Abstract
This paper proposes the Focused beamforming to estimate the location of target residing near to the observation platform in the underwater environment. The Focused beamforming technique provides the location of target by the coherent summation of a series of incident spherical waveforms considering distinct propagation delay times at the sensor array. But due to the movement of the observation platform and the variation of the underwater environment, the shape of the sensor array is no longer to be linear but it becomes distorted as the platform moves. Thus the Focused beamforming should be peformed regarding to the geometric shape variation at each time. To estimate the target location, the artificial image plane comprised of cells is constructed, and the delays are calculated from each cell where the target could be proximity to sensors for the coherent summation. After the coherent combining, the beam pattern can be obtained through the Focused beamforming on the image plane. Futhermore to compensate the variation of the shape of the sensor array, the paper utilizes the Nth-order polynomial approximation to estimate the shape of the sensor array obeying the water pulley modeling. Simulation results show the performance of the Focused beamforming for different frequency bands of the radiated signal.
본 논문은 수중환경에서 비교적 근거리에 위치해 있는 목표물에서 방사되는 광대역 음원신호를 취득하여 목표물의 위치를 탐지하기 위한 표적추정 (Focused) 빔 형성 기법을 제안한다. 표적추정 (Focused) 빔 형성기 기법은 배열 센서를 사용하여 구면파 형태로 입사되는 방사 신호들의 각 센서로의 상이한 전달 지연 시간 성분들을 고려하여 센서 출력 신호들을 일정 시간 구간 동안 코히어런트하게 합해 줌으로써 목표물의 위치를 판단하게 된다. 이때 견인함의 이동에 의해 배열 센서의 형태가 시간적으로 변화하게 되며, 가상의 셀들로 분리된 이미지 공간상에서 각 셀과 배열 센서간의 기하학적인 구조 분석에 의해 계산된 시간 지연 값들을 이용하여 표적추정(Focused) 빔 형성 과정을 거친 최종적인 3차원 빔 패턴 출력을 얻게 된다. 본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 N차 다항식 (polynomial) 근사법을 이용한 실제 수차 모형 배열 형태 추정을 하였으며 생성된 가상의 수차 모형 배열을 이용하여 각각의 주파수 대역에 따른 광대역 목표물에 대한 추정 성능을 분석하여 보았다.
