• 한국음향학회지
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• 제39권3호
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• pp.163-169
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• 2020

비동기 양상태 소나는 음원 방향에서 수신되는 직접파를 탐지하고 직접파가 수신된 시간을 추정하여 반사파의 거리를 산출한다. 따라서 동기식에 비해 직접파 수신 시간 추정 오차가 표적 거리 추정 오차에 더하여 나타난다. 특히, 직접파는 다중경로 신호에 의해 정합필터 출력이 여러 개의 첨두치로 나타나는데 문턱치를 넘는 첫 번째 첨두치로 직접파 도달시간을 추정하는 기법과 가장 큰 첨두치로 직접파 도달시간을 추정하는 기법에 대하여 분석하였다. 실험은 공간적으로 분리된 음원과 해저에 매설된 선배열 수신센서로 구성된 양상태 소나를 이용하여 모의 반향기에서 반향되는 유사 표적 신호를 획득하는 방식으로 진행되었다. 실험결과 첫 번째 첨두치로 직접파 도달시간을 추정하는 기법이 표적 거리 추정 오차가 더 작은 것을 확인하였다. 도출된 결과는 비동기 양상태 소나의 표적 추적 기법에 활용할 예정이다.

• 한국음향학회지
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• 제28권1호
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• pp.10-18
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• 2009

이동하는 수상 운동체는 반경 $8{\sim}200{\mu}m$ 크기의 미세기포군을 포함하는 기포항적을 발생시킨다. 경우에 따라 10여분 이상 지속되는 수중 미세기포는 음향산란을 일으키는 요인이 되며, 기포가 존재하는 동안 능동소나에 의한 지속적인 탐지가 가능하다. 본 논문에서는 기포항적에 존재하는 미세기포의 사공간적인 분포변화에 따라 산란되는 음파를 모의하는 잔향음 모델을 제시하였다. 기포항적 산란신호의 모델은 음향학적 모델과 운동학적 모델로 이루어져 있으며 음향학적 모델에서는 미세기포의 공간분포를 체적산란강도로 변환하여 공간에 대한 적분을 수행하고, 운동학적 모델은 해양공간의 고정좌표계와 능동소나에 고정된 국부좌표계 사이의 좌표변환을 위한 오일러변환을 기반으로 구현되었다. 구현된 모델의 점증을 위해 2007년 9월 한국해양대학교 앞 해상에서 실제 선박을 운항하여 기포항적을 발생시킨 후 일정간격으로 신호를 획득하여 분석하였고, 이를 모델에 적용하여 타당성을 검증하였다.

• 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.

• 전자공학회논문지
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• 제53권5호
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• pp.47-54
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• 2016

수중 환경에서는 특정한 대역이나 형태의 신호를 송수신함으로써 거리(range) 관점에서 높은 해상도를 얻는 것이 필요하다. 본 논문의 탐지 거리인 1 km 이내 근거리에서 미확인 원통형 물체를 탐지 및 식별하기 위해서는 능동소나에 사용되는 송신신호의 설계가 매우 중요하다. 최적의 소나 송신신호를 설계하기 위해서는 탐지 거리를 최대로 갖는 최적 주파수와 신호의 대역폭을 고려하여 개별 파라미터의 적절한 trade-off 값을 찾는 것이 필수 요건이다. 본 논문에서는 EE (Echo Excess) 최대화와 SNR 최대화의 관점으로 여러 파라미터들의 변화에 따라 다양한 조건에서 최적 주파수를 분석하였다. 또한 거리 해상도(range resolution)와 방위각 해상도(azimuth resolution)의 목표 성능을 만족시키는 관점에서 송신신호 파라미터 결정 연구를 수행하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 추계학술대회논문집
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• pp.612-613
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• 2008

• 한국음향학회지
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• 제31권5호
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• pp.280-287
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• 2012

본 논문은 능동 소나 송신기의 효율적인 회전 송신빔 구동을 위하여 부하인 원통형 배열센서의 회전 방위별 동적 임피던스 특성을 실험적으로 분석하고 최대 전력이 부하에 효과적으로 전송되도록 송신기의 출력을 실시간으로 제어하는 기법에 관한 연구이다. 회전 송신빔 구동시, 전기적, 음향적 경계조건에 의해 발생하는 과부하 조건에서 배열센서의 실시간 임피던스 변화와 송신기의 출력 거동 특성을 분석하였다. 그 결과로부터 과도 특성에서도 송신 중단 없이, 송신기와 부하를 보호하면서 송출되는 전력량을 최대화할 수 있는 새로운 송신 출력 제어 기법을 제안하고 실험을 통하여 제안된 기법을 검증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제38권5호
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• pp.522-533
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• 2019

거리-도플러 추정을 위한 압축센싱(Compressive Sensing,CS) 모델은 과소결정계인 y = Ax 선형시스템으로 표현할 수 있다. 압축센싱 기법으로 위 선형시스템의 해를 찾으려면 행렬 A가 충분히 비간섭적이고 x가 희소해야 한다. 본 연구는 행렬 A가 비간섭적이도록 행렬 A의 상호간섭성을 낮추는 동시에 소나시스템에서 요구하는 대역폭을 유지하는 송신파형 설계 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 행렬사영으로 센싱행렬을 최적화하는 방법과 DFT(Discrete Fourier Transform) 행렬을 이용하여 원하지 않은 주파수밴드를 억압하는 두 가지 방법을 결합한 것이다. 정합필터와 압축센싱 기법을 이용하여 기존파형 LFM(Linear Frequency Modulated)과 설계한 파형의 거리-도플러 추정 성능을 비교하였다. 시뮬레이션을 통해 설계한 송신파형이 기존파형(LFM)보다 탐지성능이 우수함을 보인다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제19권9호
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• pp.922-927
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• 2009

The transducers used in active sonar on surface ships are packed in a specific geometry in the array drum in order to meet the requirements such as the source level, directional beam pattern, etc. This paper describes the acoustic characteristics of the cylindrical array which is based on a 64 vertical staves arrangement, each stave composed 5 independent transducers. Firstly, the single transducer on the rigid baffle in the water is analyzed with the Finite Element Method. From the result of the FE analysis nodal velocities on the radiation surface is calculated and used with the boundary conditions of the transducers mounted on the array drum. Then the acoustic pressure is calculated in the field points using the Boundary Element Method and the other acoustic informations, the source level, beam pattern, near field and far-field distance, were acquired.

• 로봇학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.79-85
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• 2018

This study focuses on autonomous exploration based on map expansion for an underwater robot equipped with acoustic sonars. Map expansion is applicable to large-area mapping, but it may affect localization accuracy. Thus, as the key contribution of this paper, we propose a method for underwater autonomous exploration wherein the robot determines the trade-off between map expansion ratio and position accuracy, selects which of the two has higher priority, and then moves to a mission step. An occupancy grid map is synthesized by utilizing the measurements of an acoustic range sonar that determines the probability of occupancy. This information is then used to determine a path to the frontier, which becomes the new search point. During area searching and map building, the robot revisits artificial landmarks to improve its position accuracy as based on imaging sonar-based recognition and EKF-SLAM if the position accuracy is above the predetermined threshold. Additionally, real-time experiments were conducted by using an underwater robot, yShark, to validate the proposed method, and the analysis of the results is discussed herein.

• 한국해양공학회지
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• 제34권5호
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• pp.371-376
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• 2020

Underwater acoustics, which is the study of the phenomena related to sound waves in water, has been applied mainly in research on the use of sound navigation and range (SONAR) systems for communication, target detection, investigation of marine resources and environments, and noise measurement and analysis. Underwater acoustics is mainly applied in the field of remote sensing, wherein information on a target object is acquired indirectly from acoustic data. Presently, machine learning, which has recently been applied successfully in a variety of research fields, is being utilized extensively in remote sensing to obtain and extract information. In the earlier parts of this work, we examined the research trends involving the machine learning techniques and theories that are mainly used in underwater acoustics, as well as their applications in active/passive SONAR systems (Yang et al., 2020a; Yang et al., 2020b; Yang et al., 2020c). As a follow-up, this paper reviews machine learning applications for the inversion of ocean parameters such as sound speed profiles and sediment geoacoustic parameters.