• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.39-46
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• 2017

은밀하게 침투하여 아군의 핵심자산으로 접근하는 표적 잠수함을 상시 감시하기 위하여 수중 해저면 위치에 최적의 고정형 수동탐지소나를 배치하는 것을 고려 할 수 있다. 수동탐지소나 배치 최적화를 위한 효과도 지수는 넓은 탐지영역과 위치추정가능성의 함수로 적용할 수 있는데 계절적인 요인, 해상상태, 표적 잠수함의 침투심도 등의 다양한 확률적 변이를 포함하고 있어서 효과도지수가 배치의 입력에 대하여 확률적으로 나타나는 특성을 갖는다. 본 논문에서는 다양한 파라메타의 입력조건에 대하여 확률적인 출력을 갖는 수동탐지소나의 배치에 대한 최적화 문제를 정의하였으며, DPSO(Discrete binary version of PSO) 방법을 사용하여 최적 배치 안을 도출하기 위한 모의기반의 절차를 제시하고 고찰하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.89-95
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• 2019

본 연구에서는 수중 무기체계의 효과도 예측을 위하여 개발한 교전 수준 시뮬레이터에 대해서 표적탐지 여부의 확률적 접근 방법을 적용한 개념 및 그 예시를 소개하고 있다. 소나 방정식에 의해서 산출되는 SE(Signal excess)을 이용하여 표적의 존재 여부($H_0$ 혹은 $H_1$)에 따른 확률 분포 함수(PDF, Probability density function)을 유도하였다. 이후 Neyman-Pearson 탐지기에 따라 $P_{FA}$(Probability of false alarm)을 만족하는 $P_D$(Probablity of detection)을 구하고 탐지 여부를 확률적으로 판단하도록 설계하였다. 표적의 탐지와 관련된 현실적인 접근방법을 도입함으로써 시뮬레이터의 충실도를 높일 수 있었으며, 실험 결과는 전술 구상의 보조 정보로 활용할 수 있을 것이라 예상한다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.19-28
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• 2007

무기체계의 개념설계 단계에서부터 체계 사양 도출 및 관 요구분석의 효과적인 수행을 위한 교전수준(Engagement Level)의 M&S(Modeling & Simulation) 적용을 위해 수중무기체계인 어뢰체계의 표준모델을 구성하였다. 추후 수중 교전 시뮬레이션에 공통적으로 사용될 수 있도록 재사용성(Reusability)과 상호운용성(Interoperability) 및 공학 모델로의 확장성을 고려하였다. 어뢰체계의 표준에 대하여 모델의 WBS(Work Breakdown Structure)를 정의하고 각 하부 모델들 사이의 정보 흐름을 구체화하여 모델간의 입력 및 출력 파라미터를 정의하였다. 어뢰 모델링은 WBS의 하부 모델 중에서 초기입력 장치, 수중운동, 전투탄두, 음향탐지, 유도제어, 추진동력에 대해서 모델링 하였으며, 중어뢰와 경어뢰의 운용상의 차이점을 구분하여 모델링하였다. 표준모델은 가능한 공학 수준 M&S와 동일한 구조를 갖도록 하였으며 앞으로 정립될 V&V(Verification & Validation) 절차에 따라 교전 시뮬레이션에 사용될 다른 체계들과 검증될 것이다.

• 한국음향학회지
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• 제43권3호
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• pp.324-334
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• 2024

파면곡률거리추정(Wavefront Curvature Ranging, WCR)은 음파의 파면곡률로부터 음원의 거리를 추정하는 방법이다. 기존의 파면곡률거리추정은 음속을 상수로 가정하고 삼각법으로 거리를 추정한다. 이 가정 때문에 해저면반사경로가 뚜렷하게 분리되는 해양환경에서는 거리 오차가 발생한다. 거리 오차를 줄이기 위해 해양의 음속구조를 적용하고 최대우도추정(Maximum Likelihood Estimation, MLE)방법으로 거리를 추정하는 정합 파면곡률거리추정(Matched Wavefront Curvature Ranging, MWCR) 을 제안하였다. 정합 파면곡률거리추정의 시뮬레이션 결과로부터 거리 오차의 감소를 확인하였다. 향후에 실측 신호로부터 거리 추정의 신뢰성을 확인하면 소나 시스템에 적용 가능할 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권1호
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• pp.80-87
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• 2011

자율무인잠수정은 해수면탐사선에 비해 해저면에 더 가까이 접근할 수 있는 장점을 제공한다. 수심자료, 해저면 물질 정보와 해저면 하부 영상을 얻기 위해서는 자율무인잠수정에 탑재된 다중빔음향즉심기, 해저면영상탐사기 및 천부지층탐사기 등이 유용하게 사용된다. 일본해양연구개발기구는 3000m급 자율무인잠수정 우라시마를 개발하였다. 잠수정의 전력공급용 연료전지시스템의 공학적 개발과 시험과정을 거쳐 우라시마에는 신형 리튬이온전지 시스템이 설치되었다. 잠수정은 초기 공학적인 업무에서 과학적 사용 목적으로 개량되었다. 다양한 과학장비들이 추가되었고 2006년부터 과학적인 목적의 임무수행을 위한 잠항시험이 수행되었다. 2007년 시험운항에서 일본 기이반도 해역 북구마노분지 부근에서 우라시마의 해저면영상탐사기와 천부지층탐사기를 이용하여 고해상 음향영상자료를 획득하였다. 후방산란강도 도면에서는 많은 암설류가 확인되었고, 천부지층탐사단면에서 연구해역의 북동쪽 끝 부근의 하부구조가 확인되었다. 이러한 특징은 최신 선상지의 형성과 관련된 구조를 암시한다. 그러나 남서 해역에서는 해저면 하부 ~20 ms 부근에서 강한 반사층이 존재하는데, 이는 삭박특징으로 해석되며 현재는 더 젊은 해저 퇴적물로 덮여있다. 잠수정의 성능은 지속적으로 향상되고, 우라시마를 활용하여 많은 유용한 결과가 얻어질 것으로 기대된다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.117-126
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• 2020

해상 객체 인식은 자율운항선박(MASS)의 지능형 보조 시스템으로써, 선장이 육안으로 해상 주변의 충돌 위험성이 있는 부유물을 확인하던 정보를 컴퓨터를 통해 자동으로 인식하여 사람이 확인하는 방법과 유사한 정확도로 인지하는 방법을 말한다. 선박 주변의 물체를 인식하는 방법으로 기존에는 레이더나 소나와 같은 장치로부터 수집된 정보를 통해 확인하였지만, 인공지능의 기술이 발달하면서 선박 지능형 CCTV를 통해 운항 항로에 있는 다양한 부유물을 인식하는 것이 가능하다. 하지만, 자율 선박의 다양한 요구사항과 복잡성 때문에 영상 데이터의 처리속도가 느려지게 된다면 원활한 서비스 지원은 물론 안전성도 보장할 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하고자 본 논문에서는 해상 객체를 검출하는 데 있어 영상 데이터의 연산량을 최소화하여 처리속도를 높이기 위한 연구를 진행하였다. 해상 객체 인식의 관심 영역을 확보하기 위해서는 일반적으로 수평선을 찾는데 기존 연구들은 허프 변환 알고리즘을 활용하지만 본 논문에서는 속도를 개선하기 위해 이진화 알고리즘을 최적화하여 실제 객체의 위치와 유사한 영역을 찾는 새로운 방법을 제안한다. 또한, 제안하는 방법의 유용성을 증명하기 위해 딥러닝 CNN을 활용하여 해상 객체 인식 시스템을 구현함으로써 알고리즘의 성능을 평가하였다. 제안하는 알고리즘은 기존 방법의 인식 정확도를 유지하면서 약 4배 이상의 빠른 성능을 얻을 수 있었다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권1호
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• pp.111-120
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• 2017

본 논문에서는 해저 퇴적물 분류를 위한 특징 추출 기법을 제안하고 검증한다. 기존 연구에서는 주파수의 영향이 없는 반사계수를 이용하여 퇴적물을 분류해 왔다. 그러나 해저 퇴적물의 음향 감쇠계수는 주파수의 함수이며 퇴적 성분에 따라 서로 다른 특성을 나타낸다. 따라서 주파수에 따른 감쇠계수 변화량을 이용하여 특징벡터를 생성하였다. 감쇠계수 변화량은 Chirp 신호에 의해 생성된 두 번째 층 반사신호를 이용하여 추정한다. Chirp 신호의 다중대역 특징이 다차원 벡터를 형성하기 때문에 기존의 방법에 비해 우수한 특성을 갖는다. 반사계수에 의한 분류 성능과 비교하기 위해 선형 판별 분석법 (LDA, Linear Discriminant Analysis)를 이용하여 차원을 축소하였다. Biot 모델을 이용하여 모의실험 환경을 구축하고 Fisher score와 MLD(Maximum Likelihood Decision)를 기반의 분류 정확도를 이용해 제안된 특징을 평가하였다. 그 결과, 제안된 특징은 반사계수에 비해 높은 변별력을 보이며, 측정 및 깊이 추정오차에도 강인한 특성을 보였다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권7호
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• pp.209-220
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• 2014

본 논문에서는 천해 배경잡음 환경에서 과도신호 분류에 적합한 특징 선택을 위해 특징의 변별력을 분석하였다. 과도신호 분류는 해양환경 특성상 낮은 신호대잡음비(SNR)를 가지므로 잡음변화에 강인한 특징이 요구된다. 천해 배경잡음을 모델링하기 위해 이론적인 잡음 모델과 Wenz의 천해 관측 자료 그리고 Yule walker 필터를 이용하였다. 과도신호의 SNR에 따른 각 특징의 변별력은 Fisher score를 이용하여 분석하였다. 변별력이 높은 특징을 선택하여 24 클래스의 과도신호원에 대한 분류정확도를 분석한 결과 잡음이 없는 환경에서 선택된 특징에서 상대적으로 높은 분류정확도를 보였다. 이러한 결과를 토대로 최종적으로 선택된 특징은 전체 28가지 특징 중 16가지 특징이 선택되었다. 다중 클래스 SVM분류기를 이용하여 선택된 특징의 인식률 분석결과 과도신호의 SNR 20dB 환경에서 약92%의 분류정확도를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.419-427
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• 2020

잠수함과 같은 대형 복합무기체계는 일반적인 무기체계의 램(RAM: Reliability, Availability, Maintainability) 목표 값 설정 방법을 적용 및 검증하는 것은 제한적이다. 잠수함은 소나체계, 무장체계 등 다수의 무기체계로 구성되어 있어 운용형태종합 및 임무(OMS: Operational Mode Summary/MP: Mission Profile)의 다양성, 장비의 복잡성 등의 특성을 갖는 복합무기체계이기 때문이다. 따라서 기존 무기체계의 개발사례 즉, 램 목표 값 설정 사례를 분석하고, 사례에 대한 문제점 및 제한사항을 도출하여 잠수함의 램 목표 값 설정 및 검증을 위한 개선방안을 제시하였다. 또한 잠수함은 다른 무기체계와는 달리 전 세계지역을 운용환경으로 하며, 서로 다른 운용조건 및 정비조건을 가진다. 이런 이유로, 잠수함의 램 목표 값은 구성하는 모든 구성품이 아닌, 임무 필수장비와 임무 중요장비를 중심으로 설정하고 검증해야 한다. 이에 본 연구는 잠수함건조 국방획득사업 추진시 잠수함의 체계 및 장비의 물리적인 성능요구와 더불어, 요구되는 성능 램 목표 값 설정에 대하여 검증하는 방법을 잠수함의 특성을 고려한 현실성 있는 방안을 제시하였다.