Abstract
This paper proposed the acoustic signal processing techniques, which are applicable even in the shallow river, and will enhance the frequency resolution of the ADCP (Acoustic Doppler Current profiler). ADCP is a device that measures the velocity of a moving fluid. ADCP, in general, can be operated at ~300 Khz of center frequency due to no depth limit in the sea. However, it can hardly be used due to water depth of 30cm or shallower during the dry season in the river. Therefore, existing signal processing methods are not suitable to use in the shallow river. We are proposing an alternative acoustic signal processing method using Zoom FFT. Simulation results show that errors are reduced ${\pm}62\;cm/s$ in theory, and ${\pm}93\;cm/s$ in the experiment. The existing algorithm could not estimate the current speed at the shallow river below 30 cm, but proposed algorithm estimated the current speed that was faster than 20 cm/s at the shallow river below 30 cm.
본 논문에서는 수심이 낮은 곳에서도 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)를 사용할 수 있도록 주파수 해상도를 높이는 음향신호처리 기법을 제안하였다. ADCP는 유속을 측정하는 장치이다. 일반적으로 바다에서 사용하는 ADCP는 수심의 제약이 없어서 300K Hz 이하의 중심주파수를 사용할 수 있으나 하천의 경우는 가뭄이 길어지면 수심이 30cm 이하도 나타나기 때문에 사용하기 힘들다. 따라서 기존의 신호처리 방법으로는 수심이 낮은 하천에서 유속을 측정하기 매우 어렵다. 본 연구에서는 낮은 하천의 수심을 고려하여 Zoom FFT 방법을 이용하여 유속을 추정하는 연구를 시뮬레이션해본 결과 이론적으로는 약 ${\pm}62\;cm/s$ 정도의 오차를 줄일 수 있었고, 실험적으로는 약 ${\pm}93\;cm/s$ 정도의 오차가 줄어들었다. 실험에서도 기존의 알고리즘으로 추정이 안 되었던 것이, 유속 20 cm/s 이상에서는 유속 추정이 가능하였다.