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동해에서의 삼중 선 배열 센서들의 잡음 상관관계 분석
Analysis on Noise Correlation of Triplet Line Array Sensors in the East Sea 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.34 no.6, 2015년, pp.479 - 486  

류영우 (국방과학연구소) ,  정의철 (국방과학연구소) ,  천승용 (국방과학연구소)

초록
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삼중 선 배열은 좌/우 구분된 표적 방위 탐지와 선 배열의 높은 지향지수와 같은 장점을 지닌다. 그러나 이를 구현하기 위해서는 선 배열 대비 높은 연산능력과 센서 간의 좁은 간격으로 인한 높은 센서 간 상관관계를 고려하여야 한다. 연산능력은 급격한 하드웨어의 발달로 다양한 적응빔형성 기법 / 신호처리 기법을 적용하기에 문제가 없으나, 적용 가능한 최적의 신호처리 기법을 파악하고 표적 탐지 능력을 향상시키기 위해서는 수중에서 운용하는 삼중 선 배열로 수신되는 잡음 신호에 대한 센서 간 상관관계에 대한 분석이 필수적으로 수행되어야 한다. 본 논문에서는 동해에서 획득한 실험 데이터를 이용하여 삼중 선 배열을 구성하는 삼중 센서의 각 센서간 잡음 신호의 상관관계, 선형으로 나열된 삼중 센서 잡음 신호간 상관관계, 각 채널에서의 잡음 신호의 시변 특성 분석을 수행하였다. 도출된 결과를 바탕으로 삼중 선 배열의 특성을 고려한 빔형성 및 신호처리 기법에 필요한 정보를 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A triplet line array has a capability for solving left/right ambiguity problem and high directivity of line array. For this, high computational powers and correlation between nearby sensors must be considered. Hardware powers are dramatically increased, so various adaptive beamforming techniques and...

주제어

#잡음 상관관계   #삼중선배열  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 삼중 선 배열에서의 잡음 상관관계로 인한 배열 이득 감소에 대한 분석을 수행하기에 앞서, 해상실험을 수행하여 획득한 실 데이터를 분석하여 삼중선 배열의 각 센서간 잡음 상관관계를 우선 확인하였다.
  • 세 청음기에 대한 잡음 상관관계 분석을 위해 , 세 청음기 A, B, C간의 상관관계를 A/B, B/C, C/A 조합으로 구성하여 분석하였다. 분석 방법으로는 Eq.
  • 이처럼 삼중 선 배열의 실질적인 잡음 상관관계를 확인하기 위해, 동해에서 해상실험을 수행하여 획득한 데이터에 대해 세 청음기간의 주파수 별 잡음 상관관계, 삼중 센서간의 상관관계, 잡음의 시변 특성 분석을 수행하였으며, 그 결과를 향후 배열의 규모 및 부 배열 기반의 빔형성 기법 설계에 활용하고자 한다.

대상 데이터

  • 삼중 선 배열 수신 신호의 상관관계 분석을 위해 수심 1300~1500 m의 동해 해역에서 배열을 예인하며 데이터를 획득하였으며(Fig. 5), 당시 예인속도에 따른 배열의 심도는 Table 1과 같다.

이론/모형

  • 세 청음기에 대한 잡음 상관관계 분석을 위해 , 세 청음기 A, B, C간의 상관관계를 A/B, B/C, C/A 조합으로 구성하여 분석하였다. 분석 방법으로는 Eq.(10)과같이 MSC(Magnitude Square Coherence)를 적용하였으며, B/C와 C/A에 대한 수식은 동일하므로 생략하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
삼중 선 배열의 장점은 무엇인가? 삼중 선 배열은 좌/우 구분된 표적 방위 탐지와 선 배열의 높은 지향지수와 같은 장점을 지닌다. 그러나 이를 구현하기 위해서는 선 배열 대비 높은 연산능력과 센서 간의 좁은 간격으로 인한 높은 센서 간 상관관계를 고려하여야 한다.
선 배열의 단점은 무엇인가? 길이가 긴 배열을 통한 높은 배열 이득과 플랫폼으로부터의 이격을 통한 플랫폼 소음 영향 감소 효과를 얻기 위해 선 배열을 운용한다. 그러나 선 배열은 좌/우 대칭 방위에서 입사되는 신호의 경우 동일한 시간지연을 가지고 수신되어 좌/우 구분이 불가하다는 단점을 지닌다. 이를 극복하기 위해, 하나의 센서에 세 개의 청음기를 삼각으로 배치한 삼중 센서를 선형으로 나열하여 구성한 삼중 선 배열이 고안되었다.
삼중 선 배열을 구형하기 위해서 고려해야 할 사항은 무엇인가? 삼중 선 배열은 좌/우 구분된 표적 방위 탐지와 선 배열의 높은 지향지수와 같은 장점을 지닌다. 그러나 이를 구현하기 위해서는 선 배열 대비 높은 연산능력과 센서 간의 좁은 간격으로 인한 높은 센서 간 상관관계를 고려하여야 한다. 연산능력은 급격한 하드웨어의 발달로 다양한 적응빔형성 기법 / 신호처리 기법을 적용하기에 문제가 없으나, 적용 가능한 최적의 신호처리 기법을 파악하고 표적 탐지 능력을 향상시키기 위해서는 수중에서 운용하는 삼중 선 배열로 수신되는 잡음 신호에 대한 센서 간 상관관계에 대한 분석이 필수적으로 수행되어야 한다.
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참고문헌 (6)

  1. D. T. Hughes, Aspects of cardioid processing (SACLANTCEN, SR-329, 2000). 

  2. S. Y. Chun and H. Y. Lee, "Port/starboard discrimination beamforming using two sensors in triplet array" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. Suppl.2(s) 32, 136-140 (2013). 

  3. J. Groen, S. P, Beerens, R. Been, and Y. Doisy, "Adaptive Port-Starboard Beamforming of Triplet Line Array," IEEE J. of Oceanic Engineering, 30, 348-359 (2005). 

    상세보기 crossref

  4. M. Azaria and D. Hertz, "Time Delay Estimation by Generalized cross Correlation Methods," IEEE Trans. Acoustics, Speech and Signal Processing, 32, 280-285 (1984). 

    상세보기 crossref

  5. K. K. Lee and J. S. Lee, The study of adaptive beamforming method using bottom-mounted array of sensors (in Korean), (Research report, ADD, 2003), pp. 22-26 

  6. Robert J. Urick, Principles of Underwater Sound 3rd edition (McGraw-Hill, New York, 1983) pp. 36-39 

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