적응 배열 안테나 시스템은 간섭신호 방향으로 영점을 형성하여 표적신호를 추정한다. 그러나 적응 배열 안테나 시스템에 상관성 간섭신호가 입사된다면 표적신호를 간섭신호로 간주하여 시스템의 성능이 급격히 감소되고, 지향 오차에 민감하여 주빔이 표적신호의 입사방향을 지향하지 못한다. 본 논문에서는 고차제한조건과 지향오차수정방법을 결합하여 빔형성 알고리즘을 제안하였다. 그리고 제안한 알고리즘으로 자유도 손실을 최소화하고 간섭신호와 지향오차를 감소시켰다. 모의실험을 이용하여 제안 알고리즘과 기존 알고리즘의 성능을 비교 분석하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 신호 입사각을 정확히 추정하지만 기존의 알고리즘은 약 $0.8^{\circ}$의 오차가 발생하였다.
무선채널에서는 다중경로성분으로 인하여 간섭성분이 존재한다. 이러한 간섭성분을 제거하는 적응 배열 안테나는 간섭신호에 대해서는 영점을 형성하고 표적신호에 대해서는 이득을 최대화시킨다. 표적신호와 상관도가 있는 코히런트 간섭신호가 입사된다면 배열출력에서 표적신호까지 제거시키는 문제점이 있다. 그리고, 적응배열안테나는 지향오차에 민감한 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 코히런트간섭에 대한지향오차를 해결하기 위한 기존 알고리즘을 각각 소개하고 그 문제점을 분석하여 자유도의 손실을 최소화면서 코히런트 간섭과 지향오차를 감소시키는 빔 형성 기법을 제안하였다.
A doppler log is the typical device which can measure the ship's speed over the ground directly, by means of doppler effect of the underwater ultrasonic wave, which involves the error due to the sea bottom inclination, the trim and the incorrect transducer installation etc. The present doppler log adopts a single transducer, faced in the direction of themain beam, and therefore it is unable to correct the beam direction to eliminate the above mentioned error. Moreover, the frequencyis also limitted in a comparatively high range for getting a sharp beam with single transducer, and the speed over the ground can not be detectable at the deep sea, for an instance, over 200 meters. This paper describes a theoretical consideration for the doppler log error and an analysis by a computer on the observed speed data by a full size model ship. The result is verified that the most of doppler log error is caused by the ultrasonic beam angle of transducer. To eliminate the doppler log error due to the incorrect transducer installation and also to sharpen the beam for lower frequency range to expand measurable sea depth, this paper proposes a method of controlling the directivity adopting a linear transducer array and of controlling the directivity by the control of exciting current, and investigates by the computer simulation and make experiment with magnetostrictive ferrite transducer of 28, 50 and 75KHz. The experimental results are shown well coincide with the measured ones, and they are revealed that in case where the transducer interval is greater than 1 wavelength, the effective control of the beam direction is hardly performed with keeping adequate beam width and side lobe level. It is concluded that 6-elements array with inter element space of a half wavelength can make comparatively sharp beam and low side lobe level. The results obtained here will contribute very much to the improvement of the performance of doppler log.
이 논문에서는 직적법을 이용하여 반복법인 BFGS법의 초기값을 설정하는 알고리즘을 제안하고, 이를 이용하여 점배열음원 형태의 적응형 초음파 트랜스듀서의 최적 지향성합성을 시도했다. 이의 유효성을 확인하기 위하여 부엽의 레벨을 -30dB 이하로 제한한 임의의 빔폭을 갖는 준이상 빔, 회전 빔, 그리고 다중 빔을 보기로 하여 점배열음원으로 형성되는 2차원 음장내의 지향성합성 문제 및 복수의 주파수에 대한 적응 지향성합성 시스템의 적응성 문제를 검토하였다. 수치계산 결과, 제안한 방법은 BFGS법 단독에 의한 지향성합성보다 수렴속도가 빠르고, 목적 지향성합성을 위한 오차개선도 탁월하며, BFGS법과 같은 반복법에서 문제가 되는 초기치의 선택이 필요하지 않다는 장점도 있다. 또한, 제안법은 직접법 단독으로는 불가능한 적응제어도 가능하다.
In this paper, the directional coupler for Ku-band, which is designed is of the crossguide type with a coupling value of about 3-dB. The apertures chosen for this design are crosses. We used polynomial approximations of rounded end slot to obtain the electric and magnetic polarizability of crossed-slot and compared the results with Cohn's experimental results. The optimized dimensions and positions of the cross aperture are obtained by a trial-and-error reiteration of the program. This paper presents the measurement results for the designed coupler. The very flat coupling shows a total variation of only 29.80$\pm$0.04dB for the design frequency ranges of 12.25GHz-12.75GHz. The measured minimum directivity is 25dB. The aperture attenuation for the finite diaphragm thickness is about 2dB pr 0.5mm, which is in agreement with the theoretical value. The transmission loss and input return loss at center frequency are 0.0564dB and 48.16dB respectively. We obtained the measured minimum directivity of the coupler. Whose apertures are both circles is better than that containing holes in the performance of directivity.
When we visualize the sound field radiated from a spherical sound source, spherical acoustic holography is proper among acoustic holography methods. However, there are measurement errors due to sensor position mismatch, sensor mismatch, directivity of sensor, and background noise. These errors are amplified if one predicts the pressures close to the sources: backward prediction. The goal of this paper is to quantitatively examine the effects of the error due to sensor position mismatch on acoustic pressure estimation. This paper deals with the cases of which the measurement deviations are distributed irregularly on the hologram plane. In such cases, one can assume that the measurement is a sample of many measurement events, and the cause of the measurement error is white noise on the hologram plane. Then the bias and random error are derived mathematically. In the results, it is found that the random error is important in the backward prediction. The relationship between the random error amplification ratio and the measurement parameters is derived quantitatively in terms of their energies.
본 논문에서는 선형배열을 이용하여 음향을 측정하기 위한 새로운 빔형성 알고리듬을 제안한다. 제안 알고리듬은, FIR 필터 설계기법에 의해 가중상수 및 원하는 빔패턴을 설정하고 이를 초기치로 사용하여 원하는 빔패턴과의 오차가 최소가 되도록 가중상수를 최적화시킨다. 전 주파수에서의 지향지수 균일성 유지를 위해 옥타브대역을 부대역으로 세분하고 의사역행렬에 의해 전달행렬을 정방행렬화하여 각 부대역별로 최적화를 수행한다. 시뮬레이션 결과 제안 알고리듬이 선형배열에서 음향측정에 적합한 빔패턴 및 지향지수를 형성시켜 음향측정에 유용함을 확인하였다.
Tunnel Mapper, which is tunnel face survey system was used to conduct Face Mapping on the face of the tunnel that is under construction. Then, accuracy and utility value on the forecast of discontinuity were verified to verify the field application in order to present the measures for the use of the system for conducting research on the discontinuity. As result of the directivity verification following discontinuity‘s project, forecasted measurement and actually researched measurement error for the Dip direction and Dip angle was less than ${\pm}10$. Accuracy was 82.6% for Dip direction and 90.7% for Dip angle, which are high. Accordingly, face research discontinuity forecasting system's reliability level towards directivity is high. Tunnel Mapper, a tunnel face survey system can be leveraged to replace face's visual survey and to obtain objective information, enabling execution of the survey system that can automate face survey going beyond time and space related limitations.
본 논문에서는 다중 빔 형성기법을 이용하여 다중 목표물들의 고각을 추정하는 방법을 제안한다. 이 방법은 배열 소자로 수신되는 신호들을 디지털로 처리해 수신 빔을 스택 빔으로 만들고, 빔 형성기에서는 안테나 소자에 가중치를 적용함으로서 원하는 수신 빔을 생성 할 수 있다. 이때 스택 빔을 구현하기 위해서는 여러 개의 값비싼 위상천이기 필요하지만, 현재는 컴퓨터의 성능이 많이 향상되어 위상변위기 대신에 고속 푸리에 변환을 이용하여 다중스택 빔을 형성한다. 또한 수신기에서 원하는 방향으로 빔을 조향하기 위해서 빔 조향 오차 보정 기법을 적용하여 다중 빔의 지향성을 향상 시킨다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 고속 후리어 변환과 빔 조향오차 보정 기법에 근거를 둔 제안된 고각 추정방법이 기존의 방법에 비해 목표물 추정 면에서 우수함을 보인다.
근래의 Robot은 모든 산업체에서 사용되고 있다. 이 전의 로봇은 단순 작업용으로 쓰여 왔으나, 근래에 로봇은 사람과 같은 동작 및 행동을 할 수 있는 형태로 발전되고 있다. Robot의 동작은 입력된 명령을 반복 수행하거나 혹은 매 순간마다 센서의 출력 값에 따라 다른 동작을 수행한다. 본 논문에서는 자율적으로 목적물을 뒤따르는 자율이동로봇에 대해 연구하였다. 이 로봇은 무거운 짐을 인간 대신에 운반하는 목적으로 사용될 수 있다. 로봇의 구성은 목적물의 위치 인식 센서, 동작을 제어하는 프로세스 그리고 모터를 구동하는 구동부이다. 또한 로봇이 통신망과 연동하여 원격제어 또는 동작 상태를 모니터링을 하도록 하였다. 구동 오차를 줄이기 위한 방법으로 외부 환경에 대한 동작 알고리즘 개발하였다. 실험으로 자율로봇을 제작하였고, 초음파 센서의 지향성과 지향성에 대한 오차 그리고 구동시의 유연성을 보였다. 또한 로봇과 감지 시스템과의 통신 결과를 그림으로 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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