직$.$수평 배열처리기를 써서 퍼진신호원의 DOA 추정문제를 다룬다. 수직배열처리기에서 수직 방향의 DOA를 추정한 다음 수평배열처리기에서 순차적으로 수평방향의 DOA를 추정한다. 다음으로, 3개의 스마트안테나를 이용하여 특정 신호원의 Location Service를 수행하는 과정을 컴퓨터 모의실험으로 보임으로서 제안된 DOA 추정기법이 차세대 이동통신시스템에서 Location Service를 위해 쓰일 수 있다는 타당성을 고찰한다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제9권1호
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• pp.7-13
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• 2020

As a countermeasure against the threat of jamming which can disrupt operation of the Global Positioning System (GPS) receivers, various kinds of technique to estimate the Direction-Of-Arrivals (DOAs) of incoming jamming signals have been widely studied, and among them, the MUltiple SIgnal Classification (MUSIC) algorithm is known to provide very high resolution. However, since the previous studies regarding the MUSIC algorithm does not consider the orientation of each antenna element of antenna arrays, there is a possibility that DOA estimation performance degrades in the case of a misaligned antenna array whose antenna elements are not oriented along the same direction. As an effort to solve this problem, there exists a previous work which presents an MUSIC-based method for DOA estimation. However, the error between the real and measured values of each antenna orientation is not taken into consideration. Therefore, in this paper, the effect of the aforementioned error on the DOA estimation performance in the case of a misaligned antenna array is analyzed by simulations.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제18권3호
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• pp.293-301
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• 2022

Direction of arrival (DOA) estimation of space signals is a basic problem in array signal processing. DOA estimation based on the multiple signal classification (MUSIC) algorithm can theoretically overcome the Rayleigh limit and achieve super resolution. However, owing to its inadequate real-time performance and accuracy in practical engineering applications, its applications are limited. To address this problem, in this study, a DOA estimation algorithm with high parallelism and precision based on an analysis of the characteristics of complex matrix eigenvalue decomposition and the coordinate rotation digital computer (CORDIC) algorithm is proposed. For parallel and single precision, floating-point numbers are used to construct an orthogonal identity matrix. Thus, the efficiency and accuracy of the algorithm are guaranteed. Furthermore, the accuracy and computation of the fixed-point algorithm, double-precision floating-point algorithm, and proposed algorithm are compared. Without increasing complexity, the proposed algorithm can achieve remarkably higher accuracy and efficiency than the fixed-point algorithm and double-precision floating-point calculations, respectively.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.37-42
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• 2013

이 논문에서는 비이상적인 안테나 배열을 보상하는 방법과 안테나 배열을 이용하여 계산량 관점에서 효율적으로 도래각을 추정하는 방법을 제시하였다. 도래각을 추정하기 위해서는 안테나 배열을 주로 이용한다. 배열을 이루는 각 안테나 소자에 수신되는 신호의 위상차를 이용하여 도래각을 추정한다. 그러나 실제 안테나 배열의 경우 각 안테나 사이의 상호결합 때문에 각 안테나로부터 방사되는 전파의 빔 패턴이 변형되고 이로 인해 도래각 추정 성능이 저하된다. 제안 방식에서는 먼저 상호결합의 영향을 동일하게 받는 안테나 배열의 일부분인 부분배열을 이용하여 도래각을 추정한다. 도래각을 추정하기 위해서는 계산량 관점에서 효율적인 ESPRIT(estimation of signal parameters via rotational invariance techniques)알고리듬을 적용한다. 그 다음 추정한 도래각을 바탕으로 상호결합을 보상하고 부분배열의 크기를 본래의 배열 크기로 확장시킨다. 모의실험 결과 제안한 방법은 재밍대잡음비가 비교적 작을 때에도 우수한 성능을 나타내었다.