[논문]연성모드법을 이용한 해양 배경소음 모델링

박중용; 권혁종

doi:10.7776/ask.2022.41.4.397

연성모드법을 이용한 해양 배경소음 모델링
Modeling of ambient noise in ocean environment using coupled mode 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.41 no.4, 2022년, pp.397 - 409

박중용 (한국해양과학기술원) , 권혁종 (한국해양과학기술원)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 거리 종속환경에서 해수면에 의한 배경소음 모델링을 수행하였다. 모델링 환경에서 음원은 해수면 근처에서 수평 방향의 전 영역에서 위치하고, 수신기 배열은 거리 종속환경의 해양 도파관 내에 위치하였다. 거리 종속환경에서의 소음원과 수신기 간의 음파전달은 연성모드법을 사용하여 계산되었으며, 이를 이용하여 수신기 간 상호 스펙트럴 밀도행렬 식을 유도하였다. 계산된 상호 스펙트럴 밀도행렬은 소음 인텐시티, 빔형성 결과, 코히런스 함수를 계산하는 데 사용되었으며, 그 결과를 거리 독립환경에서의 결과와 비교하였다. 이를 통해 해저면 특성에 의한 수직 방향성과 거리 종속환경에 의한 수평면상의 비대칭성 특성이 모델링 결과에 반영됨을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

A model is developed for the calculation of sea surface generated ambient noise in the range dependent ocean environment. The sources are located in the horizontal plane all around and their depths are at the near-surface. The receiver array is located in the range dependent ocean waveguide. One-way coupled mode method is used to model the acoustic propagation between the sources and receiver in the range dependent waveguide, and the cross spectral density matrix of noise is derived. In simulation, noise intensity, beamforming result and coherence function are calculated from the cross spectral density matrix. These results are compared with those in the range independent environment. The modeling result shows the effect of the vertical directionality and asymmetry characteristics of the horizontal plane.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. (Color available online) Geometry of ocean environment with sea surface noise sources: (a) Side view and, (b) top view.
그림 Fig. 2. (Color available online) Schematic diagram of the one-way coupled mode (side view).
그림 Fig. 3. (Color available online) Geometry of receiver locations and range correction term.
그림 Fig. 4. (Color available online) Geometry of array and reference environment.
그림 Fig. 5. (Color available online) Geometry of environment. (a) Geometry 1: Z-axisymmetric Gaussian hill, and (b) geometry 2: Y-invariant upslope and plain.
그림 Fig. 6. (Color available online) Acoustic intensity profile from (a) hard bottom, and (b) soft bottom environment cases.
표 Table 1. Bottom properties using in simulation.
그림 Fig. 7. (Color available online) Beam intensity profile from (a) hard bottom, and (b) soft bottom environment cases.
그림 Fig. 8. (Color available online) Horizontal coherence function from (a) geometry 1(Gaussian hill), (b) geometry 2 (upslope and plain) and (c) range independent environment.
그림 Fig. 9. (Color available online) Contribution of intensity from each area in geometry 2. (a) Hard bottom and (b) soft bottom case.

참고문헌 (31)

R. M. Hamson, "The modelling of ambient noise due to shipping and wind sources in complex environments," Appl. Acoust. 51, 251-287 (1997).

상세보기
W. M. Carey and R. B. Evans. Ocean Ambient Noise: Measurement and Theory (Springer Science + Business Media, New York, 2011), Chap. 5.
G. M. Wenz, "Acoustic ambient noise in the ocean: Spectra and sources," J. Acoust. Soc. Am. 34, 1936- 1956 (1962).
D. J. Kewley, D. G. Browning, and W. M. Carey, "Low-frequency wind-generated ambient noise source levels," J. Acoust. Soc. Am. 88, 1894-1902 (1990).
S. Cho, S. Kim, D. Kang, and J. Park, "Wind-dependent ambient noise level estimation in shallow water using wind speed data," Ocean. Eng. 223, 108653-1-7 (2021).

상세보기
M. F. McKenna, D. Ross, S. M. Wiggins, and J. A. Hildebrand, "Underwater radiated noise from modern commercial ships," J. Acoust. Soc. Am. 131, 92-103. (2012).

상세보기
A. Tsouvalas, "Underwater noise emission due to offshore pile installation: A review," Energies, 13, 3037 (2020).

상세보기
G. B. Deane, M. J. Buckingham, and C. T. Tindle, "Vertical coherence of ambient noise in shallow water overlying a fluid seabed," J. Acoust. Soc. Am. 102, 3413-3424 (1997).

상세보기
H. Kwon, J. Kim, J.W. Choi, D. Kang, S. Cho, S.-K. Jung, and K. Park, "Spatial coherence analysis of underwater ambient noise measured at the Yellow Sea" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 34, 432-443 (2015).
W. A. Kuperman and F. Ingenito, "Spatial correlation of surface generated noise in a stratified ocean," J. Acoust. Soc. Am. 67, 1988-1996 (1980).

상세보기
C. H. Harrison, "Formulas for ambient noise level and coherence," J. Acoust. Soc. Am. 99, 2055-2066 (1996).
K. Lee and W. Seong, "Ray-based model for spatial coherence of ocean-surface-generated noise and its approximation in a triplet array," IEEE. J. Oceanic. Eng. 42, 199-207 (2016).
K. Lee and W. Seong, "Mid-high frequency ocean surface-generated ambient noise model and its applications" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 35, 340-348 (2016).
J. S. Perkins, W. A. Kuperman, F. Ingenito, L. T. Fialkowski, and J. Glattetre, "Modeling ambient noise in three-dimensional ocean environments," J. Acoust. Soc. Am. 93, 739-752 (1993).

상세보기
W. M. Carey, R. B. Evans, J. A. Davis, and G. Botseas, "Deep-ocean vertical noise directionality," IEEE. J. Oceanic. Eng. 15, 324-334 (1990).

상세보기
D. R. Barclay and Y. T. Lin, "Three-dimensional ambient noise modeling in a submarine canyon," J. Acoust. Soc. Am. 146, 1956-1967 (2019).

상세보기
B. F. Cron and C. H. Sherman, Spat ial-correlation functions for various noise models," J. Acoust. Soc. Am. 34, 1732-1736 (1962).
H. Cox, "Spatial correlation in arbitrary noise fields with application to ambient sea noise," J. Acoust. Soc. Am. 54, 1289-1301 (1973).
S. C. Walker and M. J. Buckingham, "Spatial coherence and cross correlation of three-dimensional ambient noise fields in the ocean," J. Acoust. Soc. Am. 131, 1079-1086 (2012).

상세보기
M. J. Buckingham, "Theory of the directionality and spatial coherence of wind-driven ambient noise in a deep ocean with attenuation," J. Acoust. Soc. Am. 134, 950-958 (2013).

상세보기
N. Shajahan, D. R. Barclay, and Y. T. Lin, "Quantifying the contribution of ship noise to the underwater sound field," J. Acoust. Soc. Am. 148, 3863-3872 (2020).

상세보기
R. B. Evans, "A coupled mode solution for acoustic propagation in a waveguide with stepwise depth variations of a penetrable bottom," J. Acoust. Soc. Am. 74, 188-195 (1983).
B. Katsnelson, V. Petnikov, and J. Lynch, Fundamentals of Shallow Water Acoustics (Springer Science + Business Media, New York, 2012), pp. 113-117.
F. B. Jensen, M. B. Porter, W. A. Kuperman, and H. Schdmidt, Computational Ocean Acoustics (Springer Science + Business Media, New York, 2011), pp. 147-148, 402-408, 667-669, 714-716.
M. B. Porter, "The KRAKEN normal mode program," Naval Research Lab, 1992.
D. Rouseff and D. Tang, "Internal wave effects on the ambient noise notch in the East China Sea: Model/data comparison," J. Acoust. Soc. Am. 120, 1284-1294 (2006).

상세보기
N. M. Carbone, G. B. Deane, and M. J. Buckingham, "Estimating the compressional and shear wave speeds of a shallow water seabed from the vertical coherence of ambient noise in the water column," J. Acoust. Soc. Am. 103, 801-813 (1998).

상세보기
C. H. Harrison and D. G. Simons, "Geoacoustic inversion of ambient noise: A simple method," J. Acoust. Soc. Am. 112, 1377-1389 (2002).

상세보기
M. Siderius, C. H. Harrison, and M. B. Porter, "A passive fathometer technique for imaging seabed layering using ambient noise," J. Acoust. Soc. Am. 120, 1315-1323 (2006).

상세보기
J. Ragland, S. Abadi, and K. Sabra, "Long-term noise interferometry analysis in the northeast Pacific Ocean," J. Acoust. Soc. Am. 151, 194-204 (2022).

상세보기
J. Li, P. Gerstoft, M. Siderius, and J. Fan, "Inversion of head waves in ocean acoustic ambient noise," J. Acoust. Soc. Am. 147, 1752-1761 (2020).

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증