• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제11권8호
• /
• pp.1465-1471
• /
• 2007

수중음향통신 링크는 육상에서의 통신 링크와 비교했을 때, 물과 공기라는 매질의 차이, 음파와 전자기파라는 전달 파의 차이로 인하여 링크 해석에 있어서 수중음향통신 환경 고유의 특성을 고려한 링크 해석이 필요하다. 본 논문에서는 수중에서 음파를 이용한 무선통신의 매질로서 바다 속을 경로 손실, 흡음, 환경 잡음 측면에서 수중음향통신 링크 예산 수립에 적합하도록 음향학 기반의 지식을 해석하고 고찰하였다. 우리나라 연안에서의 흡음 계수 및 잡음 레벨에 대해서 분석하고 흡음 계수 및 잡음 레벨을 고려한 수중음향통신 주파수 대역 선정 방법을 제시하였다. 또한, 수중음향채널 링크 해석 결과의 적용 예로서 수중음향통신 시스템에서 널리 사용되고 있는 주파수 대역 중에서 25kHz 중심 주파수를 사용하고 전송 속도 10kbps, 목표 전달 거리 1km, 목표 비트 오율 $10^{-3}$인 QPSK 수중음향통신 시스템의 천해 동작환경을 고려한 이상적인 AWGN 환경에서의 링크 예산 수립 예를 보였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제41권2호
• /
• pp.131-142
• /
• 2022

본 연구에서는 동해 수심변화가 큰 해양환경 하에서 음파의 수평굴절 모의 가능성을 고찰하고자 포물선방정식 기반의 3차원 모델을 도입한다. 이 모델은 상관항과 비상관항을 분리함으로써 근사적 해를 제공한다. 가상 수심분포(25 km × 4 km)에 대해 주파수 75 Hz인 음원을 가정하여 모의한 결과는 전달손실의 수평분포 상 분명한 수평굴절을 보인다. 이 굴절 정도는 전파 거리에 비선형적으로 증가하고 횡방향 수심 경사도에 비례하여 증가한다. 실제 수심분포(25 km × 8 km)에 대한 모의 결과도 이러한 수평굴절을 잘 보인다. 수평굴절은 동일 자료 내에서는 해상도별로 수평음장분포가 크게 변하지 않는데, 이는 모델이 모의 전 수심자료에 대해 내삽을 하기 때문이다. 반면, 수심자료 종류가 다를 경우 수평음장 분포는 크게 달라진다.

• 한국음향학회지
• /
• 제39권3호
• /
• pp.216-225
• /
• 2020

본 논문은 음선 경로법에 기반한 광대역 수중음향 전달 채널을 모델링하는 방법을 다루었다. 수중음향 전달 채널은 종종 주파수 영역에서 시간 조화 함수로 취급되어, 광대역 시계열 신호 모의 시 활용이 어렵다. 따라서 수중 음파 전달 환경을 반영한 광대역 시간영역 모델링 기법이 요구되며, 본 논문에서는 이를 위해 시간영역에서 다중 경로의 도달 시간지연이 계산 가능한 고유 음선 분석 기법을 활용하였다. 또한 연속 시간의 파동방정식으로부터 산출된 고유 음선의 분석 결과를 컴퓨터 모의가 가능한 이산시간 시스템에 적용하기 위해, 음선의 위상, 주파수별 손실 및 도달 시간지연을 유한 임펄스 응답으로 근사하여, 광대역 수중음향 전달 채널을 모의하는 방법을 제안하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2006

천해에서의 수중음장 계산에서 음향 임피던스를 해저면 입력인자로서 도입하는 방안의 가능성을 고찰하였다. 먼저 탄성 해저면에서의 음파반사 특성을 고찰한 결과, 임계 접지각 이하에서 음향 임피던스는 접지각이 거의 $0^{\circ}$에 가까울 때의 임피던스 $Z_0$ 1개 값으로 근사가 가능함을 나타내었다. 이러한 특성과 'effective depth' 개념을 접목시켜 전달손실을 계산한 결과, 수중음장 계산에서 임피던스를 해저면 음향 특성을 나타내는 입력인자로 사용하는 것이 가능성이 있음을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
• /
• 제20권6호
• /
• pp.831-836
• /
• 2010

실제 시스템 적용에 있어서, 수중음향 통신(underwater acoustic communication)에 기반한 이종 해양로봇의 협력제어(coordinated control)를 위한 경로 계획 및 추종(path planning and following) 시스템은 다음의 문제점을 가지고 있다. 즉, 수상 및 수중로봇은 기동 특성이 상이하며, 수중로봇은 더욱 효과적인 운용이 요구되며, 음파의 전달 손실(Transmission Loss : TL)로 통신 거리 제한을 가지며, 음파의 도플러 변형(Doppler distortion)으로 통신 오류를 갖는다. 나아가, 구조와 파라메터의 관점에 있어서 용이한 설계 절차를 요구한다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서 시스템 모델링에 기초하여 진화 전략(Evolution Strategy : ES) 및 퍼지논리 제어기(Fuzzy Logic Controller : FLC)를 이용하는 지능형 경로 계획 및 추종 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 수상로봇의 기동에 따른 수중로봇의 경로 계획 및 추종이 수행되었다. 시뮬레이션 결과는 제안된 알고리즘이 제기된 문제점들을 효과적으로 해결하고 있음을 보여준다.

• 한국음향학회지
• /
• 제37권1호
• /
• pp.31-38
• /
• 2018

2015년 5월 제주 서남부 해역에서 실시된 SAVEX15(Shallow Water Acoustic Variability EXperiment 2015) 데이터를 기반으로 내부파가 소나의 예상탐지확률(Predictive Probability of Detection, PPD)에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 제주 서남부 해역은 내부파, 수중음파채널 등으로 인하여 복잡한 해수 유동이 존재하는 해역이다. 본 논문에서는 확률적인 접근 방법을 통하여 소나의 성능을 예측하였다. SAVEX15 데이터 중 11 kHz ~ 31 kHz 대역대의 LFM(Linear Frequency Modulation), MLS(Maximum Length Sequence) 신호를 데이터 처리 하여 음원과 수신기가 약 2.8 km 떨어진 지점에서의 전달손실(Transmission Loss, TL)과 소음준위(Noise Level, NL) 값을 산출하였다. TL과 NL의 확률밀도함수(Probability Density Function, PDF)를 합성곱하여 신호이득에 대한 확률밀도 함수를 구하고 음원과 수신기의 수심에 따른 예상탐지확률을 산출하였다. 솔리톤 패킷과 내부조석 등의 내부파가 존재할 때 시간에 따른 예상탐지확률의 변화를 분석한 결과 각각 다른 양상으로 예상탐지확률 값에 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.108-114
• /
• 1995

입력단 또는 출력단이 원형 확장관 안으로 돌출되어 있는 소음기가 관내 전달 소음저감을 위해 많이 쓰이고 있다. 저주파수 영역에서의 소음저감 효과는 음파 진행 단면의 확장-축소와 입력단-출력단의 상대적 위치 등으로 발생되는 소음기의 리액티브 성분으로 설명이 된다. 본 연구에서는 입력 혹은 출력단에 동심으로 배치된 한개의 연장관이 단순 팽창형 소음기에 삽입되어 있는 경우에 대한 음향해석을 수행하였다. 해석방법으로는, 음장을 분리좌표계로 표현될 수 있는 몇개의 경계 표면으로 나누고, 각 표면에서의 음압 및 입자속도를 정규화된 음향 고유 모드로 전개하여 간단한 대수식으로 표현하였다. 제안된 해석적인 방법을 사용하여 소음기의 투과손실을 예측하였으며, 실험과도 잘 일치함을 관찰할 수 있었다.

• 한국음향학회지
• /
• 제28권3호
• /
• pp.174-186
• /
• 2009

경계면이 존재하는 해양에서의 수중 음파 전달 모델링 시 일반적으로 평평한 경계면을 가정하고 Rayleigh가 제안했던 반사계수를 이용해 반사파를 계산할 수 있다. 하지만 해수면이나 해저면과 같은 실제 해양의 경계면은 불규칙적인 거칠기를 가진다. 이러한 경계면에서의 반사 손실은 실험식이나 산란 이론에 기반한 간섭 반사 계수를 계산하여 구할 수 있다. 본 논문에서는 섭동 이론, Kirchhoff 근사법, 작은 가지 근사법과 같은 산란 이론을 이용하여 유체-유체 경계면에 대한 간섭 반사 계수를 각각 유도한다. 이를 이용하여 임의의 거칠기를 가지는 해수면과 해저면에 대한 각 산란 이론의 간섭 반사계수를 계산하며, 이 결과를 Rayleigh 반사 계수와 비교하여 경계면의 거칠기에 따른 반사 손실을 분석한다. 또한, 섭동 이론과 Kirchhoff 근사법의 결과를 일반적으로 적용 범위가 넓은 작은 기울기 근사법의 결과와 비교하여 각 이론의 유효범위에 대해 고찰한다.

• 소음진동
• /
• 제9권3호
• /
• pp.600-606
• /
• 1999

본 논문은 길이 방향에 따라 단면적이 감소하는 경로와 증가하는 경로 2개가 존재할 경우 길이 방향에 따른 단면적 변화율과 경로의 길이에 의하여 특정 주파수에서 음파의 위상이 반대되는 현상이 발생하여 전달 경로 하단에서 해당 주파수의 소음이 상쇄되는 현상을 규명하였다. 단면적 변화를 고려한 1차 파동 방정식을 적용하여 매우 간단한 해석적인 해를 구하였으며, 원형 덕트 내의 속이 빈 콘 형상의 단면적 변화를 적용하여 실험적으로 검증하였다. 질량 효과에 의하여 필터링 주파수는 1, 2차 모드에서는 이론보다 더 낮은 주파수에서 결정되나, 3차 이상 고차 모드에서는 이론식으로 그 해당 주파수를 예측할 수 있다. 본 연구의 결과는 좁은 공간에서 덕트의 특정 소음의 주파수를 제거하여 음질을 개선할 필요가 있는 경우 이를 덕트 내부에 적용하는 콤팩트한 필터로 적용할 수 있다.

• 한국음향학회지
• /
• 제41권4호
• /
• pp.419-425
• /
• 2022

본 논문은 양상태 소나의 음원과 수신기 배치를 위해 음향탐지성능을 평가하는 것을 목표로 한다. 단상태 소나와는 다르게 양상태 소나의 경우에는 배치를 위한 연산량과 복잡도가 크기 때문에 해양환경을 고려한 배치 연구는 진행된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 양상태 소나의 음원과 수신기 배치에 적용하기 위한 방법으로 해양환경의 변동성을 고려하면서도 연산량을 줄이는 평가 방법에 대해 제안한다. 본 연구에서는 천해와 심해의 대표 해양환경을 선정하였으며, 그 해역에서 음원과 수신기 간의 거리 및 센서 심도를 변경하며 신호초과를 계산하고, 그 결과를 제안하는 음향탐지성능 평가 방법과 비교 및 분석한다.