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수온의 단주기 변동이 있는 동해에서의 정합장처리 실험 : MAPLE 0310

Matched Field Processing Experiment in the East Sea of Korea Characterized by Short Period Fluctuating Temperature: MAPLE 0310

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.24 no.6, 2005년, pp.317 - 324  

김성일 (국방과학연구소) ,  홍준석 (국방과학연구소) ,  김의형 (국방과학연구소) ,  김영규 (국방과학연구소) ,  박정수 (국방과학연구소)

초록
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복잡한 음파전달과 시끄러운 해상 교통량이 많은 천해 환경에서 조용한 수중 표적의 탐지와 위치 추정은 아직까지 많은 문제점들을 남기고 있다. 정합장처리는 적절한 조향 벡터를 구성하기 위하여 음파전달 모델을 이용함으로써 최적의 배열 이득과 위치 추정 정밀도를 제공한다. 그러나 실제로는 아직까지 몇몇 제약조건들 때문에 정합장처리의 성능이 제한되고 있다. 가장 중요한 제약조건은 일반적으로 수중의 환경에 대한 정확한 자료가 부족하다는 것이다. 한국 주변의 천해에서 정합장처리의 성능을 판단하기 위하여 일련의 해상실험인 MAPLE (matched acoustic properties and localization experiment)을 실시해오고 있으며, 본 논문은 2003년 10월에 수직선배열과 이동음원을 이용하여 동해 연안에서 실시한 정합장처리 실험으로부터 획득한 자료를 분석한 결과이다. 정합장처리 알고리즘을 이용하여 음원위치추정을 수행하였다. 실험 해역의 수온구조는 내부파 등의 단주기 변동의 영향을 크게 받는 것으로 알려져 왔으며, 본 논문의 정합장처리 결과에서도 단주기변동의 영향을 받아 부엽준위가 증가한 것으로 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Detection and localization of a quiet target in shallow water environments is a challenging problem because of the complicated acoustic Propagation and the Prevalence of loud surface ship interference. Matched Field Processing (MFP) can help address the concern by using a Propagation model to determ...

주제어

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문제 정의

  • 이에 따라 한국 내에서는 동해에서 정합장처리 기법의 적용가능성 연구를 수행해오고 있으몌13〜25], 최근에는 이동음원을 이용한 몇 번의 해상실험을 통하여 변동이 큰 동해에서 표적을 탐지하고자하는 연구가 이루어져왔다{26-2凱 특히, 2002년부터 국방과학연구소에서는 시공간 해양환경 변동이 큰 동해에서 정합장처리 기법을 이용한 환경 인자와 표적위치 역산의 성능을 평가하기 위하여 MAPLE 과제를 수행하고 있으며, 실험 장비 제작과 해상실험을 수행해오고 있다. 본 논문에서는 동해 연안의 해양환경 요소와 정합장처리의 상관성을 살피기 위하여 2003년 10월 수심이 약 140m 인 동해 연안에서 길이가 70m 인 16채널의 수직선배열과 예인음원을 이용하여 음향 실험을 실시하고 획득한 자료를 분석하였다.
  • 이에 따라 한국 내에서는 동해에서 정합장처리 기법의 적용가능성 연구를 수행해오고 있으몌13〜25], 최근에는 이동음원을 이용한 몇 번의 해상실험을 통하여 변동이 큰 동해에서 표적을 탐지하고자하는 연구가 이루어져왔다{26-2凱 특히, 2002년부터 국방과학연구소에서는 시공간 해양환경 변동이 큰 동해에서 정합장처리 기법을 이용한 환경 인자와 표적위치 역산의 성능을 평가하기 위하여 MAPLE 과제를 수행하고 있으며, 실험 장비 제작과 해상실험을 수행해오고 있다. 본 논문에서는 동해 연안의 해양환경 요소와 정합장처리의 상관성을 살피기 위하여 2003년 10월 수심이 약 140m 인 동해 연안에서 길이가 70m 인 16채널의 수직선배열과 예인음원을 이용하여 음향 실험을 실시하고 획득한 자료를 분석하였다.

가설 설정

  • WNGC range versus time estimates from VLA data of Event 4. (a) WNG -1 dB. (b) WNG -3dB.
  • (a) WNG 너 dB.
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참고문헌 (31)

  1. 박정수, 천승용, 이성은, 심태보 , '다중경로 음파전달이 HLA의 근거리 방위탐지에 미치는 영향,' 한국음향학회지 16 (6), 100-105, 1997 

  2. 박정수, 최진혁 '해양에서 근거리효과를 이용한 수동 위치추정 오차분석, '한국음향학회지 20(6). pp.75-81. 2001 

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  9. H.C. Song, WA Kuperman, W.S. Hodgkiss, P. Gerstoft, and J.S. Kim, 'Null broadening with snapshot-deficient covariance matrices in passive sonar,' IEEE J. Oceanic Eng., 28 (2), 250-261, 2003 

  10. J. Capon, R.J. Greenfield, and R.J. Kolker, 'Multidimentional maximum likelihood processing of a large aperture seismic array,' Proc. of the IEEE, 55, 192-211, 1967 

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  14. 박정수, 나영남, 정문섭, 최진혁, 심태보, '짧은 수직 선배열을 이용한 Multitone Matched Field Processing의 성능', 한국음향학회 13회 수중음향학술발표지, 60-63, 1998 

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  16. 황성진, 성우제, 박정수, '특성치 추출 기법에 의한 강인한 정합장처리에관한 연구', 한국음향학회지 20 (7), 83-88, 2001 

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  20. 박정수, 김성일, 김영규, 김재수, '근접한 다중음원환경에서 저소 음음원 탐지를 위한 적응정합장처리'. 효택음향학회 18회 수중음 향학술발표지, 20-24, 2003 

  21. 신기철, 김재수, '음항에너지 최대 대비에 의한 정합장처리'. 2003 한국음향학회 발표지 22 (2s), 171-172, 2003 

  22. 김경섭, 박철수, 성우제. '협대역 신호를 이용한 천해환경 지음향 역산 및 정합장처', 2004 한국음향학회 발표지 23 (2s), 385-388. 2004 

  23. 박정수, 김재수, 김성일, 김영규, '표적의 이동에 의한 영향을 극복하기위한 광대역 정합장처리', 2004 한극음향학회 발표지 23 (2s), 389-392, 2004 

  24. 박정수, 김재수, 김성일, 신기절, 김영규, '적응 정합장처리에서 도파관 공간간섭 필터링'. 한국음향학회지 23 (4), 288-295, 2004 

  25. 한양대학교, 적응 정합장처리를 이용한 해양환경 역산기술 연구 (위탁연구 1차년 보고서), 국방과학연구소 보고서 NSDC-408-040779. 2004 

  26. 박정수, 김성일, 김영규 외, 'MAPLE0310 동해 정합장처리 실험'. 2004 한극음향학회 발표지 23 (1s), 400-403. 2004 

  27. 김성일, 도경철, 나정열, 김구 외, 'MAPLE (Matched Acoustic Properties and Localization Experiment)'. 2004 한극음향학회 발표지 23 (2s). 377-380.2004 

  28. 박정수, 김영규 외. MAPLE0310 정합장처리 해상실험, 국방과학연구소 보고서 NSDC-515-040308. 2004 

  29. R.A. Gramann. ABF ALGORITHMS IMPLEMENTED AT ARL:UT. ARL -UT-EV-92-31, 1992 

  30. N.O. Booth, A.T. Abawi. P.W. Schey,and W.S. Hodgkiss. 'Detectability of Low-Level Broad Band Siganl Using Adaptive Matched-Field Processing with Vertical Aperture Array: IEEE J. of Oceanic Eng., 25, 296-313. 2000 

  31. M. B. Porter, The KRAKEN Normal Mode Program, NRL/MR/5120-92-6920, 1992 

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