KR101284839B1 - 해양의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성장치 및 방법, 이를 이용한 수중 무기체계 성능 모델링 장치 및 방법 - Google Patents
해양의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성장치 및 방법, 이를 이용한 수중 무기체계 성능 모델링 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 해양/음향 환경자료 추출 기법에 관한 것으로, 양/음향 환경의 변동성 및 각 무기체계가 필요로하는 해상도 등에 적절하게 대처할 수 있도록 하는 해양/음향 환경자료를 생성하는 장치 및 방법을 제공하여, 생성된 해양/음향 환경자료를 이용하여 해양/음향 환경의 변동성 및 각 무기체계가 필요로하는 해상도 등에 적절하게 대처하고, 각 수중 무기체계 성능 모델링을 수행할 수 있는 최적화된 해양/음향 환경자료를 생성할 수 있다.
Description
본 발명은 해양/음향 환경자료 추출 기법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해양환경이 격자화 되어 저장되어 있는 해양/음향 환경자료 일정격자 DB를 이용하여 각 무기체계에 맞는 해상도로 해양/음향 환경의 변동성을 고려하여 해양/음향 환경자료를 생성하는 장치 및 방법, 및 이러한 장치 및 방법을 이용한 수중 무기체계 성능 모델링 장치 및 방법에 관한 것이다.
수중 무기체계 성능 모델링을 위해서는 해양/음향 환경을 시뮬레이션하는 것이 필수적이다. 기존의 해양/음향 환경자료를 추출하는 기법은 단순한 보간(interpolation) 또는 외삽(extrapolation)을 수행하여 환경자료를 생성한다. 이때 사용되는 기법은 1차원(Linear), 2차원(Spline) 등의 기법을 이용한다.
현재 해양환경은 격자화되어 있는 데이터베이스(DataBase)자료 형태로 구성되어 있다. 그러나, 이러한 DB 자료는 그 생성 기관 및 지역에 따라 해상도가 제각각 달리 구성되어 있다. 또한, 각 무기체계의 사용 주파수별 그 해상도를 달리하여 해양/음향 환경 DB를 추출할 필요성이 있어, 해양/음향 환경 DB는 환경자료로 일반적인 보간기법을 사용하기에는 무리가 있다.
또한, 해양/음향 환경의 경우 다양한 변화가 존재하며, 그 영향으로 수중 무기체계의 성능이 변화하게 된다. 그러한 기존의 해양/음향 환경자료를 그대로 사용하거나, 단순 보간 또는 외삽을 수행할 경우 그 변동성을 고려하지 못하게 된다.
따라서, 각 무기체계에 맞는 해상도로 해양/음향 환경의 변동성을 포함하는 해양/음향 환경자료를 추출하는 기법에 대한 필요성이 대두하게 되었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 이유에서 창안된 것으로서, 해양/음향 환경의 변동성 및 각 무기체계가 필요로하는 해상도 등에 적절하게 대처할 수 있도록 하는 해양/음향 환경자료를 생성하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이러한 해양/음향 환경자료를 생성하는 장치 또는 방법에 의해 생성된 해양/음향 환경자료를 이용하는 각 수중 무기체계 성능 모델링 장치 및 방법을 제공하는 것 또한 그 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 해양/음향 환경자료 생성장치는 해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성장치에 있어서, 제 1 지점에서의 실측을 통하여 제 1 지점의 해양/음향 환경자료를 추출하는 환경자료 추출부, 해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 해양/음향 환경자료를 이용하여 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 환경변동성을 분석하는 환경변동성 분석부 및 환경자료 추출부에서 추출된 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료 및 환경변동성 분석부에서 분석된 환경변동성을 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 고해상도 해양/음향 환경자료를 생성하는 환경자료 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 전술한 해양/음향 환경자료 생성장치는, 환경자료 추출부에서 추출하는 제 1 지점의 해양/음향 환경자료는 제 1 지점의 수온/염분의 수직적 분포를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 환경변동성 분석부는, 기상정보 및 제 1 지점 또는 제 2 지점의 해양지형을 고려하여 환경변동성을 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 환경변동성 분석부는, 해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 수온 또는 염분의 수직적 분포를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 음속의 변동을 일으키는 변동성성분을 추출하는 성분 추출부, 추출된 변동성성분에 대한 고유값(Eigen-value) 및 고유벡터(Eigen vector)를 산출하는 고유값 산출부 및 산출된 고유값 및 고유벡터를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 해양/음향 환경자료를 분해하는 환경자료 분해부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 환경자료 생성부는, 환경자료 추출부에서 추출된 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료 및 환경변동성 분석부에서 분석된 환경변동성을 이용하여 제 1 지점에서 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 생성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 환경자료 생성부는, 고유값 및 고유벡터의 공간적/시간적 변화에 대한 분석을 수행하여 제 1 지점에서 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 생성하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 해양/음향 환경자료 생성장치는, 해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성장치에 있어서, 제 1 지점 및 제 2 지점을 포함하는 해양의 해양/음향 환경을 관측하여 일정 격자 별로 해양/음향 환경자료 일정격자 DB를 구성하는 DB 구성부, 제 1 지점에서의 실측을 통하여 제 1 지점의 해양/음향 환경자료를 추출하는 환경자료 추출부, DB 구성부에서 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 해양/음향 환경자료를 이용하고, 기상정보 및 제 1 지점 또는 제 2 지점의 해양지형을 고려하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 환경변동성을 분석하는 환경변동성 분석부, 분석된 환경변동성을 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 음속의 변동을 일으키는 변동성성분을 추출하는 성분 추출부, 추출된 변동성성분에 대한 고유값(Eigen-value) 및 고유벡터(Eigen vector)를 산출하는 고유값 산출부 및 환경자료 추출부에서 추출된 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료와 고유값 산출부에서 산출된 고유값 및 고유벡터를 이용하여 제 1 지점에서 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 포함하는 고해상도 해양/음향 환경자료를 생성하는 환경자료 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수중 무기체계 성능 모델링 장치는, 수중 무기체계 모델링 조건을 입력받는 입력부 및 전술한 해양/음향 환경자료 생성장치를 이용하여 생성된 고해상도 해양/음향 환경자료 및 입력부에서 입력받은 수중 무기체계 모델링 조건에 기초하여 수중 무기체계 성능 모델링을 수행하는 모델링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 해양/음향 환경자료 생성방법은, 해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성방법에 있어서, 제 1 지점에서의 실측을 통하여 제 1 지점의 해양/음향 환경자료를 추출하는 단계, 해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 해양/음향 환경자료를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 환경변동성을 분석하는 단계 및 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료 및 환경변동성을 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 고해상도 해양/음향 환경자료를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 환경변동성을 분석하는 단계는, 기상정보 및 제 1 지점 또는 제 2 지점의 해양지형을 고려하여 환경변동성을 분석하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 환경변동성을 분석하는 단계는, 해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 수온 또는 염분의 수직적 분포를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 음속의 변동을 일으키는 변동성성분을 추출하는 단계, 추출된 변동성성분에 대한 고유값(Eigen-value) 및 고유벡터(Eigen vector)를 산출하는 단계 및 산출된 고유값 및 고유벡터를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 해양/음향 환경자료를 분해하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 환경자료를 생성하는 단계는, 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료 및 환경변동성을 이용하여 제 1 지점에서 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 생성하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 해양/음향 환경자료 생성방법은, 해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성방법에 있어서, 제 1 지점 및 제 2 지점을 포함하는 해양의 해양/음향 환경을 관측하여 일정 격자 별로 해양/음향 환경자료 일정격자 DB를 구성하는 단계, 제 1 지점에서의 실측을 통하여 제 1 지점의 해양/음향 환경자료를 추출하는 단계, 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 해양/음향 환경자료를 이용하고, 기상정보 및 제 1 지점 또는 제 2 지점의 해양지형을 고려하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 환경변동성을 분석하는 단계, 분석된 환경변동성을 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 음속의 변동을 일으키는 변동성성분을 추출하는 단계, 추출된 변동성성분에 대한 고유값(Eigen-value) 및 고유벡터(Eigen vector)를 산출하는 단계 및 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료와 고유값 및 고유벡터를 이용하여 제 1 지점에서 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 포함하는 고해상도 해양/음향 환경자료를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수중 무기체계 성능 모델링 방법은 수중 무기체계 모델링 조건을 입력받는 단계 및 전술한 해양/음향 환경자료 생성방법를 이용하여 생성된 고해상도 해양/음향 환경자료 및 수중 무기체계 모델링 조건에 기초하여 수중 무기체계 성능 모델링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 생성된 해양/음향 환경자료를 이용하여 해양/음향 환경의 변동성 및 각 무기체계가 필요로하는 해상도 등에 적절하게 대처할 수 있게 된다.
또한, 각 수중 무기체계 성능 모델링을 수행할 수 있는 최적화된 해양/음향 환경자료를 생성할 수 있게 된다.
도 1 은 해양/음향 환경자료를 생성하기 위한 해양환경을 관측하는 정점을 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 해양/음향 환경자료 생성장치를 나타낸 블록도이다.
도 3 은 도 2 의 환경변동성 분석부(230)의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수중 무기체계 성능 모델링 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 해양/음향 환경자료 생성방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6 은 도 5 의 DB 구성(510 단계)에 대한 구체적인 수행과정을 나타낸 도면이다.
도 7 은 도 5 의 해양/음향 환경자료 추출(520 단계)에 대한 구체적인 수행과정을 나타낸 도면이다.
도 8a 및 8b 는 도 5 의 환경 변동성 분석(530 단계)에 대한 세부과정을 나타낸 도면이다.
도 9 는 생성된 해양/음향 환경자료에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수중 무기체계 성능 모델링 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 해양/음향 환경자료 생성장치를 나타낸 블록도이다.
도 3 은 도 2 의 환경변동성 분석부(230)의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수중 무기체계 성능 모델링 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 해양/음향 환경자료 생성방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6 은 도 5 의 DB 구성(510 단계)에 대한 구체적인 수행과정을 나타낸 도면이다.
도 7 은 도 5 의 해양/음향 환경자료 추출(520 단계)에 대한 구체적인 수행과정을 나타낸 도면이다.
도 8a 및 8b 는 도 5 의 환경 변동성 분석(530 단계)에 대한 세부과정을 나타낸 도면이다.
도 9 는 생성된 해양/음향 환경자료에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수중 무기체계 성능 모델링 방법을 나타낸 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 해양/음향 환경자료를 생성하기 위한 해양환경을 관측하는 정점을 나타낸 도면이다.
"해양/음향 환경 관측"(이하 '해양 관측') 이라 함은 해양에서 일어나는 자연현상을 과학적으로 관찰, 측정 또는 해수, 저질 등의 시료를 채취, 분석하는 행위로 조석 등의 해수면 변화, 조류, 해류 등의 해수유동, 수온, 염분, 파랑 등의 해양물리 특성, 해양 기상에 관련되는 제 현상의 관측과 그 부대업무를 말한다.
"해양/음향 환경자료" 라 함은 이러한 해양/음향 환경 관측을 통하여 획득된 해양에서 일어나는 자연현상에 관한 자료를 말한다.
다만, 넓은 해양의 모든 위치에서 해양/음향 환경자료를 획득하기에는 물리적/경제적 면 등에서 어려움이 있으므로, 현재 각국에서는 관측라인의 특정 지점이나 임의의 특정지점에서 해류 및 해수의 특성(수온, 염분, 용존산소 등)을 관측하는 정점 해양 관측을 통하여 획득된 해양/음향 환경자료로부터 격자화되어 있는 데이터베이스(DB)를 구축하여 제공하고 있다.
특히, 한국국립수산과학원에서는 한반도 주변의 해양 관측을 통하여 해양/음향 환경자료를 생성하여 해양/음향 환경 DB를 제공하고 있다. 도 1 은 한국국립수산과학원에서 해양 관측을 수행하는 정점을 나타낸 것이다.
한국국립수산과학원에서 수행하는 해양 관측의 세부 내용은 다음과 같다.
- 다음 -
조사정점 및 수층 : 25개선 207개 정점, 14개 표준 수층
조사시기 및 회수 : 1961년 ~ 현재, 6회/년 (2, 4, 6, 8, 10, 12월)
조사항목 : 수온, 염분, 용존산소, 영양염류, 동식물 플랑크톤 등 17개 항목
주요내용 : 시기별, 해역별 수괴 및 해황 특성 비교 분석
해역별 주요 해황 분석
- 동해 : 극전선, 냉수대
- 서해 : 수온역전, 조석전선
- 남해 : 연안전선
- 동중국해 : 양자강 유출수 거동
도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 해양/음향 환경자료 생성장치를 나타낸 블록도이다. 도 2 를 참조하면, 해양/음향 환경자료 생성장치(200)는 DB 구성부(210), 환경자료 추출부(220), 환경변동성 분석부(230) 및 환경자료 생성부(240)를 포함할 수 있다.
해양/음향 환경자료 생성장치(200)는 해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하는 것이다.
DB 구성부(210)는 제 1 지점 및 제 2 지점을 포함하는 해양의 해양/음향 환경을 관측하여 일정 격자 별로 해양/음향 환경자료 일정격자 DB를 구성한다.
다만, 일정격자 DB 는 도 1 에서 도시된 바와 같이 기 구축되어 있는 DB를 이용할 수도 있을 것이므로, DB 구성부는 설계상 해양/음향 환경자료 생성장치에 포함되지 않을 수도 있다.
환경자료 추출부(220)는 해양의 제 1 지점에서의 실측을 통하여 제 1 지점의 해양/음향 환경자료를 추출한다.
해양의 제 1 지점의 실측은 상술한 '해양 관측'을 수행하여 목적에 따라 필요로하는 해양/음향 환경자료를 획득하는 것을 말한다. 제 1 지점의 해양/음향 환경자료는 제 1 지점의 수온/염분의 수직적 분포를 포함할 수 있다.
환경변동성 분석부(230)는 해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 해양/음향 환경자료를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 환경변동성을 분석한다.
해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위해서는 음속의 변화에 영향을 주는, 해양의 수온/염분 등의 특성을 고려하여야 하며, "환경변동성" 이란 이러한 해양의 수온/염분 등의 특성을 고려하기 위한 해당 지점 간의 수직적 수온/염분 등의 특성분포에 대한 정보를 말한다.
또한, "환경변동성" 에는 해양의 수온/염분의 특성뿐만 아니라, 계절, 날씨 등의 기상정보 또는 해당 지점의 해양/해저 지형이 포함될 수 있다.
도 3 은 도 2 의 환경변동성 분석부(230)의 세부구성을 나타낸 블록도이다. 도 3 을 참조하면, 환경변동성 분석부(230)는 성분 추출부(301), 고유값 산출부(302) 및 환경자료 분해부(303)를 포함할 수 있다.
성분 추출부(301)는 해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 수온 또는 염분의 수직적 분포를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 음속의 변동을 일으키는 변동성성분을 추출한다.
고유값 산출부(302)는 추출된 변동성성분에 대한 고유값(Eigen-value) 및 고유벡터(Eigen-vector)를 산출한다.
환경자료 분해부(303)는 산출된 고유값 및 고유벡터를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 해양/음향 환경자료를 분해한다.
환경자료 생성부(240)는 환경자료 추출부(220)에서 추출된 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료 및 환경변동성 분석부(230)에서 분석된 환경변동성을 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 고해상도 해양/음향 환경자료를 생성한다.
고해상도 해양/음향 환경자료는, 구체적으로, 제 1 지점에서 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 포함할 수 있다.
또한, 환경자료 생성부(240)는 고유값 및 고유벡터의 공간적/시간적 변화에 대한 분석을 수행하여 제 1 지점에서 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 생성할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수중 무기체계 성능 모델링 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4 를 참조하면, 수중 무기체계 성능 모델링 장치(400)는 입력부(410) 및모델링부(420)를 포함할 수 있다.
또한, 수중 무기체계 성능 모델링 장치(400)는 상술한 해양/음향 환경자료 생성장치(200)에서 생성된 해양/음향 환경자료를 이용하기 위해 해양/음향 환경자료 생성장치(200)와 통신하거나, 해양/음향 환경자료 생성장치(200)에서 생성된 해양/음향 환경자로부터 구축된 DB와 연결될 수 있다.
입력부(410)는 수중 무기체계 모델링 조건을 입력받는다. 각 무기체계의 사용 주파수별 해상도를 달리하여 해양/음향 환경자료를 추출할 필요성 등에 따라 무기체계 별로 필요로하는 모델링 조건을 달리하므로, 그 모델링 조건을 외부에서 입력받도록 한다.
다만, 경우에 따라서는 입력부(410)에 의한 조건을 입력받지 않고, 기 설정된 조건 또는 기본값으로 모델링을 수행할 수도 있다. 이러한 경우에는 설계상 입력부(410)가 필요치 않을 수 있다.
모델링부(420)는 해양/음향 환경자료 생성장치(200)를 이용하여 생성된 고해상도 해양/음향 환경자료 및 입력부(410)에서 입력받은 수중 무기체계 모델링 조건에 기초하여 수중 무기체계 성능 모델링을 수행한다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 해양/음향 환경자료 생성방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5 는 해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성방법으로서, 먼저, 제 1 지점 및 제 2 지점을 포함하는 해양의 해양/음향 환경을 관측하여(500) 일정 격자 별로 해양/음향 환경자료 일정격자 DB를 구성한다(510).
도 6 은 도 5 의 DB 구성(510 단계)에 대한 구체적인 수행과정을 나타낸 도면이다.
도 6 은 DB 구성(510 단계)의 구체적인 수행과정의 일 실시예로서, 현재 해군에서 함정의 선저에 고정하여 해저면 또는 수중에 표류하는 수중장애물을 탐지하는 음탐기(소나: sonar)에서 탐지된 탐지환경을 분석하기 위해 필요로 하는 해양/음향 환경자료를 추출하는 과정에 대하여 설명한다.
소나의 탐지환경을 분석하기 위해서는 해양/음향 환경자료 중 수직적 수온/염분의 분포구조가 필요하다. 수직적 수온/염분의 분포구조에 대한 자료를 이용하여 소나에서 사용되는 음파의 전달 양상을 시뮬레이션하는데 중요한 해양의 수직 음속구조를 계산한다.
음속구조의 계산식은 다음과 같다.
C : Sound Velocity(음속)
D : Depth(수심)
S : Salinity(염분)
T : Temperature(수온)
여기에서, 도 6 의 수평적 수온분포로 표시된 부분에서와 같이, 관심지역에 해당되는 관측값을 이용한 상술한 바와 같은 계산과정을 통하여 해양/음향 환경자료를 일정 격장 DB로 구성할 수 있다.
다만, 일정격자 DB 는 도 1 에서 도시된 바와 같이 기 구축되어 있는 DB를 이용할 수도 있을 것이므로, 500 및 510 단계는 설계상 해양/음향 환경자료 생성방법에 포함되지 않을 수도 있다.
다음으로, 제 1 지점에서의 실측을 통하여 제 1 지점의 해양/음향 환경자료를 추출한다(520).
도 7 은 도 5 의 해양/음향 환경자료 추출(520 단계)에 대한 구체적인 수행과정을 나타낸 도면이다.
도 7 에 도시된 (가)에 표시된 것과 같이, 해양의 제 1 지점(A)에서 제 2 지점(B) 사이의 수직적 음속 구조를 생성하고자 하는 경우라면, 우선, 해양의 제 1 지점(A)의 실측 즉, 상술한 '해양 관측'을 수행하여, 목적에 따라 필요로하는 해양/음향 환경자료를 획득한다.
도 7 의 (나)에 도시된 것과 같은 제 1 지점의 해양/음향 환경자료는 제 1 지점의 수온 또는 염분의 수직적 분포를 포함할 수 있다.
다음으로, 해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 해양/음향 환경자료를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 환경변동성을 분석한다(530).
도 8a 및 8b 는 도 5 의 환경변동성 분석(530 단계)에 대한 세부과정을 나타낸 도면이다.
도 8a 를 참조하면, 환경변동성 분석 단계(530)는 먼저, 해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 수온 또는 염분의 수직적 분포를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 음속의 변동을 일으키는 변동성성분을 추출한다(801).
다음으로, 추출된 변동성성분에 대한 고유값(Eigen-value) 및 고유벡터(Eigen vector)를 산출한다(802).
산출된 고유값 및 고유벡터를 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 해양/음향 환경자료를 분해한다(803).
해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위해서는 음속의 변화에 영향을 주는, 해양의 수온/염분 등의 특성을 고려하여야 하며, "환경변동성" 이란 이러한 해양의 수온/염분 등의 특성을 고려하기 위한 해당 지점 간의 수직적 수온/염분 등의 특성분포에 대한 정보를 말한다.
도 7 의 (가)의 제 1 지점(A)와 제 2 지점(B) 사이의 수직적 수온분포의 변화는 도 8b 의 (가) 와 같이 존재할 수 있으나, 기존의 방법으로 단순 보간(Interpolation)을 수행할 경우에는 도 8b 의 (나) 와 같은 해양의 환경변동성(Variability)를 표현하지 못한다.
따라서, 이러한 해양의 환경변동성을 고려하기 위해, 일정격자로 만든 해양/음향환경자료의 수직적 분포를 이용하여 해양의 환경변동성의 주요 성분을 추출하는 환경변동성 분석 단계(530)를 수행할 필요가 있다.
다음으로, 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료 및 환경변동성을 이용하여 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 고해상도 해양/음향 환경자료를 생성한다(540).
도 9 는 생성된 해양/음향 환경자료에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9 에 도시된 해양/음향 환경자료는 상술한 도 6 의 DB 구성(510 단계)의 구체적인 수행과정을 통해 구축된 소나의 탐지환경을 분석하기 위한 해양/음향 환경자료 DB 를 이용하여, 사용되는 소나의 주파수에 따라 제 1 지점(A)에서 제 2 지점(B)에 해상도를 선정하여 생성된 것이다.
고해상도 해양/음향 환경자료는, 구체적으로, 제 1 지점에서 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 포함할 수 있다.
또한, 고유값 및 고유벡터의 공간적/시간적 변화에 대한 분석을 수행하여 제 1 지점에서 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 생성할 수 있다.
도 10 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수중 무기체계 성능 모델링 방법을 나타낸 흐름도이다.
여기에서, 500 내지 540 단계는 상술된 도 5 의 해양/음향 환경자료 생성방법과 동일한 과정을 통하여 수행될 수 있는 것이며, 다만, 500 및 510 단계의 경우는 도 1 에서 도시된 바와 같이 기 구축되어 있는 DB를 이용할 수도 있을 것이므로, 설계상 해양/음향 환경자료 생성방법에 포함되지 않을 수도 있다.
이러한 과정을 통하여 생성된 해양/음향 환경자료에 의한 DB 가 보유되어 있음을 전제로 하여, 수중 무기체계 모델링 조건을 입력받아(1000), 보유한 DB로부터의 고해상도 해양/음향 환경자료 및 입력받은 수중 무기체계 모델링 조건에 기초하여 수중 무기체계 성능 모델링을 수행한다(1010).
다만, 경우에 따라서는 입력받는 단계(1000)에 의한 조건을 입력받지 않고, 기 설정된 조건 또는 기본값으로 모델링을 수행할 수도 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에 서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스 크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상에서 설명한 실시예들은 일 예로로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200 : 해양/음향 환경자료 생성장치
210 : DB 구성부
220 : 환경자료 추출부
230 : 환경변동성 분석부
240 : 환경자료 생성부
301 : 성분 추출부
302 : 고유값 산출부
303 : 환경자료 분해부
400 : 수중 무기체계 성능 모델링 장치
410 : 입력부
420 : 모델링부
210 : DB 구성부
220 : 환경자료 추출부
230 : 환경변동성 분석부
240 : 환경자료 생성부
301 : 성분 추출부
302 : 고유값 산출부
303 : 환경자료 분해부
400 : 수중 무기체계 성능 모델링 장치
410 : 입력부
420 : 모델링부
Claims (14)
- 해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성장치에 있어서,
상기 제 1 지점에서의 실측을 통하여 상기 제 1 지점의 해양/음향 환경자료를 추출하는 환경자료 추출부;
해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 해양/음향 환경자료를 이용하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 환경변동성을 분석하는 환경변동성 분석부; 및
상기 환경자료 추출부에서 추출된 상기 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료 및 상기 환경변동성 분석부에서 분석된 상기 환경변동성을 이용하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 고해상도 해양/음향 환경자료를 생성하는 환경자료 생성부를 포함하고,
상기 환경변동성 분석부는,
해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 수온 또는 염분의 수직적 분포를 이용하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 음속의 변동을 일으키는 변동성성분을 추출하는 성분 추출부;
추출된 변동성성분에 대한 고유값(Eigen-value) 및 고유벡터(Eigen vector)를 산출하는 고유값 산출부; 및
산출된 고유값 및 고유벡터를 이용하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 해양/음향 환경자료를 분해하는 환경자료 분해부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성장치.는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 환경자료 추출부에서 추출하는 상기 제 1 지점의 해양/음향 환경자료는 상기 제 1 지점의 수온/염분의 수직적 분포를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 환경변동성 분석부는 기상정보 및 상기 제 1 지점 또는 상기 제 2 지점의 해양지형을 고려하여 상기 환경변동성을 분석하는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 환경자료 생성부는 상기 환경자료 추출부에서 추출된 상기 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료 및 상기 환경변동성 분석부에서 분석된 상기 환경변동성을 이용하여 상기 제 1 지점에서 상기 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 생성하는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 환경자료 생성부는 상기 고유값 및 고유벡터의 공간적/시간적 변화에 대한 분석을 수행하여 상기 제 1 지점에서 상기 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 생성하는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성장치. - 해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성장치에 있어서,
상기 제 1 지점 및 제 2 지점을 포함하는 해양의 해양/음향 환경을 관측하여 일정 격자 별로 해양/음향 환경자료 일정격자 DB를 구성하는 DB 구성부;
상기 제 1 지점에서의 실측을 통하여 상기 제 1 지점의 해양/음향 환경자료를 추출하는 환경자료 추출부;
상기 DB 구성부에서 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 해양/음향 환경자료를 이용하고, 기상정보 및 상기 제 1 지점 또는 상기 제 2 지점의 해양지형을 고려하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 환경변동성을 분석하는 환경변동성 분석부;
상기 분석된 환경변동성을 이용하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 음속의 변동을 일으키는 변동성성분을 추출하는 성분 추출부;
추출된 변동성성분에 대한 고유값(Eigen-value) 및 고유벡터(Eigen vector)를 산출하는 고유값 산출부; 및
상기 환경자료 추출부에서 추출된 상기 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료와 상기 고유값 산출부에서 산출된 고유값 및 고유벡터를 이용하여 상기 제 1 지점에서 상기 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 포함하는 고해상도 해양/음향 환경자료를 생성하는 환경자료 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성장치. - 수중 무기체계 모델링 조건을 입력받는 입력부; 및
제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 해양/음향 환경자료 생성장치를 이용하여 생성된 고해상도 해양/음향 환경자료 및 상기 입력부에서 입력받은 상기 수중 무기체계 모델링 조건에 기초하여 수중 무기체계 성능 모델링을 수행하는 모델링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 무기체계 성능 모델링 장치. - 해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성방법에 있어서,
상기 제 1 지점에서의 실측을 통하여 상기 제 1 지점의 해양/음향 환경자료를 추출하는 단계;
해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 해양/음향 환경자료를 이용하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 환경변동성을 분석하는 단계; 및
상기 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료 및 상기 환경변동성을 이용하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 고해상도 해양/음향 환경자료를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 환경변동성을 분석하는 단계는,
해양/음향 환경 관측에 의해 기 구성된 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 수온 또는 염분의 수직적 분포를 이용하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 음속의 변동을 일으키는 변동성성분을 추출하는 단계;
추출된 변동성성분에 대한 고유값(Eigen-value) 및 고유벡터(Eigen vector)를 산출하는 단계; 및
산출된 고유값 및 고유벡터를 이용하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 해양/음향 환경자료를 분해하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성방법.는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 환경변동성을 분석하는 단계는 기상정보 및 상기 제 1 지점 또는 상기 제 2 지점의 해양지형을 고려하여 상기 환경변동성을 분석하는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성방법. - 삭제
- 제 9 항에 있어서,
상기 환경자료를 생성하는 단계는 상기 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료 및 상기 환경변동성을 이용하여 상기 제 1 지점에서 상기 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 생성하는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성방법. - 해양의 제 1 지점과 제 2 지점 사이의 수직 음속 구조를 생성하기 위한 해양/음향 환경자료 생성방법에 있어서,
상기 제 1 지점 및 제 2 지점을 포함하는 해양의 해양/음향 환경을 관측하여 일정 격자 별로 해양/음향 환경자료 일정격자 DB를 구성하는 단계;
상기 제 1 지점에서의 실측을 통하여 상기 제 1 지점의 해양/음향 환경자료를 추출하는 단계;
상기 해양/음향 환경자료 일정격자 DB로부터 추출된 해양/음향 환경자료를 이용하고, 기상정보 및 상기 제 1 지점 또는 상기 제 2 지점의 해양지형을 고려하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 환경변동성을 분석하는 단계;
상기 분석된 환경변동성을 이용하여 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점 사이의 음속의 변동을 일으키는 변동성성분을 추출하는 단계;
추출된 변동성성분에 대한 고유값(Eigen-value) 및 고유벡터(Eigen vector)를 산출하는 단계; 및
상기 제 1 지점의 해앙/음향 환경자료와 상기 고유값 및 고유벡터를 이용하여 상기 제 1 지점에서 상기 제 2 지점으로 이동하는 중에 통과하는 지점에 대한 수직 음속 변화를 포함하는 고해상도 해양/음향 환경자료를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양/음향 환경자료 생성방법. - 수중 무기체계 모델링 조건을 입력받는 단계; 및
제 9 항 내지 제 10 항, 제 12 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 해양/음향 환경자료 생성방법를 이용하여 생성된 고해상도 해양/음향 환경자료 및 상기 수중 무기체계 모델링 조건에 기초하여 수중 무기체계 성능 모델링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 무기체계 성능 모델링 방법.
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