초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 수중 능동소나(active sonar)체계에서 해수면 및 해저면, 해저지형에 의한 잔향음,수중에서의 반사, 산란, 흡수 등에 의해 발생하는 클러터(clutter) 노이즈를 감소시키는 딥러닝 신호처리 알고리즘을 개발한다. 이때 HMS(hull mounted sonar), TASS(towed array sonar system)소나센서 및 MONOSTATIC, BISTATIC 소나체계 등, 다양한 소나센서와 소나체계에서 연구를 진행하며, 소나 송수신기와 표적의 움직임, 다양한 해저지형에서의 능동소나 신호를

□ 연구개요
본 연구에서는 수중 능동소나(active sonar)체계에서 해수면 및 해저면, 해저지형에 의한 잔향음,수중에서의 반사, 산란, 흡수 등에 의해 발생하는 클러터(clutter) 노이즈를 감소시키는 딥러닝 신호처리 알고리즘을 개발한다. 이때 HMS(hull mounted sonar), TASS(towed array sonar system)소나센서 및 MONOSTATIC, BISTATIC 소나체계 등, 다양한 소나센서와 소나체계에서 연구를 진행하며, 소나 송수신기와 표적의 움직임, 다양한 해저지형에서의 능동소나 신호를 생성할 수 있는 수중소나 시뮬레이션 환경을 구축하여 데이터를 수집한 후, 딥러닝 기반 학습을 위한 학습데이터를 확보한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 해상환경을 고려한 능동펄스 수신 신호 모의
- YOLO-v5 기반 능동펄스 식별 알고리즘 구현
- 학습 및 실험을 통한 제안한 능동펄스 식별 알고리즘 검증
- 최대우도추정기(Maximum likelihood Estimator) 기반 능동펄스 파라미터 추정 기법 구현
- Continous wave pulse, Linear frequency modulated pulse, Generalized sinuosidal frequency modulated pulse, COSTAS coded pulse
- 딥러닝 기반 능동펄스 식별 과정에서 얻어진 추가적인 정보를 이용하여 최대우도 추정기의 탐색 범위를 제한함으로써 계산 시간을 단축
- 제안한 다중 레이블 구조는 기존의 구조보다 콘볼루션 층을 1 개 더 사용하였으며, 이때 함께 사용되는 풀링구조로 인해 최종적으로 최적화해야하는 파라미터의 구조가 감소하는 장점
- 기존의 알고리즘과 제안하는 알고리즘을 이용하여 얻어진 정확도를 비교해본 결과 제안한 알고리즘의 성능이 최소 2.1%, 최대 6.2% 향상된 것을 확인. 이는 제안하는 알고리즘이 구조가 더 깊고 펄스의 여러 특징인자를 한 번에 반영하는 특성을 가지기 때문으로 분석됨
- 향후 Comb 펄스, SFM 펄스 등 시간-주파수 상에서 특징이 빠르게 변화하는 능동펄스를 식별하기 위한 신경회로망의 구조가 연구될 필요가 있음.이를 위해서 시간-주파수 해상도를 향상시키기 위한 전처리 과정에 대한 연구가 필요할 것으로 판단되며, 신경회로망의 구조도 복잡한 정보를 추정할 수 있도록 개선이 필요할 것으로 판단됨

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 다양한 소나센서 및 소나 시스템, 복잡한 해저지형과 잔향 노이즈 요소 및 이에 따른 클러터 제거는잔향을 대표로 하는 노이즈 모델링만으로 극복하기에 한계점을 가짐
- 본 연구에서는 다양한 센서와 소나 시스템 및 다양한 노이즈 환경을 가지는 수중 환경을 시뮬레이션하고, 이때 얻어지는 클러터와 실제 표적 데이터를 이용하여 딥러닝에 기반 한 잔향 제거 연구를 수행함
- 이를 통해 에레이 신호처리를 통한 빔형성에서, 다양한 환경에서 적용 가능한 잔향 제거 알고리즘을개발하고, 표적 탐지의 성공률을 높일 수 있는 효과를 얻고자 함

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 1차년도(2019) 연구 개발 결과 ... 4
• 2) 2차년도(2020) 연구 개발 결과 ... 5
• 3) 3차년도(2021) 연구 개발 결과 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 17