• 한국음향학회지
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• 제20권6호
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• pp.75-81
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• 2001

본 논문에서는 근거리 효과를 이용하여 음원의 위치를 추정하는 탐지 기법을 해양환경에 적용할 경우에 발생할 수 있는 위치추정 오차에 관하여 분석하였다. 삼각 (triangulation) 알고리듬과 파면곡률 (wavefront curvature) 알고리듬 등을 이용하는 근거리 탐지 기법은 음파가 2차원 평면 (방위, 거리)에서 전달된다고 가정한다. 그러나 해양환경은 2차원 평면이 아닌 3차원 공간 (방위, 거리, 수심)이므로 음파전달에 따른 오차가 발생할 수 있다. 3차원 공간을 가정한 경우에도 해양에서의 다중경로 음파전달을 고려하지 않았다면 역시 오차가 발생하게 될것이다. 근거리 탐지 기법의 위치추정 오차를 분석하기 위하여 다중경로 음파전달모델과 파면곡률을 이용한 초점 빔형성 (focused beamforming)기법을 이용하여 시뮬레이션하였다. 분석결과 수중음속구조, 해저면 수심, 해저면 경사와 음원의 거리 등에 따라 위치추정 오차가 달라짐을 볼 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제25권4호
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• pp.184-190
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• 2006

최근에 Lee 등은 1차원 수평배열 센서만을 사용하여 다중경로를 통해 들어오는 신호로부터 표적의 3차원 위치를 추정하였다. 그러나 이 기법에서 음속은 수심에 상관없이 일정하다고 가정하였기 때문에 음속이 수심에 따라 다양하게 변화하는 실제 해양환경에서는 그 추정 성능이 현저하게 저하된다. 따라서 본 논문에서는 비균일 음속 환경에 적합한 근거리 표적의 3차원 위치추정 기법을 제안한다. 제안한 기법에서는 선형의 음속구조를 가지는 근거리 다중경로 환경에서 음파전달 모델을 기반으로 한 위치추정함수를 구성하였으며 이로부터 표적의 방위각, 거리 및 깊이를 3차원 탐색을 통하여 추정하였다. 선형 음속구조 및 실제 환경과 유사한 비선형 음속구조를 적용하여 제안한 기법의 성능을 기존의 기법과 비교, 분석하였으며 기존의 기법에 비해 거리 추정 오차는 최대 100m, 깊이 추정 오차는 50m정도 감소됨을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제32권6호
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• pp.455-471
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• 2013

능동소나는 일반적으로 천해에서 존재하는 표적을 탐지하기 위해 사용된다. 신호가 송신되고 표적으로부터 반향되어 되돌아올 때, 표적 반향신호는 다중경로, 거친 해저면 또는 해수면에 의한 산란 그리고 음속구조에 의한 굴절과 같은 다양한 음파전달 특성에 의해 왜곡 되어 수신되며, 이는 표적 탐지를 어렵게 만든다. 그러므로 능동소나의 운용성능 체계에서 표적 신호 모의 시 음파전달 특성을 고려하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 단상태 능동소나 시스템을 고려하였으며, 표적 반향, 잔향음 그리고 주변소음은 각각 시계열 함수로 모의되었다. 마지막으로 전체 수신 신호를 모의하기 위해 위 신호들을 합하였다. 표적의 특징(형태, 위치, 자세각 등)을 반영한 3차원 대표반향점 모델은 음원과 표적 사이에 각각의 다중경로를 고려하여 표적 반향 신호를 모의하였다. 본 논문의 결과는 표적 신호 모의 시 직접파만을 고려한 알고리즘의 결과와 비교하였다.

• 한국음향학회지
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• 제16권6호
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• pp.100-105
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• 1997

다중경로의 영향을 분석하기 위하여 다중경로가 방위로 나타나는 과정을 설명하고, 동해와 남해의 대표적인 수직 음속구조를 이용하여 계산한 다중경로로부터 방위를 추정하였다. 또한 HLA의 빔형성 시뮬레이션을 실시하여 빔출력에 나타나는 잘못된 방위를 관찰하고 분석하였다. 수온 구조가 강한 음(-)의 기울기를 갖는 동해의 경우에 근거리에서 탐지된 방위가 실제 수평방위와 다르게 나타나고, 음원의 수가 잘못 탐지되는 구간이 발생할 가능성도 있는 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.251-257
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• 2021

수동소나를 운용하는 수중 플랫폼은 임무수행을 위해 표적의 위치정보를 획득해야 한다. 동해와 같이 해저면 반사파가 존재하는 환경에서는 다중경로로 수신한 신호 간 도달시간 차이를 이용하여 표적의 위치를 추정할 수 있다. 본 논문에서는 다중경로 음파전달 환경에서 수동소나 운용 시 도달시간차이를 이용한 확장칼만필터(EKF: Extended Kalman Fileter, 이하 EKF) 기반의 표적 위치 추정 기법을 제안한다. 기존의 표적기동분석(TMA: Target Motion Analysis, 이하 TMA)은 위치추정에 필요한 측정치를 장시간 누적해야하며 자함의 기동상태에 대한 제약이 있어 한정된 상황에서만 활용할 수 있다. 제안하는 방법은 표적에 대한 다중경로 음파전달로 인한 신호 간 도달시간 차이와 방위 정보를 측정치로 하는 확장칼만필터를 사용한다. 이 방법은 자함 기동과 측정치 누적 시간에 관계없이 표적 위치추정이 가능한 장점이 있다. 제안 기법의 성능 분석을 위해 표적의 거리와 수심에 따른 시뮬레이션을 반복 수행하여 거리에 따른 위치추정 오차와 수심에 따른 위치추정 오차를 분석하였다. 또한 거리에 따른 도달시간차이와 수심에 따른 도달시간차이를 분석하여 위치추정 오차와의 상관관계를 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.311-318
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• 2021

수중에서는 공기 중에서의 신호 전달과는 달리 음파에 의해 신호가 전달된다. 또한 음파는 해수면, 해저면, 수온, 염분 등 다양하고, 복잡한 수중 환경 특성으로 인해 직접 혹은 반사 등의 간접 경로로 전달된다. 이런 복잡한 수중 환경에서 잠수함의 생존성과 적 함정으로부터 피탐 위험성의 정도를 파악하기 위해 반드시 수행하는 시험이 수중방사 소음 측정 시험이다. 수중방사 소음 측정을 위한 여러 조건들 중 가장 중요한 것이 측정 센서와 잠수함과의 거리이다. 보통 수중방사 소음의 음원 준위 측정은 측정 센서와 잠수함과의 최근접 점(CPA : Closet Point of Approach) ±수 미터내에서 이루어져야 측정한 음원 준위 값을 유효한 것으로 간주한다. 이에 본 연구에서는 다중 경로 신호들의 도플러 천이 주파수 및 다른 도달 시간 차 신호를 추정하는 방법으로 수중음원에 대한 거리 추정 방법을 제시하였다. 제안한 방법의 타당성을 고찰하기 위해 수중 채널 전달 모델 기반의 모의실험을 수행하였다.

• 한국음향학회지
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• 제37권6호
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• pp.412-421
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• 2018

선 배열 소나는 배열 이득으로 인해 단일 소나에 비해 상대적으로 음압이 낮은 표적 신호일 경우에도 방위 추정이 가능한 장점이 있다. 하지만 선 배열 소나에서는 표적의 방향을 나타내는 표적 방위각과 음파의 다중경로에서 발생되는 수직각의 영향으로 방위 오차가 발생하며 이로 인해 수신 신호로부터 표적 방위를 추정하는데 어려움이 존재한다. 수중의 음파 전달 환경에 의해 발생하는 다중경로는 각 경로별로 상이한 수직각을 가지므로 이러한 특성이 선배열 소나의 방위 추정에 미치는 영향에 대해 고려할 필요가 있다. 본 논문에서는 선 배열 소나에서 다중경로의 영향으로 인해 발생하게 되는 방위 오차를 확인하며 해저면 반사 경로에서 수직각에 의한 오차를 모의하여 환경에 따른 방위 오차의 차이를 분석한다. 또한 추정된 방위각에서 거리에 따라 방위 오차를 고려한 예상 표적 방위선을 도출한다.

• 한국음향학회지
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• 제27권3호
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• pp.154-162
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• 2008

수중 채널에서의 음파를 사용한 신호는 다중 전달 경로 현상에 의해 왜곡된다. 본 논문에서는 채널의 임펄스 응답을 바탕으로 신호를 미리 왜곡시켜 수신기에 도착했을 때 최소한의 등화만으로 신호를 받을 수 있는 선 처리 기법을 제안하였다. 그리고 음선 이론 기반 시뮬레이션과 수조 실험을 통해 제안한 기법의 성능을 검토하였다. 다중 전달 경로 현상이 약할 경우, SNR이 약 20 dB 일 때 BER이 $10^{-3}{\sim}10^{-4}$의 성능을 보였고 다중 전달 경로 현상이 심한 환경에서 SNR이 약 30 dB 일때 유사한 BER 성능을 보였다. 제안한 기법을 수중 운동체의 통신에 사용가능하도록 송수신기의 위치 변화에 따른 채널예측 기법을 제안하였고 그 성능을 검토하였다.

• 한국음향학회지
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• 제21권8호
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• pp.679-685
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• 2002

천해에서의 저주파 단상태 잔향음 모델 (L-HYREV: Low-frequency Hanyang univ. Reverberation model)을 개발하였다. 음선이론 (ray-theory)에 기초한 전파모델은 해저 내로 투과되는 음파에 대한 효과를 적절하게 고려할 수 없으므로, 해저 내 상호작용을 계산할 수 있는 전파모델이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 RAM(Range dependent Acoustic Model)을 이용해서 전달손실을 계산 후, 다중경로 확장모델 (multi-path expansion model)을 이용해서 산출한 전달손실을 보정하였다. 모델의 검증을 위하여 GSM (generic sonar model) 잔향음 모의 신호 및 실측 잔향음 신호와 비교하였으며, 비교 결과 GSM보다 L-HYREV 모델이 저주파 잔향음 예측에 적합함을 확인할 수 있다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2002년도 하계학술발표대회 논문집 제21권 1호
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• pp.429-432
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• 2002

천해에서의 저주파 단상태 잔향음 모델(L-HYREV)을 개발하였다. 음선이론에 기초한 전파모델은 해저 내로 투과되는 음파에 대한 효과를 적절하게 고려 할 수 없으므로, 해저 내 상호작용을 계산할 수 있는 전파모델이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 RAM을 이용해서 전달손실을 계산 후, 다중경로 확장모델을 이용해서 산출한 전달손실을 보정하였다. 모델의 검증을 위하여 GSM(generic sonar model) 잔향음 모의 신호 및 실측잔향음 신호와 비교하였으며, 비교 결과 GSM 보다 L-HYREV 모델이 저주파 잔향음 예측에 적합함을 확인할 수 있다.