본 연구는 해저면의 뻘, 모래, 자갈, 패류 등을 초음파를 이용하여 형태별로 신호패턴을 데이터베이스로 구축한 후, 바다 현장에서 어군탐지기에 수신된 아날로그 신호를 A/D변환기를 사용하여 디지털 신호로 변환하고, 이 신호를 컴퓨터에서 가공, 분석한 후 DB에 있는 신호패턴과 실시간으로 비교하여 해저면 목표물을 인식할 수 있는 판독시스템을 개발하는 것이다. 지금까지 연구한 결과를 바탕으로 많은 실험을 거친 후(수조 및 현장 실험 등) 침전물의 데이터를 세밀히 샘플링하여 분석하면 해저면의 저질 상태 및 침전물들의 정확한 정보를 알아낼 수 있다. 또한, 수중에서 어종별로 어체에서 반사되는 초음파 특성과, 해저면에서 뻘과 딱딱한 패류 껍질, 모래, 자갈 등에서 반사되는 초음파 특성 등을 1차 신호와 2차, 3차 신호들에 대한 성분을 분석하여, 해저 목표물을 나타내는 1차 신호의 필요한 값은 추출하고, 그 외의 2차, 3차 신호는 필터링 시키는 해저면 판독시스템을 개발하는 것이다.
본 연구는 해저면의 뻘, 모래, 자갈, 패류 등을 초음파를 이용하여 형태별로 신호패턴을 데이터베이스로 구축한 후, 바다 현장에서 어군탐지기에 수신된 아날로그 신호를 A/D변환기를 사용하여 디지털 신호로 변환하고, 이 신호를 컴퓨터에서 가공, 분석한 후 DB에 있는 신호패턴과 실시간으로 비교하여 해저면 목표물을 인식할 수 있는 판독시스템을 개발하는 것이다. 지금까지 연구한 결과를 바탕으로 많은 실험을 거친 후(수조 및 현장 실험 등) 침전물의 데이터를 세밀히 샘플링하여 분석하면 해저면의 저질 상태 및 침전물들의 정확한 정보를 알아낼 수 있다. 또한, 수중에서 어종별로 어체에서 반사되는 초음파 특성과, 해저면에서 뻘과 딱딱한 패류 껍질, 모래, 자갈 등에서 반사되는 초음파 특성 등을 1차 신호와 2차, 3차 신호들에 대한 성분을 분석하여, 해저 목표물을 나타내는 1차 신호의 필요한 값은 추출하고, 그 외의 2차, 3차 신호는 필터링 시키는 해저면 판독시스템을 개발하는 것이다.
In this study, we will develop the sea surface interpretation system that can aware the target in the bottom of the sea. we will setup the database whose records would be the signal patterns of formation about mud, sand, rock and sea shell achieved by using supersonic. then we will convert analog si...
In this study, we will develop the sea surface interpretation system that can aware the target in the bottom of the sea. we will setup the database whose records would be the signal patterns of formation about mud, sand, rock and sea shell achieved by using supersonic. then we will convert analog signal received in fish detector to digital one using A/D converter So we can process and analyze this signal pattern then compare it to the one in our Database at the real time to identify the target in the bottom of the sea. After enough times of experiments from the background of the results that have been achieved from many studies(including a water tank experiment and a field investigation), we can aware the exact information of the sediment and the sand in the sea. By analyzing the first, second and third signal of the supersonic characters reflected from the body of a fish categorized by its family and from the body of shellfish, muddy sand, sand and rocks, We will develop the sea surface decipherment system which abstracts the first signal that shows the target in the bottom of the sea and makes the second and third signals filtering.
In this study, we will develop the sea surface interpretation system that can aware the target in the bottom of the sea. we will setup the database whose records would be the signal patterns of formation about mud, sand, rock and sea shell achieved by using supersonic. then we will convert analog signal received in fish detector to digital one using A/D converter So we can process and analyze this signal pattern then compare it to the one in our Database at the real time to identify the target in the bottom of the sea. After enough times of experiments from the background of the results that have been achieved from many studies(including a water tank experiment and a field investigation), we can aware the exact information of the sediment and the sand in the sea. By analyzing the first, second and third signal of the supersonic characters reflected from the body of a fish categorized by its family and from the body of shellfish, muddy sand, sand and rocks, We will develop the sea surface decipherment system which abstracts the first signal that shows the target in the bottom of the sea and makes the second and third signals filtering.
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제안 방법
패류별 신호를 분류하고 검색이 용이하게 하기 위한 데이터베이스의 설계가 필수적이다. 따라서 빠른 시간에 저장과 검색이 가능하도록 객체지향형 데이터베이스를 활용하며, 객체인식 시스템을 사용하여 모듈화 및 객체화를 실현할 수 있도록 패턴매칭 시스템을 설계 한다. 각 모듈별로 데이터베이스에 저장될 자료들과 필요한 프로그램들은 다음과 같다.
본 연구개발에서는 남해안(고흥, 여수에서 패류(키조개)를 채취하는 잠수부와 함께 여러 차례에 걸쳐 해저의 뻘, 모래, 자갈 및 어 · 패류에 대한 초음파 신호를 수집하여, 디지털 신호로 변환한 후, 데이터베이스로 구축하였다. 그리고 이들의 신호패턴이 서로 구별될 수 있음을 알 수 있었다.
사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 하기 위하여 한글로 화면을 설계하고 버튼을 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 하며, 향후 터치 스크린으로의 전환을 고려하여 제작한다. 또한 사용자가 버튼을 보면 바로 작업상황을 쉽게 인식할 수 있도록 한글 안내 메시지를 출력하고 도움말 기능을 삽입하여 최대한 편리하고 쉽게 사용이 가능하며 최대의 기능을 발휘할 수 있도록 한다.
초음파 발생기 50[㎑]에서 송신하여 되돌아 온 아날로그 신호는 증폭되어 A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환된다. 신호분석기는 디지털신호를 분석하여 물체에 따라 독자적인 패턴을 생성해 내며, 저주파 송 · 수파기는 배열구조 센서 채용을 통한 지향성이 강한 진동자로 개선하고자 한다[3, 4].
신호패턴을 분석한 데이터를 해당 어 · 패류의 데이터베이스에 저장하고 검색하며, 사용자의 요구에 맞게 정보를 제공할 수 있도록 하는 일련의 과정으로 실험을 통하여 얻어진 데이터와 실제 어 · 패류를 탐지하여 얻어진 데이터를 비교 분석 할 수 있도록 저장한다.
성능/효과
물론 장소에 따라 외부요인들에 의해 꼭 같은 결과가 나오지 않을 수도 있다. 그러나 이러한 기초 실험을 통하여 바다 속 키조개 서식지의 발견이 가능함을 확인하였다.
따라서 본 연구개발을 통하여 일반 어군탐지기의 기능은 물론 해저면 및 뻘 속의 패류를 인식하는 탐지기의 개발이 가능함을 발견하였다. 또한 해저면의 어패류의 분포는 잠수를 통하지 않고는 불가능한 열악한 조업조건으로 인하여 어업인구가 급속하게 감소하는 추세이나, 본 시스템의 개발에 따라 생산성이 향상되고 소득이 증대되면, 자연 어업인구도 늘어나리라고 본다.
본 연구에서는 어군탐지기에 수신된 아날로그 신호를 A/D변환기로 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터에서 가공, 분석한 후, 이미 데이터베이스에 저장된 각 형태별 신호패턴과 비교하면 해저저 질 상태의 판독이 가능함을 보였다. 따라서 해저면 판독시스템이 실용화되면 잠수부가 직접 바다 속에 들어가지 않고서도 키조개 등의 서식지에 대한 기초자료를 손쉽게 얻을 수 있을 것이다.
실험 결과를 통하여 뻘에서는 2차 반사가 거의 없으며, 모래에서는 2차 반사가 약간 존재하였고, 자갈에서는 3차 반사신호까지도 존재함은 알 수 있다. 좀 더 정확한 분석을 위해 순수하게 뻘만 존재하는 경우([그림 4])와 삘 속에 키조개가 서식하는 경우([그림 8])을 비교하여 볼 수 있다.
후속연구
본 연구에서는 어군탐지기에 수신된 아날로그 신호를 A/D변환기로 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터에서 가공, 분석한 후, 이미 데이터베이스에 저장된 각 형태별 신호패턴과 비교하면 해저저 질 상태의 판독이 가능함을 보였다. 따라서 해저면 판독시스템이 실용화되면 잠수부가 직접 바다 속에 들어가지 않고서도 키조개 등의 서식지에 대한 기초자료를 손쉽게 얻을 수 있을 것이다. 또한 짧은 시간에 넓은 해역에 대한 해저저 질 판독과 키조개의 분포해역 및 자원량을 파악함으로서 자원관리형 어업의 좋은 모델이 될 뿐만 아니라, 잠수부들의 작업시간 단축으로 인한 인력절감, 생산량의 조절, 어민들의 소득증대에 크게 기여할 수 있을 것이다.
따라서 해저면 판독시스템이 실용화되면 잠수부가 직접 바다 속에 들어가지 않고서도 키조개 등의 서식지에 대한 기초자료를 손쉽게 얻을 수 있을 것이다. 또한 짧은 시간에 넓은 해역에 대한 해저저 질 판독과 키조개의 분포해역 및 자원량을 파악함으로서 자원관리형 어업의 좋은 모델이 될 뿐만 아니라, 잠수부들의 작업시간 단축으로 인한 인력절감, 생산량의 조절, 어민들의 소득증대에 크게 기여할 수 있을 것이다.
또한 한 · 일 어업협정에서 문제시되었던 황금 어장에 대한 정보를 선박의 GPS와 함께 데이터 베이스를 구축하여 차기의 상황에 기초자료로 활용할 수 있다.
따라서 본 연구개발을 통하여 일반 어군탐지기의 기능은 물론 해저면 및 뻘 속의 패류를 인식하는 탐지기의 개발이 가능함을 발견하였다. 또한 해저면의 어패류의 분포는 잠수를 통하지 않고는 불가능한 열악한 조업조건으로 인하여 어업인구가 급속하게 감소하는 추세이나, 본 시스템의 개발에 따라 생산성이 향상되고 소득이 증대되면, 자연 어업인구도 늘어나리라고 본다.
이들 중 수중에 있는 목표물 식별은 잘 이루어지고 있지만, 해저면을 중심으로 나타나는 현상, 즉 뻘의 상태 구별(부드러운 뻘, 딱딱한 뻘, 굴곡이 많은 뻘 등), 뻘과 모래와 자갈이 섞여 있는 상태, 버려진 패류 껍질, 살아 있는 패류 등 많은 종류의 물질이 있어 경사가 완만하면서 뻘이 많은 우리 나라에서는 이들을 식별할 수 있는 연구가 필요하다.
이러한 연구가 이루어지면 충남서산의 서해안 및 고흥, 여수를 비롯한 남해안 일대에서 서식하고 있는 키조개를 잠수부가 바다 속에 들어가지 않고 선박 위에서 키조개의 존재여부를 알아내는 곳에 활용할 수 있으며, 기존의 어군탐지기에서 저질 속의 여러 물체를 구별하지 못한 것을 이 시스템을 통해 정확히 구별할 수 있어서 외국에서만 수입되어 왔던 어군탐지기를 개선된 국산 어군탐지기로 전환하여 활용할 수 있다.
향후 연구과제로는 대형 수조 및 바다 현장에서 여러 가지 환경을 고려한 실험을 통하여 정확한 패턴 데이터베이스를 구축하는 것과 효율적인 패턴 검색 알고리즘을 개발하는 것이다.
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