• 대한공간정보학회지
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• 제16권2호
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• pp.87-95
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• 2008

Ladar (LAser Detection And Ranging, Lidar)는 레이저 신호를 이용하여 대상지역에 대하여 정밀한 3차원 거리를 취득하는 센서로 최근 들어 미사일, 항공기 등에 탑재되어 자동표적인식 등에 활용되고 있다. 기존의 영상기반센서와 달리 센서와 표적과의 거리를 밝기나 색상 값으로 표현한 range 영상을 제공하며, 이로부터 표적의 정밀한 3차원 모델의 생성이 가능하기 때문에 표적의 인식과 식별을 가능하게 한다. 이러한 Ladar 센서의 데이터를 모의 생성한다면, 센서의 개선 및 개발 또는 센서 데이터 처리 알고리즘의 개발을 더욱 효율적으로 수행할 수 있게 될 것이다. 이에 본 연구에서는 특히 Linear FM 기반의 Ladar 센서의 신호 생성 및 신호처리 과정을 시뮬레이션하여 Ladar 영상을 모의 생성하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 우선 FM chirp modulator를 탑재한 시스템의 레이저 신호를 모의로 생성하고, FFT기반 신호처리를 통해 센서와 표적과의 거리를 획득하였으며, 최종적으로 Ladar range 영상을 성공적으로 모의 생성하였다.

• 한국음향학회지
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• 제38권2호
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• pp.168-176
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• 2019

배열의 설계주파수보다 높은 주파수의 표적신호가 수신되는 경우 공간 에일리어싱에 의해 빔형성에 모호성이 발생한다. 이를 극복하기 위해 Abadi가 차주파수 빔형성 기법을 제안하였다. 하지만 차주파수 빔형성 기법은 차주파수의 값에 따라 최소한의 대역폭이 필요한 제약조건이 있다. 본 논문에서는 주파수-파수 스펙트럼의 특성과 라돈변환을 이용하여 공간 에일리어싱이 발생하는 표적신호의 방위를 추정하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 대역을 가지는 신호의 주파수 대역 내에서 방위추정의 모호성은 발생하지 않고, 표적의 방위를 추정할 수 있다. 하지만 대역을 가지는 신호에만 적용이 가능한 제약조건이 있다. 광대역 신호에 대해 시뮬레이션을 수행하여 알고리즘을 구현하고, 이를 SAVEX15 (Shallow Water Acoustic Variability EXperiment 2015)의 딱총새우 소음신호를 이용하여 차주파수 빔형성 기법의 결과와 비교 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.541-546
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• 2020

함정용 탐색레이더는 표적 탐지 및 추적, 함포사격 지원 기능을 수행하는 함정 전투체계의 장비로써 표적에 대한 방위, 거리, 고도의 3차원 항적 정보를 산출하고 표적 탐지 및 추적에 대한 임무를 수행한다. 탐색레이더는 안테나부, 송수신부, 처리부, 공기건조기부로 구성되며 안테나부는 송신 신호를 방사하고 표적에서 반사된 신호를 수신하며 송수신부는 신호를 증폭 또는 합성하는 역할을 수행한다. 탐색레이더는 안테나로부터 수신된 신호를 이용하여 운용자에게 다양한 방법으로 표적 정보를 제공한다. 본 연구에서는 탐색레이더에서 식별한 표적에 대한 정보를 레이더전시기를 통해 전시할 때 나타난 문제점들을 식별하고 원인을 분석하여 개선하였다. 식별된 문제점은 함정의 변침에 따라 B-scope에 나타나는 TWS 추적 표적이 소실되는 현상이다. 탐색레이더의 TWS 추적 알고리즘에 의해 함정의 기동과 관계없이 지속적으로 추적해야 할 표적을 소실하는 것이다. TWS 추적 알고리즘에서 매 scan마다 획득된 표적의 거리, 방위, 속도 정보를 자함으로부터의 상대적 위치정보로 활용하지 못하는 문제점을 발견하여 추적 알고리즘에서 안정적으로 표적의 위치정보를 업데이트할 수 있도록 개선하였다. 개선된 TWS 추적 알고리즘을 이용하여 탐색레이더 운용에서 정상적 표적 추적 전시상태를 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제43권2호
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• pp.225-233
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• 2024

능동소나는 은밀하게 기동하는 수중 물체를 탐지하기 위해 음파를 송신하여 표적에서 반사되어 돌아오는 신호를 탐지한다. 그러나 능동소나의 수신 신호에는 표적의 반향음 외에도 해저면/해수면의 잔향, 생물 소음 및 기타 잡음 등이 섞여 있어 표적 인식을 어렵게 한다. 기존의 문턱값 이상의 신호를 탐지하는 기법은 설정한 문턱값에 따라 오탐지가 발생하거나 표적을 놓치는 경우가 발생할 뿐 아니라 다양한 수중환경마다 적절한 문턱값을 설정해야하는 문제가 있다. 이를 극복하기 위해 Constant False Alarm Rate(CFAR) 등의 기법을 이용한 문턱값의 자동산출과 진보된 형태의 추적 필터 및 연계 기법을 적용한 연구가 수행되었지만, 상당수의 탐지가 발생하는 환경에서는 그 한계가 있다. 최근 심층학습 기술이 발달함에 따라 수중 표적 탐지분야에도 이를 적용하기 위한 노력이 있었으나, 분류기 학습을 위한 능동소나 데이터의 획득이 매우 어려워 데이터가 희소할 뿐 아니라, 극소수의 표적과 상대적 다수의 비표적으로 인한 데이터의 불균형성으로 어려움이 있다. 본 논문에서는 탐지 신호의 에너지 분포 영상을 이용하되, 데이터의 불균형성을 고려한 방식으로 분류기를 학습하여 표적과 비표적을 구분하는 기법을 기존 소나처리 기법에 추가하여 표적의 오분류를 최소화하면서 비표적을 제거하여 능동소나 운용자의 표적 인식을 용이하게 하였다. 그리고 동해에서 수행한 해상실험에서 획득한 능동소나 데이터를 통해 제안 기법의 유효성을 검증하였다.

• 한국산업정보학회:학술대회논문집
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• 한국산업정보학회 2006년도 춘계 국제학술대회 논문집
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• pp.111-114
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• 2006

비백색잡음(non-white noise)인 잔향(reverberation)이 신호탐지(signal detection)의 주 방해신호인 천해 능동소나(active sonar) 환경에서의 표적탐지는 선백색화기(pre-whitening filter)를 사용하여 수신신호를 백색화한 후 백색잡음에서 최적 탐지기(optimum detector)인 정합필터를 사용한다. 그러나 이 방법은 잔향이 비정상(non-stationary) 특성을 가지기 때문에 구현이 매우 힘들다. 기존의 연구에 따르면 이러한 잔향은 지역적 정상상태(local stationary)라고 가정할 수 있다. 본 논문에서는 먼저 잔향신호의 지역적 정상상태의 범위를 추정(estimation)하고, 이 추정을 바탕으로 천해와 같은 비백색 잔향신호 환경에서 선백색화 블럭 정규화 정합필터(pre-whitening block normalized matched filter)의 성능을 개선할 수 있는 선백색화 기법을 제안하였다. 제안된 잔향신호의 백색화 기법은 표적신호 전 후의 잔향신호를 사용하여 처리블록(processing block)을 백색화하기 때문에 기존의 백색화 기법보다 우수한 성능을 보였다. 제안된 백색화 기법을 이용한 탐지기의 성능을 평가하기 위해 우리나라 인근해역에서 실측된 데이터를 이용하여 컴퓨터 모의실험을 수행하였다. 모의실험 결과 제안된 기법을 사용한 탐지기는 기존의 백색화 기법을 사용한 탐지기보다 우수한 탐지성능을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제24권4호
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• pp.230-237
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• 2005

수중음향 시스템에서는 이동 표적에 대한 상태 추정 및 표적 식별 등의 목적을 위해서 표적 방위 추적은 필수적이다. 그러나 감시영역에 근접 또는 교차 표적 등이 존재하는 다수 표적 상황에서의 방위 추적은 매우 어려운 문제로 다양한 접근방법으로 연구되어 왔다. SWORD는 배열 센서 신호의 출력 공분산 행렬로부터 방위 변위를 추정하여 표적을 추적함으로써 별도의 정보 연관 과정이 필요 없는 단순한 구조의 다중 표적 방위 추적 알고리즘을 제안하였으며, RYU 등은 표적 조향 벡터 (target steering vector)와 배열 센서 공분산 행렬의 신호 고유 벡터 (signal eigenvector)가 선형결합 관계임을 이용하여 교차 표적 (cross target)에 대해서도 우수한 성능을 나타내는 효율적인 알고리즘을 제안하였다. 또한 HWANG 등은 잡음 고유 벡터 (noise eigenvector)와 표적 조향 벡터가 직교 관계임을 이용하여 RYU의 알고리즘과 동일한 성능을 유지하면서 연산량을 개선한 알고리즘을 제안하였다. 그러나 기존의 방법은 코히어런트 (coherent) 다중 표적인 경우에는 추적 성능이 저하되는 단점이 있다. 본 논문에서는 배열 센서의 공분산 행렬로부터 추정할 수 있는 신호 고유 벡터와 잡음 공분산 행렬 (noise covariance matrix)의 특성을 이용하여 코히어런트 다중 표적에 대해 추적 성능을 유지할 수 있는 다중 표적 방위 추적 알고리즘을 제안하였으며, 근접 및 교차 기동하는 표적에 대한 시뮬레이션을 통하여 비코히어런트 (incoherent)와 코히어런트 다중 표적에 대해 추적 성능이 우수함을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권5호
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• pp.375-382
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• 2018

레이다는 강한 재밍신호를 제거하기 위해 부엽제거 알고리즘을 이용하여 상대적으로 약한 표적신호를 획득한다. 본 논문에서는 완전 디지털 능동배열 레이다에서 적용 가능한 새로운 적응형 부엽제거 알고리즘을 제안한다. 먼저 부엽제거 빔 신호를 이용하여 공분산 행렬을 구한다. 그리고 부엽제거 빔 신호와 주빔 신호와의 상관행렬을 산출한 후, 적응형 부엽제거 빔 형성 계수를 획득한다. 그 후 수신되는 주빔 신호와의 연산을 통해 최종적으로 재밍신호가 제거된 표적신호를 구한다. 시뮬레이션 신호로의 적용 결과를 통해 제안된 알고리즘이 부엽제거에 효과적임을 확인하였고, 실제 레이다에 적용하기 위한 여러 고려사항들을 분석하여 체계 적용성을 높였다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권9호
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• pp.172-180
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• 2012

수중 표적의 탐지를 위한 다중상태 소나에서 수신 신호는 많은 잔향 및 클러터 성분을 포함한다. 이는 표적탐지에서 오경보율을 높이는 주된 원인이다. MRAL(multiple return association and localization) 알고리듬은 수신신호를 위치적인 유사성을 기준으로 몇 개의 그룹으로 분류하고, 그룹의 수신신호들을 한 개의 반사체로부터 온 것으로 봄으로써 오경보율을 낮춘다. 그러나 그룹화로 인하여 MRAL 알고리듬의 결과로 나타나는 표적 및 클러터 등의 위치는 실제위치와 차이를 보일 수 있다. 본 논문에서는 MRAL 알고리듬의 출력으로서 나타나는 표적 및 클러터의 위치와 실제 표적 및 클러터의 위치와 차이를 줄이기 위하여, 후처리 기법으로 최소제곱법을 이용한 LS기반 MRAL 후처리 기법 알고리듬을 제안한다.

• 한국음향학회지
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• 제20권3호
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• pp.3-7
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• 2001

CW (Continuous Wave) 신호를 사용하는 능동형 소나에서 잔향을 포함한 잡음의 특성이 백색 (white)이 아닌 경우 일정 오경보 확률 처리 (CFAR: Constant False Alarm Rate)를 수행할 때 잔향 부근에서 높은 문턱치를 추정하게 된다. 이로 인해 표적을 검출하지 못하며. 근접한 다중 표적을 구분하지 못하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 적응 잔향 제거 필터를 제안하였다. 제안된 필터는 적응 필터와 이 필터로부터 일정한 시간 차를 두고 계수 값을 복제해 쓰는 필터로 구성된다. 능동형 소나가 움직이는 수중 환경에서 수집된 실측 데이터를 이용하여 제안된 적응 잔향 제거 필터의 성능을 고찰하였다. 그 결과 제안된 방법은 기존의 방법에 비해 표적 신호 구간이 긴 경우 향상된 성능을 나타내었다.

• 한국음향학회지
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• 제28권8호
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• pp.761-767
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• 2009

본 논문에서는 중 주파수의 송신신호를 사용하는 선체 고정형 소나에서 잔향에 의한 오경보 확률 (False Alarm Probability)을 감소시켜 표적의 탐지확률을 향상시키는 통계적 분할 기반 특성의 4분할 컨트라스트 박스 탐지기 (4-Segmentalized Contrast Box Detector, 4SBBD) 를 제안한다. 표적과 잔향이 인접하여 존재하는 경우 두 신호의 통계적 특성이 유사하여 표적 신호와 잔향을 분리 하지 못하는 단점을 가지는 기존의 컨트라스트 박스 탐지기를 개선하기 위하여 컨트라스트 박스를 4분할 하였으며, 선체 고정형 소나에서 획득된 실측 잔향 데이터와 합성 표적 신호를 이용하여 제안한 기법의 타당성을 검증한다.