초록 ▼

· 빔형성 기반 중주파수 능동 소나 이미징 알고리듬 연구
· 다중입출력 소나 신호처리 알고리듬 연구 및 위상배열 대비 성능 비교
· 표적의 음향 신호 산란 모델링 기술 연구
· 수직 배열을 이용한 수동 소나의 음원 거리 추정 기법 개발
· 수평 배열을 이용한 수동 소나의 음원 위치 추정 기법 개발
· 원통형 벡터센서를 입자속도 추정 및 음원 방향 탐지 알고리듬 개발
· 원통형 벡터센서의 2차원 산란 특성 해석 및 수신 신호 추정
· 원통형 벡터센서를 이용한 음원의 방향 탐지 수치해석 및 수조 시

· 빔형성 기반 중주파수 능동 소나 이미징 알고리듬 연구
· 다중입출력 소나 신호처리 알고리듬 연구 및 위상배열 대비 성능 비교
· 표적의 음향 신호 산란 모델링 기술 연구
· 수직 배열을 이용한 수동 소나의 음원 거리 추정 기법 개발
· 수평 배열을 이용한 수동 소나의 음원 위치 추정 기법 개발
· 원통형 벡터센서를 입자속도 추정 및 음원 방향 탐지 알고리듬 개발
· 원통형 벡터센서의 2차원 산란 특성 해석 및 수신 신호 추정
· 원통형 벡터센서를 이용한 음원의 방향 탐지 수치해석 및 수조 시험
· 배경 잡음 맵핑 기법 개발
· 능동 및 수동 소나 시험이 가능한 배열 센서 시스템 개발
· 배열의 수중 수평 유지를 위한 부력조절 장치 개발

(출처 : 초록 3p)

Abstract ▼

Acoustic signals are commonly used to detect and classify underwater targets because they can propagate long distance in the water whereas the light or electromagnetic waves cannot. The acoustic signal used in water has different propagation characteristics and scattering characteristics according t

Acoustic signals are commonly used to detect and classify underwater targets because they can propagate long distance in the water whereas the light or electromagnetic waves cannot. The acoustic signal used in water has different propagation characteristics and scattering characteristics according to the wavelength, and accordingly, the frequency band of the acoustic signal used varies according to the application purposes.

Among the various acoustic frequency regime, the so-called mid-frequency band was not used well except for military purposes where the long-range detection capability is regarded as the most important factor. However, recent understanding of acoustic scattering of many marine habitats in the mid-frequency band expanded its usability for the purpose of monitoring underwater ecosystem, and also the large-bandwidth information processing capability of modern computer system allows target classification based on the spectral resonance characteristics of target other than the conventional sonar image of high-frequency regime.

In order to secure core technologies for underwater remote sensing using the mid-frequency band, KRISO conducted 'Development of long-term underwater remote sensing core technology using mid-frequency array sensors' for three years from 2017 to 2019. The scope of the study includes active sonar imaging using an array sensor and passive sonar sound source position estimation technology. In addition, it has studied the target scattering modeling technique which becomes an important information basis when using the mid-frequency signal. It also includes a study on background noise modeling, which is important information for sonar operation.
The main core technologies studied in this study are as follows:

○ Broadband active sonar imaging technology using beamforming and MIMO:
Study of signal processing techniques using acoustic array including MIMO (multi-input-multi-output) technology, and understanding of basic scattering physics of acoustic targets.
○ Passive sound source localization using ocean acoustic waveguide effects:
Techniques of observing the acoustic signals reflected off waveguide boundaries and estimating the source range using the observed signals.
○ Design of cylindrical vector sensor for estimating angle of sound arrivals:
Techniques of designing tightly integrated acoustic arrays for estimating the acoustic particle velocity and estimating angle of sound arrivals.
○ Ambient noise modeling techniques:
Numerical modeling techniques of spatial ambient noise level distribution using the information of surrounding noise sources and underwater environmental parameters,
○ Horizontal array system deployable in the water column:
Design and fabrication of underwater horizontal acoustic array sensor system which is capable of maintaining horizontal posture using the buoyance control units.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 초록 ... 3요 약 문 ... 4S U M M A R Y ... 6KEYWORDS ... 8C O N T E N T S ... 9표목차 ... 11그림목차 ... 13목차 ... 24제 1 장 서 론 ... 26 제 1 절 연구개발의 목적 ... 26 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 27 1. 기술적 측면 ... 27 2. 경제·산업적 측면 ... 27 3. 사회·문화적 측면(공공성 포함) ... 27 제 3 절 연구개발 목표 ... 27 1. 최종 연구개발 목표 ... 28 2. 정량적 성과 목표 ... 28 제 4 절 연구개발 내용 및 범위 ... 28 1. 세부 연구개발 내용 및 범위 ... 28 2. 상세 내용 및 범위 ... 29제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 30 제 1 절 빔형성 및 다중입출력(MIMO) 소나 기술 ... 30 1. 국내 기술개발 현황 ... 30 2. 국외 기술개발 현황 ... 30 제 2 절 수동 소나 위치 추정 기술 ... 36 1. 국외 기술개발 현황 ... 36 제 3 절 벡터 센서 ... 37 1. 국내 기술개발 현황 ... 37 2. 국외 기술개발 현황 ... 38 제 4 절 배경 잡음 ... 45 1. 국내 기술개발 현황 ... 45 2. 국외 기술개발 현황 ... 47 제 5 절 소나 플랫폼 ... 49 1. 국외 기술개발 현황 ... 49제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 51 제 1 절 빔형성 및 다중입출력(MIMO) 소나 기술 ... 51 1. 개요 ... 51 2. 빔형성 기반 소나 이미징 기술 개발 ... 51 3. 다중입출력(MIMO) 소나 ... 60 4. 표적 산란 신호 모델링 및 식별 ... 84 5. 소결 ... 91 제 2 절 수동 소나 위치 추정 기술 ... 92 1. 개요 ... 92 2. 수평 선 배열 센서를 이용한 음원 위치 추정 ... 92 3. 수직 선 배열 센서를 이용한 음원 위치 추정 ... 97 4. 음선 역전파 기반의 수동 음원 위치 추정 ... 104 5. 소결 ... 108 제 3 절 벡터 센서 ... 110 1. 개요 ... 110 2. 원형 배열 센서를 이용한 음원의 방향 탐지 ... 110 3. 원통형 배열센서를 이용한 음원의 방향 탐지 ... 117 4. 소결 ... 129 제 4 절 배경 잡음 맵핑 ... 130 1. 개요 ... 130 2. 배경 잡음 맵핑 기법 ... 130 3. 배경 잡음 맵핑 검증 ... 142 제 5 절 실험용 중주파수 배열 센서 시스템 개발 ... 146 1. 음향 센서부 ... 146 2. 플랫폼 및 자세제어장치 ... 153 3. 배열 플랫폼 센서 및 산란 시험 ... 203제 4 장 연구개발목표 달성도 ... 210제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 212 제 1 절 추가 연구의 필요성 및 추진 방향 ... 212 제 2 절 연구 결과의 활용 방안 ... 212 제 3 절 기대성과 및 파급효과 ... 212제 6 장 참고문헌 ... 213끝페이지 ... 219