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선형마이크로폰 어레이를 이용한 총구 거리 추정 개선 방법
Improvement of Muzzle Localization Using Linear Microphone Array 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.34 no.1, 2015년, pp.60 - 65  

정승우 (KAIST 기계공학과 소음 및 진동제어 연구센터(NOVIC)) ,  김양한 (KAIST 기계공학과 소음 및 진동제어 연구센터(NOVIC))

초록
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본 논문은 다수의 마이크로폰에서 측정된 총소리를 이용하여 총구와 마이크로폰 어레이 중심의 거리를 추정하는 방법을 개선하는 것이다. 은폐된 적의 위치인 총구와 마이크로폰 어레이 사이의 거리 추정은 군사적 목적 달성을 위하여 매우 중요하다. 총소리는 총구에서 추진가스의 팽창에 의해 발생하는 폭발음인 총구 폭풍파와 초음속으로 비행하는 탄환의 공기 파열음인 탄환 충격파로 구성된다. 현재까지 알려진 방법은 두 신호의 입사각과 도달 시간차를 이용하여 저격수의 거리를 추정한다. 그러나 이러한 기존 거리 추정 방법은 두 신호의 측정 입사각이 같은 경우에 거리추정이 불가능한 단점이 있다. 이러한 한계점을 해결하기 위한 방법으로써 탄도 수직거리 증가에 따른 탄환 충격파의 특징 변화를 이용한 새로운 거리를 추정 방법을 제안하였으며 이를 사격 실험을 통해 증명하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we used the sound of gunshots recorded by multiple microphones to increase the accuracy of the calculation of the distance between sniper and the microphone array. This method is crucial for achieving military objectives. Gunshots are comprised of the explosion of driving gas from the...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 은폐된 적을 탐지하기 위해 시각 및 청각 정보를 이용한 방법이 있으나 시각정보에 의한 방법의 경우 특수 위장복과 장비의 발달로 인해 탐지가 제한되는 단점이 있다. 그러나 청각 정보인 총소리는 원거리까지 잘 전파되기 때문에 이러한 총소리를 이용하여 은폐된 적과 마이크로폰 어레이 중심 사이의 거리를 추정하는 방법을 개선하고자 한다.
  • 일반적인 음원의 경우 거리 추정이 어렵지만 탄환이 초음속일 경우 총소리는 위와 같이 두 신호가 발생하고 각각 전파 원리가 다름으로 인해 거리를 추정할 수 있게 된다. 먼저 기존 거리 추정 방법의 원리와 한계점에 대해 알아보도록 하겠다.
  • 실험 목적은 기존 거리 추정이 되지 않는 구간에서 새로운 거리 추정 방법을 사용함으로써 총구와 마이크로폰 어레이 중심사이의 거리 추정을 하는 것이다. 이와 같은 목적 달성을 위한 실험 장치 구성 및 측정 조건은 다음과 같다.
  • 이를 위해 총소리의 전파 특징을 이용한 기존 거리 추정 방법의 원리와 한계점을 확인하고 이를 개선하는 새로운 거리 추정 방법을 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
총소리는 어떻게 나뉘어지는가? 본 연구에서 핵심 용어인 총소리는 추진가스의 팽창에 의한 총구 폭풍파와 초음속 탄환에 의한 공기 파열음인 탄환 충격파로 나눠진다.[1] 총구 폭풍파는 포강 내 고온, 고압의 추진제 가스가 총구를 이탈하는 순간에 한번 발생하는 음원으로 총구 전방 수십 미터 이상에서 점 음원으로 나타나며 음파속도로 전파된다.
총구 폭풍파란 무엇인가? 본 연구에서 핵심 용어인 총소리는 추진가스의 팽창에 의한 총구 폭풍파와 초음속 탄환에 의한 공기 파열음인 탄환 충격파로 나눠진다.[1] 총구 폭풍파는 포강 내 고온, 고압의 추진제 가스가 총구를 이탈하는 순간에 한번 발생하는 음원으로 총구 전방 수십 미터 이상에서 점 음원으로 나타나며 음파속도로 전파된다.[2] 초음속 탄환에 의한 공기 파열음인 탄환 충격파는 탄환이 유체 속을 음속보다 빠른 속도로 이동할 때, 압력변화의 파면이 중첩되어 발생한다.
거리 추정 방법에서 탄환 충격파를 N파라고 말하는 이유는 무엇인가? 여기서 탄환 충격파를 N파라고 한다. 그 이유는 초음속인 탄환의 모양에 의해 유체의 흐름이 급격하게 변화하기 때문에 압력 변화 파면이 중첩되어 두 번의 갑작스런 압력 상승이 발생하기 때문이다. 두 번의 불연속성들은 보통 선수파와 꼬리파라고 부르며 지속시간 만큼 분리되어 나타난다.
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참고문헌 (6)

  1. ISO 17201-4:2006(en), Acoustics - Noise from shooting ranges - Part 4: Prediction of projectile sound. 

  2. K. J. Kang, "An evaluation of silencer characteristics by live firing test" (in Korean), Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology 10, 217-224 (2007). 

  3. H. E. Bass, B. A. Layton, and L. N. Bolen, "Propagation of medium strength shock waves through the atmosphere," J. Acoust. Soc. Am. 82, 306-310 (1987). 

  4. J. W. DuMond, E. R. Cohen, W. K. H. Panofsky, and E. Deeds, "A determination of the wave forms and laws of propagation and dissipation of ballistic shock waves," J. Acoust. Soc. Am. 18, 97-118 (1946). 

  5. G. B. Whitham, Communication on Pure and Applied Mathematics (A wiley company, New York, 1952), pp 301-348. 

  6. W. Snow, "Survey of acoustic characteristics of bullet shock waves," Audio and Electroacoustics, IEEE Transactions on 15. 4, 161-176 (1967). 

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