• 한국음향학회지
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• 제41권2호
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• pp.150-158
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• 2022

본 논문에서는 2021년 9월 동해에서 수행된 초장거리 대역확산 수중음향통신의 해상실험 결과를 제시한다. 8개의 수직 배열 센서를 이용하여 수중음향통신 신호를 수집하였으며, 전송 거리는 160 km로 하였다. 송신 신호로 30 bps의 다중 코드 대역 확산 방식과 100 bps의 처프 대역확산 방식이 사용되었다. 실험 결과 단일 채널에서 채널 부호화 기법이 적용되지 않은 경우에 높은 비트 오류율을 나타내었으나 각 수신 채널에서 프레임 동기화를 수행한 후 신호들에 등이득 조합 다이버시티 기법을 적용하면 비부호화 비트 오류율이 순방향 오류 정정 한계인 0.1 이하로 감소하였다.

• 한국음향학회지
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• 제40권6호
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• pp.546-554
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• 2021

수중 탐지를 위한 합성개구소나(Synthetic Aperture Sonar, SAS) 신호처리에서는 탑재플랫폼이 직선경로를 따라 주행한다고 가정한다. 그러나 실제로는 플랫폼의 복잡한 운동에 따른 궤적 교란으로 인해 SAS 영상에 번짐과 같은 왜곡이 발생한다. 본 연구에서는 예인형 SAS 개발을 위해 궤적 교란에 의한 SAS 영상 왜곡을 개선하기 위한 방법으로서, Redundant Phase Center (RPC)을 이용한 예인체 운동 추정 및 영상 보정, 그리고 자동 초점 기법인 Phase Gradient Autofocus (PGA) 기법에 대해 검토하였다. 그리고 시뮬레이션을 통해, sway로 인해 왜곡된 SAS 영상에 이 기법들을 적용하고 그 성능 및 유효성에 대해 살펴보았다.

• 대한공업교육학회지
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• 제35권2호
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• pp.224-237
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• 2010

수중 운동체가 가동할 때 돔 앞쪽에 설치된 센서에 유기되는 진동파 소음은 구조를 통해 전달된다. 구조를 통해 전달되는 소음과 진동이 음향 센서의 성능을 저하시키는 요인이 되지 않도록 구조물로 타고 들어오는 진동파를 효과적으로 차단하기 위하여 본 연구에서는 CRP(Carbon Reinforced Plastic)와 SNORE링(Self-NOise REduction Ring)를 설치하고 주파수에 따른 변위와 응력의 변화를 관찰하였다. 곡면 구조물의 재질은 알루미늄이며 최대 외경 530mm, 길이 215mm 정도이다. 곡면 구조물의 전면부는 직경이 270mm이며 평면형상으로 되어 있다. 주파수에 따른 CRP와 SNORE 링 부착 전후에서의 응력 감소율을 시뮬레이션 하였으며 12kHz와 15kHz 주변에서는 95% 이상의 감소율을 보였다. 음향 센서의 부착 위치에 따른 응력의 변화를 계산하였으며 중심부에서 가장 높게 나타났고 20mm, 40mm 떨어진 곳으로 이동할수록 응력의 크기가 낮게 나타났다. 본 연구의 결과는 음향센서의 감도를 높이는데 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.267-275
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• 2017

Time of difference of arrival (TDOA) method using passive sonar sensor array has normally been used to estimate the location of a concealed moving target in underwater environment. Particle filter has been introduced for effective target estimation for non-Gaussian and nonlinear systems. In this paper, we propose a GPU-based acceleration of target position estimation using particle filter and propose efficient embedded system and software architecture. For the TDOA measurement from the passive sonar sensor, we use the generalized cross correlation phase transform (GCC-PHAT) method to obtain the correlation coefficient of the signal using FFT and we try to accelerate the calculation of GCC-PHAT based TDOA measurements using FFT with GPU CUDA. We also propose parallelization method of the target position estimation algorithm using the GPU CUDA to update the state of each particle for the target position estimation using the measured values. The target estimation algorithm was verified using Matlab and implemented using GPU CUDA. Then, we realized the proposed signal processing acceleration system using NVIDIA Jetson TX1 as the target board to analyze in terms of the execution time. The execution time of the algorithm is reduced by 55% to the CPU standalone-operation on the target board. Experiment results show that the proposed architecture is a feasible solution in terms of high-performance and area-efficient architecture.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권12호
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• pp.2151-2156
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• 2006

수중음향통신을 위한 빔형성 기법은 대역폭이 반송주파수에 비해서 큰 광대역 신호 특성을 고려해야한다. 수중 음향통신에서는 협대역 신호가정이 성립하지 않는다. 본 논문에서는 기저 대역 배열신호 모델을 이용한 수중음향통신 광대역 FIR 빔형성기에 대해서 논한다. 반송주파수 25Hz, 심볼 속도 5kHz인 QPSK 방식의 수중음향통신에 있어서 광대역 FIR 빔형성기를 고려했다. 배열 센서는 8개의 등방형 센서로 구성된 선형등간격 구조이고, 센서간 간격은 반송주파수 파장의 절반이다 컴퓨터 모의실험을 통하여 각 센서에 길이가 2인 FIR 필터를 채택하고 탭간 간격이 심볼 주기의 1/4일 때 광대역 FIR 빔형성기는 최적 신호 대 간섭잡음비에 근접하였으며, 기존의 통상적인 협대역 빔형성기보다 신호 대 간섭 잡음비가 0.5dB 향상된 결과를 보였다. 광대역 FIR 빔형성기의 성능은 FIR 필터 길이가 특정 값 이상으로 커지면 더 나빠지고, 탭간 간격이 심볼 주기의 절반보다 작으면 탭간 간격은 성능에 영향을 주지 않았다. 탭간 간격 이 심볼 주기와 같은 경우에, 훈련 신호열이 통상적인 경우보다 더 많이 필요하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.41-49
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• 2014

능동 합성개구면소나에 의한 해저부설 소형물체 탐지처리 기술은 공간적 제약을 받는 소형 무인화 시스템에서 짧은 센서어레이 사용이 가능하므로 개구면 합성처리에 의해 탐지성능을 올릴 수가 있다. 하지만 플렛폼의 정속도 직선기동에 의한 제한조건은 여러 가지 외부 환경요인과 정확한 위상차 합성 처리에 있어서 많은 오차를 유발하게 된다. 본 연구에서는 이러한 시스템에 탑재되는 능동형 합성개구면처리에 대한 적용 가능성을 분석하고, 전용 시뮬레이터를 구성하여 진행경로 변동에 의해 발생되는 위상차 부정합에 따른 탐지해상도 성능변화를 비교 검토하고자 한다. 시뮬레이션은 코히어런트 초점처리 모델에 경로변동 모듈을 추가하여 실행하였으며, 결과에서 알 수 있듯이 합성개구면처리에 의한 해저 소형물체 탐지성능은 플렛폼의 경로변동에 의한 위상차 부정합 및 S/N비 변화에 의해 많은 변화가 있음을 알 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제42권4호
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• pp.357-363
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• 2023

다양한 신호가 혼합된 수중 신호로부터 각각의 신호를 분리하는 기술은 오랫동안 연구되어왔지만, 낮은 품질의 수중 신호의 특성 상 쉽게 해결되지 않는 문제이다. 현재 주로 사용되는 방법은 Short-time Fourier transform을 사용하여 수신된 음향신호의 스펙트로그램을 얻은 뒤, 주파수의 특성을 분석하여 신호를 분리하는 기술이다. 하지만 매개변수의 최적화가 까다롭고, 스펙트로그램으로 변환하는 과정에서 위상 정보들이 손실되는 한계점이 지적되었다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 긴 시계열 신호 처리에서 좋은 성능을 보인 Dual-path Recurrent Neural Network을 기반으로, 다중 채널 센서로부터 생성된 입력신호인 3차원 텐서를 처리할 수 있도록 변형된 Tripple-path Recurrent Neural Network을 제안한다. 제안하는 기술은 먼저 다중 채널 입력 신호를 짧은 조각으로 분할하고 조각 내 신호 간, 구성된 조각간, 그리고 채널 신호 간의 각각의 관계를 고려한 3차원 텐서를 생성하여 로컬 및 글로벌 특성을 학습한다. 제안된 기법은, 기존 방법에 비해 개선된 Root Mean Square Error 값과 Scale Invariant Signal to Noise Ratio을 가짐을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제24권4호
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• pp.230-237
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• 2005

수중음향 시스템에서는 이동 표적에 대한 상태 추정 및 표적 식별 등의 목적을 위해서 표적 방위 추적은 필수적이다. 그러나 감시영역에 근접 또는 교차 표적 등이 존재하는 다수 표적 상황에서의 방위 추적은 매우 어려운 문제로 다양한 접근방법으로 연구되어 왔다. SWORD는 배열 센서 신호의 출력 공분산 행렬로부터 방위 변위를 추정하여 표적을 추적함으로써 별도의 정보 연관 과정이 필요 없는 단순한 구조의 다중 표적 방위 추적 알고리즘을 제안하였으며, RYU 등은 표적 조향 벡터 (target steering vector)와 배열 센서 공분산 행렬의 신호 고유 벡터 (signal eigenvector)가 선형결합 관계임을 이용하여 교차 표적 (cross target)에 대해서도 우수한 성능을 나타내는 효율적인 알고리즘을 제안하였다. 또한 HWANG 등은 잡음 고유 벡터 (noise eigenvector)와 표적 조향 벡터가 직교 관계임을 이용하여 RYU의 알고리즘과 동일한 성능을 유지하면서 연산량을 개선한 알고리즘을 제안하였다. 그러나 기존의 방법은 코히어런트 (coherent) 다중 표적인 경우에는 추적 성능이 저하되는 단점이 있다. 본 논문에서는 배열 센서의 공분산 행렬로부터 추정할 수 있는 신호 고유 벡터와 잡음 공분산 행렬 (noise covariance matrix)의 특성을 이용하여 코히어런트 다중 표적에 대해 추적 성능을 유지할 수 있는 다중 표적 방위 추적 알고리즘을 제안하였으며, 근접 및 교차 기동하는 표적에 대한 시뮬레이션을 통하여 비코히어런트 (incoherent)와 코히어런트 다중 표적에 대해 추적 성능이 우수함을 확인하였다.