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문제 정의
- 실제 해상상태의 소음원은 일반적으로 3차원 공간에 위치해 있기 때문에 앞선 연구들로 찾는 것에 많은 제약이 있었으며 위치를 추정하기 위해서는 여러 개의 수중청음기가 필요하게 된다. 본 연구에서는 신호발생기 한 개와 두 개의 수중청음기를 가지고, 수중소 음원이 각기 다른 속도로 왕복 운행한다고 가정하였을 때, 도플러 효과를 기반으로 위치를 추정하는 기법을 제안한다. 위치 추정을 하는 알고리즘의 주된 원리는 도플러 효과를 확인할 수 있는 스펙트로그램에서 최소자승법을 이용하여 도플러 변이가 일어나는 지점(t0,f0)을 찾는 것과 최단접근점을 찾는 것이다.
가설 설정
- 1과 같다. 기준이 되는 신호발생기(Signal Generator, SG)를 선수쪽 배 하단 면에, 소음 원은 Fig. 1과 같이 운항체의 내부에 위치해 있다고 가정하였다. 이때 수중청음기 Hy2는 왕복하여 이동하고 있는 배의 신호발생기 경로의 수직선상 아래 r00만큼 떨어진 곳에 배치를 하고 나머지 하나 수중 청음기 Hy1은 수평선상에 d만큼 떨어진 곳에 놓는다.
- 먼저 배의 크기가 30 m × 20 m × 10 m라 할 때 배 하단면 신호발생기는 80 Hz로소음원은 120 Hz의 주파수를 내고 있으며 신호발생 기를 기준으로 (20 m, 8 m, 6 m)에 위치해 있다고 가정하였다.
- (1)을 바탕으로 시간에 따라 변화하는 주파수를 그린 그래프로서 그래프 형상에 영향을 미치는 변수로는R0, v, t0, f0가 있다. 본 연구에서 위치 추정 알고리즘은 v는 알고 있다고 가정하고 R0, t0, f0를 찾는 것이다.
- 전자는 소음원과 신호발생기가 1차원 위치라는 조건 때문에 배의 진행경로 위에 놓이게 되는데 수중청음기로부터 떨어진 거리가 같게 되어 최단접근점은 고정값이 된다. 후자는 이러한 최단접근점이 달라짐을 오로지 도플러 중심의 시간차로 해결하고자 하였으나 어떻게 도플러 중심을 찾는지는 언급이 되어 있지 않고 알고 있는 상태라 가정하였다. 실제 해상상태의 소음원은 일반적으로 3차원 공간에 위치해 있기 때문에 앞선 연구들로 찾는 것에 많은 제약이 있었으며 위치를 추정하기 위해서는 여러 개의 수중청음기가 필요하게 된다.
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