• Ocean Systems Engineering
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• 제10권4호
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• pp.435-449
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• 2020

This paper proposes a method to estimate the underwater target object's yaw angle using a sonar image. A simulator modeling imaging mechanism of a sonar sensor and a generative adversarial network for style transfer generates realistic template images of the target object by predicting shapes according to the viewing angles. Then, the target object's yaw angle can be estimated by comparing the template images and a shape taken in real sonar images. We verified the proposed method by conducting water tank experiments. The proposed method was also applied to AUV in field experiments. The proposed method, which provides bearing information between underwater objects and the sonar sensor, can be applied to algorithms such as underwater localization or multi-view-based underwater object recognition.

• 수산해양기술연구
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• 제51권1호
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• pp.16-25
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• 2015

Visual census and hydro-acoustic survey was carried out at Ulju small scale marine ranching area (MRA) to estimate demersal fish aggregations on September and November 2013. In this hydro-acoustic survey, the authors combined an image sonar with a scientific echo sounder to monitor an underwater situation and compare two acoustic data. Consequently, visual census survey was useful to estimate fish species composition for hydro-acoustic survey, because it is easy to identify aggregated fish species and overcome limits on a fishing depth and ability of an conventional fishing gear like a bottom gill-net or a fish trap at marine ranching area. Mean fish density was estimated as $0.757g/m^2$ on September and $0.219g/m^2$ on November and Fish abundance was finally calculated as 1.51ton (coefficient of variation, CV=13.1%) on September and 0.44ton (CV=47.7%) on November, respectively. Hydro-acoustic survey combined with the image sonar was useful to monitor fish aggregations and estimate fish stocks around artificial reefs at shallow coastal MRA. We were able to easily identify the underwater structures like an artificial reef and a fishing rope as well as fish aggregations from image sonar data. Therefore, the method was effective to separate unwanted echo signals in acoustic data of scientific echo sounder.

• 한국음향학회지
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• 제32권2호
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• pp.95-103
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• 2013

천해에서 수중음향통신은 해면과 해저의 음향특성에 강한 영향을 받는다. 시변적인 해면 산란과 입사각에 좌우되는 해저손실에 의해 수중통신 시스템의 성능은 영향을 받게 되어 고속의 디지털 통신 성능은 저하된다. 우세한 직접파가 존재하면 통신채널은 Rice 페이딩, 그렇지 않은 경우 Rayleigh 페이딩으로 모델링된다. 그러나 실해역의 실험으로 이러한 통계적인 채널 모델링을 검증하는 것은 어려운 연구주제로 알려져 있다. 해면산란과 해저반사 손실이 수중음향통신에 미치는 영향의 근원적인 이해를 돕기 위하여 저자들은 이들의 영향을 정량화하기 위한 천해 해역에서 실험을 수행하였다. 이진 주파수 천이 변조 방식으로 영상을 전송하여 해면산란과 해저 입사각에 좌우되는 해저반사 영향을 송신기와 수신기간의 거리, 수신기 깊이에 따른 영상의 양호성과 비트 오류율로 평가하였다. 결론적으로 영상의 전송 성능은 채널의 일관성 대역폭을 결정하는 송수신기간의 거리 및 수신기의 깊이에 좌우된다.

• 한국음향학회지
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• 제38권1호
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• pp.114-119
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• 2019

천해에서 전송되어진 음향 신호는 해수면 및 바닥과 같은 경계로부터의 다중 반사파에 의해 많은 영향을 받는다. 경계로부터의 매우 큰 반사 신호는 심볼 간 간섭을 일으켜 수중 음향 통신의 성능을 저하시키는 요인이 된다. 일반적으로 이러한 종류의 음향 채널에서 반사된 신호를 방지하기 위해 파형 정형 필터를 사용되고 있다. 특히 상승 코사인 필터가 널리 사용되며, 이 필터는 전송 신호의 대역폭을 제한하는 데에도 사용된다. 본 연구에서는 천해에서 영상 데이터 전송을 위한 상승 코사인 필터를 평가하며, 이를 바탕으로 새로운 수정된 상승 코사인 필터를 제안하고 평가 하였다. 수중 음향 통신 시뮬레이션에 사용된 통신 시스템은 직교 위상천이변조(Quadrature Phase Shift Keying, QPSK) 시스템이고, 송수신 거리와 심볼율을 달리하여 수행한 결과, 최저 1.0 %에서 최고 32 %의 에러 감소율을 보였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1984년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.96-99
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• 1984

In this study, the underwater acoustic images were obtained by ultrasonicwave. The experiment was performed in the anechoic watertank, using a passive sonar array for one and two sound source respectively by X-Y scanning technique. The receiving array was consist of 8 disc type transducers with 1.5cm diameter at 25KHz resonance frequency. The scanned data were processed by the FORTRAN IV algorithm for the reconstruction of image, and the image had some noise due to the surface reflected waves. As the result, it was found that the acoustic imaging by electrical deflection and dynamic focusing technique is applicable to SONAR with the suppression of surface reflected wave.

• 전기학회논문지
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• 제65권1호
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• pp.135-141
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• 2016

Recently, the needs for the development and application of marine robots are increasing as marine accidents occur frequently. However, it is very difficult to acquire the information by utilizing marine robots in the marine environment. Therefore, the needs for the researches of sensor networks which are composed of underwater, surface and aerial robots are increasing in order to acquire the information effectively as the information from heterogeneous robots has less limitation in terms of coverage and connectivity. Although various researches of the sensor network which is based on marine robots have been executed, all of the underwater, surface and aerial robots have not yet been considered in the sensor network. To solve this problem, a collaborative control method based on the acoustic information and image by the sonars of the underwater robot, the acoustic information by the sonar of the surface robot and the optical image by the camera of the static-floating aerial robot is proposed. To verify the performance of the proposed method, the collaborative control of a MUR(Micro Underwater Robot) with an OAS(Obstacle Avoidance Sonar) and a SSS(Side Scan Sonar), a MSR(Micro Surface Robot) with an OAS and a BMAR(Balloon-based Micro Aerial Robot) with a camera are executed. The test results show the possibility of real applications and the need for additional studies.

• 한국음향학회지
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• 제26권7호
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• pp.366-374
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• 2007

수중에서 무선통신이 기존에는 초음파를 이용한 단거리통신에 국한되었으나 최근 고주파를 이용한 장거리 통신의 필요성이 증가되고 음성뿐만이 아니라 각종 데이터나 고화질 영상자료의 송수신 수요가 늘어나고 있다. 본 연구에서는 수중에서 디지털 변조방식의 차이에 따라 실제 수중통신에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 모의 환경 하에서 PSK기반의 변조방식(BPSK, QPSK, MSK, GMSK)에 대한 시뮬레이션을 통해 실험한 결과 GMSK만이 큰 차이를 보였다. 위 결과를 바탕으로 SNR을 35dB이하로 하고 부산 남방에 위치한 207-선(한국해양자료센타)의 15Km 구간을 모의하여 음성통신과 영상자료를 전송실험한 결과 음성통신시($10^{-2}$BER, 채널용량 1Kbps기준)는 약 8Km의 거리 차이를, 그리고 영상자료($3{\times}10^5$ 화소, 화소 당 정보량 4bit) 전송시는 BPSK, QPSK, MSK 는 60Kbps, GMSK는 45Kbps의 전송율을 확보하여 약 7초의 전송시간 차이가 생김을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.33-40
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• 2011

본 논문에서는 단일 반송파 기반의 디지털 변조 기법들의 성능을 수중 통신 실험을 통하여 분석하였다. 통신 실험은 실제 해상에서 수행되었으며 적용된 변조기법은 위상 비동기 방식인 ASK, FSK와 위상 동기 방식의 QPSK이다. 통신 성능을 평가하기 위해 이미지 파일을 600bps~3Kbps의 전송률을 가지는 신호로 변조하여 전송하였다. 수신된 신호를 복조하여 BER을 추정한 결과 ASK와 FSK의 경우 보상 알고리즘 없이 $10^{-3}{\sim}10^{-4}$의 오차율을 나타내었고, QPSK의 경우 선형 등화기를 이용하여 $10^{-4}$의 오차율을 가지는 통신이 가능함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 춘계종합학술대회
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• pp.754-757
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• 2007

본 논문은 시변하는 열악한 수중환경에서 복잡도를 줄이면서 강인한 수중 음향 데이터 통신 시스템의 구현내용과 천해역에서의 실해역 시험결과를 다루고 있다. 실해역 시험시의 복잡하고 시변하는 실험환경에 쉽게 적용할 수 있도록 수중음향센서와 증폭기를 제외한 모든 부분을 디지털화된 송신시스템과 수신 시스템으로 구현하였다. 프레임 동기방식으로 CAZAC 시퀀스가 사용되었고, 중심주파수 25kHz와 대역폭이 5kHz를 갖는 QPSK 변복조 방식이 사용되어 오버헤드를 포함하여 10kbps의 전송율을 가질 수 있도록 설계되었으며, 전송 효율을 향상시키기 위해서 적응 빔형성기, 적응 등화기, 컨볼루션/Viterbi 부호화기 등과 같은 여러 가지 기술이 사용되었다. 개발된 시스템의 성능검증을 위해서 거제도 장목연안의 수심 8m에서 실시간 데이터 통신 시험을 수행하였으며, 전송거리 7.4km에서 10kbps의 전송속도를 가지고 영상 데이터가 성공적으로 전송되었음을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제28권5호
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• pp.432-440
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• 2009

최근 수중 음향 통신의 필요성과 음성 및 고해상도 영상 데이터와 같은 다양한 데이터 전송의 요구가 증가되고 있다. 수중 음향 통신 시스템의 성능은 수중채널의 특성에 영향을 받으며, 특히 잔향 및 다중경로 (Multi-path)로 인한 지연확산은 데이터 전송 시 인접심벌간의 간섭 (Inter Symbol Interference : ISI)을 발생시켜 통신의 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 수중 채널에서 지연 확산에 강한 성능을 나타내는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법을 연구하였다. 또한 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)이 높은 경우 발생하는 성능저하를 극복하기 위해 클리핑 기법을 적용하였다. 실제 수중 채널을 모의하는 모델 및 수조에서의 실험을 이용하여 수중 음향 통신의 성능을 확인하였다. 그 결과 클리핑 기법을 이용한 다중 반송파가 가장 낮은 비트 오차율을 나타내였으며, 단일 반송파를 이용한 전송이 가장 높은 비트 오차율을 나타내었다.