무인선의 레이더와 라이다 정보를 활용한 영상기반 다중 물체 경로 추정

Abstract

본 논문에서는 무인선의 자율운항을 위해 해상 장애물을 자동으로 탐지하고, 탐지한 장애물의 경로를 추정하기 위해서 단안 카메라(Monocular camera) 정보뿐만 아니라 레이더(Radar)와 라이다(LiDAR) 정보를 융합하는 추적필터 기법을 제안한다. 무인선에 장착된 탐지 센서들을 독립적으로 운용하면, 각 센서의 고유 특성으로 인해 탐지 범위의 제약 및 경로추정을 위한 추적필터의 성능에 한계가 존재하기 때문에 다른 센서 정보를 융합할 수 있는 기술이 필요하다. 특히, 레이더 및 라이다와 달리 상대 방위 정보만을 직접적으로 계측하여 활용하는 단안 카메라기반의 추적필터를 적용하는 경우에는 가관측성(Observability)이 낮은 상태의 해상 장애물에 대한 경로 추정 성능이 저하되며, 필터의 초기조건에 따라 추적 성능이 민감하기 때문에 추가적인 정보를 융합하여 적용해야 한다. 본 연구에서는 영상기반 추적필터의 성능 개선 및 안정화를 위해 레이더 및 라이다의 탐지 정보를 융합하는 추적필터 기법을 제시하였다. 제안한 추적필터 기법의 유용성을 검증하기 위해 선박해양플랜트연구소(KRISO)에서 개발한 무인선 시스템을 이용한 내수면 실험을 통해 획득한 데이터에 적용하였다.