KR101224907B1 - 다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템 및 그 위치 기준 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 기술에 관한 것으로, 선박의 위치 추정장치에서 수중에 위치한 복수의 음향 신호 발생 장치로부터 송신된 다 음원을 동시에 추정하여 음향 신호 발생 장치의 상대 위치를 산출하고, 산출된 음향 신호 발생 장치의 상대 위치 정보에 선박의 절대 위치 및 음향 신호 발생 장치의 절대 위치 정보를 이용하여 선박의 절대 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.

Description

다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템 및 그 위치 기준 방법{SYSTEM FOR　POSITION REFERENCE OF VESSEL BY USING SOUND SOURCE LOCALIZATION AND POSITION REFERENCE METHOD}
본 발명은 해상에서 선박의 위치를 추정하는 기술에 관한 것으로서, 선박의 절대 위치를 추정하는데 적합한 다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템 및 그 위치 기준 방법에 관한 것이다.
일반적으로 해상에서 운항되는 선박의 위치를 파악하는 방법은 GPS 신호를 이용한 항법 방식과, 음향 위치 추적 방식 등이 있다. 음향 위치 추적 방식은 해저에 기준이 되는 3개 이상의 기준점과의 거리를 측정하고 3각 측량법으로 위치를 추정하는 방식이다. 여기에는 기준점이 해저 또는 수상에 설치되는 방법인 장기선(LBL: Long Base Line) 위치추적, 기준점이 선박이나 잠수정에 장착되는 방법인 단기선(SBL: Short base Line) 위치추적 및 하나의 거리 정보와 2개의 입사각 정보를 이용하는 USBL(Ultra Short base Line) 또는 SSBL(Super Short base Line) 위치추적 방식 등이 사용되고 있다.
특히, LBL 위치 추적 방식은, 수면아래 일정 깊이 또는 수면 바닥에 설치된 위치 기준 유닛(Position Reference Unit, 이하 PRU라 한다)과 신호 송신수단 사이의 거리를 3개 이상 계측하고, 삼각 측량 기법을 이용하여 신호 송신수단의 위치를 측정하는 시스템을 말한다.
이러한 LBL 위치 추적 방식은 미리 인지하고 있는 위치에 적어도 3개의 PRU를 배치하여야 한다. PRU는 송신전파를 수신한 후, 증폭하여 주파수를 바꾸어서 재송신하는 일종의 중계 장치인 트랜스폰더(transponder)를 사용하게 된다. 즉, 음향 신호 송신 수단에서 복수의 트랜스폰더 각각으로 음향 신호를 순차적으로 보낸 후, 이것의 반향파를 받아 음향 신호 송신 수단과 PRU간의 거리를 계측하고, 이 거리 정보를 이용하여 음향 신호 송신 수단의 위치를 추정하는 것이다.
다만, LBL 위치 추적 방식은 하나의 트랜스폰더로 신호를 송신하여 반향파를 수신한 후, 신호가 해역 내에서 소멸할 때까지의 일정 대기 시간을 지난 후에 다음 트랜스폰더로 신호를 보내게 된다. 따라서, 신호 송신수단과 PRU간의 거리를 각각 계측하기 위해서는 트랜스폰더의 개수에 비례하는 시간이 소요되었다.
또한, 신호 송신수단이 이동하는 물체에 장착되어 있을 경우에는 각 PRU와의 거리 정보가 동일한 시점에 측정된 것이 아니기 때문에, 신호 송신 수단에 대한 위치오차가 매우 커지게 된다는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예는, 선박의 위치 추정장치에서 수중에 위치한 복수의 음향 신호 발생 장치로부터 송신된 신호로부터 복수의 음원 위치를 동시에 추정함으로써, 선박의 상대 위치, 음향 신호 발생장치의 상대 위치 및 절대 위치를 이용하여 선박의 절대 위치를 추정할 수 있는 다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템 및 그 위치 기준 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 실시예는, 선박의 위치 추정장치에서 수중에 위치한 복수의 음향 신호 발생 장치로부터 송신된 각각의 음향 신호들 사이의 지연 시간을 이용하여 음향 신호 발생 장치의 선박 기준 상태 위치를 추정함으로써, 선박의 상대 위치, 음향 신호 발생장치의 상대 위치 및 절대 위치를 이용하여 선박의 절대 위치를 추정할 수 다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템 및 그 위치 기준 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 실시예는, 선박의 위치 추정장치에서 수중에 위치한 복수의 음향 신호 발생 장치로부터 송신된 각각의 음향 신호들을 MUSIC(MUltiple SIgnal Classification) 기법을 이용하여 음향 신호 발생 장치의 선박 기준 상태 위치를 추정함으로써, 선박의 상대 위치, 음향 신호 발생장치의 상대위치 및 절대 위치를 이용하여 선박의 절대 위치를 추정할 수 다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템 및 그 위치 기준 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예 시스템은, 서로 다른 신호를 동시에 또는 순차적으로 송신하는 두개 이상의 음향 신호 발생 장치와, 상기 복수의 음향 신호 발생 장치로부터 수신된 다 음원 신호를 이용하여 상기 음향 신호 발생 장치의 선박 기준 상대 위치를 산출하고, 상기 산출된 상대 위치와, 기 확인된 상기 음향 신호 발생 장치의 절대 위치를 이용하여 선박의 절대 위치를 산출하는 위치 추정 장치를 포함한다.
그리고 상기 음향 신호 발생 장치는, 해저의 기 설정된 위치에 설치된 트랜스미터일 수 있다.
그리고 상기 위치 추정 장치는, 상기 복수의 음향 신호 발생 장치로부터 동시에 또는 순차적으로 상기 다 음원 신호를 수신하는 다 채널 음향 신호 수신부와, 수신한 상기 다 음원 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 음향 신호를 토대로 상기 음향 신호 발생 장치의 선박 기준 상대 위치를 산출하는 음향 신호 위치 추정부와, 상기 음향 신호 발생 장치의 상기 상대 위치 및 절대 위치로부터 상기 선박의 절대 위치를 산출하는 선박 위치 추정부를 포함할 수 있다.
상기 선박 위치 추정부는, 상기 음향 신호 발생 장치의 상기 상대 위치로부터 상기 음향 신호 발생 장치에 대한 상기 선박의 상대 위치를 산출하고, 상기 선박의 상대 위치와 상기 음향 신호 발생 장치의 상기 절대 위치로부터 상기 선박의 절대 위치를 산출할 수 있다.
그리고 상기 음향 신호 위치 추정부는, 상기 다 음원 신호들 사이의 수신 지연 시간을 이용하여 상기 음향 신호 발생 장치의 상대 위치를 산출할 수 있다.
그리고 상기 음향 신호 위치 추정부는, MUSIC(MUltiple SIgnal Classification) 기법을 이용하여 상기 음향 신호 발생 장치의 상대 위치를 산출할 수 있다.
그리고 상기 다 채널 음향 신호 수신부는, 상기 음향 신호 발생 장치와 같거나 하나 이상 더 많은 개수로 상기 선박의 하부에 설치되는 하이드로폰일 수 있다.
본 발명의 일 실시예 방법은, 두개 이상의 음향 신호 발생 장치로부터 동시에 또는 순차적으로 송신된 다 음원 신호를 수신하는 과정과, 상기 다 음원 신호를 이용하여 상기 음향 신호 발생 장치의 선박에 대한 상대 위치를 산출하는 과정과, 산출된 상기 상대 위치와 기 확인된 상기 음향 신호 발생 장치의 절대 위치를 이용하여 선박의 절대 위치를 산출할 수 있다.
그리고 상기 음향 신호 발생 장치의 상대 위치를 산출하는 과정은, 상기 복수의 음향 신호 발생 장치로부터 동시에 또는 순차적으로 상기 다 음원 신호를 수신하는 과정과, 수신한 상기 다 음원 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정과, 변환된 디지털 음향 신호를 토대로 상기 음향 신호 발생 장치의 상대 위치를 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
그리고 상기 음향 신호 발생 장치의 상대 위치를 산출하는 과정은, 상기 다 음원 신호들 사이의 수신 지연 시간을 이용하여 상기 음향 신호 발생 장치의 상대 위치를 산출할 수 있다.
그리고 상기 상기 음향 신호 발생 장치의 상대 위치를 산출하는 과정은, MUSIC 기법을 이용하여 상기 음향 신호 발생 장치의 상대 위치를 산출할 수 있다.
그리고 상기 선박의 절대 위치를 산출하는 과정은, 상기 음향 신호 발생 장치의 상대 위치로부터 상기 음향 신호 발생 장치에 대한 선박의 상대 위치를 산출하고, 상기 선박의 상대 위치와, 상기 음향 신호 발생 장치의 절대 위치를 토대로 선박의 절대 위치를 산출할 수 있다.
그리고 상기 다 음원 신호를 수신하는 과정은, 상기 음향 신호 발생 장치 보다 적어도 같거나 하나 이상 많은 개수의 하이드로폰을 상기 선박의 하부에 설치하여 수신할 수 있다.
본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 다채널 음향 신호를 송신하는 트랜스미터 음향 신호 발생 장치로부터 송신된 신호를 음향 신호 발생 장치보다 많은 개수의 하이드로폰(hydrophone)으로 다채널 음향 신호를 수신하여 다 음원의 동시 추정을 수행함으로써, 위치 추정 시간을 단축 시킬 수 있고, 고정형 음향 신호 발생 장치를 통해 위치 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 하이드로폰을 이용한 다채널 음향 신호를 수신할 수 있으므로, 고가의 트랜스폰더를 사용하지 않으면서도 더욱 정확한 위치 추정을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 위치 기준 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위치 추정 장치의 구조를 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 지연 시간을 이용한 위치 추정 방식을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 어느 한 트랜스미터로부터 송신되는 신호를 두 개의 하이드로폰에서 수신하는 방식을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 각 하이드로폰에서 수신된 신호를 도시한 그래프,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 수학식 3의 R에 대해 도시한 그래프,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위치 추정 장치의 동작 절차를 도시한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 실시예는 선박의 위치 추정장치에서 수중에 위치한 복수의 음향 신호 발생 장치로부터 송신된 신호를 이용하여 다 음원의 위치를 동시에 추정함으로써, 선박의 상대 위치, 음향 신호 발생장치의 상대위치 및 절대 위치를 이용하여 선박의 절대 위치를 추정하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상대위치 및 절대위치의 의미가 명확하도록 제1상대위치는 음향신호 발생 장치의 선박 기준 상대위치, 제2상대위치는 선박의 음향신호 발생 장치 기준 상대위치, 제1절대위치는 음향신호 발생 장치의 절대위치, 제2절대위치는 선박의 절대위치로 칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 위치 기준 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 선박의 위치 기준 시스템은 선박(100)과 수면하 또는 해저에 설치되어 음향 신호를 발생 시키는 적어도 2개 이상의 복수개로 구성되는 트랜스미터(120, 122, 124)와, 선박(100)의 하부에 설치되어 복수의 트랜스미터(120, 122, 124)로부터 송신되는 신호를 수신하는 복수의 하이드로폰(P1~Pn)(110, 112, 114, 116)과, 선박 내에 장착되어 복수의 하이드로폰(110, 112, 114, 116)으로 수신된 음향 신호들을 이용하여 복수의 트랜스미터(120, 122, 124)에 대한 제 1상대 위치를 동시에 추정하는 위치 추정 장치(도시하지 않음) 등을 포함할 수 있다.
여기서 복수의 트랜스미터(120, 122, 124) 각각은 음향 신호 발생 장치로서 서로 다른 신호를 송출할 수 있으며, 하이드로폰(110, 112, 114, 116)은 해저에 설치된 트랜스미터(120, 122, 124) 보다 같거나 하나 이상 더 많은 개수로 선박(100)의 하부에 설치될 수 있다. 위치 추정 장치는 트랜스미터(120, 122, 124)로부터 송신된 다 음원 신호들을 기초로, 선박을 기준으로 트랜스미터(120, 122, 124)의 제1상대 위치를 동시에 추정한다. 여기서, 위치 추정 장치는 기 알려진 트랜스미터(120, 122, 124) 설치 위치 즉, 트랜스미터(120, 122, 124)의 제1절대 위치를 토대로 선박(100)의 제1절대 위치를 추정할 수 있게 된다.
또한, 트랜스미터(120, 122, 124)의 선박(100)에 대한 제1상대 위치를 토대로 선박(100)의 트랜스미터(120, 122, 124)에 대한 제2상대 위치를 산출하여, 트랜스미터(120, 122, 124)의 제1절대 위치를 토대로 선박(100)의 제2절대 위치를 추정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음향 신호 발생 장치(예를 들어, 트랜스미터(120, 122, 124)) 및 위치 추정 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 음향 신호 발생 장치(200)는 수면 하 또는 해저에 설치된 적어도 두개의 트랜스미터를 포함하는 것으로서, 발생 신호의 주파수 대역이 넓을 수록 추정성능이 좋아지므로 광대역 신호(wideband signal)를 사용할 수 있다. 또한 각각의 음향 신호 발생 장치(200)는 서로 다른 신호(또는 서로 다른 채널의 신호)를 동시 혹은 순차적으로 송신할 수 있다.
위치 추정 장치(250)는 다 채널 음향 신호 수신부(252), 음향 신호 위치 추정부(254) 및 선박 위치 추정부(256)등을 포함할 수 있다.
다 채널 음향 신호 수신부(252)는 각각의 음향 신호 발생 장치(200)로부터 송신된 다 음원 신호들을 수신할 수 있으며, 수신된 다 음원 신호들은 음향 신호 위치 추정부(254)로 전달될 수 있다.
음향 신호 위치 추정부(254)는 다 채널 음향 신호 수신부(252)로부터 전달받은 다 음원 신호들을 아날로그 방식에서 디지털 방식(A/D 컨버터)으로 변환하고, 디지털 변환된 다 음원 신호 데이터를 이용하여 선박 기준으로 음향 신호 발생 장치(200)의 제1상대 위치를 동시에 추정할 수 있다. 그리고 추정된 음향 신호 발생 장치(200)의 제1상대 위치 정보는 선박 위치 추정부(256)로 전달될 수 있다.
이때, 선박 기준으로 음향 신호 발생 장치(200)의 제1상대 위치를 동시에 추정하는 방식은, 수신된 각각의 음향 신호들 사이의 지연 시간을 이용한 위치 추정 방식과, MUSIC(Multiple Signal Classification) 기법을 이용한 위치 추정 방식을 사용할 수 있다.
지연 시간을 이용한 위치 추정 방식은, 음향 신호 발생 장치(200) 즉 각 하이드로폰 사이의 도달시간 지연 값과, 음원 위치 사이의 사상 함수를 이용하여 음원의 위치를 추정하는 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 지연 시간을 이용한 위치 추정 방식을 도시한 도면이다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 선박 하부에 두 개의 하이드로폰이 설치되어 있으며, 해저에 두 개의 트랜스 미터가 각각 설치되어 있는 경우, 두 개의 트랜스미터로부터 송신되는 신호(
Figure 112010070062246-pat00001
,
Figure 112010070062246-pat00002
)로부터 두 개의 하이드로폰에서 수신하는 신호(
Figure 112010070062246-pat00003
,
Figure 112010070062246-pat00004
)는 다음 <수학식 1>을 통해 산출할 수 있다.
Figure 112010070062246-pat00005
여기서
Figure 112010070062246-pat00006
은 음향 신호 수신 시에 포함되는 노이즈,
Figure 112010070062246-pat00007
는 감쇠계수,
Figure 112010070062246-pat00008
은
Figure 112010070062246-pat00009
과
Figure 112010070062246-pat00010
사이의 도달 지연 시간(Time Delay Of Arrival, 이하 TDOA라 한다)을 나타낸다.
이때, 도 4와 같이 어느 한 트랜스미터로부터 송신되는 신호(
Figure 112010070062246-pat00011
)를 두 개의 하이드로폰에서 수신하는 경우는 다음 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010070062246-pat00012
여기서
Figure 112010070062246-pat00013
는 음속을 나타내고,
Figure 112010070062246-pat00014
는 해수면과 트랜스미터의 사이의 깊이를 나타내고, l 1과 l 2는 각 하이드로폰과 트랜스미터(
Figure 112010070062246-pat00015
) 사이의 거리를 나타내며, θ 1과 θ 2 는 각 하이드로폰과 트랜스미터를 잇는 직선이 수평면의 법선과 이루는 각도를 나타내고,
Figure 112010070062246-pat00016
는 각 하이드로폰 사이의 거리를 나타내며,
Figure 112010070062246-pat00017
,
Figure 112010070062246-pat00018
및
Figure 112010070062246-pat00019
는 미리 인지하고 있는 값이다. 따라서 TDOA(
Figure 112010070062246-pat00020
)를 추정하면, <수학식 2>를 이용하여
Figure 112010070062246-pat00021
신호를 송신하는 트랜스미터의 제1상대 위치(l 1, l 2, θ 1, θ 2)를 산출할 수 있다. 이를 확장하여 다 음원인 경우에는, 트랜스미터로부터 송신되는 신호(
Figure 112010070062246-pat00022
,
Figure 112010070062246-pat00023
, …) 각각의 TDOA(
Figure 112010070062246-pat00024
, …)를 추정하면 각 트랜스미터의 제1상대위치를 추정할 수 있다.
한편, 트랜스미터로부터 송신되는 신호(
Figure 112010070062246-pat00025
,
Figure 112010070062246-pat00026
, …) 각각의 TDOA(
Figure 112010070062246-pat00027
)는 아래 <수학식 3>과 같이 일반화된 상호 상관값(Generalized Cross Correlation, 이하 GCC라 한다) 함수를 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112010070062246-pat00028
Figure 112010070062246-pat00029
여기서,
Figure 112010070062246-pat00030
은 GCC 함수이며,
Figure 112010070062246-pat00031
는 두 개의 하이드로폰으로부터 수신한 신호 사이의 상호 스펙트럼 밀도 함수(cross spectral density function)를 각각 나타낸다. 이해를 돕기 위해, <수학식 1>에서 α 1=0.9, α 2=0.8, Δ1=0.5ms, Δ2=1.0ms 인 경우를 예로 들면, 각 하이드로폰에 수신된 신호(
Figure 112010070062246-pat00032
,
Figure 112010070062246-pat00033
)는 도 5와 같고, <수학식 3>의 R은 도 6과 같다. 도 6에서 트랜스미터의 개수만큼 최대값을 뽑아내면 이에 해당하는 시간 (time lag)이 바로 Δ1, Δ2 가 됨을 확인할 수 있다.
다음으로, MUSIC 기법을 이용한 위치 추정 방식은, 수신된 음향 신호에 대한 상관 행렬로부터 신호 성분과 잡음 성분으로 구성된 고유값을 분석하고 직교성을 이용하여 신호를 검출할 수 있다. 그리고 검출된 신호는 TODA 또는 DOA(Direction of Arrival)를 이용하거나, 이들 정보를 모두 포함하여 위치 추정을 수행할 수 있다.
한편, 선박 위치 추정부(256)는 음향 신호 위치 추정부(254)로부터 추정된 음향 신호 발생 장치(200)의 제1상대 위치 정보를 전달 받을 수 있다. 음향 신호 발생 장치(200)가 설치된 제1절대 위치는 이미 알려져 있으므로, 선박 위치 추정부(256)는 이를 토대로 음향 신호 발생 장치(200)의 제1상대 위치를 이용하여 선박의 제2절대 위치를 산출할 수 있다.
또한, 음향 신호 발생 장치(200)의 제1상대 위치 정보로부터 선박의 음향 신호 발생 장치(200)에 대한 제2상대 위치를 산출하고, 음향 신호 발생 장치(200)의 제1절대 위치를 토대로 선박의 제2절대 위치를 산출할 수 있다.
이에 선박 위치 추정부(256)는 선박의 제2상대 위치 또는 선박 기준 음향 신호 발생 장치(200)의 제1상대 위치와, 음향 신호 발생 장치(200)의 제1절대 위치를 토대로 선박의 제2절대 위치를 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위치 추정 장치의 동작 절차를 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 700단계에서 해저의 기 설정된 위치에 설치된 적어도 두개 이상의 음향 신호 발생 장치(200)에서는 서로 다른 신호를 동시에 혹은 순차적으로 송신하게 된다.
이에 위치 추정부(250)의 다 채널 음향 신호 수신부(252)에서는 702단계에서 음향 신호 발생 장치(200)로부터 동시에 또는 각 음향 신호 발생 장치들로부터 순차적으로 음원 신호를 수신하게 된다.
그리고 704단계에서 다 채널 음향 신호 수신부(252)는 송신된 아날로그 다 음원 신호를 디지털 다 음원 신호 데이터로 변환하고, 변환된 다 음원 신호 데이터를 지연 위치 추정 방식 또는 MUSIC 기법을 이용하여 선박 기준 음향 신호 발생 장치(200)의 제1상대위치를 산출하게 된다.
다 채널 음향 신호 수신부(252)에서 산출된 선박 기준 음향 신호 발생 장치(200)의 제1상대 위치 정보는 선박 위치 추정부(256)로 전달되고, 선박 위치 추정부(256)에서는 706단계에서 선박의 제2상대 위치, 선박 기준 음향 신호 발생 장치(200)의 제1절대 위치 및 제1상대위치 정보를 토대로 선박의 제2절대 위치를 산출하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 선박의 위치 추정장치에서 수중에 위치한 복수의 음향 신호 발생 장치로부터 송신된 다 음원을 동시에 추정함으로써, 선박의 제2상대 위치, 음향 신호 발생장치의 제1상대위치 및 제1절대 위치를 이용하여 선박의 제2절대 위치를 추정한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 선박 110, 112, 114,116: 하이드로폰
120, 122, 124: 트랜스미터 200: 음향 신호 발생 장치
250: 위치 추정 장치 252: 다 채널 음향 신호 수신부
254: 음향 신호 위치 추정부 256: 선박 위치 추정부

Claims (12)

  1. 서로 다른 신호를 동시에 또는 순차적으로 송신하는 두개 이상의 트랜스미터를 포함하는 음향 신호 발생 장치와,
    상기 음향 신호 발생 장치 보다 적어도 하나 이상 많은 개수로 선박의 하부에 설치되는 하이드로폰으로부터 수신된 다 음원 신호를 이용하여 상기 음향 신호 발생 장치의 선박 기준 제1상대 위치를 산출하고, 상기 산출된 제1상대 위치와, 기 확인된 상기 음향 신호 발생 장치의 제1절대 위치를 이용하여 상기 선박의 제2절대 위치를 산출하는 위치 추정 장치를 포함하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 음향 신호 발생 장치는,
    해저의 기 설정된 위치에 설치된 것을 특징으로 하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 위치 추정 장치는,
    상기 음향 신호 발생 장치로부터 동시에 또는 순차적으로 상기 다 음원 신호를 수신하는 다 채널 음향 신호 수신부와,
    수신한 상기 다 음원 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 음향 신호를 토대로 상기 제1상대 위치를 산출하는 음향 신호 위치 추정부와,
    상기 제1상대 위치 및 상기 제1절대 위치로부터 상기 선박의 제2절대 위치를 산출하는 선박 위치 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 음향 신호 위치 추정부는,
    상기 다 음원 신호들 사이의 수신 지연 시간을 이용하여 상기 제1상대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 음향 신호 위치 추정부는,
    MUSIC(MUltiple SIgnal Classification) 기법을 이용하여 상기 제1상대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 음향 신호 위치 추정부는,
    적어도 두개의 하이드로폰을 통해 수신하는 하나의 트랜스미터 송신신호에 대해 GCC 함수로 수신 지연 값을 산출하여, 상기 제1상대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 시스템.
  7. 두개 이상의 트랜스미터를 포함하는 음향 신호 발생 장치로부터 동시에 또는 순차적으로 송신된 다 음원 신호를 상기 음향 신호 발생 장치 보다 적어도 하나 이상 많은 개수로 선박의 하부에 설치되는 하이드로폰으로 수신하는 과정과,
    상기 다 음원 신호를 이용하여 상기 음향 신호 발생 장치의 선박 기준 제1상대 위치를 산출하는 과정과,
    산출된 상기 제1상대 위치와 기 확인된 상기 음향 신호 발생 장치의 제1절대 위치를 이용하여 상기 선박의 제2절대 위치를 산출하는 과정을 포함하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1상대 위치를 산출하는 과정은,
    상기 음향 신호 발생 장치로부터 동시에 또는 순차적으로 상기 다 음원 신호를 수신하는 과정과,
    수신한 상기 다 음원 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정과,
    변환된 디지털 음향 신호를 토대로 상기 제1상대 위치를 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1상대 위치를 산출하는 과정은,
    상기 다 음원 신호들 사이의 수신 지연 시간을 이용하여 상기 제1상대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1상대 위치를 산출하는 과정은,
    MUSIC 기법을 이용하여 상기 제1상대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 제2절대 위치를 산출하는 과정은,
    상기 제 1상대 위치로부터 제 2상대 위치를 산출하고, 상기 제 2상대 위치와 상기 제 1절대 위치를 토대로 상기 제 2절대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 제1상대 위치를 산출하는 과정은,
    적어도 두개의 하이드로폰을 통해 수신하는 하나의 트랜스미터 송신신호에 대해 GCC 함수로 수신 지연 값을 산출하여, 상기 제1상대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는
    다 음원 위치 추정을 이용한 선박의 위치 기준 방법.
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