고반복률을 갖는 양상태 소나 시스템에서의 적응형 필터를 이용한 송신 직접파 제거 연구

Direct blast suppression for bi-static sonar systems with high duty cycle based on adaptive filters

본 논문은 고반복률을 갖는 양상태 소나 시스템에서의 송신 직접파로 인한 표적 탐지율 저하를 적응형 필터를 이용하여 개선하는 알고리즘을 제안한다. 이러한 소나 시스템에서의 송신 직접파 제거는 실제 시스템을 운용하는 것에 치명적인 영향을 주기 때문에 이것을 제거하는 것이 아주 중요하다. 본 논문에서는 시뮬레이션과 해상 실험 데이터에 Normalized Least Mean Square(NLMS)와 Recursive Least Square(RLS) 알고리즘을 적용하여 성능을 평가하였다. 송신 직접파 성분과 표적 신호가 포함된 표적 방위의 빔 신호를 입력 신호로 사용하고 송신 직접파 성분이 있는 송신기 방위의 빔 신호를 원하는 신호로 사용하여 두 신호의 차를 최적화 하여 송신 직접파를 제거하고 표적 신호만 남긴다. 시뮬레이션에서 정합필터의 결과를 확인하였을 때 Linear Frequency Modultated(LFM)과 Generalized Sinusoidal Frequency Modulated(GSFM) 모두에서 송신 직접파가 잡음레벨까지 제거되고 GSFM의 경우 표적의 부엽이 20 dB 이상 감소하여 성능 개선이 있는 것을 확인하였다. 해상 실험에서 LFM은 송신 직접파의 레벨이 10 dB 감소하였고, GSFM은 송신 직접파의 레벨이 약 4 dB 감소하였고, 표적의 부엽이 약 4 dB 정도 감소하여 성능 개선이 있다는 것이 확인되었다.

In this paper, we propose an algorithm to improve target detection rate degradation due to direct blast in a bi-static sonar systems with high duty cycle using an adaptive filters. It is very important to suppress the direct blast in the aforementioned sonar systems because it has a fatal effect on the actual system operation. In this paper, the performance was evaluated by applying the Normalized Least Mean Square (NLMS) and Recursive Least Square (RLS) algorithms to the simulation and sea experimental data. The beam signals of the target and direct blast bearings were used as the input and desired signals, respectively. By optimizing the difference between the two signals, the direct blast is removed and only the target signal is remained. As a result of evaluating the results of the matched filter in the simulation, it was confirmed that the direct blast was removed to the noise level in both Linear Frequency Modultated (LFM) and Generalized Sinusoidal Frequency Modulated (GSFM), and in the case of GSFM, the target sidelobe decreased by more than 20 dB, thereby improving performance. In the sea experiment, it was confirmed that the LFM reduced the level of the transmitted direct wave by 10 dB, the GSFM reduced the level of the transmitted direct wave by about 4 dB, and the side lobe of the target decreased by about 4 dB, thereby improving the performance.