• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.95-104
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• 2019

본 논문에서는 잔향 환경에 강인한 GSFM(Generalized sinusoidal frequency modulated) 펄스를 설계하는 기법을 제안하였다. GSFM 펄스는 SFM(Sinusoidal frequency modulated) 펄스의 일반화한 형태로써 거리와 도플러 분해능이 모두 우수한 압정형태의 모호성 함수를 가지는 장점이 있다. 하지만 일반화를 하는 과정에서 주기성이 사라지기 때문에, 빗살형태의 스펙트럼을 가지는 SFM 펄스에 비해 잔향환경에서 탐지 성능이 저하된다. 본 논문에서는 GSFM 펄스의 파라미터 ${\rho}$를 적절히 변화시켜 SFM 펄스의 잔향 제거 성능과 GSFM 펄스의 거리 분해능 성능 간에 트레이드오프(Trade-off)관계를 분석하고, 비교적 높은 성능을 동시에 만족할 수 있는 ${\rho}$ 값을 제안하였다. 제안한 GSFM 펄스의 성능을 검증하기 위해 잔향환경을 모의하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 제안한 GSFM 펄스가 저속의 도플러 표적을 탐지하면서 우수한 거리 분해능을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제40권5호
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• pp.401-407
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• 2021

연속 송수신 소나 기술은 표적 탐지 시간간격이 짧아 표적을 탐지하고 추적하는 데 효과적인 기술이다. 연속 송수신 소나 시스템에 적합한 Generalized Sinusoidal Frequency Modulation(GSFM)펄스는 펄스 간 직교성을 유지하면서 높은 시간-주파수 곱을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 가속도를 갖는 표적이 존재할 경우 수신된 GSFM 펄스를 상관처리하는 적정한 시간 길이를 산출하는 방법에 대해서는 알려진 바가 없다. 본 논문에서는 GSFM 펄스를 사용하는 연속 송수신 소나 시스템에서 수신신호를 정합처리할 때 적합한 시간 길이를 상관도에 근거하여 산출하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 표적의 가속도에 따른 상관도를 계산하고 상관도에 따른 신호처리 길이를 산출한다. 부엽의 준위를 통해 제안된 방법으로 산출된 신호처리 길이를 적용할 경우 안정적인 탐지 성능을 얻을 수 있음을 보인다.

• 한국음향학회지
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• 제39권4호
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• pp.237-245
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• 2020

수중표적의 저소음화로 표적의 방사소음이 감소함에 따라 수동소나의 한계가 나타나면서 신호를 송신하고 표적 반사 신호를 탐지하는 능동탐지에 대한 연구가 활발해 지고 있다. 일반적으로 선체고정소나(Hull-Mounted Sonar, HMS)를 이용한 능동탐지 시 음파가 도달하지 않는 음영구역을 줄이기 위해 수직지향각을 조정하면서 다수의 Linear Frequency Modulation(LFM) 부펄스를 대역분할하여 순차적으로 송신한다. 하지만 최근에 Sinusoidal Frequency Modulation(SFM)의 일반화된 형태인 Generalized SFM(GSFM) 펄스가 제안되었고, 파라미터 설정에 따라 GSFM 부펄스 간에 직교성이 확인되었다. 따라서, 본 논문에서는 GSFM을 선체고정소나의 다중 수직지향각 능동탐지에 활용함으로써 부펄스의 대역폭 사용을 극대화 하여 신호처리 이득에 따른 능동탐지 성능을 향상 시킬 수 있음을 보였다. 모의실험을 통해 부펄스가 3개일 때, GSFM이 LFM 대비 약 5 dB 정도의 정합필터 이득이 있음을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제42권4호
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• pp.320-328
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• 2023

고속 수중운동체 능동 탐지는 수중 무기 방어 시스템에 중요한 기술로, 정확한 표적 탐지와 거리 및 속도 추정이 필수적이다. 빔 형성 각도마다 신호를 순차적으로 송신해야 하지만 펄스 분할 송신 방법은 거리 추정의 모호성이 발생한다. 이를 보완하기 위해 다중 주파수 기반 방법이 제안되었지만 대역폭을 분할할 경우 시간-대역폭 곱에서 손실이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 연구에서는 대역폭을 분할하지 않아도 부펄스 간의 상관관계를 낮게 설계할 수 있는 일반화된 사인파 주파수 변조(Generalized Sinusoidal Frequency Modulation, GSFM)를 사용한 능동 고속 탐지 기법을 제안한다. 제안한 방법은 펄스 길이를 최소화시킨 GSFM을 사용함으로써 표적의 거리와 속도를 빠르게 갱신할 수 있다. 제안한 방법의 성능을 검증하기 위해 잔향이 존재하는 모의 환경을 구축하였다. 모의 실험 결과 0.05 s의 선형 주파수 변조 펄스는 한정적인 주파수 대역으로 인해 추정 거리 대비 평균적으로 50 %의 거리 추정 오차와 103 %의 속도 추정오차가 발생하였다. 이에 반해, GSFM은 같은 길이의 펄스를 사용하더라도 추정 거리 대비 거리 추정 오차와 속도 추정 오차가 각각 10 %와 14 %로 표적을 비교적 정확하고 빠르게 추적할 수 있었다. 게다가, GSFM은 방위별로 직교성이 높은 부펄스를 송신하여 표적의 대략적인 방위까지 알 수 있었다.