The Journal of the Acoustical Society of Korea (한국음향학회지)

The Acoustical Society of Korea (한국음향학회)
권호 표지

Positional Estimation of Underwater Sound Source Using Nearfield Acoustic Holography

근접장 음향 홀로그래피에 의한 수중 음원의 위치 추정

  • 윤종락 (부경대학교 정보통신공학과) ;
  • 김원호 (국방과학연구소 음향센서연구팀)
  • Published : 2005.04.01
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Abstract

This paper describes the experimental study for the position estimation method of underwater sound source using the Nearfield Acoustic Holography. The result confirms that it can be used in the identification of underwater noise sources. The sound sources in the experimental work consists of 2 spherical projectors and the near-Held sound pressure is measured in the hologram plane. From the cross-power spectra of the measured data, the complex sound pressures on the hologram plane is derived and its spatial transformation gives sound fields in a source region. The obtained sound fields in a source region showed that the position of each sound source and their relative source strength are exactly estimated. In conclusion, this technique can be applied for estimation of each source position and its relative strength contribution for the underwater multiple sound sources.

본 논문은 근접장 음향 홀로그래피를 이용한 수중 음원의 위치를 추정하는 기술에 대한 것이다. 수중 소음원의 식별에 적용 가능함을 실험으로 검증하고 그 결과를 기술하였다. 실험에 사용된 음원은 2개의 구형 센서로 구성되고 음원의 근거리 음압은 음원과 근접된 위치에 설정된 홀로그램 평면에서 측정된다. 측정된 음압에 대한 상호전력 스펙트럼으로부터 홀로그램 평면에서의 복소음압을 구하고 이를 공간 변환하여 음원 영역에서의 음장분포를 구하였다. 음원 영역에서의 음장분포 결과는 음원의 위치와 발생된 음원준위의 크기를 가시적으로 보여주며, 실험 결과는 음원의 위치와 음원준위의 상대적인 크기를 정확하게 추정하고 있어 근접장 음향 홀로그래피를 이용하여 수중 소음원의 위치 추정과 개별 소음원의 기여도 분석이 가능함을 확인하였다.

Keywords

References

  1. A. B. Baggeroer, W. A. Kuperman, and H. Schmidt, 'Matched field processing: Source localization in correlated noise as an optimum parameter estimation problem', J. Acoust. Soc. Am., 83 (2), 571-587, 1988 https://doi.org/10.1121/1.396151
  2. J. L. Krolik, 'The performance of matched-field beamformers with mediterranean vertical array data', IEEE Trans. Signal Processing, 44 (10), 2605-2611, 1996 https://doi.org/10.1109/78.539043
  3. T. Asturp, 'Acoustic intensity and spatial transformation used to describe the sound field around a seismic vibrator', Proc. of Nordic Acoustical Meeting, 413-415, 1986
  4. J. D. Maynard, 'Experimental study using nearfield acoustic holography of sound transmission through fuselage sidewall structures', Progress Report, Pennsylvania State Univ., 1984
  5. J. D. Maynard, E. G. Williams, and Y. Lee, 'Nearfield acoustic holography: I. Theory of generalized holography and the development of NAH', J. Acoust. Soc. Am., 78 (4), 1395-1412, 1985 https://doi.org/10.1121/1.392911
  6. W. A. Veronesi, and J. D. Maynard, 'Nearfield acoustic holography (NAH) II. Holographic reconstruction algorithms and computer implementation', J. Acoust. Soc. Am., 81 (5), 1307-1322, 1987 https://doi.org/10.1121/1.394536
  7. M. S. Bartlett, 'Smoothing periodograms from time series with continuous spectra', Nature, 161, 686-687, 1949 https://doi.org/10.1038/161686a0
  8. J. Capon, 'High-Resolution Frequency-Wavenumber Spectrum Analysis', Proc. IEEE 57 (8), 1408-1418, 1969
  9. H. G. Ferris, 'Farfield radiation pattern of a noise source from nearfield measurements', J. Acous. Soc. Am. 36, 1597-1598, 1964 https://doi.org/10.1121/1.1919252
  10. Per Rasmussen, 'Spatial transformation of sound fields', Sound and Vibration, 18-24, 1995
  11. J. Hald, 'STSF-A unique technique for scan-based acoustic holography without restrictions on coherence', B&K Technical Review, 1, 1989
  12. 김원호, 윤종락, '근거리 음압의 공간 변환에 의한 음원의 음장 분포 해석', 한국음향학회지, 22 (8), 660-669, 2003