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논문 상세정보

비백색 잡음 환경에서 정합필터 성능개선을 위한 백색화 기법

Whitening Method for Performance Improvement of the Matched Filter in the Non-white Noise Environment

초록

비백색잡음(non-white noise)인 잔향(reverberation)이 신호탐지(signal detection)의 주 방해신호인 천해 능동소나(active sonar) 환경에서의 표적탐지는 선백색화기(pre-whitener)를 사용하여 수신신호를 백색화한 후 백색잡음에서 최적 탐지기(optimum detector)인 정합필터를 사용한다. 그러나 이 방법은 잔향이 비정상(non-stationary) 특성을 가지기 때문에 구현이 매우 힘들다. 기존의 연구에 따르면 이러한 잔향은 지역적 정상상태(local stationary).라고 가정할 수 있다. 본 논문에서는 먼저 잔향신호의 지역적 정상상태의 범위를 추정(estimation)하고, 이 추정을 바탕으로 비백색 잔향신호 환경에서 선백색화 블록 정규화 정합필터(pre-whitening block normalized matched filter)의 성능을 개선할 수 있는 선백색화 기법을 제안하였다. 제안된 잔향신호의 백색화 기법은 표적신호 전 후의 잔향신호를 사용하여 처리블록(processing block)을 백색화하기 때문에 기존의 백색화 기법보다 우수한 성능을 보였다. 제안된 백색화 기법을 이용한 탐지기의 성능을 평가하기 위해 우리나라 인근해역에서 실측된 데이터를 이용하여 컴퓨터 모의실험을 수행하였다. 모의실험 결과 제안된 기법을 사용한 탐지기는 기존의 백색화 기법을 사용한 탐지기보다 우수한 탐지선응을 보였다.

Abstract

In shallow water active sonar environment, reverberation which is a non-white noise is one of the main source of performance degradation of target detection. In this case, the received signal is whitened before applying matched filter known as an optimum filter in the presence of white noise. However implementation of this method is very difficult because of the non-stationary characteristic of reverberation. Traditionally reverberation is assumed local stationary. In this paper, we estimate a range of stationary of reverberation signal, and then propose a pre-whitening method which improve the performance of pre-whitening block normalized matched filter in presence of non-white reverberation noise. Proposed whitener shows better whitening performance than traditional whitener because it use later as well as before reverberation of target signal. To evaluate performance of the proposed whitener, an actual measurement data sampled at the East-Sea is used for computer simulation. The target detector with new whitener is shown better performance than detector with traditional whitener.

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