본 연구는 고분자재료에서 음향센서를 이용한 부분방전의 음향적 탐지를 행했다. 저밀도 폴리에틸렌에 대한 트리잉파괴 실험에서 음향센서로 얻어진 음향방출 특성의 시간순서대로 측정하여 통계처리를 행했다. 또한 5가지 특성량을 도입하고 $\psi$-AEA-n(위상-음향진폭-펄스수) 패턴을 분석한 결과, 보이드 시료의 AE평균개시진폭 $(\overline{AEA_{inc}})$과 AE 평균최대진폭$(\overline{AEA_{max}})$은 열화중기, AE펄스수, AE평균최대위상각$(\overline{\theta{max}})$은 열화말기를 진단하기 위해서 유용한 음향방출량임을 알 수 있다. 이들 음향방출량은 보이드 시료의 열화진단을 구별하는데 유용한 음향방출량임을 실험결과로부터 얻었다.
본 논문에서는 수동 소나의 광대역 에너지 탐지를 위하여 수신신호 강도 변화에 따른 가중치를 인가하는 기법을 제안한다. 광대역 에너지 탐지에 널리 사용되는 부대역 에너지 탐지 (Subband Energy Detection) 기법은 CED(Conventional Energy Detection) 기법에 비하여 다중신호 및 클러터 간섭에 강인하나, 수신신호에서 검출된 극값의 강도 변화에 따라 효율적인 가중치를 인가할 수 없어 탐지 성능을 저하 시킨다. 따라서 본 논문에서는 검출된 극값의 강도 변화에 따라 효율적으로 가중치를 인가하는 기법을 제안하였다. 시뮬레이션 및 황해 실 음향 데이터를 이용한 성능 비교, 칼만 필터를 이용한 추적시험 수행을 통하여 제안 기법의 탐지성능이 기존 기법에 비해 우수함을 관찰하였다.
수중음향 측정 및 수동형 탐지에서는 표적 방사음향의 방위 탐지가 매우 중요하다. 표적의 방사음향이 다수 개의 청음 센서에 수신되면서 각 센서마다 시간적으로 지연되어 도달한다. 이와 같은 시간지연을 추출함으로서 표적 방위 추출이 가능하다. 본 연구에서는 시간지연 추정을 위해 RSSL 적응필터를 이용한 새로운 RLSLTDE 알고리즘을 제안한다. RLSLTDE는 표적 방사음향에 대한 정보가 제한적이거나 추정하려는 시간지연 정보가 시변인 경우에 효율적이다. 신호대 잡음비에 따른 시뮬레이션에 결과, 기존 LMS 적응필터 알고리즘 보다 수렴특성 및 시간지연추정 속도면에서 우수하여 제안 알고리즘이 수중음향 입사방위 추정에 유용함을 확인하였다.
수동소나 신호에는 정상신호와 비정상 신호가 같이 존재하는 경우가 대부분이다. 정상신호와 혼재된 비정상 신호는 주로 정상신호만을 학습하는 오토인코더를 이용하여 탐지된다. 하지만 기존의 오토인코더는 혼재된 신호로부터 왜곡된 정상신호를 복원하므로 부정확한 탐지를 수행할 수 있다. 이러한 한계를 개선하고자, 본 논문에서는 순환신경망과 벡터 양자화 기반의 비정상 신호 탐지 모델을 제안한다. 제안된 모델은 학습된 잠재벡터들을 대표하는 코드 북을 생성하고, 제안된 코드벡터의 탐색을 통해 보다 정확하게 비정상 신호를 탐지한다. 공개된 수중 음향 데이터를 이용한 실험에서 제안된 기법이 적용된 오토인코더와 변이형 오토인코더는 기존 모델에 비해 최소 2.4 % 향상된 탐지 성능과 최소 9.2 % 높은 비정상 신호 추출 성능을 보였다.
원거리에서 수동소나에 의한 탐지거리를 예측하기 위해서는 소나방정식이 이용된다. 본 연구에서는 거리와 깊이함수의 신호이득 및 탐지확률을 구한 후 이를 거리로 적분하여 거리의존 해양환경에서 탐지거리를 계산하는 탐지거리 예측모델을 개발하였다. 개발된 모델은 기존에 발표된 거리독립 해양환경에서의 결과와 비교하여 검증하였고, 이를 바탕으로 거리의존 해양환경에서 수동소나에 의한 표적탐지에 큰 영향을 주는 난수성 소용돌이 해양환경에 확장 적용하여 표적의 탐지거리를 예측하였으며, 그 결과에 대하여 소개한다.
원통형 소나 시스템에서 기존의 광대역탐지 기법으로는 인접한 표적을 분리 탐지하는데 한계가 있다. 본 논문에서는 방위분해능을 향상을 위해 상호상관을 이용한 광대역탐지 기법을 원통형 소나 시스템에 적용한다. 제안된 기법은 상호상관을 이용한 광대역탐지 처리 이전에 분리 빔형성을 이용하여 동일 지향방위의 좌.우 반 빔을 생성한다. 생성된 좌 우 반 빔간의 상관관계 결과를 방위 값으로 변환하여 표적의 방위를 추정한다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 기법이 기존의 광대역탐지 기법보다 성능이 우수함을 검증하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권9호
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pp.1125-1130
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2014
본 논문에서는 디지털 신호처리 기술에 기반하여 주변잡음에 강건한 선박용 음향수신장치를 제안한다. 원하지 않는 주변 잡음을 억제하기 위하여 70Hz-820Hz의 통과대역을 갖는 디지털 대역통과 필터를 적용한다. 4개의 마이크로폰으로부터 입력된 음향 신호들이 디지털 대역통과 필터를 거친 후 8 방향의 방향 탐지가 가능한 방향 탐지 알고리즘을 제안한다. 또한, DSP 칩과 오디오 코덱을 이용한 프로토타입 시스템을 구현하여 본 알고리즘의 동작을 테스트한다.
광섬유 사냑 간섭계는 음향 및 진동과 같은 물리적 변화량을 탐지하는 센서로 잘 개발되어 있다. 본 논문에서는 변압기유가 채워진 원통형 캐비티에 음압이 발생되었을 때 한 개의 루프내에 설치된 광섬유 배열 센서를 이용하여 음향을 탐지하였다. 서로 다른 외부 음향 주파수 $f_1$과 $f_2$를 피에조 재료를 이용하여 발생시키고 주파수는 5 kHz에서 90 kHz까지로 선정하였다. 실험 결과 광섬유 센서는 하모닉 성분인 $f_1$, $f_2$, $2f_1$, $2f_2$, ${\mid}f_1-f_2{\mid}$, ${\mid}f_1+f_2{\mid}$의 주파수를 탐지하였다. 제안된 광섬유 센서 배열은 변압기 내의 부분 방전으로 인한 음압과 진동과 같은 물리량을 모니터링 하는데 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문은 해양에서 발생하는 음향 표적에 대해서 표적의 식별 정보 피드백을 통해 관심 표적 추적 성능을 향상시키는 기법을 제안한다. 기존의 다중주파수 표적 추적 기법은 탐지된 음향신호 특성만 활용하여 추적을 수행하는 반면, 본 논문에서 제안하는 기법은 탐지된 음향신호 특성과 더불어 관심 표적의 특징인자가 식별되는지 여부를 추적에 활용한다. 제안하는 기법은 특징인자가 식별되는 측정치에 대해서만 추적을 수행하여 관심 표적이 아닌 표적에 대한 불필요한 추적을 방지한다. 또한 특징인자가 식별된 표적을 추적할 때 동적으로 추적 파라메터를 최적화하여 관심 표적에 대해 지속적이고 안정적인 추적을 수행한다. 모의 신호를 이용하여 실험을 수행하였으며 미약한 신호가 나타나는 수중 표적에 대해 제안하는 기법을 적용한 결과, 불필요한 표적 개수가 감소하고 관심 표적의 추적이 지속적으로 안정되게 수행됨을 확인하였다.
본 논문에서는 multistatic 소나망의 효과도 분석을 하였다. 특히 본 논문에서는 multistatic 소나망의 탐지 성능 분석을 통해 효용성을 알아보았다. Multistatic 소나망은 송/수신기가 분리된 일종의 다중 분산 센서 시스템으로, 최적의 탐지 성능을 갖기 위해서는 적절한 융합 규칙 및 센서 배치가 필요하다. 분산 센서 융합 기법으로 bayesian 결정 기법을 기반으로 한 융합 기법을 적용하였으며, 실제 해양 환경하에서의 탐지 성능 분석을 위해 개선된 bistatic 표적 강도 모델과 거리 종속 전송 손실 모델을 이용한 multistatic 소나망 탐지 모델을 제안하였다. 기존 소나망과의 모의 비교 실험을 통해 multistatic 소나망의 우수성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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