Underwater operating platforms face difficulties regarding power supply and communications. To overcome these difficulties, this study proposes a hybrid surface and underwater vehicle (HSUV) and presents the development of the platform, control algorithms, and results of field tests. The HSUV is capable of supplying reliable power to the unmanned underwater vehicle (UUV) and obtaining data in real time by using a tether cable between the UUV and the unmanned surface vehicle (USV). The HSUV uses global positioning system (GPS) and ultra-short base line sensors to determine the relative location of the UUV. Way point (WP) and dynamic positioning (DP) algorithms were developed to enable the HSUV to perform unmanned exploration. After reaching the target point using the WP algorithm, the DP algorithm enables USV to maintain position while withstanding environmental disturbances. To ensure the navigation performance at sea, performance tests of GPS, attitude/heading reference system, and side scan sonar were conducted. Based on these results, manual operation, WP, and DP tests were conducted at sea. WP and DP test results and side scan sonar images during the sea trials are presented.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.11
no.3
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pp.203-208
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2010
In this paper, we convert underwater acoustic signal made by sonar system into digital image. We propose the algorithm that detects target candidate and emphasizes information of target introducing image processing technique for the digital image. The process detecting underwater target estimates background noise in underwater acoustic signal changing irregularly, recomposes it. and eliminates background from original image. Therefore, it generates initial target group. Also, it generates weighted map through proceeding doppler information, ensures information for target candidate through filtering using weighted map for image eliminated background noise, and decides the target candidate area in the single frame. In this paper, we verified that proposed algorithm almost had eliminated the noise generated irregularly in underwater acoustic signal made by simulation, targets had been displayed more surely in the image of underwater acoustic signal through filtering and process of target detection.
A matched-target model inversion method was developed for a passive sonar to estimate the position of moving targets. Based on the well known matched-field processing in underwater acoustics, the method finds target position by matching the measured target directions and frequencies with the corresponding values of the proposed target model. For the efficient and accurate estimations, the parameter searching was accomplished using a hybrid optimizing method, which first starts with a global optimization such as generic algorithm or simulated annealing then applies a local optimization of a simple down hill algorithm. The suggested method was testified using simulations for three different moving scenarios. The simulation results showed that the method is robust in convergence, even under the situation of over 5 times standard deviation of Gaussian distribution of measured error, and is practical in calculation time as well.
In order to estimate the radial speed of an underwater object so-called target with active sonar, Continuous Wave (CW) pulse is generally used, but if a target is slow and at near distance, it is not easy to estimate the radial velocity of the target due to acoustic reverberation in the ocean. In 2017, Wang et al. utilized broadband signal of two Hyperbolic Frequency Modulation (HFM) pulses, which is known as a doppler-invariant pulse, with equal frequency band and in opposite sweep directions to overcome this problem and successfully estimate the radial speed of slow-moving nearby target. They demonstrated the estimation of the radial velocity with computer simulation using the parameters of two HFM starting time differences and receiving times. However, for it uses two HFM pulses with equal frequency, cross-correlation between the two pulses negatively affect the detection performance. To mitigate this cross-correlation effect, we suggest using two different band HFM with the opposite sweep directions. In this paper, a method of radial velocity estimation is derived and simulated using two HFM pulses with the pulse length of 1 second and bandwidth of 400 Hz. Applying the suggested method, the radial velocity was estimated with approximately 6 % of relative error in the simulation.
This paper proposes a method to improve the left right discrimination performance by eliminating the imaginary target based on the frequency features of the beam pattern for bow array. The beamwidth of the imaginary target is wider than that of the real target. If an azimuth axis is considered as a time axis, the real and the imaginary targets can be assumed as high and low frequencies, respectively. To eliminate the imaginary target which has a low frequency component, we design a cut-off frequency of the High Pass Filter (HPF) using the back-lobe imaginary beamwidth. The real target is estimated by eliminating the imaginary target by applying HPF to the entire power of the beamformer output. Computer simulations show that the proposed method can increase the left right discrimination performance above 8 dB on average.
Target Strength(TS) is an important factor for the detection of the target in an active sonar system: thus the numerical model for the prediction of TS is widely being developed. For the frequency range of several kHz, the most important scattering mechanism is known to be specular reflection, which is largely affected by the geometrical shape of the target. In this paper, a numerical algorithm to predict TS is developed based on the Kirchhoff approximation which is computationally efficient. The developed algorithm is applied to the canonical targets of simple shapes, for which the analytical solutions exist. The numerical results show good agreement with the analytical solutions. Also, the algorithm is applied to more complex scatterers, and is compared with the experimental data obtained in the water tank experiment for the purpose of verifying the developed numerical model. Discussions on the effect of spatial sampling and other aspects of numerical m odeling are presented.
In-Hwa Bae;Sang-Boo Kim;Jea-Woo You;Woo-Jae Park;Eun-Ji You;Min-Young Lee;Ki-Hoon Song
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.5
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pp.885-894
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2023
Setting RAM target value for a defense system plays a crucial role in the development and design phases and the production phase as well. It is apparent that the achieved RAM target value can help maximizing the combat capability of a defense system and improving its performance throughout the system's life cycle from acquisition phase to disposal. Usually a defense system operates according to its OMS/MP (Operational Mode Summary / Mission Profile) and it consists of several subsystems which are supposed to be operated at each utilization rate under its operating conditions and the mission profiles assigned. In this study, a method of setting RAM target value is proposed for a defense system that are composed of several independent subsystems considering their utilization rates and the mission profiles assigned. And the case study of applying the proposed method of setting RAM target value to system A is dealt with.
Bae, Ho Seuk;Kim, Wan-Jin;Lee, Da-Woon;Chung, Wookeen
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.36
no.5
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pp.293-299
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2017
Small unmanned platforms maneuvering underwater are the key naval future forces, utilized as the asymmetric power in war. As a method of detecting and identifying such platforms, we introduce a property estimation technique based on an iterative numerical analysis. The property estimation technique can estimate not only the position of a target but also its physical properties. Moreover, it will have a potential in detecting and classifying still target or multiple targets. In this study, we have conducted the property estimation of an small underwater target using the data acquired from the lake experiment. As a result, it shows that the properties of a small platform may be roughly estimated from the in site data even using one channel.
Traditional adaptive noise cancelling methods rely their performance on various interfering parameters, such as convergence speed, tracking ability, numerical stability, relative frequency characteristics between target and reverberation signals, and activity of the target. In this paper, an adaptive noise cancelling method is suggested, which Provides a successful tradeoff mon these factors. It is designed to work on the transform domain, adopts the Gram-Schmidt orthogonalization process, and is implemented by the escalator algorithm. The transform domain approach supports a tradeoff between the convergence speed and numerical cost. The proposed method is verified by applying a real-data collected in the shallow waters off the east coasts of korea. It is shown that it has a good reverberation-rejection capability even for the target signal with adjacent frequency components to those of the reverberation, and its performance is invariant for the activity of the target.
TMA (Target Motion Analysis) in passive sonar is generally conducted with the bearing only or the bearing frequency. In order to conduct TMA fast and accurately, it is essential to estimate a initial target maneuver precisely. The accuracy of TMA can be improved by using SNR (Signal to Noise Ratio) information and acoustic propagation model additionally. This method assumes that the radiated noise level of the target is known, but the accuracy of TMA can be degraded due to a mismatch between the assumed radiated noise level and the actual radiated noise level. In this paper, TMA with the acoustic propagation model, bearing measurements, and SNR information is conducted in the ocean environment of South Korea (East Sea/ Yellow Sea/ South Sea). And the performance analysis of TMA for the mismatch in the radiated noise is presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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