Typical hydrophones in line array sensors for early detection of covert underwater targets can measure only sound-pressure-magnitude with the limitation of being unable to identify the direction of an incoming wave. In this study, a thickness shear mode vibrator was proposed as the main component of an inertia type vector hydrophone to measure both magnitude and direction of acoustic signals from targets. The equation to analyze the output voltage of the vibrator to an external force was derived, and the validity of the equation was verified through finite element analysis of a PMN-PT single crystal vibrator. The analysis results from this study will be utilized in the future for the design of inertia type vector hydrophones made of thickness shear vibrators.
Kim, Hyun-Sik;Kang, Hyung-Joo;Ham, Youn-Jae;Park, Seung-Soo
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.22
no.3
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pp.312-318
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2012
Recently, although the need of marine robots being raised in extreme areas, the basis is very deficient. Fortunately, as the robot competition is vitalizing and the need of the robot education is increasing, it is desirable to establish the basis of the R&D and industrialization of marine robots and to train professionals through the development and diffusion of marine robot kits. However, in conventional case, there is no underwater-type autonomous marine robot kit for the marine robot competition, which has the abilities of the underwater locomotion and target detection and avoidance. To solve this problem, a marine robot kit which has the abilities of the underwater locomotion, the waterproof and the weight adjustment, is developed. To verify the performance of the developed kit, test and evaluation such as surge, pitch, yaw, obstacle avoidance is performed. The test and evaluation results show that the possibility of the real applications of the developed kit.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.21
no.10
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pp.1973-1980
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2017
In the case of a small UUV operating an active synthetic aperture sonar, various velocity disturbances may occur on the path due to the influence of external underwater environment, and this causes phase errors in coherent synthetic aperture processing, which has a large influence on the detected image. In this paper, when a periodic sinusoidal velocity disturbance is generated in the traveling direction, the phase generated by the round trip slope range at each position is estimated the cross correlation coefficient for multiple received signals and compensated the position variation in the overlapped DPC by the average value within the maximum allowable width. Through simulations, it has been confirmed that the images degraded by the velocity disturbance amplitude and fluctuating frequency of the UUV are removed from the false targets and the performance of azimuth resolution is improved by the proposed phase compensation method.
Underwater static magnetic field signature for the naval ship has been widely used as the detonating source of the influence mine system because it is possible to make an accurate target detection in the near field although the magnetic field falls off relatively fast with distance in comparison with the underwater radiated noise signal. In this paper, we describe the prediction results about the underwater static magnetic field by the ferromagnetic hull, the internal structures and the main on-board equipment for the target vessel using the commercial FEM software. Also we analyze the degaussing effectiveness for the target vessel through the degaussing coils arrangement.
In bistatic sonar operation, the scattering strength of a sonar target is characterized by the probe signal frequency, the aspect angle and the bistatic angle. Therefore, the target detection and identification performance of the bistatic sonar may vary depending on how the positions of the target, sound source, and receiver are changed during sonar operation. In this study, it was evaluated which variable is advantageous to change by comparing the target identification performance between the case of changing the aspect angle and the case of changing the bistatic angle during the operation. A scenario of identifying a hollow sphere and a cylinder was assumed, and performance was compared by classifying two targets with a support vector machine and comparing their accuracy using a finite element method-based acoustic scattering simulation. As a result of comparison, using the scattering strength defined by the frequency and the bistatic angle with the aspect angle fixed showed superior average classification accuracy. It means that moving the receiver to change the bistatic angle is more effective than moving the sound source to change the aspect angle for target identification.
Kim, Jiwon;Kwon, Yong Soo;Kim, Namgi;Kim, Dong Min;Park, Young Han
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.19
no.5
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pp.363-369
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2015
This paper describes deployment of a sea based sensor platform for the detection of a submarine launched ballistic missile (SLBM). Recently, North Korea successfully conducted the underwater launching test of the SLBM, which will seriously threaten the global security. To defend these threats successfully, a sensor platform of the ballistic missile defense (BMD) should be deployed in the area of high detection probability of the missile. The maximum detection range characteristics of the typical radar sensor system, however, depend on the radar cross section (RCS) and flight trajectories of the target. In this point of view, this work analyzed the flight trajectories based on the tactics and calculated the RCS of the SLBM. In addition, sea based sensor platform position is proposed from the analysis of the detection time.
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.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.20
no.3
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pp.369-375
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2017
One of good DF(Direction Finding) methods is based on TDOA(Time Difference of Arrival) estimation when finding underwater moving target. For small DF error, high time resolution A/D(Analog-to-digital) conversion board and long baseline are needed. But the result of sea trial about close-range and high speed moving target, spatial correlation coefficient and appeared poor properties below 0.3 when hydrophone arrangement are separated over 6 ${\lambda}$ because of underwater fading channel. And we also find out that the distance between hydrophone should be under 4 ${\lambda}$ apart to take advantage of spatial correlation coefficient gain and performance of DF in underwater moving channel environments.
A triplet line array has a capability for solving left/right ambiguity problem and high directivity of line array. For this, high computational powers and correlation between nearby sensors must be considered. Hardware powers are dramatically increased, so various adaptive beamforming techniques and signal processing techniques can be adopted for large triplet line array. To investigate the optimum signal processing method and improve the target detection capability, we need to analyze the noise correlation among the triplet line array sensors in real environment. In this paper we analyze the experimental data in the East Sea, investigate noise correlation between three hydrophones in triplet sensors, among the triplet sensors and time varying properties. Based on the acquired results, it is possible to verify some information for beamforming and signal processing methods with considering the properties of the triplet line array.
In August 2007, coastal upwelling occurred off the east coast of Korea, and vertical water temperature and salinity data were obtained from a real-time surface ocean buoy. Based on the time series observation data, a vertical sound velocity structure was calculated before, during, and after the occurrence of the coastal upwelling, and how the coastal upwelling affects the sound propagation and detection environment through acoustic modeling considering the horizontal scale and actual seabed topography. As a result of comparing and analyzing the low-frequency (500 Hz) sound transmission loss and the target detection range by depth using the parabolic equation model, it was analyzed that if coastal upwelling occurs, a detection gain of up to about 10 dB can be expected. In addition, through this study, it was confirmed that the characteristics of sound propagation can be greatly changed even in a short period of about 2 to 3 days before and after coastal upwelling.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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