• 한국음향학회지
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• 제34권3호
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• pp.200-209
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• 2015

수중 음향 감시 체계는 하이드로폰 배열을 이용하여 적함을 실시간으로 탐지하고 그 위치를 추적하는데, 해저 고정형 센서 배열은 이러한 감시 체계에 있어 중추적 역할을 수행한다. 본 연구에서는 천해 환경을 고려한 해저 고정형 원통형 하이드로폰 배열의 개념 설계를 유한요소해석을 통하여 수행하였다. 해양 배경 소음 하에서의 수신 특성 안정화를 위하여 금속 차단막을 이용한 배경 소음 스펙트럼 준위의 백색화 기법을 제안하였고, 배열 형상 최적화를 통하여 고각 및 방위각 방향의 지향성을 확보하였다. 나아가 소나돔의 형상과 재질에 따른 구조 진동 및 음향 산란 특성을 고찰하였다. 배경 소음 준위의 백색화, 배열 형상 최적화 및 소나돔의 음향적 투명화를 통하여, 해당 주파수 범위에 걸쳐 4 dB 이내의 감도 편차를 갖는 강건한 수신 특성의 하이드로폰 배열을 도출할 수 있음을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제19권1호
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• pp.61-66
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• 2000

본 논문에서는 다중 3차원 근거리표적의 위치를 효과적으로 추정하는 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 세 개의 부분 센서배열을 이용하여 기존의 3D MUSIC에서의 3차원 탐색을 3번의 1차원 탐색으로 대치함으로써 연산량을 감소시켰다. 각각의 부분센서배열에서 얻은 센서신호로부터 표적이 원거리에 있다고 가정하고 원거리 입체각을 추정하면 추정된 입체각은 실제 근거리 표적의 위치인 방위각, 고각, 거리의 함수로 주어진다. 그러므로 세 개의 부분센서배열로부터 얻은 세 개의 함수를 연립하여 풀면 실제 근거리표적의 위치를 추정할 수 있다. 또한 다중 표적의 경우, 추정치에 대하여 3차원 MUSIC 스펙트럼 값을 비교함으로써 연관 문제를 해결하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제29권2호
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• pp.21-33
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• 2020

본 연구에서는 무인잠수정의 효과적인 대잠전 수행을 위해, 시나리오 기반의 무인잠수정 소나 센서 배열 선정을 위한 시뮬레이터를 개발하였다. 먼저, 대잠전 분야에서 무인잠수정의 임무 및 운용개념을 분석하고, 가장 주요한 임무 중 하나인 위험제어(Hold at Risk)를 시뮬레이션 시나리오로 선정하였다. 다음으로, 시뮬레이터 구성요소 모델을 위하여, 플랫폼별(무인잠수정, 표적 잠수함) 운동모델, 음향모델 및 환경모델을 제시하였다. 특히 음향모델에서는 센서 배열에 따른 빔패턴을 기반으로 수동 소나방정식을 이용하여 탐지여부를 판단하였다. 또한, 표적의 방위 및 고각 추정을 위하여 진폭기반 방위 추정법과 위상 모노펄스 추정기법을 각각 적용하였다. 개발된 시뮬레이터를 통해 센서 배열 변화에 따른 결과의 경향성이 기본적인 빔패턴 이론과 일치하는 것을 보여주며, 다양한 시나리오에 대한 적용 가능성을 시사한다.

• 한국음향학회지
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• 제35권2호
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• pp.125-133
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• 2016

최근 고해상도의 해저면 영상을 취득하기 위한 합성개구 신호처리 및 수중 시스템 개발 연구가 여러 국가에서 활발히 진행 중에 있다. 국내에서도 합성개구소나의 필요성 및 중요성을 인식하여 기초적인 관련 연구가 시작되었으나 수신 배열 센서의 이동 속도에 의한 도플러 효과가 대부분 무시되어 왔다. 본 논문에서는 수신 배열 센서의 이동 속도에 따른 영향을 확인하기 위하여 공간 주파수 영역 보간법을 이용한 수동형 합성개구 신호처리 결과의 영상 왜곡 및 오차를 분석한다. 센서의 이동을 고려하지 않은 원래의 송신 신호만을 사용하는 경우 센서의 이동 속도가 증가함에 따라 음원의 위치 추정 오차가 증가하며 영상 왜곡이 현상이 뚜렷하게 나타난다. 센서의 이동을 고려하여 보정된 신호를 사용하는 경우 정확한 위치 추정이 가능하며 영상 왜곡 현상은 나타나지 않는다. 결론적으로 1 m/s 이상의 속도에서는 센서의 이동에 의한 도플러 현상을 보정하기 위한 알고리듬 적용이 필수적이다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2000년도 하계학술발표대회 논문집 제19권 1호
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• pp.249-252
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• 2000

본 논문에서는 수중음향측정을 위한 수직선배열측정 체계 설계 개념을 연구한다. 본 연구에서는 수직선배열 측정체계를 이용한 음향측정 시 고려해야 할 설계 기법들을 고찰하고, 측정 주파수 대역에서 지향지수가 균일하게 유지되는 비선형 센서배열 설계 알고리즘과 피측정 음원의 위치추정을 위한 음향학적 능/수동 추적 알고리즘을 제안한다 제안 알고리즘의 유용성은 시뮬레이션과 해상시험으로 확인한다.

• 한국음향학회지
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• 제32권6호
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• pp.484-493
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• 2013

통상의 수중 음향 센서는 단일 센서로는 음압의 크기만 측정할 뿐 외부 음원의 방향은 측정 할 수 없는 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 링 센서를 사용하여 음원의 방향을 찾을 수 있는 구조를 제안하였다. 제안된 구조의 링 센서는 내부 압전 세라믹이 8등분되어 배열되어 있으며, 외부 음압에 대한 각 압전 세라믹 조각의 출력 전압을 적절히 조합하여 외부 음원의 방향을 파악할 수 있는 특성을 가진다. 나아가 링 센서의 반경, 압전 세라믹의 두께, 길이와 같은 구조 변수들의 영향을 분석하여, 벡터 센서의 감도를 향상 시킬 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국음향학회지
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• 제22권6호
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• pp.482-488
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• 2003

선 배열을 이용한 빔 형성시 특정 지향 방향을 기준으로 반대 방향에 동일한 이득을 갖게 되어 수신단에서는 좌/우측 방위구분에 있어 모호성을 갖는다 이에 본 논문에서는 선 배열에 카디오이드 빔을 적용하여 좌/우측 방위 구분의 모호성을 해결하고, 아울러 어레이 합성 처리 기법을 사용하여 음원에 대한 공간적 데이터 수를 증가시키고 음원으로부터 얻은 정보를 코히어런트 합성 처리함으로써 배열 센서가 갖는 공간적인 분해능의 한계를 극복하였다. 시뮬레이션 결과에서는 좌/우측 방위 구분에 대한 성능을 어레이 합성 횟수에 따라 나타내었다.

• 센서학회지
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• 제8권2호
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• pp.102-107
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• 1999

저주파용 광섬유 하이드로폰을 개발하기 위하여 본 논문에서는 2 채널을 가진 TDM 방식 광섬유 하이드로폰 배역을 구성하고 이를 수조에서 음향특성 실험을 수행하였다. 150m의 광섬유를 중공 원통형 맨드릴에 감아 광섬유 하이드로폰을 제작하였으며 저주파용임을 감안하여 맨드릴의 고유진동수를 10kHz이상에 위치하도록 설계하였다. 제작된 광섬유 하이드로폰은 수중과 음향 임피던스 정합을 이루기 위하여 폴리우레탄으로 몰딩 하였다. 음향 특성을 보기 위하여 TDM 방식의 불평형 간섭계를 구성하여 수조에서 3kHz의 연속파형을 신호입력으로 실험하였다. 실험 결과 제작된 TDM 방식의 광섬유 하이드로폰은 수중에서 3kHz의 음향 신호를 안정적으로 검출함을 확인하였다. 이는 향후 다채널을 가진 광섬유 하이드로폰 배열 개발에 응용 가능성이 기대된다.

• 한국음향학회지
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• 제27권7호
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• pp.350-356
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• 2008

본 논문에서는 근거리 표적 탐지 빔형성 기법에 적합한 체비셰프 (Chebyshev) 및 해닝 (Hanning) 쉐이딩 함수를 제안하였다. 제안된 근거리 표적 탐지용 쉐이딩 함수는 최적의 센서 가중치를 얻기 위하여 비균일 견인 배열의 센서 위치 정보를 사전에 정확히 알고 있다고 가정하였으며, FFT (Fast Fourier Transform)를 통하여 시간영역으로 표현되어 있는 쉐이딩 함수 가중치를 주파수 영역으로 변환시키는 과정을 수행하였다. 이러한 과정을 통하여 산출된 쉐이딩 함수 가중치는 개별 센서에 대한 가중치 값으로 부여하였다. 또한 제안한 근거리 쉐이딩 기법을 기반으로 빔 패턴의 부엽 준위 저하 효과와 더불어 표적에 대한 방위각 및 거리 추정 성능이 향상됨을 모의실험을 통하여 확인하였다. 이와 더불어 수신신호 주파수 대역에 따라 차별적으로 구성된 비균일 견인 배열을 이용함으로 인해 다양한 수신신호 주파수에 따른 성능 감쇄 현상을 최소화하는 배열구조를 제안하였다.

• 한국음향학회지
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• 제37권1호
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• pp.66-72
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• 2018

본 논문에서 우리는 능동소나 시스템에서 삼중 배열의 적응 빔형성 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 정합필터, 카디오이드 빔형성, 선배열 빔형성으로 구성된 3단계의 과정을 통해 빔형성을 수행한다. 먼저, 송신 펄스에 대한 정합필터를 개별 수신 센서 신호에 적용하여 필터링된 신호를 획득한다. 그리고 정합필터 출력에 푸리에 변환을 적용하고, 각 삼각 센서 별 카디오이드 빔을 형성한다. 최종적으로 삼각 센서에 대한 카디오이드 빔들을 선배열 신호의 입력으로 가정하여 선배열 적응 빔형성을 적용한다. 실험 결과를 통해 제안하는 방법의 성능이 기존 기법보더 더 우수함을 확인한다.