KR101497557B1 - 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거기법 - Google Patents

다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거기법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거기법에 관한 것으로, 음파신호를 탐지주기 별로 수신하도록 형성된 수신부와, 음파신호에 존재하는 클러터신호를 제거하고, 탐지물의 정보를 산출하도록 형성된 신호처리부와, 클러터신호가 제거된 탐지물신호와 산출된 탐지물의 정보를 이용하여 탐지물을 추적하도록 형성된 표적추적부와, 탐지주기 별로 탐지물신호를 모니터에 전시하도록 형성된 화면처리부를 포함하며, 신호처리부는 음파신호로부터 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하여 클러터신호를 음파신호로부터 분류하여 제거함으로써 기존의 탐지주기 마다 음파신호들을 누적하여 표적의 기동패턴을 고려하여 클러터를 제거하는 기법과 달리 누적하지 않고 매 탐지주기 마다 음파신호로부터 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하여 분석함으로서 음파신호의 누적 처리없이 클러스터를 제거하는 효과가 있는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거기법을 제공한다.

Description

다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거기법{SINGLE-PING-CLUTTER REMOVING TECHNIQUE OF ACTIVE-SONAR USING ESTIMATION OF MULTIDIMENSIONAL-FEATURE-VECTOR}
본 발명은 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수신된 음파신호로부터 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하고 변수로 이용하여 음파신호에 포함된 클러터신호를 제거하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거기법에 관한 것이다.
수중에서 기동하는 표적을 탐지 및 추적하기 위해서 능동소나가 이용되고 있다. 능동소나는 음파를 송신하고 되돌아 오는 반사신호를 이용하여 표적을 탐지하고 추적하는 소나시스템이다.
하지만 반사되어 오는 에코신호들은 표적의 신호뿐만 아니라 해수면, 해저면, 해저물체 등에 반사되어 오는 다양한 신호들까지 포함되어 있다. 표적신호 외 이러한 원치 않는 신호들을 클러터라고 명칭한다.
이러한 클러터신호들을 제거하면 표적의 탐지 성능 향상은 물론이며 표적추적시 방위, 거리 정확도를 향상시키고 소나운용자에게 신뢰성 있는 정보들을 제공하여 운용성을 향상시킬수 있다.
특히 정숙화되어 가는 표적의 탐지/추적을 위하여 다양한 능동소나가 개발 및 이용되는 추세에 있으므로 클러터 제거는 능동소나에 있어 중요도가 점차 커지는 상황이다.
능동소나는 탐지하고자 하는 탐지거리에 따라 탐지주기를 정하여 반복하여 송신 및 수신처리를 한다.
대부분 4초~60초 이상의 범위에서 탐지주기를 정하여 지속적으로 송수신한다.
종래 기술들은 클러터 제거를 위해 송신신호를 지속적으로 송신하고 수신하여 탐지주기(핑) 수신신호들을 누적처리하는 방법을 주로 이용하였다.
즉, 표적신호는 지속적으로 탐지되고 클러터 신호들은 탐지/미탐지를 반복하는 불규칙성과 또한 신호크기가 작다는 가정하에 지속적으로 수신된 신호들을 고정된 좌표상에 누적하여 처리하는 Geometric-processing 방법들을 이용하였다.
예를 들어 10초 탐지주기로 송신을 하면 10초 마다 수신되는 신호들을 약 5번 이상 누적하여 처리(약 50초 데이터 필요)하는 방식이다. 이렇게 누적하면 표적은 지속적으로 탐지되고 클러터들은 신호의 크기가 낮아지거나 연속성이 없어지므로 신호들을 누적한 후 탐지하고자 하는 표적의 기동패턴을 고려하여 누적한 탐지신호의 연속성이 있으면 표적으로 확정 후 나머지는 클러터로 간주하여 제거하는 방법들을 사용하였다.
하지만 이러한 누적 처리 방법은 이미 한 번의 탐지주기(단일 핑)에서 제거되지 못한 많은 클러터 신호들까지 이용하고 신호크기의 누적상황에 의존하게 된다. 결국 오탐지 확률을 높이고 클러터에 의한 가짜 표적추적정보들을 다수 생성하여 능동소나 시스템의 탐지/추적 성능저하를 가져온다. 또한 이렇게 누적한 신호들을 운용자화면에 전시하면 소나운용자들은 탐지상황 분석에 상당한 어려움을 주게 된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1091646호(2011.12.02.)
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 지속적으로 탐지주기 데이터를 누적하지 않고 단일 탐지주기 내에서 클러터를 제거하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거기법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거기법에 따르면, 음파신호를 탐지주기 별로 수신하도록 형성된 수신부와, 음파신호에 존재하는 클러터신호를 제거하고, 탐지물의 정보를 산출하도록 형성된 신호처리부와, 클러터신호가 제거된 탐지물신호와 산출된 탐지물의 정보를 이용하여 탐지물을 추적하도록 형성된 표적추적부와, 탐지주기 별로 탐지물신호를 모니터에 전시하도록 형성된 화면처리부를 포함하며, 신호처리부는 음파신호로부터 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나를 제공한다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 신호처리부는, 수신된 음파신호를 필터링하는 전처리부와, 전처리부를 통해 필터링된 음파신호로부터 탐지물로부터 반사되어 돌아온 신호를 탐지하는 표적탐지부와, 표적탐지부로부터 생성된 신호로부터 탐지물신호와 클러터신호를 분리하여 탐지물신호를 추출하여 표적추적부로 전달하는 후처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 후처리부는 음파신호로부터 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하고, 거리, 방위, 신호크기를 근거로 피크 위치를 탐색하도록 구비된 피크신호탐색부와, 피크신호탐색부를 통해 탐색된 피크 위치의 특징정보를 추출하도록 구비된 특징정보추출부와, 특징정보추출부를 통해 추출된 특징정보를 이용하여 음파신호의 형상을 추정하도록 구비된 형상추정부와, 음파신호로부터 클러터신호를 제거하도록 구비된 클러터확정부를 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법에 따르면, 탐지물로부터 반사되어 돌아오는 음파신호를 수신부를 통해 수신하는 음파신호수신단계와, 음파신호로부터 거리, 방위, 수신크기 정보를 추출하는 3차원추출단계와, 거리, 방위, 수신크기 정보를 가지고 수신크기가 주변값보다 큰 피크위치를 추출하는 피크위치추출단계와, 피크위치의 특징정보를 추출하는 특징정보추출단계와, 특징정보를 이용하여 음파신호의 형상을 추정하는 형상추정단계와, 특징정보와 형상추정단계의 결과를 토대로 음파신호로부터 클러터신호를 제거하는 클러터신호제거단계를 포함하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법을 제공한다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 피크 위치는, 신호크기가 주변값보다 큰 피크 신호를 3차원으로 탐색하여 추출하되, 거리를 R(range), 방위를 B(bearing)라 할 때 피크 위치 조건은
Figure 112013098525366-pat00001
여기서 i는 range bin 이고 j 는 bearing bin일수 있으며, 특징정보는, 피크 위치를 중심으로 특정치 이상의 거리, 방위별로 영역
Figure 112013098525366-pat00002
(여기서, n은 최소 3 이상)을 구분하여 영역별 중심값 및 분산값을 추출할 수 있으며, 형상추정단계에서는, 피크 위치로부터 n영역까지 인접한 영역간의 기울기를 계산함으로써, 음파신호의 형상을 추정하되, 영역간의 기울기를 S(n)이라 했을 때,
Figure 112013098525366-pat00003
여기서, n = 0~3(min.) 일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 클러터신호제거단계에서는, 영역간의 기울기 S(n)을 연속파인 CW신호와 주파수변조방식 직파인 FM신호에 각각 적용하여 음파신호로부터 클러터신호를 분류하여 제거하되, 영역간 기울기 S(n)이 문턱값을 넘으면 탐지물신호로 분류하고 나머지 음파신호는 클러터신호로 분류할 수 있으며, 영역간 기울기 S(n)과 문턱값 threshold(n)는
Figure 112014118947111-pat00004
이고 이때, n = 0~2, 연속파인 CW신호 적용시
Figure 112014118947111-pat00005
이고, 주파수변조방식 직파인 FM신호 적용시
Figure 112014118947111-pat00006
이고, CW신호와 FM신호 적용시 모두
Figure 112014118947111-pat00007
인 관계식으로 비교되며,
Figure 112014118947111-pat00008
,
Figure 112014118947111-pat00009
,
Figure 112014118947111-pat00010
는 최소 1.1 이상이고 수중 데이터 및 탐지 기준에 따른 최적화된 값으로 적용될 수 있으며, 나머지 음파신호 중, 영역별 분산값이 문턱값 보다 큰 나머지 음파신호 또한 클러터신호로 분류될 수 있으며, 영역별 분산값 Variance(n)과 문턱값 threshold(n)은
Figure 112014118947111-pat00011
여기서 n = 0~2 이고, CW신호 또는 FM신호 적용시
Figure 112014118947111-pat00012
이고 이때
Figure 112014118947111-pat00013
인 관계식으로 비교되며, 영역별 분산값 Variance(n)과 문턱값 threshold(n) 비교시
Figure 112014118947111-pat00056
는 최소 0.05 이상이고 수중 데이터 및 탐지 기준에 따른 최적화된 값으로 적용될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거기법에 의하면, 기존의 탐지주기 마다 음파신호들을 누적하여 표적의 기동패턴을 고려하여 클러터를 제거하는 기법과 달리 누적하지 않고 매 탐지주기 마다 음파신호로부터 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하여 분석함으로서 음파신호의 누적 처리없이 클러터를 제거하는 효과가 있다.
또한, 음파신호로부터 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하여 분석함으로서 표적의 기동패턴에 제한받지 않고 근본적이고 효과적인 클러터 제거가 가능하다.
또한, 탐지물 탐지 및 추적 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나의 개요도,
도 2는 도 1의 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나의 개요도,
도 3은 본 발명의 일 실시예의 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법의 절차도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나의 개요도이고, 도 2는 도 1의 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나의 후처리부의 개요도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나는 음파신호(S)를 탐지주기 별로 수신하도록 형성된 수신부(100)와, 음파신호(S)에 존재하는 클러터신호를 제거하고, 탐지물의 정보를 산출하도록 형성된 신호처리부(200)와, 클러터신호가 제거된 탐지물신호와 산출된 탐지물의 정보를 이용하여 탐지물을 추적하도록 형성된 표적추적부(300)와, 탐지주기 별로 탐지물신호를 모니터에 전시하도록 형성된 화면처리부(400)를 포함한다.
또한, 신호처리부(200)는 음파신호(S)로부터 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하는 것을 특징으로 한다.
신호처리부(200)는, 수신된 음파신호(S)를 필터링하는 전처리부(210)와, 전처리부(210)를 통해 필터링된 음파신호(S)로부터 탐지물로부터 반사되어 돌아온 신호를 탐지하는 표적탐지부(220)와, 표적탐지부(220)로부터 생성된 신호로부터 탐지물신호와 클러터신호를 분리하여 탐지물신호를 표적추적부(300)로 전달하는 후처리부(230)를 포함한다.
후처리부(230)는 음파신호(S)로부터 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하고, 거리, 방위, 신호크기를 근거로 피크 위치를 탐색하도록 구비된 피크신호탐색부(231)와, 피크신호탐색부(231)를 통해 탐색된 피크 위치의 특징정보를 추출하도록 구비된 특징정보추출부(232)와, 특징정보추출부(232)를 통해 추출된 특징정보를 이용하여 음파신호(S)의 형상을 추정하도록 구비된 형상추정부(234)와, 음파신호(S)로부터 클러터신호를 제거하도록 구비된 클러터확정부(235)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법의 절차도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법은 탐지물로부터 반사되어 돌아오는 음파신호(S)를 수신부(100)를 통해 수신하는 음파신호수신단계(S100)와, 음파신호(S)로부터 거리, 방위, 수신크기 정보를 추출하는 3차원추출단계(S200)와, 거리, 방위, 수신크기 정보를 가지고 수신크기가 주변값보다 큰 피크위치를 추출하는 피크위치추출단계(S300)와, 피크위치의 특징정보를 추출하는 특징정보추출단계(S400)와, 특징정보를 이용하여 음파신호(S)의 형상을 추정하는 형상추정단계(S500)와, 특징정보와 형상추정단계(S500)의 결과를 토대로 음파신호(S)로부터 클러터신호를 제거하는 클러터신호제거단계(S600)를 포함한다.
음파신호수신단계(S100)는 수신부(100)에서 수행되며, 탐지주기에 따라 탐지물에 반사된 음파신호(S)를 수신하게 된다.
3차원추출단계(S200)는 피크신호탐색부(231)에서 수행되는데, 탐지주기에 따라 수신된 음파신호(S)의 데이터에서 피크 신호를 3차원으로 추출하는 과정이다. 탐지주기에 따라 수신되는 음파신호(S)에는 방위, 거리, 신호크기의 3차원 정보를 가지고 있다. 이러한 신호에 대해 중심값이 주변값보다 큰 피크 신호를 3차원 탐색하여 피크 위치를 추출한다.
피크 위치는, 신호크기가 주변값보다 큰 피크 신호를 3차원으로 탐색하여 추출하되, 거리를 R(range), 방위를 B(bearing)라 할 때 피크 위치 조건은 다음식과 같다.
Figure 112013098525366-pat00015
여기서 i는 range bin 이고 j 는 bearing bin이고, range bin은 거리 해상도와 관계된 거리 샘플을 의미하며, bearing bin은 방위 해상도와 관계된 방위 샘플을 의미한다.
예를 들어, 100미터 거리를 1미터 단위로 생성하여 100개의 샘플이 있을 때 range bin은 그 해당 1미터의 데이터 각각을 의미하며, range bin이 '5'라면 5미터에 해당하는 5번째의 데이터를 지칭하는 것이다.
또한, 360도 방위를 10도씩 구분했을 때 총 36개의 방위 샘플이 나오게 되는데, bearing bin은 각각의 36개 방위 샘플을 의미한다.
피크위치추출단계(S300)는 특징정보추출부(232)에서 수행되며, 피크신호탐색부(231)에서 탐색된 피크 위치에서 특징정보를 추출한다.
우선 피크 위치 중심의 신호크기를 추출한다. 또한 피크 위치 중심데이터를 제외한 주변 영역별 중심값 및 분산값을 영역별(거리, 방위)로 추출한다.
특징정보는 피크 위치를 중심으로 특정치 이상의 거리, 방위별로 영역
Figure 112013098525366-pat00016
(n은 최소 3 이상)을 구분하여 영역별 중심값 및 분산값을 추출하게된다.
여기서 n은 방위, 거리 빈 인덱스를 의미한다. n값은 소나시스템의 방위, 거리 해상도에 따라 변경가능하며 최소 3이상을 적용한다.
형상추정단계(S500)는 형상추정부(234)에서 수행되며, 특징정보추출부(232)에서 추출한 특징정보를 이용하여 신호의 형상을 추정하여 탐지물신호와 클러터신호를 구분하는 과정이다. 우선 피크 위치 중심에서부터 n영역까지 인접한 영역간의 기울기를 계산한다. 기울기는 각 영역별 중심값(median value)을 나누어 계산하게 된다.
피크 위치로부터 n영역까지 인접한 영역간의 기울기를 계산함으로써, 음파신호(S)의 형상을 추정하되, 영역간의 기울기를 S(n)이라 했을 때, 영역간의 기울기 S(n)은 아래 식으로 구해진다.
Figure 112013098525366-pat00017
계산된 기울기를 피크 위치 중심으로부터 계산하여 각 인접 영역별 기울기를 구한다.
클러터신호제거단계(S600)는 클러터확정부(235)에서 수행되며, 형상추정부(234)에서 계산한 형상추정계산결과 및 영역별 분산값을 이용하여 탐지물신호와 클러터신호를 분리한다.
형상추정결과를 CW와 FM 신호 각각 적용하여 탐지물신호와 클러터신호를 분리하게 된다. 즉, 인접 영역간 기울기 S(n)은 CW와 FM신호의 sharpness를 판단하는 기준이 되며 다음과 같이 인접 영역간 기울기 S(n)이 문턱값을 넘으면 표적신호로 분류하고 나머지는 클러터로 간주하여 제거한다.
영역간 기울기 S(n)과 문턱값 threshold(n)는 아래 식으로 비교된다.
Figure 112013098525366-pat00018
CW신호 적용시
Figure 112013098525366-pat00019
FM신호 적용시
Figure 112013098525366-pat00020
CW신호와 FM신호 적용시 모두
Figure 112013098525366-pat00021
이때,
Figure 112013098525366-pat00022
,
Figure 112013098525366-pat00023
,
Figure 112013098525366-pat00024
는 최소 1.1 이상이고 수중 데이터 및 탐지 기준에 따른 최적화된 값으로 적용된다.
CW, FM에 적용되는
Figure 112013098525366-pat00025
,
Figure 112013098525366-pat00026
는 각각 최적화되는 값을 의미하며, CW와 FM 간의 관련성은 없다. 따라서, CW신호 적용시에
Figure 112013098525366-pat00027
,
Figure 112013098525366-pat00028
가 적용되면 FM신호 적용시에는 꼭
Figure 112013098525366-pat00029
,
Figure 112013098525366-pat00030
가 순서가 바뀌어 적용되는 것이 아니라, 4가지 모두 각각의 변수인 것이다. 즉, CW신호 적용시에
Figure 112013098525366-pat00031
,
Figure 112013098525366-pat00032
가 적용되면, FM신호 적용시에는 또 다른 변수 a,b값이 적용되는 것이다. 다시 말해서, CW와 FM은 동일한 변수
Figure 112013098525366-pat00033
,
Figure 112013098525366-pat00034
값을 순서만 변경하여 적용하는 것은 아니다.
또한, 다음과 같이 피크 주변 영역별 분산값(Variance(n))을 이용하여 문턱값을 적용하고 문턱값 보다 큰 음파신호(S)들은 클러터신호로 간주하여 제거한다. 다시 말해서, 나머지 음파신호(S) 중, 영역별 분산값이 문턱값 보다 큰 나머지 음파신호(S) 또한 클러터신호로 분류하게 된다.
영역별 분산값 Variance(n)과 문턱값 threshold(n)은 아래 식으로 비교된다.
Figure 112013098525366-pat00035
CW신호, FM신호 적용시
Figure 112013098525366-pat00036
여기서
Figure 112013098525366-pat00037
이때, 영역별 분산값 Variance(n)과 문턱값 threshold(n) 비교시
Figure 112014118947111-pat00057
는 최소 0.05 이상이고 수중 데이터 및 탐지 기준에 따른 최적화된 값으로 적용된다.
클러터신호제거단계(S600)에서는 형상추정결과인 영역간 기울기 S(n)과 문턱값 threshold(n)을 비교하여 클러터신호를 제거하거나, 영역별 분산값 Variance(n)과 문턱값 threshold(n)을 비교하여 클러터신호를 제거할 수 있으며, 양 방법이 독립적으로 사용되거나 모두 적용될 수 있다. 모두 적용되는 경우 클러터신호 제거 효과가 가장 크다.
100: 수신부 200: 신호처리부
210: 전처리부 220: 표적탐지부
230: 후처리부 231: 피크신호탐색부
232: 특징정보추출부 234: 형상추정부
235: 클러터확정부 300: 표적추적부
400: 화면처리부 S: 음파신호
S100: 음파신호수신단계 S200: 3차원추출단계
S300: 피크위치추출단계 S400: 특징정보추출단계
S500: 형상추정단계 S600: 클러터신호제거단계

Claims (11)

  1. 음파신호를 탐지주기 별로 수신하도록 형성된 수신부;
    상기 음파신호에 존재하는 클러터신호를 제거하고, 탐지물의 정보를 산출하도록 형성된 신호처리부;
    상기 클러터신호가 제거된 탐지물신호와 산출된 상기 탐지물의 정보를 이용하여 상기 탐지물을 추적하도록 형성된 표적추적부;
    탐지주기 별로 상기 탐지물신호를 모니터에 전시하도록 형성된 화면처리부;를 포함하며,
    상기 신호처리부는 상기 음파신호로부터 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    수신된 상기 음파신호를 필터링하는 전처리부와,
    상기 전처리부를 통해 필터링된 음파신호로부터 상기 탐지물로부터 반사되어 돌아온 신호를 탐지하는 표적탐지부와,
    상기 표적탐지부로부터 생성된 신호로부터 상기 탐지물신호와 상기 클러터신호를 분리하여 상기 탐지물신호를 추출하여 상기 표적추적부로 전달하는 후처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 후처리부는
    상기 음파신호로부터 상기 거리, 방위, 신호크기의 3차원 정보를 추출하고, 상기 거리, 상기 방위, 상기 신호크기를 근거로 피크 위치를 탐색하도록 구비된 피크신호탐색부와,
    상기 피크신호탐색부를 통해 탐색된 상기 피크 위치의 특징정보를 추출하도록 구비된 특징정보추출부와,
    상기 특징정보추출부를 통해 추출된 상기 특징정보를 이용하여 상기 음파신호의 형상을 추정하도록 구비된 형상추정부와,
    상기 음파신호로부터 상기 클러터신호를 제거하도록 구비된 클러터확정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나.
  4. 탐지물로부터 반사되어 돌아오는 음파신호를 수신부를 통해 수신하는 음파신호수신단계;
    상기 음파신호로부터 거리, 방위, 수신크기 정보를 추출하는 3차원추출단계;
    상기 거리, 상기 방위, 상기 수신크기 정보를 가지고 상기 수신크기가 주변값보다 큰 피크위치를 추출하는 피크위치추출단계;
    상기 피크위치의 특징정보를 추출하는 특징정보추출단계;
    상기 특징정보를 이용하여 상기 음파신호의 형상을 추정하는 형상추정단계;
    상기 특징정보와 상기 형상추정단계의 결과를 토대로 상기 음파신호로부터 클러터신호를 제거하는 클러터신호제거단계;를 포함하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피크 위치는,
    상기 음파신호의 수신크기가 주변값보다 큰 피크 신호를 3차원으로 탐색하여 추출하되,
    상기 거리를 R(range), 상기 방위를 B(bearing)라 할 때 피크 위치 조건은
    Figure 112014074007164-pat00039
    여기서 i는 range bin 이고 j 는 bearing bin인 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 특징정보는,
    상기 피크 위치를 중심으로 특정치 이상의 거리, 방위별로 영역
    Figure 112013098525366-pat00040
    (n은 최소 3 이상)을 구분하여 영역별 중심값 및 분산값을 추출하는 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 형상추정단계에서는,
    상기 피크 위치로부터 n영역까지 인접한 영역간의 기울기를 계산함으로써, 상기 음파신호의 형상을 추정하되,
    상기 영역간의 기울기를 S(n)이라 했을 때,
    Figure 112013098525366-pat00041
    여기서, n = 0~3(min.)인 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 클러터신호제거단계에서는,
    상기 영역간의 기울기 S(n)을 CW신호와 FM신호에 각각 적용하여 상기 음파신호로부터 상기 클러터신호를 분류하여 제거하되,
    상기 영역간 기울기 S(n)이 문턱값을 넘으면 상기 탐지물신호로 분류하고 나머지 음파신호는 상기 클러터신호로 분류하는 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 영역간 기울기 S(n)과 문턱값 threshold(n)는
    Figure 112014074007164-pat00042
    여기서, n = 0~2,
    CW신호 적용시
    Figure 112014074007164-pat00043

    FM신호 적용시
    Figure 112014074007164-pat00044

    CW신호와 FM신호 적용시 모두
    Figure 112014074007164-pat00045
    의 관계식으로 비교되며,
    상기
    Figure 112014074007164-pat00046
    , 상기
    Figure 112014074007164-pat00047
    , 상기
    Figure 112014074007164-pat00048
    는 최소 1.1 이상이고 수중 데이터 및 탐지 기준에 따른 값으로 적용되는 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 나머지 음파신호 중, 상기 영역별 분산값이 상기 문턱값 보다 큰 상기 나머지 음파신호 또한 상기 클러터신호로 분류하는 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 영역별 분산값 Variance(n)과 상기 문턱값 threshold(n)은
    Figure 112014118947111-pat00049
    여기서 n = 0~2 이고,
    CW신호, FM신호 적용시
    Figure 112014118947111-pat00050

    여기서
    Figure 112014118947111-pat00051
    인 관계식으로 비교되며,
    상기 영역별 분산값 Variance(n)과 상기 문턱값 threshold(n) 비교시 상기
    Figure 112014118947111-pat00058
    는 최소 0.05 이상이고 수중 데이터 및 탐지 기준에 따른 값으로 적용되는 것을 특징으로 하는 다차원 특징벡터 추정을 이용한 능동소나 단일 핑 클러터 제거방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101813357B1 (ko) * 2016-01-05 2017-12-28 국방과학연구소 수중 고정표적과 클러터 식별을 위한 가변 데이터 맵 및 가변 통계적 특징정보를 적용하는 클러터 제거 방법 및 장치
KR101817011B1 (ko) * 2016-08-25 2018-01-09 국방과학연구소 군집화 특성 기반의 능동소나 클러터 제거 방법 및 장치
KR20230040617A (ko) * 2021-09-16 2023-03-23 엘아이지넥스원 주식회사 통합 방수신호처리 장치, 이를 포함하는 시스템 및 통합 방수신호처리 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0164415B1 (ko) * 1996-02-27 1999-03-20 김광호 레이다 시스템의 저속이동 클러터 제거방법 및 이에 적합한 장치
KR20020042966A (ko) * 2000-12-01 2002-06-08 송재인 클러터 신호 제거장치
KR100779739B1 (ko) * 2006-06-01 2007-11-26 인제대학교 산학협력단 스테레오 카메라를 이용한 차량 탑승자 머리 위치 시차검출 및 추적 방법
KR101203044B1 (ko) * 2010-12-13 2012-11-20 국방과학연구소 이동표적 탐지를 위한 클러터 제거 방법 및 이를 이용한 이동표적 탐지 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0164415B1 (ko) * 1996-02-27 1999-03-20 김광호 레이다 시스템의 저속이동 클러터 제거방법 및 이에 적합한 장치
KR20020042966A (ko) * 2000-12-01 2002-06-08 송재인 클러터 신호 제거장치
KR100779739B1 (ko) * 2006-06-01 2007-11-26 인제대학교 산학협력단 스테레오 카메라를 이용한 차량 탑승자 머리 위치 시차검출 및 추적 방법
KR101203044B1 (ko) * 2010-12-13 2012-11-20 국방과학연구소 이동표적 탐지를 위한 클러터 제거 방법 및 이를 이용한 이동표적 탐지 시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101813357B1 (ko) * 2016-01-05 2017-12-28 국방과학연구소 수중 고정표적과 클러터 식별을 위한 가변 데이터 맵 및 가변 통계적 특징정보를 적용하는 클러터 제거 방법 및 장치
KR101817011B1 (ko) * 2016-08-25 2018-01-09 국방과학연구소 군집화 특성 기반의 능동소나 클러터 제거 방법 및 장치
KR20230040617A (ko) * 2021-09-16 2023-03-23 엘아이지넥스원 주식회사 통합 방수신호처리 장치, 이를 포함하는 시스템 및 통합 방수신호처리 방법
KR102641322B1 (ko) 2021-09-16 2024-02-27 엘아이지넥스원 주식회사 통합 방수신호처리 장치, 이를 포함하는 시스템 및 통합 방수신호처리 방법

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