• 제목/요약/키워드: time domain cross-correlation

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탄성파의 매질 내 이동속도 산정방법 비교 (Comparison in Elastic Wave Propagation Velocity Evaluation Methods)

  • 김태식
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제15권5호
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    • pp.31-37
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    • 2014
  • 탄성파는 지반 및 지반환경 관련 과업에서 다양한 형태로 활용되어 왔다. 일반적으로는 현장에서 탄성파 탐사를 수행하여 시추조사와 더불어 지반의 물성값을 평가하는 목적으로 사용되고 있으며, 지하공동의 위치파악 등에도 사용되고 있다. 환경복원이 필요한 버려진 부지에 매립된 유류 저장시설의 위치 파악 등 지반환경공학과 관련하여서도 탄성파의 활용은 활발히 이루어지고 있다. 또한 지반의 미소변형률 구간에서의 지반 거동 분석에도 탄성파를 활용하고 있다. 탄성파의 매질 내 이동속도가 주요 인자로서 활용되고 있는데, 이는 시간 영역과 주파수 영역에서 산정할 수 있다. 시간 영역에서의 탄성파의 이동속도 평가방법은 동일 위상을 갖는 특정한 점들의 시간차이를 분석하는 방법, 상호상관법을 활용한 방법으로 나뉠 수 있다. 주파수 영역에서의 탄성파의 이동속도는 진원과 수신점에서의 입력 파형과 수신파형의 위상 차이를 분석하여 산정할 수 있다. 본 연구에서는 시카고 지역에서 채취한 불교란 빙하퇴적 점성토 시료에 벤더 엘리먼트를 이용한 탄성파 시험을 실시, 동일한 탄성파에 대해 여러 가지 산정 방법을 적용하여 탄성파의 이동속도를 분석하였다. 시간영역에서 탄성파의 이동속도를 분석한 결과 데이터로거의 표본화 주파수에 영향을 크게 받는 것으로 분석되었으며, 신호에 포함되어있는 노이즈 및 수신파형의 요철 특성으로 인하여 같은 위상을 갖는 점을 정확히 찾는 것은 불가능하였다. 상호상관법으로 분석한 경우도 입력 파형과 수신파형의 주기의 차이로 인해 탄성파의 정확한 이동속도를 산정하는 것은 불가능하였다. 주파수 영역에서의 이동속도 산정의 경우 영채우기를 통해 주파수 분해능을 개선시킬 수 있어 데이터로거의 표본화 주파수에 영향을 받지 않았다. 과도파 사용으로 인한 지배주파수가 유일 값이 아닌 범위로 나타나는 단점이 있었으나, 지배주파수 범위 내의 탄성파의 이동속도의 범위는 시간 영역에서 산정한 값보다 정밀한 것으로 나타났다.

능동소나를 위한 가중 딕션너리를 사용한 두 수신기 간 신호 지연 추정 방법 (Time delay estimation between two receivers using weighted dictionary method for active sonar)

  • 임준석;김성일
    • 한국음향학회지
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    • 제40권5호
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    • pp.460-465
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    • 2021
  • 능동 소나에서 시간 지연 추정은 목표와 소나 사이의 거리를 알아내기 위해서 사용하고 있다. 능동 소나에서 시간 지연을 추정할 때 주파수 영역에서 계산하면 시간 지연 추정이 주파수 추정으로 바꾸어 생각할 수 있어서 비교적 쉽게 사용할 수 있다. 그러나 이 방법은 잡음에 의해 오류가 급증할 요소가 포함되어 있다. 본 논문에서는 이런 오류 급증 현상을 줄일 수 있는 가중 딕션너리를 사용하는 희소성 기반 추정 방법을 새롭게 제안한다. 또 이 방법을 두 개의 수신기로 확대 적용하여 두 수신기 간 시간 지연을 추정하는 알고리즘을 제안한다. 그리고 백색 잡음 환경에서 제안한 방법을 적용한 것과 일반 상호 상관 알고리즘(Generalized Cross Correlation-Phase transform, GCC-PHAT) 및 일반 주파수 영역 방법을 포함한 제안한 방법을 적용하지 않은 방법들을 서로 비교한다. 그리고 새로 제안한 방법이 다른 비교 대상 알고리즘들보다 약 15 dB에서 약 60 dB의 성능 이득이 있음을 보인다.

전구음원 신호를 이용한 시간영역 지음향학적 인자 역산 (Time-Domain Geoacoustic Inversion via Light Bulb Source Signal Matching)

  • 김경섭;박철수;김성일;성우제
    • 한국음향학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.334-342
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    • 2005
  • 본 논문에서는 지난 2004년 동해에서 수행된 MAPLE 04 실험에서 수집된 일련의 전구음원 신호 중 일부를 이용하여 시간 영역에서 지음향 인자 역산을 수행하였다. 이를 위해 수직선배열을 통해 수집된 채널 별 신호 파형과 모의 신호 파형을 직접 비교하는 형태의 목적함수를 구성하였다. 모의 신호는 음선 이론을 사용하여 모델링하였고, 광역최적화 알고리즘인 VFSA (very fast simulated annealing)를 사용하여 목적함수를 최적화하였다 기존의 전달손실비교를 통한 역산 결과(음향학회지 본 호 게재)들과 비교하여 지음향 인자들이 일관성 있게 추정되었음을 확인하였으며, 이 역산 결과를 이용하여 얻은 모의 신호와 계측 신호 간 비교 그림을 제시하였다.

웨이블릿 접근을 통한 해수면 높이와 기후 지수간의 다중 스케일 상관 관계 분석 (Multi-scale Correlation Analysis between Sea Level Anomaly and Climate Index through Wavelet Approach)

  • 황도현;정한철
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권5_1호
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    • pp.587-596
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    • 2022
  • 기후 변화로 인하여 해수면은 상승 추세에 있으며, 이로 인해 해안가 주변 저지대는 물에 잠길 위험에 처해있다. 따라서 본 연구에서는 위성 고도계 자료(Topex/Poseidon, Jason-1/2/3) 및 Southern Oscillation Index(SOI) /Pacific Decadal Oscillation (PDO) 자료를 이용하여 해수면 높이 변화와 기후 지수간의 관계를 알아보고자 하였다. 시간 기반의 함수를 주파수 기반 함수 형태로 변환시킨다면 각 자료가 가지고 있는 고유 주기를 분석할 수 있다. 푸리에 변환과 웨이블릿 변환은 대표적인 주기 분석 방법이다. 푸리에 변환은 주기에 대한 정보만 획득 가능하지만, 웨이블릿 변환은 주기 및 시간 정보 둘 다 획득할 수 있다. 웨이블릿 변환은 각 자료에 대한 주기를 찾을 수 있으며, 교차 웨이블릿 변환과 웨이블릿 긴밀도는 두 자료에 대한 공통 주기나 상관 관계 및 위상을 찾을 수 있다. 교차 웨이블릿 변환 결과 해수면 높이 및 두 기후 지수(SOI, PDO)의 1년 주기에서 강한 출력이 확인되었으며, 해수면 높이와 PDO는 역위상 관계를 보였다. 웨이블릿 긴밀도 분석에서는 교차 웨이블릿 변환에서 나타나지 않았던 1년 미만의 단주기 및 장주기에서의 상관관계가 높은 구간을 찾을 수 있었다. 웨이블릿 분석은 각 자료의 주기를 찾을 수 있을 뿐만 아니라 두 시계열 자료가 가지고 있는 주기 및 위상관계를 찾을 수 있었다. 따라서 본 연구 결과는 웨이블릿 분석을 통해 기후 자료가 가지는 고유의 주기를 분석하는 데 사용될 수 있을 것이며 시계열 자료 분석에서 찾기 어려운 해양의 다양한 현상을 모니터링하는데 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

선형예측부호화 스펙트럼을 이용한 유발이음청 방재파의 잠시측정 (Mesurement of Evoked Otoacoustic Emission Latency Using Linear Prediction Coding Spectrum)

  • 안정일;최진영;이건일
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.185-190
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    • 1991
  • An automatized latency calculation method of an e-OAE(evoked otacoustic emission) is proposed. The e-OAE signal measured from a normal adult is averaged 1000 times to remove noises. This averaged signal is converted to digital signal and that is processed by IBM-AT computer for latency calculation. we separate the stimulated and the emitted signal on the time domain by a modified LPC (linear prediction coding) spectrum, and the latency is calculated by cross-correlation method. By proposed latency calculation method the latency is 7.9[ms] for normal adult. The performance of the proposed method is also compared with that of the auto-correlation and cross performance of the proposed method is also compared with that of the auto-correlation and cross-correlation method. The result show that the proposed method has same precision with the conventional methods and can automatically calculate latency without subjective observation.

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Fluctuating wind field analysis based on random Fourier spectrum for wind induced response of high-rise structures

  • Lin, Li;Ang, A.H.S.;Xia, Dan-dan;Hu, Hai-tao;Wang, Huai-feng;He, Fu-qiang
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제63권6호
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    • pp.837-846
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    • 2017
  • An accurate calculation of the stochastic wind field is the foundation for analyzing wind-induced structure response and reliability. In this research, the spatial correlation of structural wind field was considered based on the time domain method. A method for calculating the stochastic wind field based on cross stochastic Fourier spectrum was proposed. A flowchart of the proposed methodology is also presented in this study to represent the algorithm and workflow. Along with the analysis of regional wind speed distribution, the wind speed time history sample was calculated, and the efficiency can therefore be verified. Results show that the proposed method and programs could provide an efficient simulation for the wind-induced structure response analysis, and help determine the related parameters easily.

시간-주파수 영역 반사파 계측방법을 이용한 부하 저항 측정 시스템 구현 (The Implementation of Load Resistance Measurement System using Time-Frequency Domain Reflectometry)

  • 곽기석;박태근;윤태성;박진배
    • 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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    • 제55권10호
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    • pp.435-442
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    • 2006
  • One of the most important topics about the safety of electrical and electronic system is the reliability of the wiring system. The Time-Frequency Domain Reflectometry(TFDR) is a state-of-the-art system for detecting and estimating of the fault on a wiring. In this paper, We've considered the load resistance measurement on a coaxial cable using TFDR in a way of expanded application. The TFDR system was built using commercial Pci extensions for Instrumentation(PXI) and LabVIEW. The proposed real time TFDR system consisted of the reference signal design, signal generation, signal acquisition, algorithm execution and results display part. To implement real time system, all of the parts were programmed by the LabVIEW which is one of the graphical programming languages. Using the application software implemented by the LabVIEW, we were able to design a proper reference signal which is suitable for target cable and control not only the arbitrary waveform generator in the signal generation part but alto the digital storage oscilloscope in the signal acquisition part. By using the TFDR real time system with the terminal resistor on the target cable, we carried out load impedance measurement experiments. The experimental results showed that the proposed system are able not only to detect the location of impedance discontinuity on the cable but also to estimate the load resistance with high accuracy.

Analysis of Postural Stability During Continuous External Perturbations

  • Shin, Youngkyun;Park, Gu-Bum
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제27권8호
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    • pp.21-29
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    • 2013
  • The functional behaviors of human standing postural control were investigated when they were exposed to long-term horizontal vibration in the sagittal plane. For complexity of human postural control, a useful alternative method that has been based on a black-box approach was taken; that is, where the feedback mechanism was lumped into a single element. A motor-driven support platform was designed as a source of vibration. The AC Servo-controlled motors produced continuous anterior/posterior (AP) motion. The data were analyzed both in the time and frequency domain. The cross-correlation and coherency functions were estimated. Subjects behaved as a non-rigid pendulum with a mass and a spring throughout the whole period of the platform motion, as consistent with the plan chosen for this study.

Azimuth Stitching 없는 ScanSAR 영상화: 시간영역 교차상관 (A ScanSAR Processing without Azimuth Stitching by Time-domain Cross-correlation)

  • 원중선
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.251-263
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    • 2022
  • 이 논문은 ScanSAR 영상화에 대한 새로운 아이디어를 소개한다. 버스트(Burst) 모드로 신호를 획득하는 ScanSAR의 전통적인 영상화는 버스트 간 영상을 연결하는 Azimuth stitching이 필요하여, 이 과정은 방사왜곡 및 위상왜곡을 유발한다. 전통적인 SPECAN 방법 대신 이 논문에서는 시간영역 교차상관을 이용하여 Azimuth stitching 과정 없이 영상화가 가능한 새로운 방법을 소개한다. 이 방법의 핵심 아이디어는 기준함수 밴드폭을 적절히 확장하여 시간영역 교차상관을 수행하면 Azimuth stitching 없이도 영상화가 가능하다는 점이다. 이 방법을 실제 위성 원시신호에 적용하여 영상 전 구간에서 영상품질과 방사왜곡 관점에서 우수한 성능을 검증하였다. 버스트 모드를 기반으로 하는 ScanSAR는 영상품질(3 dB 해상도, peak-to-sidelobe ratio (PSLR), 압축률, Speckle 잡음 등)은 모든 품질지표에서 도플러 주파수 전 영역 신호를 이용하는 Stripmap에 비해 낮을 수밖에 없다. 그러나, 각 활용분야 및 기술에 따라 선정된 특정 영상 품질지표 만을 개선할 수 있는 방법은 다양하다. 따라서 ScanSAR 영상화는 모든 활용분야에 획일적인 방법에 의한 영상화보다는, 각 활용에 따라 요구되는 품질지표 우선순위에 따라 최적화할 수 있는 영상화 방법을 적용하는 차별화 전략이 요구된다.

Time Frequency Domain Reflectometry 기법을 이용한 Coaxial Cable에서의 결함 감지 및 추정 (Detection and Estimation of a Faults on Coaxial Cable with TFDR Algorithm)

  • 송은석;신용준;최덕선;육종관;박진배
    • 한국항행학회논문지
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    • 제7권1호
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    • pp.38-50
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    • 2003
  • 본 논문에서는 도선상에서 발생하는 결함 위치와 이상 유무를 감지하는 새로운 고분해능 반사측정법인 시간-주파수 영역반사측정법 (TFDR, Time-Frequency Domain Reflectometry)을 제안하였다. 고전적인 반사측정법들은 단지 시간 또는 주파수의 한 영역에서 분석되어져 왔으나, 본 논문에서 제시한 TFDR은 도선의 결함 위치와 이상 유무를 발견하기 위해 과도신호의 시간과 주파수 영역의 정보를 동시에 이용할 수 있는 시간-주파수 분석기법으로 특성화하였다. TFDR의 기준신호 설계는 측정 케이블의 물리적 성질들을 고려하여 주파수 밴드를 결정하며, 도선의 결함감지와 추정은 시간-주파수 상호상관관계 함수에 의해 이루어진다. TFDR 시스템을 이용하여 여러 결함 상태를 가진 실제 coaxial cable (RG-142, RG-400)에 대해 실험하였고 정확성을 입증하기 위해 TDR (Time Domain Reflectometry) 장비와 성능을 비교하였다. 본 논문에서는 TFDR이 TDR보다 작은 오차로 결함을 찾아냄을 나타내고 있으며, 측정된 정확도는 TFDR의 오차율이 0.5% 이하로 TDR (54750A/54754A) 장비보다 성능이 월등히 우수하다는 것을 알 수 있다.

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