• 한국음향학회지
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• 제29권3호
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• pp.165-172
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• 2010

실제 해양환경에서 수직 배열 트랜스듀서들의 위상 변동 특성과 각 트랜스듀서간의 상관관계를 구하는 것은 수중에서의 통신 기법을 결정하는데 중요하다. 본 논문은 동해시 인근 천해 해역에서 시간에 따라 이동하는 탐침 음원에서 전송하여 수직 배열 트랜스듀서들에 수신된 탐침 신호들을 기반으로 수심에 따라 달라지는 수신 신호의 위상 특성을 분석하였다. 그리고 트랜스듀서간의 거리와 송수신기간의 거리를 바꿔가면서 각 트랜스듀서간의 상관관계를 분석하였고 상관관계 변화에 따르는 이론적인 통신 전송 용량 변화를 구하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.200-210
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• 2014

An active virtual impedance algorithm is newly proposed to track a sound source and to avoid obstacles while a mobile robot is following the sound source. The tracking velocity of a mobile robot to the sound source is determined by virtual repulsive and attraction forces to avoid obstacles and to follow the sound source, respectively. Active virtual impedance is defined as a function of distances and relative velocities to the sound source and obstacles from the mobile robot, which is used to generate the tracking velocity of the mobile robot. Conventional virtual impedance methods have fixed coefficients for the relative distances and velocities. However, in this research the coefficients are dynamically adjusted to elaborate the obstacle avoidance performance in multiple obstacle environments. The relative distances and velocities are obtained using a microphone array consisting of three microphones in a row. The geometrical relationships of the microphones are utilized to estimate the relative position and orientation of the sound source against the mobile robot which carries the microphone array. Effectiveness of the proposed algorithm has been demonstrated by real experiments.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.48-57
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• 2014

It is suggested that the curvature trajectory be used to estimate the real-time moving sound sources and efficiently the robot estimating the sound sources. Since the target points of the real-time moving sound sources change, the mobile robot continuously estimates the changed target points. In such a case, the robot experiences a slip phenomenon due to the abnormal velocity and the changes of the navigating state. By selecting an appropriate curvature and navigating the robot gradually by using it, it is possible to enable the robot to reach the target points without having much trouble. In order to recognize the sound sources in real time, three microphones need to be organized in a straight form. Also, by applying the cross-correlation algorithm to the TDOA base, the signals can be analyzed. By using the analyzed data, the locations of the sound sources can be recognized. Based on such findings, the sound sources can be estimated. Even if the mobile robot is navigated by selecting the gradual curvature based on the changed target points, there could be errors caused by the inertia and the centrifugal force related to the velocity. As a result, it is possible to control the velocity of both wheels of the robot through the velocity PID controller in order to compensate for the slip phenomenon and minimize the estimated errors. In order to examine whether the suggested curvature trajectory is appropriate for estimating the sound sources, two mobile robots are arranged to carry out an actual experiment. The first robot is moved by discharging the sound sources, while the second robot recognizes and estimates the locations of the discharged sound sources in real time.

• 한국음향학회지
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• 제26권4호
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• pp.173-181
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• 2007

본 논문에서는 음향 스펙트로그램을 이용하여 수중 이동표적의 위치를 추정하기 위한 방법을 연구하였다. 주파수와 시간의 2차원 평면으로 표현되는 스펙트로그램은 수중 운동체의 이동 정보를 제공한다. 음원과 수신 센서간의 거리가 충분히 멀 경우 스펙트로그램의 넓은 주파수에 걸쳐 발생하는 줄무늬들은 해수면 및 해저면에 의해 반사된 모드간의 간섭을 의미하고, 이때 최대 음압이 발생하는 줄무늬의 기울기는 음향 도파관 불변인자 ${\beta}$와 표적과 센서간의 거리에 의해 영향을 받는다. 2개 이상의 센서를 사용하여 이동하는 선박의 광대역 방사 소음을 측정한 경우 스펙트로그램에 나타나는 최대 음압이 발생하는 줄무늬의 기울기와 줄무늬가 주파수축에서 천이된 비율이 표적과 센서간의 거리에 따라 각각 다르게 나타난다. 두개의 센서를 두 정점으로 가정하여 표적에 이르는 거리의 비가 일정한 값을 가지면서 운동하는 점의 자취인 아폴로니오스의 원을 형성하고, 3개의 센서를 사용할 경우 두 개의 원이 서로 교점을 형성하는데, 이 교점의 좌표를 표적의 위치라 추정한다. 제안된 위치 추정 기법의 성능을 평가하기 위해 음파전달 프로그램을 이용한 시뮬레이션을 수행하였다.

• 한국음향학회지
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• 제20권5호
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• pp.83-91
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• 2001

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.

• 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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• 제36권3호
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• pp.179-185
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• 2017

본 논문에서는 수중에서 운용하는 임베디드 능동 음향탐지 시스템에 적용하기 위한 광대역 송신 전력 증폭기 설계/제작/시험 과정에서 발생된 문제를 분석하고 해결방안을 제시한다. 최근 수중음향 분야에서도 탐지 성능을 향상시키기 위해 광대역 소나(Sound Navigation and Ranging, SONAR) 신호처리 연구가 진행되고 있으며 이를 위한 광대역 수중음향 송수신 장치 개발이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 임베디드 시스템 특성상 복잡하지 않고 구현이 간단한 2 레벨 톱니파 형태의 Class D 급 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 생성 방식을 사용하여 광대역 수중음향 신호를 생성한 이후에, 송신 증폭기를 통하여 다양한 형태의 송신 파형을 재생하고 수중에서 실험을 하는 과정에서 두가지 이상의 주파수를 가진 소나 신호를 동시에 재생한 경우, 원신호에 두 신호의 주파수 차의 정수배만큼 더해진 기생 주파수가 나타나는 현상이 발생하여 원하지 않은 송신 음원이 재생되는 문제가 있음을 발견하였다. 이러한 문제점의 원인을 분석하기 위해 MATLAB 및 Simulink를 이용하여 송신 하드웨어 및 PWM 제어 과정을 모델링하고 시뮬레이션 하였으며, 시뮬레이션을 통해 문제점을 재현하고 해결방안을 제시한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.1122-1128
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• 2020

대역 확장(Bandwidth Extension)이란 채널 용량 부족 혹은 이동통신 기기에 탑재된 코덱의 특성으로 인해 부호화 및 복호화 과정에서 대역 제한(band limited)되거나 손상된 협대역 신호(NB, Narrow Band)를 복원, 확장하여 광대역 신호(WB, Wide Band)로 전환 시켜주는 것을 의미한다. 대역 확장 연구는 주로 음성 신호 위주로 대역 복제(SBR, Spectral Band Replication), IGF(Intelligent Gap Filling)과 같이 고대역을 주파수 영역으로 변환하여 복잡한 특징 추출 과정을 거쳐 이를 바탕으로 사라지거나 손상된 고대역을 복원한다. 본 논문에서는 딥러닝 모델 중 오토인코더(Autoencoder)를 바탕으로 1차원 합성곱 신경망(CNN, Convolutional Neural Network)들의 잔차 연결을 활용하여 복잡한 사전 전처리 과정 없이 일정한 길이의 시간 영역 신호를 입력시켜 대역 확장 시킨 음향 신호를 출력하는 모델을 제안한다. 또한 음성 영역에 제한되지 않는 음악을 포함한 여러 종류의 음원을 포함하는 데이터셋에 훈련시켜도 손상된 고대역을 복원할 수 있음을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제27권7호
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• pp.357-364
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• 2008

정상파와 초고주파 집속 빔을 이용한 초음파 음향집게의 개발 가능성을 타진하는 것을 목적으로, 수중에 놓인 미세입자의 위치를 제어할 수 있는 시스템을 구축하였다. 그 시스템은 입자를 평면 정상파의 방사력에 의해 1차적으로 포획하여 집속 빔의 초점 부근으로 이동시킨 다음, 초고주파 집속 빔의 방사력을 이용하여 2차적으로 포획하는 것이다. 구축된 시스템에 의해 구형 미세 입자의 위치제어 실험을 행한 결과, 정상파 음장에서는 음압의 마디에 입자가 잘 포획되었으며, 주파수의 조정에 의해 그 입자를 임의 위치로 이등조작이 가능하였다. 그리고 단일의 초고주파 집속 빔에 의해서는 음원으로부터 멀어지는 방향으로만 구동력이 작용하나, 2개의 대항하는 집속 빔을 사용할 경우 그 중심 부근에 포획됨을 알았다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제9권2호
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• pp.203-211
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• 2008

입체음 재생을 위한 하드웨어 및 소프트웨어 기술발전에 의해 입체음과 입체영상을 적용한 3D 가상 공간은 보다 증강된 입체감 및 생동감을 제공할 수 있다. 그러나 영세한 지역 영상콘텐츠 전문제작자들과 일반인들이 입체음을 구현하기 위해서는 고가의 입체음향 엔진구입, 전문 인력 투입 및 고급 프로그래밍을 작성해야 하는 어려움이 있다. 그러므로 입체음 기술의 저비용 활용을 위해서 단순하면서도 효율적인 입체음 재생 인터페이스 개발이 필요하다. 이를 활용하게 되면 영상 제작전문가들이 손쉽게 입체음 재생기술을 콘텐츠 제작물에 추가할 수 있다. 본 논문은 입체음 재생 인터페이스 개발을 위한 기초연구 단계로서 다음 내용을 설계하고 구현한다. 먼저 PC 기반 시스템에서 모노음을 입체음향으로 재생하는 주요한 모듈을 구현한다. 두 번째로 3D 영상과 입체음을 연동하는 모듈을 개발한다. 본 논문에서 구현된 모듈은 청취자가 가상공간 상에서 이동함에 따라 음원의 위치 및 서라운드 효과를 인지할 수 있도록 한다. 추후 본 연구는 사운드와 이동객체의 동기화 및 HRTF 구현을 추진하여 보다 완벽한 입체음향 재생 인터페이스를 완성 할 예정이다.