The Journal of the Acoustical Society of Korea (한국음향학회지)

The Acoustical Society of Korea (한국음향학회)
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Source depth discrimination based on channel impulse response

채널 임펄스 응답을 이용한 음원 깊이 구분

  • 조성일 (국방과학연구소) ;
  • 김동현 (한국해양대학교 해양과학기술전문대학원) ;
  • 김재수 (한국해양대학교 해양공학과)
  • Received : 2018.11.06
  • Accepted : 2019.01.25
  • Published : 2019.01.31
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Abstract

Passive source depth discrimination has been studied for decades since the source depth can be used for discriminating whether the target is near the surface or submerged. In this thesis, an algorithm for source depth discrimination is proposed based on CIR (Channel Impulse Response) from target-radiated noise (or signal). In order to extract CIR without a known source signal, Ray-based blind deconvolution is used. Subsequently, intersections of CIR pattern, which is characterized by ray arrival time difference, is utilized for discriminating source depth. The proposed algorithm is demonstrated through numerical simulation in ocean waveguide, and verified via the experimental data.

수동 소나 시스템에서 음원 깊이를 구분하는 연구는 수 십 년 동안 진행되어 왔다. 그 이유는 음원 깊이 구분을 통해 표적이 수상함인지 잠수함인지 식별할 수 있기 때문이다. 본 논문은 표적으로부터 수신된 소음 (또는 신호)의 채널 임펄스 응답을 이용하여 음원 깊이를 구분하였다. 송신신호에 대한 정보가 없는 상황에서 채널 임펄스 응답을 추정하기 위해 음선 기반 블라인드 디컨벌루션 기법이 사용되었다. 추정된 채널 임펄스 응답의 패턴에서 교차점은 음선의 상대적 도달 시간에 의하여 결정되며, 이는 표적 깊이 구분에 이용된다. 제안된 알고리즘은 시뮬레이션과 실험 데이터를 통하여 검증하였다.

Keywords

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Fig. 1. Ray paths in case of source and receiver are at the same depth.

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Fig. 2. Composition of the simulation.

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Fig. 3. Signal received from source at depth of 3 meters.

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Fig. 4. Signal received from source at depth of 50 meters.

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Fig. 5. Depth-stacked CIR (case 1).

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Fig. 6. Depth-stacked CIR (case 2).

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Fig. 7. Configuration of SAVEX15 experiment.

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Fig. 8. Placement of SAVEX15 experiment.

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Fig. 9. Spectrogram of towing source.

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Fig. 10. Spectrogram of ship radiated noise.

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Fig. 11. Depth-stacked CIR of towing source.

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Fig. 12. Depth-stacked CIR of ship-radiated noise.

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Fig. 13. Depth-stacked CIR of towing source with extra-polation.

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