한국음향학회지 (The Journal of the Acoustical Society of Korea)

  • 제43권5호
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  • Pages.475-483
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  • 2024
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  • 1225-4428(pISSN)
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  • 2287-3775(eISSN)
한국음향학회 (The Acoustical Society of Korea)
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음원 속도 추정을 위한 음장 차분 기법 신호 처리 파라미터 설정에 관한 연구

Study on signal processing parameters of field differencing method for sound source velocity estimation

  • 장정빈 (과학기술연합대학원대학교) ;
  • 변성훈 (과학기술연합대학원대학교)
  • Jeong-Bin Jang ;
  • Sung-Hoon Byun (Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering)
  • 투고 : 2024.06.11
  • 심사 : 2024.07.31
  • 발행 : 2024.09.30
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초록

본 논문은 단일 수신기를 이용하여 음원의 속도 또는 거리를 추정하는 기법의 하나인 음장 차분 기법을 적용할 때 사용하는 신호 처리 파라미터를 검토하고, 파라미터 선정 시 고려해야 하는 구속 조건과 성능에 미치는 효과를 분석하였다. SWellEX-96 해상 실험 데이터를 사용하여 본 연구에서 확인한 여러 사례들은 음장 차분 기법 적용 시 파라미터 설정에 따라 속도 추정 결과에 큰 오류가 발생할 수 있음을 보여준다. 본 연구에서는 신호 주파수에 따라 음장 차분 기법 신호 처리 파라미터의 영향이 달라질 수 있음을 확인하고, 정확한 속도 추정을 위한 음장 차분 기법 파라미터 선정 가이드라인을 제시하였다.

This paper examines the signal processing parameters of the field differencing method, a technique for estimating the source velocity or distance using a single receiver. The constraints that must be obeyed during the application of the field differencing method and the effect of the parameters on the velocity estimation performance were analyzed. Several cases identified in this study using the SWellEX-96 experiment data show that when applying the sound field differential technique, large errors may occur in the radial source velocity estimation results depending on parameter settings. The study confirmed that the influence of the processing parameters can vary depending on the signal frequency, and presented guidelines for selecting parameter values of the field differencing method for correct radial velocity estimation.

키워드

과제정보

본 연구는 2024년도 정부(방위사업청)의 재원으로 국방 기술 진흥 연구소의 지원을 받아 수행된 연구입니다(KRIT-CT-23-026, 미래 기술 적응형 통합수중 감시 특화연구센터). 논문에 대해 건설적인 지적과 많은 조언을 해주신 심사위원들께 감사의 말씀을 드립니다.

참고문헌

  1. A. B. Baggeroer, W. A. Kuperman, and P. N. Mikhalevsky, "An overview of matched field methods in ocean acoustics," IEEE J. Ocean. Eng. 18, 401-424 (1993).
  2. G. L. D'Spain and W. A. Kuperman, "Application of waveguide invariants to analysis of spectorgrams from shallow water environments that vary in range and azimuth," J. Acoust. Soc. Am. 106, 2454-2468 (1999).
  3. S. T. Rakotonarivo and W. A. Kuperman, "Model-independent range localization of a moving source in shallow water," J. Acoust. Soc. Am. 132, 2218-2223 (2012).
  4. J. Jang and F. Meyer, "Navigation in shallow water using passive acoustic ranging," Proc. FUSION-23, 1-8 (2023).
  5. S. H. Byun and J. B. Jang, "Signal processing criteria for single hydrophone sound source ranging in shallow waters," Proc. ICUA2024, 1-7 (2024).
  6. K.-D. Yang, H. Li, R. Duan, and Q.-L. Yang, "Analysis on the characteristic of cross-correlated field and its potential application on source localization in deep water," J. Comput. Acoust. 25, 1750001 (2017).
  7. F. B. Jensen, W. A. Kuperman, M. B. Porter, and H. Schmidt, Computational Ocean Acoustics (Springer, New York, 2011), Chap. 2.
  8. The SWellEx-96 Experiment, http://swellex96.ucsd.edu/, (Last viewed June 7, 2024).
  9. C. Wang, J. Wang, and P. Du, " Estimation of moving target speed using weak line spectrum of single-hydrophone," Proc. ICSPCC 2017, 1-5 (2017).