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문제 정의
- 양상태 잔향음 모델은 양상태와 다중상태 소나 시스템의 설계 및 성능 평가뿐만 아니라, 수중 통신 채널 분석에 중요한 자료를 제공한다. 본 논문에서는 음선이론 모델과 중주파수 산란 모델을 사용한 양상태 잔향음 준위 산출 알고리즘을 제안하고, 해상 실험 자료를 사용해 제안된 알고리즘을 검증한다. 중주파수 산란 모델은 실험에 근거한 저주파 단상태 산란 모델 (Chapman - Harris 해수면 산란 모델, Mackenzie 해저면 산란 모델) 과 이론식에 근거를 둔 고주파 산란 모델 (APL-UW 해수면/해저면 산란 모델)을 주파수에 따라 내삽해 단상태 산란 강도를 산출하며, 양상태 정리를 사용해 단상태 산란 강도를 양상태 산란 강도로 확장한다.
- 양상태 잔향음 모델은 양상태와 다중상태 소나 시스템의 설계 및 성능 평가뿐만 아니라, 수중 통신 채널 분석에 중요한 자료를 제공한다. 본 논문에서는 음선이론 모델과 중주파수 산란 모델을 사용한 양상태 잔향음 준위 산출 알고리즘을 제안하고, 해상 실험 자료를 사용해 제안된 알고리즘을 검증한다. 중주파수 산란 모델은 실험에 근거한 저주파 단상태 산란 모델 (Chapman - Harris 해수면 산란 모델, Mackenzie 해저면 산란 모델) 과 이론식에 근거를 둔 고주파 산란 모델 (APL-UW 해수면/해저면 산란 모델)을 주파수에 따라 내삽해 단상태 산란 강도를 산출하며, 양상태 정리를 사용해 단상태 산란 강도를 양상태 산란 강도로 확장한다.
- 사용된 송신 신호는 정현파 신호 (CW signal)와 주파수 변조 신호 (LFM signal)가 사용되었다. 본 연구에서는 정현파 신호를 사용해 제안된 양상태 잔향음 알고리즘을 검증하였다. 분석된 신호의 신호길이는 0.
- 실험 해역의 평균 수심은 약 1340 m 이다. 음속 구조 변동 특성 파악을 위해 4 정점에서 XBT를 사용해 수온구조를 관측하였고 본 논문에서는 Time：1551에 획득한 수온 자료의 데이터 오류로 인해 3 정점에 대한 XBT 자료 만을 표시하였다 (그림. 6). 수온구조 분석 결과 혼합층과 수온약층 이후 수온구조는 유사하나, 수심 약 100m 부근에서 형성된 수온약층의 수심에 따른 수온 변화율이 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있다.
- 실험 해역의 평균 수심은 약 1340 m 이다. 음속 구조 변동 특성 파악을 위해 4 정점에서 XBT를 사용해 수온구조를 관측하였고 본 논문에서는 Time：1551에 획득한 수온 자료의 데이터 오류로 인해 3 정점에 대한 XBT 자료 만을 표시하였다 (그림. 6). 수온구조 분석 결과 혼합층과 수온약층 이후 수온구조는 유사하나, 수심 약 100m 부근에서 형성된 수온약층의 수심에 따른 수온 변화율이 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있다.
가설 설정
- 현재 음파 전달시 야기되는 3차원적 특성에 대해서는 계속적으로 연구가 수행 중에 있으나, 그 결과 발표는 미진한 상태이다. 그러므로 본 논문에서는 그림 3과 같이 음원과 수신기가 비교적 근거리에 위치하고, 동일한 좌표 평면 (거리-수심 평면)에 존재한다고 가정한 후 양상태 정리에 의해 확장된 중주파수 양상태 산란 모델을 사용해 잔향음 준위를 산출한다.
- 제 2 단계로는 경계면과 수신기까지의 음선도달시간, 입사각 및 전달 손실 (TL2m)을 계산하며, 제 3단계에서 산출된 음원과 경계면 사이의 음선들과 경계면과 수신기 사이의 음선들을 조합하고, 양상태 산란 모델을 적용하여 산란 강도 (SSnm)를 산출한다. 이때 경계면은 공간 산란체 (cell scatterer)로 가정한다. 제 4 단계에서는 식 4.
- 제 2 단계로는 경계면과 수신기까지의 음선도달시간, 입사각 및 전달 손실 (TL2m)을 계산하며, 제 3단계에서 산출된 음원과 경계면 사이의 음선들과 경계면과 수신기 사이의 음선들을 조합하고, 양상태 산란 모델을 적용하여 산란 강도 (SSnm)를 산출한다. 이때 경계면은 공간 산란체 (cell scatterer)로 가정한다. 제 4 단계에서는 식 4.
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