Doublet 센서배열의 수중음원 위치 추정 성능 향상을 위한 시간지연 추정 기법
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2020
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105-105(1쪽)
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본 연구의 수중음원 방위/거리 추정 기법은 음파면 곡률 측정기법(wavefront curvature ranging)을 기반으로 한다. 음파면 곡률 측정 기법은 배열을 이루는 센서에 대해 기준이 되는 센서와 나머지 두 센서 사이의 시간지연을 추정하여 음파면의 곡률을 측정하고 이로부터 음원의 방위와 거리를 추정하는 기법이다. 수신신호의 센서 간 시간지연값이 높은 정확도로 추정이 되어야 음원 추정성능 확보할 수 있으며 수신신호가 광대역(broadband) 특성을 가지고 있을 경우 상호 상관함수를 이용한 시간지연 추정에서 우수한 성능을 가진다. 하지만, 대상 신호가 협대역(narrowband)이며 잡음(noise)으로 인해 상호상관 함수를 이용한 시간지연 추정에서 다수개의 첨두값과 높은 진동특성이 나타나 상호상관 함수를 이용한 음원 위치 추정에 제한이 있다. 성능저하 원인을 제거하고자 NLS(Nonlinear Least Squares)비용함수를 이용한 시간지연 추정이 제시되었으나, 원신호(original signal)에 대한 정보가 없는 경우 비용함수에 왜곡이 발생하여 성능의 저하가 발생하고 음파의 다중경로 전파에 의한 신호간 상관성 저하로 비용함수를 이용한 시간지연 추정은 제한된 환경에서 우수한 추정성능을 가지게 된다.
본 연구에서는 doublet array를 포함하는 센서배열의 수중 음원 위치 추정 성능 향상을 위한 시간지연 추정기법을 제안한다. 제안한 기법을 통하여 다중경로 환경에서도 강인한 음원 위치 추정 성능을 가질 수 있음을 확인하였다. Doublet array는 짧은 센서간 간격으로 인해 수신되는 음원의 신호가 다중경로 환경에서도 높은 상관성을 가지는 점을 이용하여 시간지연 추정을 하였다. 또, 신호의 중심주파수, fc와 시간지연값의 차, Δε간의 관계에 따라 추정된 시간지연값을 보정함으로써 음원 위치 추정 성능을 향상시켰다.
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