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문제 정의
- 본 논문에서는 이렇게 두 인접신호간의 모델링을 통해 겹치는 영역의 신호를 분리하여, 실제 사용되는 빔 폭보다 날카로운 빔을 사용한 것과 같은 효과를 확인하고자 한다.
- 본 논문에서는 중첩된 빔을 방사하는 sonar의 수신신호에 신호처리 기법을 적용하여 빔 해상도를 향상시키는 방법을 제시하고자 한다. 일반적으로는 빔 폭을 줄여서 빔 해상도를 향상시키지만, 빔 폭을 줄이는 것은 어레이 사이즈, 구동 주파수 등의 제한적 요소로 인하여 한계가 있다.
- 본 논문에서는 중첩된 빔을 방사하여 인접한 영역간의 신호처리를 적용해 해저면 이미지의 해상도를 향상시키기 위한 방법을 제안하였다. 이 방식에 대하여 시뮬레이션을 통하여 사용된 빔폭보다 더욱 좁은 빔폭을 사용한 것과 같은 효과를 보는 것을 확인하였다.
가설 설정
- 이 소나는 수평빔폭의 절반씩 겹쳐지도록 shift 된다. 겹쳐진 상태로 발사된 신호의 반향을 그대로 이미지화 한다면 실제 물체의 모양보다 더욱 퍼진 형상으로 나타날 것이다. 이 때 인접한 두 신호에는 겹치는 영역에 의한 신호가 포함되어 있을 것이다.
- 5º , 수직빔폭은 40º로 가정하였으며, 음속은 1500 m/s, 표본화주파수 40 kHz 로 하였다. 균일한 해저면에 높이 3m, 길이 2m의 물체가 그림 4와 같이 일정 간격 떨여져 놓여진 상태라고 가정을 하였으며, 소나로부터의 바닥거리는 150m에 위치하는 것으로 가정하였다. 송신 파형은 대역폭 14kHz, 중심주파수 13kHz의 LFM 파형을 사용하였으며, SNR 0dB와 20dB의 가우시안 잡음이 존재하는 환경으로 나누어서 실험하였다.
- 일반적으로는 빔 폭을 줄여서 빔 해상도를 향상시키지만, 빔 폭을 줄이는 것은 어레이 사이즈, 구동 주파수 등의 제한적 요소로 인하여 한계가 있다. 따라서 제한된 빔을 방사하여 스캔을 할 때 일정 구간이 중첩되도록 이동을 하고, 그 겹치는 신호간에 신호처리기법을 적용하여 중첩된 영역을 모델링한다면 빔폭보다 좁은 영역의 신호를 얻을 수 있을 것이라고 고려하였다.
- 모의실험에서 고려하는 천해의 깊이는 H =100 m 이며 음원과 수신기는 깊이 L = 10 m에 위치한다고 가정하였다. 소나신호의 수평빔폭은 1.
- 본 논문에서는 빔의 절반만큼 겹치도록 빔을 방사하는 경우를 가정하였다. 그림 2의 a, b 영역은 서로 절반의 영역 2 를 공유하고 있으며, 공유하는 부분에 방사된 후 수신된 신호가 각각 포함되어 있을 것이다.
- 본 논문에서는 수직 40도 수평 1.5도의 빔을 형성하는 어레이를 이용해 거리 100m에서 200m까지의 범위를 탐지하는 소나 시스템을 가정하였다. 이 소나는 수평빔폭의 절반씩 겹쳐지도록 shift 된다.
- 모의실험에서 고려하는 천해의 깊이는 H =100 m 이며 음원과 수신기는 깊이 L = 10 m에 위치한다고 가정하였다. 소나신호의 수평빔폭은 1.5º , 수직빔폭은 40º로 가정하였으며, 음속은 1500 m/s, 표본화주파수 40 kHz 로 하였다. 균일한 해저면에 높이 3m, 길이 2m의 물체가 그림 4와 같이 일정 간격 떨여져 놓여진 상태라고 가정을 하였으며, 소나로부터의 바닥거리는 150m에 위치하는 것으로 가정하였다.
- 본 논문에서 고려하는 중첩된 빔을 방사하는 sonar는 동일한 해저면에 다수의 ping을 겹치도록 shift 해가며 방사한다. 이 중첩된 수신신호들을 그대로 이미지화 한 다면 물체의 형상은 실제보다 퍼져서 나타나게 될 것이다. 따라서 중첩된 신호에서 신호처리를 거쳐 해상도를 향상시켜줄 필요가 있다.
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