• 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.

• 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.

• 전기학회논문지
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• 제66권4호
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• pp.629-635
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• 2017

Free-Flooded Ring (FFR) transducer array for use in Sonar system can be driven with large amplitude in a wide frequency band due to its structural characteristics, in which two resonances of a ring mode (1st radial mode) and an inner cavity vibration mode occur in a low frequency band. Since its sound wave generation characteristics are not influenced by the water pressure, the FFR transducer array is widely used in the deep sea. So FFR has been recognized as a low-frequency active sound source and has received much attention ever since. In order to utilize the FFR transducer array for SONAR systems in military and industrial applications, its equivalent electric circuit model is necessary especially to design the matching circuit between the driving power amplifier and the FFR transducer array. Thus this paper proposes the equivalent electric circuit model of FFR transducer array by using measured values of parameter, and suggest the improved method of parameter identification. Finally it verifies the effectiveness of the proposed circuit model of FFR transducer array by experimental measurements.

• 한국음향학회지
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• 제33권4호
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• pp.262-267
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• 2014

최근 능동소나에서 표적의 탐지성능을 향상하기 위해 상당히 긴 펄스가 사용되고 있다. 이렇게 송신 파형의 길이가 길어지면 콘볼루션(convolution)을 이용하여 구현한 정합필터는 과도한 연산량이 요구되어 구현측면에서 불리하다. 주파수 영역에서 중첩-합(overlap-add) 또는 중첩-저장(overlap-save) 방법을 이용한 정합필터를 수행하면 이러한 문제를 해결할 수 있으나, 실시간 처리를 위해 시스템의 입출력 연동주기가 고정된 경우 FFT 길이가 제한되어 성능저하가 발생한다. 이 경우 연산효율을 높이기 위한 방법으로 필터를 균등 분할하되 IFFT 연산의 재사용을 통해 연산 효율을 높이는 FDL(Frequency Delay Line, 주파수 영역 지연-합) 방법과 필터를 가변적으로 최적 분할하는 MC(Minimum Cost, 최소 비용) 방법이 알려져 있다. 본 논문은 위 두 가지 방법을 결합하여, 정합필터를 효율적으로 분할하여 수행할 수 있는 새로운 방법을 제안하였다.

• 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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• 제38권1호
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• pp.96-105
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• 2019

능동소나 시뮬레이터에서 실제와 유사하고 실시간 운용 가능토록 설계하는데 가장 제한적인 요소는 잔향음이다. 잔향음 모의는 계산시간이 많이 소요되어 시뮬레이터에 반영하고 실시간으로 신호를 생성하는데 한계가 있었다. 본 연구에서는 Harrison의 에너지 플럭스 해저 잔향음 모델을 기반으로 함정 기동에 따른 도플러 효과와 자기회귀 모델을 적용하여 해저 잔향음 시계열 신호를 모의하였다. 최종적으로 해군연구국 잔향음 워크숍-I 11번 문제와 동해 해양환경을 토대로 모의 한 결과, 실제와 유사한 특징의 해저 잔향음 신호를 생성할 수 있었다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제10권9호
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• pp.779-784
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• 2004

This paper describes a sonic polygonal multiple reflection range sensor (SPMRS), which uses multiple reflection properties usually ignored in ultrasonic sensors as disturbances or noises. Targets such as a plane, corner, edge, or cylinder in indoor environments can easily be detected by the multiple reflection patterns obtained with a SPMRS system. Target classification and feature data extraction, such as distance and azimuth to the target, are computed simultaneously by considering the geometrical relationships between the detected targets, and finally the environment model is generated by refining the detected targets. In addition, the narrow field of view of a sonar range sensor is increased and the scanning time is reduced by active motion of the SPMRS stepping servomechanism.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 학술회의 논문집 정보 및 제어부문 B
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• pp.830-835
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• 2003

This paper describes a sonic polygonal multiple reflection range sensor (SPMRS), which uses multiple reflection properties usually ignored in ultrasonic sensors as disturbances or noises. Targets such as a plane, corner, edge, or cylinder in indoor environments can easily be detected by the multiple reflection patterns obtained with a SPMRS system. Target classification and feature data extraction, such as distance and azimuth to the target, are computed simultaneously by considering the geometrical relationships between the detected targets, and finally the environment model is generated by refining the detected targets. In addition, the narrow field of view of a sonar range sensor is increased and the scanning time is reduced by active motion of the SPMRS stepping servomechanism.

• 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.