Passive sonar system is designed to classify the underwater targets by analyzing and comparing the various acoustic characteristics such as signal strength, bandwidth, number of tonals and relationship of tonals from the extracted tonals and frequency lines. First of all the precise detection and extraction of signal frequency lines is of particular importance for enhancing the reliability of target classification. But, the narrowband frequency lines which are the line formed in spectrogram by a tonal of constant frequency in each frame can be detected weakly or discontinuously because of the variation of signal strength and transmission loss in the sea. Also, it is very difficult to detect and extract precisely the signal frequency lines by the complexity of impulsive ambient noise and signal components. In this paper, the automatic detection and extraction method that can detect and extract the signal components of frequency tines precisely are proposed. The proposed method can be applied under the bad conditions with weak signal strength and high ambient noise. It is confirmed by the simulation using real underwater target data.
In this paper we propose an auto tonal detection method which exploits short term stationary when targets located in a detection beam area and then additional methods are proposed in order to reduce the computational complexity of the proposed method. The proposed method is adaptive to input signals and robust against interference caused by multiple targets because it compares an expected value of input signals with a threshold value which are estimated from a single beam while signals are keep stationary. The performances of the proposed methods are evaluated using by simulated data and acquired data from real ocean. The proposed method has shown better performance than conventional CFAR (Constant False Alarm Rate) methods.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.11
no.5
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pp.915-920
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2007
Using the existing algorithms that estimate the background noise, the detection probability for the week tonals is low and for the even week tonals, there is a limit not detected. Therefore it is required to algorithms which can improve the performance of the tonal extraction. Recently, many researches using artificial neural networks in sonar signal processing are performed. We propose a neural network with double feedback that can remove automatically the background noise and detect the even week tonals buried in background noise, therefore not detected by growing the week tonals lastingly for a certain time. For the real underwater target, experiments for the tonal extraction are performed by using the existing algorithms that estimate the background noise and the proposed neural network. As a result of the experiment, a method using the proposed neural network showed the better performance of the tonal extraction in comparison with the existing algorithms.
Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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spring
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pp.181-184
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2000
수중신호의 스펙트로그램상에 형성되는 신호 주파수선은 토널의 신호 세기와 바다 자체의 전달 특성 등으로 인하여 미약하게 탐지되거나 불규칙하게 끊어져서 불연속하게 되며 또한 임펄스성의 주변잡음 성분과 혼재하여 어느 토널이 연속적으로 탐지되는지가 모호하게 되는 경우가 많고 정밀하게 신호 성분만을 탐지, 추출하기가 어렵다. 따라서 본 논문에서는 신호 세기가 미약한 경우나 높은 주변잡음이 복합되어 있는 경우에도 정밀하게 신호 성분만을 탐 지, 추출할 수 있는 협대역 다중 주파수선의 자동 탐지 및 추출을 위한 기법을 제안한다. 제안된 알고리즘에 실제 수중표적 신호를 적용하여 제안된 알고리즘이 매우 유용함을 보인다.
Kim, Jinhong;Shim, Byonghyo;Ahn, Jae-Kyun;Kim, Seongil;Hong, Wooyoung
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.37
no.1
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pp.39-45
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2018
Compressive sensing allows recovering an original signal which has a small dimension of the signal compared to the dimension of the entire signal in a short period of time through a small number of observations. In this paper, we proposed a method for detecting tonal signal which caused by the machinery component of a vessel such as an engine, gearbox, and support elements. The tonal signal can be modeled as the sparse signal in the frequency domain when it compares to whole spectrum range. Thus, the target tonal signal can be estimated by S-OMP (Simultaneous-Orthogonal Matching Pursuit) which is one of the sparse signal recovery algorithms. In simulation section, we showed that S-OMP algorithm estimated more precise frequencies than the conventional FFT (Fast Fourier Transform) thresholding algorithm in low SNR (Signal to Noise Ratio) region.
Kim, Junhan;Kim, Jinhong;Shim, Byonghyo;Hong, Jungpyo;Kim, Seongil;Hong, Wooyoung
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.38
no.5
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pp.543-548
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2019
The tonal signal caused by the machinery component of a vessel such as an engine, gearbox, and support elements, can be modeled as a sparse signal in the frequency domain. Recently, compressive sensing based techniques that recover an original signal using a small number of measurements in a short period of time, have been applied for the tonal frequency detection. These techniques, however, cannot avoid a basis mismatch error caused by the discretization of the frequency domain. In this paper, we propose a method to detect the tonal frequency with a small number of measurements in the continuous domain by using the atomic norm minimization technique. From the simulation results, we demonstrate that the proposed technique outperforms conventional methods in terms of the exact recovery ratio and mean square error.
In a passive sonar, the improvement of detection performance by using noise cancellation is usually a important problem. In this paper, we have analyzed the own-ship noise cancellation in the two operation modes which are used in the HMS system. In the operator mode, an adaptive line enhancer(ALE) is applied to improve the tonal detection by using broadband noise cancellation and the normalized least mean square(NLMS) algorithm is applied to the design of an adaptive filter. The reference input that is correlated with a primary input can be used to remove the noise incident on the observation directionin the automatic mode. Computer simulations with real sea that data show that the proposed adaptive noise canceller has good performance in passive detection under HMS operation.
Lee Phil-Ho;Lim Ki-Hyun;Park Kyu-Chil;Yoon Jong Rak
Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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autumn
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pp.491-492
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2004
선박의 수중방사소음은 다양한 기계류나 추진기 흑은 선체와 유체간의 상호 작용으로 인하여 여러 형태의 특성신호로 나타나며, 속력 종속적인 추진계통 신호 성분과 비종속적인 보기류 신호 성분이 혼재되어 다수의 신호성분으로 나타난다. 또한 토널 신호의 세기와 바다의 음향 전달 특성 등으로 인하여 신호가 미약하게 되거나 끊어져서 불연속하게 나타나기도 한다. 본 연구에서는 이러한 점을 해결하기 위해 선박의 Tonal성 신호를 자동으로 탐지하고 분류하기 위해 스펙트로그램 상에서 연속되는 신호에 가중치를 주어 지속성 신호여부를 판별한 후에 정해진 임계치를 초과하는 성분을 Tonal로 선정하였으며, 선정된 Tonal 신호의 발생 기원이 속력 종속/비종속적인지를 자동으로 판별하는 알고리즘을 실제 선박 방사소음에 대해 적용한 결과에 대해 보고한다.
Passive sonar systems detect and classify the target by analyzing the radiated noises from vessels. If multiple noise sources exist within the sonar detection range, it gets difficult to classify each noise source because mixture of noise sources are observed. To overcome this problem, a beamforming technique is used to separate noise sources spatially though it has various limitations. In this paper, we propose a new method that uses a FDICA (Frequency Domain Independent Component Analysis) to separate noise sources from the mixture. For experiments, each noise source signal was synthesized by considering the features such as machinery tonal components and propeller tonal components. And the results of before and after separation were compared by using LOFAR (Low Frequency Analysis and Recording), DEMON (Detection Envelope Modulation On Noise) analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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