• 제목/요약/키워드: Matched-field inversion

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전달손실 비교를 통한 지음향학적 인자 역산과 정합장처리 (Geoacoustic Inversion via Transmission Loss Matching and Matched Field Processing)

  • 김경섭;박철수;김성일;성우제
    • 한국음향학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.325-333
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    • 2005
  • 본 논문에서는 2004년 동해에서 수행된 MAPLE 실험의 음향계측 자료를 이용한 지음향학적 인자 역산기법을 제시하고 제안된 기법의 검증을 위해 음원의 위치추적 테스트를 수행하였다. 역산을 위한 목적함수는 예인 음원과 고정된 수직선배열로부터 획득된 음향신호를 이용하여 구한 전달손실과 모의된 전달손실과의 상관관계를 평가하도록 정의하였다. 목적함수의 최적화는 광역 최적화 알고리즘인 VFSA (Very Fast Simulated Annealing)를 사용하여 수행하였다. 본 역산기법을 5개의 주파수 토널 성분 데이터에 적용한 후 이를 바탕으로 실험해역의 지음향 모델을 구성하였다. 끝으로 정합장처리를 통해 예인 음원의 위치를 추적하여 역산된 지음향학적 인자들의 타당성을 검토하였다.

정합-표적모델 역산을 이용한 기동 표적의 위치 추정 (Matched-target Model Inversion for the Position Estimation of Moving Targets)

  • 장덕홍;박홍배;김성일;류존하;김광태
    • 한국음향학회지
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    • 제22권7호
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    • pp.562-572
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    • 2003
  • 수동 소나를 이용하여 기동 표적의 위치를 추정하는 정합-표적모델 역산 기법을 개발하였다. 본 기법은 수중음향학 분야에서 널리 사용되는 정합장 역산 방법을 이용하여 관측으로부터 얻어지는 방위와 주파수를 표적모델에 의해 계산되는 값과 정합 시킴으로써 표적의 위치를 파악한다. 효율성과 정확성을 향상시키기 위하여 변수의 탐색 방식은 혼성 최적화 기법을 이용하였는데 일차적으로 광역 최적화 기법으로 알려진 유전자 기법이나 모사 담금질 기법을 적용한 후 단순 비탈 국부최적화 기법을 순차적으로 적용하였다. 제안 기법의 성능 검증을 위하여 3가지의 기동 시나리오에 대하여 시뮬레이션을 실시하였다. 검증 결과 가우시안 확률분포를 갖는 측정오차가 5σ를 가지는 경우에도 견실한 수렴을 보여주었으며 계산 시간면에서도 실용적 인 것으로 밝혀졌다.

A Study on the Effects of Parameter Sensitivity on Matched Field Processing

  • Park, Cheolsoo;Woojae Seong;Park, Hang-Soon;Lee, Kyu-Yeul
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • 제20권1E호
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    • pp.31-37
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    • 2001
  • Matched Field Processing (MFP) is a successive process of correcting mismatches between true and assumed parameters by matching the measured acoustic field data with numerically simulated data which we call replica. The MFP is widely used both in geo-acoustic parameter inversions and in source localizations. Whether a certain parameter can be inverted effectively or whether a source can be localized correctly depends on the amount of the influence that a parameter has on the acoustic field during the matching process. Sensitive parameters can be better estimated than the less sensitive ones in MFP. On the contrary, the sensitive parameters affect adversely on the source localization results when they have uncertainties. In this paper, a sensitivity index is defined based upon the field variation resulting from the perturbed parameters. Numerical test results show that the index behaves in accordance with the results of source localization under a mismatched environment and also with the inversion solutions.

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Various Pattern-Forming States of Nematic Liquid Crystal Based on the Sign Inversion of Dielectric Anisotropy

  • Kang, Shin-Woong;Chien, Liang-Chy
    • Macromolecular Research
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    • 제15권5호
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    • pp.396-402
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    • 2007
  • The dielectric properties and various pattern-forming states of dual-frequency material in a nematic phase, as well as its mixture containing low concentrations of reactive monomers, are reported. The dielectric relaxation behaviors of nematic MLC 2048 are presented and compared to its mixture containing both mesogenic and nonmesogenic reactive monomers. The sign-inversion frequency of the dielectric anisotropy was significantly shifted on the addition of small amounts of the reactive monomers. However, all three mixtures used in this study essentially exhibited the same field-induced instabilities at different frequencies and voltage domains of the applied electric field. A broad band of modulated states were found to exist above a critical voltage and within a voltage dependent frequency band in the vicinity of the sign-inversion frequency, $f_I$, of the dielectric anisotropy. As the $f_I$ of the mixtures shifted, so did the bands of the modulated state of the different mixtures and the temperatures, which were well matched with the measured $f_I$ value.

L-자형 선배열을 이용한 지음향학적 인자 역산 및 음원 위치 추정 (Geoacoustic Inversion and Source Localization with an L-Shaped Receiver Array)

  • 김경섭;이근화;김성일;김영규;성우제
    • 한국음향학회지
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    • 제25권7호
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    • pp.346-355
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    • 2006
  • 본 논문에서는 동해 천해 영역에서 예인 음원과 L-자형 수신 선배열을 이용한 해상 실험(MAPLE IV)을 통해 수집된 신호 자료에 대해 정합장처리를 이용한 지음향 역산 및 음원 위치 추정을 수행하였다. L-자 형태의 수신 선배열은 수직 선배열과 해저면에 수평으로 놓여진 수평 선배열로 구성되어 있으며, 음원은 협대역 다중 주파수 성분을 가지는 저주파 연속 음원이 예인되었다. 역산 목적함수는 선배열 수신 신호벡터 처리 방식에 따라 다음과 같이 Bartlett 프로세서를 기반으로 한 세 가지 형태 - (1) 수직 및 수평선배열 자료 전체를 하나의 신호 벡터로 상관 처리할 경우, (2) 수직 및 수평선배열 각각에 대한 결과를 비상관 평균할 경우, (3) 수직 및 수평선배열 상호간의 상관 관계만을 이용할 경우- 를 사용하고 그 결과들을 수직 및 수평 선배열 신호를 단독으로 사용할 경우의 결과들과 함께 비교하였다. 역산 결과의 타당성을 확인하기 위해 역산 과정에서 사용한 각 프로세서와 역산된 지음향 인자를 이용하여 낮은 신호 대 잡음비를 갖는 주파수 성분에 대해 음원 위치 추정을 수행하고 성능을 비교하였다.

천해환경에서 전구음원을 이용한 지음향인자의 역추정 (Inverse Estimation of Geoacoustic Parameters in Shallow Water Using tight Bulb Sound Source)

  • 한주영;이성욱;나정열;김성일
    • 한국음향학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.8-16
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    • 2004
  • 천해환경에서 저주파 광대역신호와 수직선배열을 이용하여, 퇴적층의 지음향인자(층두께, 종파속도, 종파감쇠계수, 밀도)를 역추정하였다. 역산방법은 모델 기반의 역산으로 유전알고리즘 (Genetic Algorithm)을 이용한 일관적 광대역 정합장처리(Coherent Broadband Matched Field Processing)기법을 사용하였다. 저주파 광대역음원으로 사용된 상업용 전구의 내폭신 호는 짧은 시간동안 많은 변화를 포함하는 천이신호이기 때문에, 분석시 시간과 주파수에 따른 창함수의 조절이 요구되는데, 주기신호분석에 주로 사용되는 퓨리에 기반의 분석방법은 이러한 점에서 많은 어려움이 있다. 본 논문에서는 해양도파관에서 근거리 음파전달 시 계측된 시계열신호로부터 다중경로성분을 구분하고 추출하기 위하여 시간-주파수영역에서 창함수의 크기조절이 가능한 웨이블릿 변환을 통한 신호 분석을 수행하였고, 분석된 실측음장과 계산된 복제음장의 연속웨이블릿 계수를 상호상관 시킴으로써 비용함수를 정의하였다. 비용함수의 전역최고점을 찾는 최적화 과정을 통하여 각 퇴적층의 지음향인자들을 역추정하였다. 특히 역산인자의 민감도에 따른 퇴적층별, 인자별, 분리연산을 수행함으로써 최적화과정에서 참값으로의 수렴효율을 높였다. 역산의 결과 실험해역 퇴적물 상층부에는 두께 44.43m, 음속 1549 m/s의 모래-실트-점토질(sand-silt-clay)층이 존재하고, 그 하부에는 12.28m 음속 1993 m/s의 거친모래질(Coarse sand)층의 존재를 추정해 내었다. 또한 역산 결과를 시추자료 및 탄성파 자료와 비교함으로써 본 논문에서 제안한 역산 방법의 유효성을 확인하였다.

병렬 다중 개체군 유전 알고리즘을 이용한 지음향 파라미터 역산 (Geoacoustic Parameters Inversion Using Parallel Multi-Population Genetic Algorithm)

  • 오택환;나정열;이성욱;김성일;박정수
    • 한국음향학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.309-316
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    • 2005
  • 본 논문은 병렬 다중 개체군 유전 알고리즘을 적용한 지음향 파라미터 역산 방법을 제안한다. 이 방법은 기존의 유전 알고리즘의 변형된 방법으로, 일반 유전 알고리즘의 단점을 보완하기 위해 사용한다 지음향 파라미터 역산을 위해 전구를 음원으로 사용했으며, VLA 수신기를 사용하여 전구 신호를 수신하였다. 연구 결과 제안된 알고리즘을 사용하여 지음향 파라미터 역산이 가능함을 확인하였으며, 일괄처리 역산수행에 비해 약1.7배의 역산속도향상효과가 있음을 확인하였다.

천해 환경에서의 전구 음원의 음향학적 특성 연구 (Investigating the Properties of the Light Bulb Source in Shallow-Water Environments)

  • 오택환;나정열;이성욱;김성일;박정수
    • 한국음향학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.303-308
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    • 2005
  • 본 연구에서는 해상 실험 자료를 사용해 저주파 광대역 음원으로서 전구 음원의 음향학적 특성을 연구하였다. 본 연구를 위해 연속 전구 신호 획득이 가능한 전구 음원을 사용하였다. 본 논문에서는 전구 음원 특성 분석 결과를 나타내었으며, 이전 연구 논문과 비교하였다 연구 결과 전구 신호는 수심이 증가함에 따라 최고 음원 준위와 주 공진 주파수가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 전구 음원을 사용한 지음향 파라미터 역산 연구와 정합음원 추적 연구를 통해 전구 음원에 의해 획득된 지음향 파라미터가 수중 음원 위치 추적에서 사용 가능함을 확인하였다.

제2고조파발생을 이용한 LiNbO$_3$의 중요 광굴절상수측정 (Determination of photorefrative constants in LiNbO$_3$ using second harmonic generation)

  • 김봉기;이범구
    • 한국광학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.230-234
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    • 2001
  • 반전대칭이 없는 광굴절결정에 있어 위상접합이 만족되지 않은 상태에서 발생된 제2고조파의 세기가 외부전기장에 의존한다는 사실을 이용하여 광굴적결정의 광굴절율 변형현상에 관한 중요상수를 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. 마커무늬의 전기장의존도에 관한 근사식을 구하였고 이를 이용하여 제2고조파의 세기변화로부터 공간전하장의 크기를 측정할 수있었다. 실험적으로 congruent $LiNbO_3$에 빛을 두가지 다른 세기로 비추어 유도되는 공간저하장의 시간의존성을 조사하였고 측정결과를 근사식과 비교분석하여 $LiNbO_3$의 광기전력상수, 암전도상수 및 광전도상수를 결정할 수 있었다.

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협대역 신호를 이용한 천해환경 지음향 역산 및 정합장처리 (Shallow water geoacoustic inversion and matched field processing using narrow band signals)

  • 김경섭;박철수;성우제
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 2004년도 추계학술발표대회논문집 제23권 2호
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    • pp.385-388
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    • 2004
  • 본 논문에서는 천해 해양환경에서 이동 음원과 수직선배열을 이용한 실 해상 실험 자료를 이용하여 지음향 역산 및 정합장처리를 수행하였다. 협대역 신호를 이용하여 음원의 이동에 따른 전달손실을 계산하였고, 이를 음파전달모델을 이용한 결과와 비교하는 방식으로 역산의 목적함수를 구성함으로써 해저면 지음향 인자들의 평균적인 값을 역산할 수 있었다. 역산 결과로 얻은 지음향 인자들을 사용하여 정합장처리를 통해 음원의 이동경로를 추적함으로써 역산 결과의 타당성을 검증하였고, 이를 기존 지질 자료를 이용한 정합장처리 결과와 비교하였다.

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