KR101091646B1 - 소나 및 소나 구동 방법 - Google Patents

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박종원
김승근
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Abstract

본 발명은 소나(SONAR) 및 소나 구동 방법에 관한 것으로서, 표적을 탐지하는데 있어서 탐지 거리와 갱신 주기 간의 트레이드 오프(trade-off) 관계를 보완하여, 단거리 표적에 대한 영상 획득 속도를 유지하면서도 장거리에 있는 표적에 대한 영상 획득이 가능한 소나 및 소나 구동 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 소나는, 서로 직교하고 소수비(prime number ratio)의 송신 주기를 가지는 제1 내지 제n 송신 신호를 동시에 생성한 후에 음향 신호로 변환하여 출력하는 송신부; 및 상기 송신부에서 출력된 음향 신호가 표적에 반사되어 입력되면 전기 신호로 변환한 후에 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하여 정합 필터링(matched filtering)을 수행하여 상기 표적을 탐지하는 수신부; 를 포함하여 구성된다.

Description

소나 및 소나 구동 방법{SONAR AND SONAR DRIVING METHOD}
본 발명은 소나 및 소나 구동 방법에 관한 것으로서, 표적을 탐지하는데 있어서 탐지 거리와 갱신 주기 간의 트레이드 오프(trade-off) 관계를 보완하여, 단거리 표적에 대한 영상 획득 속도를 유지하면서도 장거리에 있는 표적에 대한 영상 획득이 가능한 소나 및 소나 구동 방법에 관한 것이다.
수중에서는 전자기파가 잘 통하지 않으므로 일반적으로 음향 신호를 이용하는 소나(sound navigation and ranging; SONAR)를 이용하여 영상을 획득한다. 소나를 이용한 수중 영상 획득의 원리는 전기 신호를 음향 신호로 변환시켜주는 트랜스듀서 센서를 이용해 송신 신호를 발진시킨 후 표적에 맞고 되돌아온 신호를 여러 개의 트랜스듀서로 구성되어 있는 배열 수신기 통해 전기 신호로 변환한 후 수신하여 빔형성과 같은 후처리 과정을 통해 표적 반사 신호의 강도를 표시하는 것이다.
이때 사용하는 송신 신호는 영상을 획득하고자 하는 거리와 영상 정보를 갱신하는 갱신 주기에 따라 다르게 하여 사용한다.
즉, 장거리 영상을 획득하여야 하는 경우에는 신호 전파 과정에서 발생하는 에너지 손실을 고려해 송신 신호의 에너지를 크게 하고 표적에 맞고 되돌아오는 왕복 시간을 고려하여 신호의 송신 주기(pulse repetition period)도 길게 설정한다.
반면에, 단거리에 있는 표적의 영상을 검출하기 위해서는 왕복 시간이 송신 주기보다 긴 표적에 의한 왜곡을 방지하기 위하여 송신 신호의 에너지를 떨어뜨리고 빠른 정보 갱신을 위하여 신호의 송신 주기는 짧게 설정하는 것이 일반적이다.
따라서, 장거리의 영상 획득을 위해 송신 주기를 길게 설정하여 신호를 송신할 경우에는 가까운 거리에 있는 표적의 영상을 빠르게 갱신할 수 없는 단점이 발생하며, 영상 정보의 갱신 속도를 증가시키기 위해서는 어쩔 수 없이 영상 획득이 가능한 거리를 줄여야 하는 트레이드 오프(trade-off) 관계가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 표적을 탐지하는데 있어서 탐지 거리와 갱신 주기 간의 트레이드 오프(trade-off) 관계를 보완하여, 단거리의 표적에 대한 영상 획득 속도를 유지하면서도 장거리에 있는 표적에 대한 영상의 획득이 가능한 소나 및 소나 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소나는, 서로 직교하고 소수비(prime number ratio)의 송신 주기를 가지는 제1 내지 제n 송신 신호를 동시에 생성한 후에 음향 신호로 변환하여 출력하는 송신부; 및 상기 송신부에서 출력된 음향 신호가 표적에 반사되어 입력되면 전기 신호로 변환한 후에 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하여 정합 필터링(matched filtering)을 수행하여 상기 표적을 탐지하는 수신부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소나 구동 방법은, (a) 서로 직교하고 소수비의 송신 주기를 가지는 제1 내지 제n 송신 신호를 동시에 생성한 후에 음향 신호로 변환하여 출력하는 단계; 및 (b) 상기 출력된 음향 신호가 표적에 반사되어 입력되면 전기 신호로 변환한 후에 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하여 정합 필터링(matched filtering)을 수행하여 상기 표적을 탐지하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성 및 방법을 가지는 본 발명은, 단거리 표적에 대한 영상 획득 속도를 유지하면서도 장거리에 있는 표적에 대한 영상 획득이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소나의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 도 1의 정합 필터 뱅크와 디스플레이부의 상세한 구성 예를 도시한 블록도.
도 3은 도 1의 송신부에서 생성한 제1 및 제2 송신 신호의 예를 도시한 도면.
도 4는 도 1의 송신부에서 생성한 제1 및 제2 송신 신호의 예와, 도 1의 수신부에서 수신한 수신 신호와, 검출한 제1 및 제2 검출 신호의 예를 도시한 도면.
도 5는 도 1의 송신부에서 생성한 제1 및 제2 송신 신호의 예와, 도 1의 수신 부에서 수신한 수신 신호와, 검출한 제1 내지 제3 검출 신호의 예를 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소나 및 소나 구동 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소나에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소나(100)는, 서로 직교하고 소수비(prime number ratio)의 송신 주기를 가지는 제1 내지 제n 송신 신호를 동시에 생성한 후에 음향 신호로 변환하여 출력하는 송신부(110); 및 상기 송신부(110)에서 출력된 음향 신호가 표적에 반사되어 입력되면 전기 신호로 변환한 후에 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하여 정합 필터링(matched filtering)을 수행하여 상기 표적을 탐지하는 수신부(120); 를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소나(100)의 각 구성 요소에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 소나(100)는 송신부(110)와 수신부(120)를 포함하여 구성되며, 상기 송신부(110)가 제1 내지 제n 송신 신호를 생성하여 음향 신호로 변환하여 출력하면 상기 수신부(120)는 송신부(110)에서 출력된 음향 신호가 표적에 반사되어 돌아온 신호를 수신한 후에 변환 및 분석을 통하여 표적을 탐지하여 사용자에게 디스플레이 수단을 통해 표적의 위치 정보를 제공한다.
상기 송신부(110)는 신호 생성부(111), 펄스 성형 필터(112), 디지털/아날로그 변환부(113), 제1 증폭부(114) 및 송신 트랜스듀서(115)를 포함하여 구성된다.
상기 송신부(110)의 신호 생성부(111)는 서로 직교(orthogonal)하고 소수비(prime number ratio)의 송신 주기를 가지는 디지털의 제1 내지 제n 송신 신호를 동시에 생성하여 출력하며, 상기 펄스 성형 필터(112)는 송신부(110)와 수신부(120) 및 채널에 의한 왜곡을 최소화하기 위하여 상기 신호 생성부(111)에서 생성된 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 조절하고, 상기 디지털/아날로그 변환부(113)는 펄스 성형 필터(112)의 출력을 아날로그 신호로 변환하며, 상기 제1 증폭부(114)는 디지털/아날로그 변환부(113)의 출력을 증폭하고, 상기 송신 트랜스듀서(115)는 제1 증폭부(114)의 출력을 음향 신호로 변환하여 출력한다. 이때, 상기 n은 2 이상의 정수인 것이 바람직하다.
도 3에는 상기 송신부(110)에서 생성한 제1 및 제2 송신 신호의 예를 도시하였다.
이와 같은 도 3을 참조하면, 상기 송신부(110)의 신호 생성부(111)는 제1 및 제2 송신 신호를 생성하는데 있어서 제2 송신 신호의 첫 번째 신호가 제1 송신 신호의 첫 번째 신호의 길이만큼 지연되도록 하며, 이후에 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 겹치는 구간은 제1 송신 신호와 제2 송신 신호의 선형 합의 신호를 생성한다.
즉, 상기 송신부(110)의 신호 생성부(111)는 제n 송신 신호의 첫 번째 신호는 제n-1 송신 신호의 첫 번째 신호의 길이만큼 지연되도록 생성하며, 제1 내지 제 n 송신 신호 중에 겹치는 구간은 겹치는 선형 합의 신호를 생성한다.
상기 수신부(120)는 수신 트랜스듀서(121), 제2 증폭부(122), 아날로그/디지털 변환부(123), 빔 형성부(124), 정합 필터 뱅크(125), 디스플레이부(126)를 포함하여 구성된다.
상기 수신부(120)의 수신 트랜스듀서(121)는 상기 송신부(110)의 송신 트랜스듀서(115)에서 출력된 음향 신호가 표적에 반사되어 입력된 음향 신호를 전기 신호로 변환하여 출력하며, 상기 제2 증폭부(122)는 수신 트랜스듀서(121)의 출력을 증폭하고, 상기 아날로그/디지털 변환부(123)는 제2 증폭부(122)의 출력을 디지털 신호로 변환하며, 상기 빔 형성부(124)는 아날로그/디지털 변환부(123)의 출력을 입력받아 빔 형성(beamforming) 처리하고, 상기 정합 필터 뱅크(125)는 빔 형성부(124)의 출력을 입력받아 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 사용하여 정합 필터링을 수행하며, 상기 디스플레이부(126)는 정합 필터 뱅크(125)의 출력을 변환하여 표적에 대한 정보를 사용자에게 표시한다.
상기 빔 형성부(124)는 송신 신호가 협대역(narrow band)일 경우 미리 정의된 지향 각도에 따라 각 수신 트랜스듀서(121)에 수신되어 제 2 증폭부(122) 및 A/D변환부(123)를 거친 신호에 대하여 위상 차이를 보정한 후에 더하여 각각의 지향 각도에 대한 빔 형성 신호를 획득하며, 송신 신호가 광대역(broad band)일 경우에는 미리 정해진 지향 각도에 따라 각 수신 트랜스듀서(121)에 수신되어 제 2 증폭부(122) 및 A/D변환부(123)를 거친 신호의 시간 지연(time delay)을 보정한 후에 더하여 빔 형성 신호를 획득한다.
도 2에는 상기 수신부(120)의 정합 필터 뱅크(125)와 디스플레이부(126)의 상세한 구성 예를 도시하였다.
이와 같은 도 2를 참조하면, 상기 정합 필터 뱅크(125)는 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하는 제1 내지 제 n 정합 필터와, 상기 제1 내지 제n 송신 신호 중에 적어도 두 신호가 연결된 파형을 정합 필터로 이용하는 제n+1 내지 제m 정합 필터를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 m은 n+1보다 큰 정수인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 디스플레이부(126)는 상기 제1 내지 제m 정합 필터(125a, 125b, 125m) 각각에 대응되는 제1 내지 제m 디스플레이(126a, 126b, 126m)를 포함하여 구성된다.
도 4에는 상기 송신부(110)에서 생성한 제1 및 제2 송신 신호의 예와, 상기 수신부(120)에서 수신한 수신 신호와, 검출한 제1 및 제2 검출 신호의 예를 도시하였다. 이때, 상기 수신 신호는 상기 수신부(120)의 아날로그/디지털 변환부(123)의 출력이며, 상기 제1 및 제2 검출 신호는 상기 수신부(120)의 정합 필터 뱅크(125)의 출력이다.
이와 같은 도 4를 참조하면, 상기 송신부(110)의 신호 생성부(111)가 T1, T2의 주기를 가지고 서로 직교하는 제1 및 제2 송신 신호를 생성한 후에 음향 신호로 변환하여 출력하는 경우에 상기 수신부(120)는
Figure 112010066724134-pat00001
,
Figure 112010066724134-pat00002
의 거리에 해당하는 영상을 생성하여 디스플레이부(126)를 통해 사용자에게 제공할 수 있으며, 각 영상의 최소 갱신 주기는 T1, T2가 된다. 여기서, c는 음파의 전파 속도이다.
즉, 상기 제1 및 제2 송신 신호가 서로 직교하도록 설계되어 있으므로 도 4의 아래에 도시된 제1 및 제2 검출 신호를 이용하여 하나의 표적에 대한 서로 다른 갱신 주기(표시 거리)를 가지는 영상을 생성해낼 수 있다.
그리고, 도 4를 참조하면, 상기 제2 송신 신호가 제1 송신 신호의 길이만큼 지연되어 생성되므로, 표적에 반사되어 입력된 수신 신호도 마찬가지로 지연됨을 알 수 있다.
이에 더하여, 상기 송신 주기 T1, T2에 따라 신호의 에너지를 다르게 하여 먼 거리까지 전파되는(즉, 주기가 긴) 신호의 에너지를 더 크게 하여 탐지 확률을 개선할 수 있을 것이다.
도 4에는 표적이 r1보다 가까이 위치한다고 가정하여 수신 신호(즉, 표적에 반사되어 입력된 신호)를 나타내었으나 만약 표적이 r1 (또는, r2)보다 멀리 위치할 경우에는 수신 신호가 다음 송신 신호에 의한 반사 신호처럼 나타나게 되므로 표적의 거리를 확정할 수 없는 문제가 발생할 우려가 있으므로, 이를 해결하기 위하여 상기 수신부는 제1 및 제2 송신 신호 각각이 표적에 반사되어 입력된 신호(즉, 제1 및 제2 검출 신호)뿐만 아니라 제1 및 제2 송신 신호가 연결된 신호가 표적에 반사되어 입력된 신호(도 5의 제3 검출 신호 참조)를 이용하여 표적을 탐지하는데, 이와 관련하여 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5에는 상기 송신부(110)에서 생성한 제1 및 제2 송신 신호의 예와, 상기 수신부(120)에서 수신한 수신 신호 및 제1 내지 제 3 검출 신호의 예를 도시하였다. 이때, 상기 수신 신호는 상기 수신부(120)의 아날로그/디지털 변환부(123)의 출력이며, 상기 제1 및 제2 검출 신호는 상기 수신부(120)의 정합 필터 뱅크(125)의 출력이다.
이와 같은 도 5를 참조하면, 상기 송신부(110)에서 생성하는 제1 및 제2 송신 신호의 송신 주기 T1, T2가 소수비를 가지고 제2 송신 신호가 제1 송신 신호의 길이만큼 지연되어 송신된다면 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 연속된(연결된) 신호는 T3의 주기로 송신되게 되며, 상기 수신부(120)는 T3의 주기로 표적에 반사된 수신 신호를 수신하게 된다.
따라서, 도 4를 참조하여 설명한 제1 및 제2 검출 신호를 이용한 영상 이외에, T3의 주기를 가지는 제3 검출 신호를 이용한 또 하나의 영상을 획득할 수 있게 되어, 영상 표시 거리가 T3의 주기만큼 확장되므로 위에서 언급한 거리 혼동 문제가 발생하지 않게 되는 장점이 있으며, 두 신호가 연결되어 에너지가 증가하게 되므로 장거리 표적에 대한 탐지 확률을 증가시킬 수 있다.
상기 T1, T2, T3의 관계를 식으로 나타내면 아래 수학식 1과 같다.
Figure 112010066724134-pat00003
상기 수학식 1에서, T1은 제1 송신 신호의 송신 주기이고, T2는 제2 송신 신호의 송신 주기이며, M과 N은 서로 소수 관계이고, T3은 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 연속된(연결된) 신호의 주기로서 T1과 T2의 최소공배수를 나타낸다.
상기 수학식 1을 정리하면 아래 수학식 2와 같다.
Figure 112010066724134-pat00004
상기 수학식 2를 참조하면, 제1 및 제2 송신 신호의 송신 주기가 소수비를 가지고 제2 송신 신호가 제1 송신 신호의 길이만큼 지연되어 송신된다면 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 연속된(연결된) 신호의 주기 T3은 제1 송신 신호의 주기와 제2 송신 신호의 주기의 최소 공배수가 되어 주기가 증가하게 되며, 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 연결된 신호는 길이에 비례하여 에너지가 증가하므로 제1 송신 신호와 제2 송신 신호 각각을 사용해 검출할 때보다 먼 거리에 있는 표적의 검출이 가능하게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소나 구동 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소나 구동 방법에 대하여 설명함에 있어서 송신부(110)와 수신부(120)를 포함하는 소나(100)의 구성은 상술한 본 발명에 따른 소나(100)의 구성에 대한 설명을 참조하도록 한다.
먼저, 송신부(110)의 신호 생성부(111)는 서로 직교하고 소수비의 송신 주기를 가지는 제1 내지 제n 송신 신호를 동시에 생성한다. 이때, 송신부(110)는 제n 송신 신호의 첫 번째 신호는 제n-1 송신 신호의 첫 번째 신호의 길이만큼 지연되도록 생성하며, 제1 내지 제n 송신 신호 중에 겹치는 구간은 선형 합의 신호를 생성한다. 여기서, 상기 n은 2 이상의 정수인 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 송신부(110)의 펄스 성형 필터(112)는 송신부(110)와 수신부(120) 및 채널에 의한 왜곡을 최소화하기 위하여 상기 신호 생성부(111)에서 생성된 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 조절한다.
다음으로, 상기 송신부(110)의 디지털/아날로그 변환부(113)는 펄스 성형 필터(112)의 출력을 아날로그 신호로 변환한다.
다음으로, 상기 송신부(110)의 제1 증폭부(114)는 디지털/아날로그 변환부(113)의 출력을 증폭한다.
다음으로, 상기 송신부(110)의 송신 트랜스듀서(115)는 제1 증폭부(114)의 출력을 음향 신호로 변환하여 출력한다.
다음으로, 수신부(120)의 수신 트랜스듀서(121)는 상기 송신부(110)의 송신 트랜스듀서(115)에서 출력된 음향 신호가 표적에 반사되어 입력된 음향 신호를 전기 신호로 변환한다.
다음으로, 상기 수신부(120)의 제2 증폭부(122)는 수신 트랜스듀서(121)의 출력을 증폭한다.
다음으로, 상기 수신부(120)의 아날로그/디지털 변환부(123)는 제2 증폭부(122)의 출력을 디지털 신호로 변환한다.
다음으로, 상기 수신부(120)의 빔 형성부(124)는 아날로그-디지털 변환부(123)의 출력을 입력받아 빔 형성 처리한다.
다음으로, 상기 수신부(123)의 정합 필터 뱅크(125)는 빔 형성부(124)의 출력을 입력받아 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합필터로 이용하여 정합 필터링을 수행한다. 이때, 상기 정합 필터 뱅크(125)는 상기 제1 내지 제 n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하는 제1 내지 제n 정합 필터와, 상기 제1 내지 제n 송신 신호 중에 적어도 두 신호가 연결된 파형을 정합 필터로 이용하는 제n+1 내지 제m 정합 필터를 포함하여 구성되며, 상기 m은 n+1보다 큰 정수인 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 수신부(120)의 디스플레이부(126)는 정합 필터 뱅크(125)의 출력을 변환하여 표적에 대한 정보를 사용자에게 표시한다. 이때, 상기 디스플레이부(126)는 상기 제1 내지 제m 정합 필터(125a, 125a, 125m) 각각에 대응되는 제1 내지 제m 디스플레이(126a, 126b, 126m)를 포함하여 구성된다.
100 : 소나
110 : 송신부 120 : 수신부
111 : 신호 생성부 112 : 펄스 형성 필터
113 : D/A 변환부 114 : 제1 증폭부
115 : 송신 트랜스듀서 121 : 수신 트랜스듀서
122 : 제2 증폭부 123 : A/D 변환부
124 : 빔 형성부 125 : 정합 필터 뱅크
125a, 125b,125m : 제1, 제2, 제m 정합 필터
126 : 디스플레이부
126a, 126b, 126m : 제1, 제2, 제m 디스플레이

Claims (16)

  1. 서로 직교하고 소수비(prime number ratio)의 송신 주기를 가지는 제1 내지 제n 송신 신호를 동시에 생성한 후에 음향 신호로 변환하여 출력하는 송신부; 및
    상기 송신부에서 출력된 음향 신호가 표적에 반사되어 입력되면 전기 신호로 변환한 후에 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하여 정합 필터링(matched filtering)을 수행하여 상기 표적을 탐지하는 수신부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소나(SONAR). (여기서, 상기 n은 2 이상의 정수)
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 송신부는 상기 제n 송신 신호의 첫 번째 신호는 제n-1 송신 신호의 첫 번째 신호의 길이만큼 지연되도록 생성하는 것을 특징으로 하는 소나.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 송신부는 제1 내지 제n 송신 신호 중에 겹치는 구간은 선형 합의 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 소나.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 송신부는,
    서로 직교하고 소수비의 송신 주기를 가지는 디지털의 제1 내지 제n 송신 신호를 동시에 생성하는 신호 생성부;
    상기 신호 생성부에서 생성된 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 조절하는 펄스 성형 필터;
    상기 펄스 성형 필터의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환부;
    상기 디지털/아날로그 변환부의 출력을 증폭하는 제1 증폭부; 및
    상기 제1 증폭부의 출력을 음향 신호로 변환하여 출력하는 송신 트랜스듀서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소나.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 수신부는 변환된 전기 신호를 빔형성 처리한 후에 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하여 정합 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 소나.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 수신부는 변환된 전기 신호를 상관기(correlator)를 통과시킨 후에 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하는 정합 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 소나.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 수신부는,
    상기 송신부에서 출력된 음향 신호가 표적에 반사되어 입력된 신호를 전기 신호로 변환하는 수신 트랜스듀서;
    상기 수신 트랜스듀서의 출력을 증폭하는 제2 증폭부;
    상기 제2 증폭부의 출력을 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부;
    상기 아날로그/디지털 변환부의 출력을 입력받아 빔형성 처리하는 빔 형성부;
    상기 빔형성부의 출력을 입력받아 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하여 정합 필터링하는 정합 필터 뱅크; 및
    상기 정합 필터 뱅크의 출력을 변환하여 표적에 대한 정보를 사용자에게 표시하는 디스플레이부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소나.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 정합 필터 뱅크는 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 이용하는 제1 내지 제n 정합 필터와, 상기 제1 내지 제n 송신 신호 중에 적어도 두 신호가 연결된 파형을 이용하는 제n+1 내지 제m 정합 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 소나. (여기서, 상기 m은 n+1 보다 큰 정수)
  9. 제 8 항에 있어서, 송신부가 제1 및 제2 송신 신호를 생성하는 경우에 상기 정합 필터 뱅크는 제1 내지 제 3 정합 필터를 포함하며, 상기 제1 정합 필터는 제1 송신 신호의 파형을 이용한 정합 필터링을 수행하고 제2 정합 필터는 제2 송신 신호의 파형을 이용한 정합 필터링을 수행하고 제3 정합 필터는 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 연결된 파형을 이용한 정합 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 소나.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 디스플레이부는 상기 제1 내지 제m 정합 필터 각각에 대응되는 제1 내지 제m 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 소나.
  11. (a) 서로 직교하고 소수비의 송신 주기를 가지는 제1 내지 제n 송신 신호를 동시에 생성한 후에 음향 신호로 변환하여 출력하는 단계; 및
    (b) 상기 출력된 음향 신호가 표적에 반사되어 입력되면 전기 신호로 변환한 후에 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하여 정합 필터링(matched filtering)을 수행하여 상기 표적을 탐지하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소나 구동 방법. (여기서, 상기 n은 2 이상의 정수)
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 (a)단계에서 상기 제n 송신 신호의 첫 번째 신호는 제n-1 송신 신호의 첫 번째 신호의 길이만큼 지연되도록 생성하는 것을 특징으로 하는 소나 구동 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 (a)단계에서 제1 내지 제n 송신 신호 중에 겹치는 구간은 선형 합의 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 소나 구동 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 (b)단계에서는 변환된 전기 신호를 빔형성 처리하거나 상관기(correlator)를 통과시킨 후에 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 정합 필터로 이용하여 정합 필터링을 하는 것을 특징으로 하는 소나 구동 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 (b)단계에서 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 이용하는 이용한 정합 필터링은, 상기 제1 내지 제n 송신 신호의 파형을 이용하는 제1 내지 제n 정합 필터와, 상기 제1 내지 제n 송신 신호 중에 적어도 두 신호가 연결된 파형을 이용하는 제n+1 내지 제m 정합 필터를 포함하는 정합 필터 뱅크에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 소나 구동 방법. (여기서, 상기 m은 n+1보다 큰 정수)
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 제1 및 제2 송신 신호를 생성하는 경우에는 상기 (b)단계에서 상기 제1 정합 필터는 제1 송신 신호의 파형을 이용한 정합 필터링을 수행하고 제2 정합 필터는 제2 송신 신호의 파형을 이용한 정합 필터링을 수행하고 제3 정합 필터는 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 연결된 파형을 이용한 정합 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 소나 구동 방법.
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