$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

고유 음선 분석에 기반한 광대역 수중음향 전달 채널의 이산시간 근사 및 모의 방법 연구
Discrete-time approximation and modeling of a broadband underwater propagation channel based on eigenray analysis 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.39 no.3, 2020년, pp.216 - 225  

신동훈 (국방과학연구소 해양기술연구원) ,  조현덕 (국방과학연구소 해양기술연구원) ,  권택익 (국방과학연구소 해양기술연구원) ,  안재균 (국방과학연구소 해양기술연구원)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문은 음선 경로법에 기반한 광대역 수중음향 전달 채널을 모델링하는 방법을 다루었다. 수중음향 전달 채널은 종종 주파수 영역에서 시간 조화 함수로 취급되어, 광대역 시계열 신호 모의 시 활용이 어렵다. 따라서 수중 음파 전달 환경을 반영한 광대역 시간영역 모델링 기법이 요구되며, 본 논문에서는 이를 위해 시간영역에서 다중 경로의 도달 시간지연이 계산 가능한 고유 음선 분석 기법을 활용하였다. 또한 연속 시간의 파동방정식으로부터 산출된 고유 음선의 분석 결과를 컴퓨터 모의가 가능한 이산시간 시스템에 적용하기 위해, 음선의 위상, 주파수별 손실 및 도달 시간지연을 유한 임펄스 응답으로 근사하여, 광대역 수중음향 전달 채널을 모의하는 방법을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, broadband underwater propagation channel modeling based on eigenray analysis is discussed. Underwater channels are often formulated in frequency domain time-harmonic signals, which are impractical for simulating broadband signals in time domain. In this regard, time domain modeling of...

주제어

#수중음향 전달 채널   #고유 음선   #광대역 신호 모의   #선형 시불변 채널  

표/그림 (10)

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 |∇2 A/A|≪ w2/c2(x) 조건이 모든 주파수 대역에서 충족된다고 가정하고, 음선 계산 결과로부터 광대역 신호를 모의하는 방법을 제안하 였다.
  • 본 논문에서는 음선 경로법에 기반한 광대역 수중 음향 전달 채널을 모델링하는 방법을 다루었다. 수중음향 전달 채널은 종종 주파수 영역에서 취급되어, 시간 영역 신호 모의 시 활용이 어렵다.
  • 본 논문에서는 음선 모델로부터 얻어진 고유 음선 분석 결과를 소나 수신기에서의 유한 임펄스 응답으로 근사하여 모의하는 방법을 제안하였다. 특히 고유 음선의 위상과 손실, 그리고 연속시간에서 산출 된 음선의 도달 시간지연을 이산 시간으로 근사할 때의 오차를 최소화 할 수 있는 모의 방법을 제안하였다.
  • 다만 고유 음선은 연속 시간 방정식의 해로써 산출되므로, 이를 이산시간 시스템에 적용하기 위해 적절한 근사가 요구된다. 이에 본 논문에서는 고유 음선 분석을 통해 산출된 주파수별 손실 및 위상, 그리고 음선의 도달 시간지연을 이산 시간 유한 임펄스 응답으로 근사하는 방법을 제안하였으며, 목표 주파수 대역 내에서는 정확한 근사가 가능함을 확인하였다. 다만, 본 연구 결과는 시불변 음파 전달 채널만 모의가 가능하여, 실제 환경에서 발생하는 도플러 효과를 모의할 수 없으므로, 추후 시변 채널에서 모의가 가능한 방법에 대한연구가 필요하다.

가설 설정

  • Eq. (3) 에서 체적 손실은 진폭의 크기에 반영되며, 위상은 영향을 받지 않는다. 즉, Hid(ejω)=10-αL/20ejΦe-jNω/2 으로 주어진다.
  • [4] 단, N차의 선형 위상 필터의 적용에 따른 시간지연 N/2은 보상된 것으로 가정하였다.
  • 이에 시간 지연을 근사하는 필터 g = [g(0) g(1) … g(M)]T의 차수 M은 홀수로 가정하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
소나란 무엇인가? 소나는 수중에서 음파를 이용하여 수중 표적을 탐 지하는 장비이며, 따라서 수중음향 전달 채널은 소 나의 성능을 좌우하는 중요한 요인이다. 수중음향 전달 채널은 음원에서 송신한 신호가 소나의 수신기 에 도달하였을 때, 그 크기와 위상이 달라지는 것을 표현하며, 해수면 및 해저면의 경계조건, 해저면의 구성 성분, 수온 분포 등의 다양한 환경 요인들의 영 향을 받는다.
음선 이론이 가지는 제한점은 무엇인가? 음선 이론은 파동 방정식의 고주파수 근사 해로서 얻어지지만, 그 결과가 직관적으로 이해가 쉬우며 연산 부담이 적다는 점에서, 실제로 많이 사용된다. 다만 고주파 근사를 적용함으로써, 저주파 영역에서는 적용이 제한될 수 있다.[1]
음선모델을 활용하는 경우의 장점은 무엇인가? 다만 음선모델을 활용하는 경우, 물리적 환경 파라미터(음속 프로파일, 경계 특성 등)를 채널 모델에 손쉽게 반영할 수 있으며, 선형 시불변 가정 하에서 수중음향 전달 채널의 임펄스 응답만을 가지고 모든 정보를 간단하게 표현할 수 있는 장점이 있다.[4]
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (9)

  1. F. B. Jensen, W. A. Kuperman, M. B. Porter, and H. Schmidt, Computational Ocean Acoustics (AIP Series in Modern Acoustics and Signal Processing, New York, 1994), pp. 155-213. 

  2. M. Siderius and M. B. Porter, "Modeling broadband ocean acoustic transmissions with time-varying sea surface," J. Acoust. Soc. Am. 124, 137-150 (2008). 

    상세보기 crossref

  3. M. B. Porter, "Bellhop user's guide and manual," HLS Research Inc., Memorandum Rep,. 2011. 

  4. A. Oppenheim, R. Schafer, and J. Buck, Discrete-Time Signal Processing (Prentice Hall, New Jersey, 1998), pp. 240-290. 

  5. C. B. Officer, Introduction to the Theory of Sound Transmission with Application to the Ocean (McGraw-Hill, New York, 1958), pp. 36-40. 

  6. M. B. Porter and H. P. Bucker, "Gaussian beam tracing for computing ocean acoustic fields," J. Acoust. Soc. Am. 82, 1349-1359 (1997). 

  7. T. I. Laakso, V. Valimak, M. Karjalainen, and U. K. Laine, "Splitting the unit delay : Tools for fractional delay filter design", IEEE Signal Proc. Magazine, 96, 30-60 (1996). 

  8. D. Shin and J Kim, "Efficient partitioning of matched filter for long pulse in active sonar application" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 33, 262-267 (2014). 

    원문보기 상세보기 crossref

  9. P. Blanc-benon and C. Jauffret, "TMA from bearings and multipath time delays", IEEE Trans. Aero. Electron. Syst. 33, 813-824 (1997). 

    상세보기 crossref

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로