KR101658463B1 - Apparatus for detecting and tracking of underwater transient signal - Google Patents
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Abstract
수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예들은, 수중의 이동체로부터 음향 신호를 수신하고, 다중배열구조로 형성되는 복수의 하이드로폰과, 상기 수신된 음향 신호를 기초로, 원하는 과도신호를 추출하는 검파부와, 상기 검파부에 의하여 추출하고자 하는 과도신호에 대응되는 표준과도신호를 저장하고, 검파부에 의하여 호출되는 데이터베이스와, 상기 검파부로부터 추출된 과도신호의 중첩신호를 이용하여, 추출된 과도신호에 대응되는 신호원의 방향 및 거리 정보를 산출하는 신호처리부와, 상기 신호원의 방향 및 거리 정보를 이용하여, 상기 신호원의 위치를 추적하고, 상기 신호원의 방향 및 거리 정보와 신호원의 이동경로를 출력하는 단말부와, 상기 검파부, 신호처리부, 단말부의 동작을 제어하고 동기화를 수행하는 제어부를 포함하여 이루어진다.An underwater transient signal detection and tracking device is disclosed. According to an aspect of the present invention, there is provided an acoustic wave device comprising: a plurality of hydrophones that receive acoustic signals from a moving object in water and are formed in a multi-array structure; a detection unit that extracts a desired transient signal based on the received acoustic signals; And a control unit that stores a standard transient signal corresponding to a transient signal to be extracted by the detection unit and generates a signal corresponding to the extracted transient signal using a superposition signal of the transient signal extracted from the detection unit, A signal processing unit for calculating the direction and distance information of the signal source and the direction and distance information of the signal source, and for tracking the position of the signal source and outputting the direction and distance information of the signal source and the moving path of the signal source And a control unit for controlling operations of the detection unit, the signal processing unit, and the terminal unit and performing synchronization.
Description
본 발명은 하이드로폰을 이용한 수중 과도신호 추적 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an underwater transient signal tracking apparatus using a hydrophone.
미래의 전장 환경은, 유인 또는 무인 플랫폼(Vehicle)과 지상/공중/해상이 통합 연계된 환경에서 점차적으로 무인화된 비접촉/원격전으로 발전하고 있다. The future battlefield environment is evolving into an unattended, noncontact / remote environment in an environment where an incentive or unmanned platform and an integrated ground / air / sea environment are integrated.
또한, 고도화된 감시정찰 기능을 무력화시키기 위해, 이동체의 스텔스 기능이 더욱 강화되고 있다. 이에, 스텔스 기능을 갖춘 이동체의 공격을 레이더나 소나로 탐지하고 감시하는 것은 점점 어려워지고 있다.Further, in order to disable the advanced surveillance and reconnaissance function, the stealth function of the moving object is further strengthened. Therefore, it is increasingly difficult to detect and monitor the attack of a moving object having a stealth function with a radar or a sonar.
또한, 수중(또는 해상)에서는 전달 거리가 짧기 때문에, 이동체를 탐지하고 감시하기 위한 수단으로 빛이나 전자파 대산 '음향 신호'를 주로 사용한다. 구체적으로, 이동체 의해 발생되는 방사 소음을 탐지하여서 이동체를 탐지 및 추적한다.In addition, since the transmission distance is short in the water (or sea), a light or electromagnetic wave large-scale 'sound signal' is mainly used as means for detecting and monitoring a moving object. Specifically, it detects and tracks a moving object by detecting radiated noise generated by a moving object.
수중감시 체계의 경우, 주변 소음(Ambient noise), 자체 소음(Self-noise), 잔향음(Reverberation), 음향 간섭(Acoustic interference) 등으로 수중 소음을 구분할 수 있는데, 이러한 수중 소음은 해양에서 다양한 물리적인 기작을 토대로 발생하는 음향 현상으로, 신호에 섭동을 일으켜 소나 시스템의 운용을 저해한다. Underwater surveillance systems can distinguish underwater noises by ambient noise, self-noise, reverberation, and acoustic interference. These underwater noises can be detected by various physical This is caused by the acoustic phenomenon that occurs based on the mechanism that causes the perturbation of the signal and inhibits the operation of the sonar system.
따라서, 이러한 수중 소음의 발생 원인에 따라, 자체 소음, 잔향음, 음향 간섭 등의 소나 시스템 자체 원인을 제외한 외적인 자연 발생이나 또는 인공 발생에 의하여 생성되는 신호, 예를 들어 주변 소음을 추출하는 것이 중요해졌다.Therefore, it is important to extract signals generated by external or natural artifacts, such as self noise, reverberant sound, and acoustic interference, other than the sonar system itself, such as ambient noise, depending on the cause of such underwater noise It has become.
이러한 주변 소음은, 지리적인 위치나, 수심, 해양 환경 등에 따라 며칠 동안 또는 측정기간 내내 발생하는 '영구 소음'과, 생물, 강우 등에 의하여 수 초에서 수 시간에 걸쳐 발생하는 '간헐 소음'으로 다시 나눌 수 있다. Such ambient noise may be caused by 'permanent noise' occurring over several days or measurement period depending on geographical position, depth, marine environment, and 'intermittent noise' occurring over a few seconds to several hours Can be divided.
'영구 소음'은 장기간 측정된 자료를 기초로 생성된 Wenz 모델이나 WOTAN (Weather Observations Through Ambient Noise) 모델 등을 이용하여 예측이 가능하다. 반면, '간헐 소음'은 생물, 강우뿐만 아니라 우박, 눈, 퇴적층 이동, 천둥이나 항공기 소음, 잠수하는 새, 잠수함, 어뢰 등 시공간적으로 매우 다양한 원인에 의하여 그리고 갑작스럽게 발생하기 때문에 예측이나 측정이 쉽지 않다. 'Permanent noise' can be predicted using Wenz model or WOTAN (Weather Observations Through Ambient Noise) model based on long-term measured data. On the other hand, 'intermittent noise' is easy to predict and measure because it occurs suddenly due to a wide variety of causes, such as hail, snow, sediment transport, thunder or aircraft noise, submerged birds, submarines and torpedoes not.
이러한 관점에서, '간헐 소음'은 주기를 갖지 않고 제한된 지속 시간을 갖는 신호로 정의할 수 있으며, '과도 신호'로 간주될 수 있다. From this point of view, 'intermittent noise' can be defined as a signal having a limited duration without a period, and can be regarded as a 'transient signal'.
수중 과도 신호는, 과도 신호의 발생 원인에 대응되는 신호 특성에 따라, 생물 딸각거림(Bio clicks), 계류(Mooring), 프로펠러(Propeller), 제어(Controls), 덜컥거림(Rattles), 사슬(Chains), 기계(Machinery), 두드림(Knocks), 딸랑거림(Tinkling), 추진(Propulsion) 등으로 분류될 수 있다. The underwater transient signal can be classified into three categories according to the signal characteristics corresponding to the cause of the transient signal: Bio clicks, Mooring, Propeller, Controls, Rattles, Chains Machinery, Knocks, Tinkling, Propulsion and so on.
이와 같이 분류된 과도 신호의 속성은, 공통적으로 음색, 음원 재료, 시간 패턴 등으로 구성된다. 그리고, 현재까지는 다양한 잡음이 포함된 측정 신호에서 운용자가 원하는 과도 신호만을 인식하는 것은 기존의 분류 방법으로는 매우 어렵니다 . The attributes of the transient signals thus classified are commonly composed of a tone color, a sound source material, a time pattern, and the like. And, until now, it is very difficult for the conventional classification method to recognize only the transient signal desired by the operator in the measurement signal including various noise .
또한, 실제 해양 환경에서는 영구 소음이 배경 소음으로 존재하고 일시적으로 그리고 국지적으로 과도 신호가 발생하므로, 과도 신호와 수중 영구 소음과의 분리가 매우 중요하다. 특히, 과도 신호의 분류에 따라, 특정 과도 신호만 필요한 경우가 있으므로, 운용자가 원하는 과도 신호만을 추출하고 이로부터 신호원을 추적하는 시스템이 필요해졌다. Also, in the actual marine environment, permanent noise exists as background noise, and transient signals are generated locally and locally. Therefore, it is very important to separate the transient signal from the waterborne permanent noise. In particular, there is a case where only a specific transient signal is required according to the classification of the transient signal, so a system for extracting only the transient signal desired by the operator and tracking the signal source from the transient signal is required.
이에, 본 발명의 실시예들은, 수중 과도 신호를 이용하여 이동체를 탐지 및 추적할 수 있는 수중 과도신호 탐지 및 추적 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an underwater transient signal detection and tracking device capable of detecting and tracking a moving object by using an underwater transient signal.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 수중 과도신호 탐지 및 추적 장치는, 수중의 이동체로부터 음향 신호를 수신하고, 다중배열구조로 형성되는 복수의 하이드로폰과; 상기 수신된 음향 신호를 기초로, 원하는 과도신호를 추출하는 검파부와; 상기 검파부에 의하여 추출하고자 하는 과도신호에 대응되는 표준과도신호를 저장하고, 검파부에 의하여 호출되는 데이터베이스와; 상기 검파부로부터 추출된 과도신호의 중첩신호를 이용하여, 추출된 과도신호에 대응되는 신호원의 방향 및 거리 정보를 산출하는 신호처리부와; 상기 신호원의 방향 및 거리 정보를 이용하여, 상기 신호원의 위치를 추적하고, 추적 결과 상기 신호원의 방향 및 거리 정보와 신호원의 이동경로를 출력하는 단말부와; 그리고, 상기 검파부, 신호처리부, 단말부의 동작을 제어하고 동기화를 수행하는 제어부를 포함하여 이루어진다.To this end, an underwater transient signal detection and tracking apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of hydrophones that receive acoustic signals from a moving object in water and are formed in a multi-array structure; A detector for extracting a desired transient signal based on the received acoustic signal; A database which stores a standard transient signal corresponding to a transient signal to be extracted by the detection unit and is called by the detection unit; A signal processing unit for calculating direction and distance information of a signal source corresponding to the extracted transient signal using the superposition signal of the transient signal extracted from the detection unit; A terminal unit that tracks the position of the signal source using the direction and distance information of the signal source and outputs a direction and distance information of the signal source and a travel path of the signal source; And a control unit for controlling operations of the detection unit, the signal processing unit, and the terminal unit and performing synchronization.
일 실시 예에서, 상기 신호처리부는, 위상배열신호처리기법을 이용하여 상기 신호원의 방향을 계산하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the signal processing unit calculates a direction of the signal source using a phased array signal processing technique.
일 실시 예에서, 상기 검파부는, 상기 데이터베이스로부터 검출된 표준과도신호와 상기 수신된 음향 신호의 정합필터링을 통해 획득된 제1신호에 대한 포락선 검파를 수행하여 제2신호를 획득하고, 상기 제2신호에 최대우도법을 이용하여 획득된 문턱값(Threshold)을 이용하여 정해진 구간에 미리생성된 사운드 마스크를 이용하여 원하는 과도 신호를 추출하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the detection unit acquires a second signal by performing envelope detection on a first signal obtained through matched filtering of the received standard acoustic signal and the standard transient signal detected from the database, And a desired transient signal is extracted by using a sound mask previously generated in a predetermined section using a threshold value obtained by using a maximum likelihood method for a signal.
일 실시 예에서, 상기 검파부는, 상기 제1신호와 상기 검출된 표준과도신호의 상호상관관계를 계산한 다음 상기 포락선 검파를 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the detector is configured to calculate a cross-correlation between the first signal and the detected standard transient signal, and then perform the envelope detection.
일 실시 예에서, 상기 사운드 마스크는, 상기 제2신호에서 상기 문턱값(Threshold) 이하인 신호구간은 '0'이고 상기 문턱값(Threshold)을 초과하는 신호구간은 '1'로 정의한 사상태에서, '1'신호구간의 양끝을 표준 신호 길이에 비례하는 만큼 시간을 확장하여 생성된 마스크를 사용하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the sound mask may be configured such that, in the second signal, a signal interval that is equal to or less than the threshold value is '0' and a signal interval that exceeds the threshold value is defined as '1' A mask is used which is generated by extending the time corresponding to the standard signal length at both ends of the '1' signal period.
일 실시 예에서, 상기 검파부는, 상기 과도신호 발생하는 시간영역에는 “1”을 곱하고 나머지 영역에는“0”을 곱하여 원하는 과도 신호를 추출하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the detector is characterized in that a desired transient signal is extracted by multiplying the time domain in which the transient signal is generated by " 1 " and the remaining domain by " 0 ".
일 실시 예에서, 상기 단말부는, 상기 과도 신호의 방향과 거리 정보를 SWT 추적 알고리즘에 적용하여, 상기 신호원의 위치변화와 이동속도를 지속적으로 추적하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the terminal unit applies the direction and distance information of the transient signal to the SWT tracking algorithm, and continuously tracks the position change and the moving speed of the signal source.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 파이프라인 방식(pipeline processing)에 근거하여, 상기 검파부, 신호처리부, 및 단말부의 동작을 제어하고 동기화를 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the control unit controls operations of the detection unit, the signal processing unit, and the terminal unit based on pipeline processing and performs synchronization.
일 실시 예에서, 상기 단말부에서 출력되는 상기 신호원의 방향 및 거리 정보와 신호원의 이동경로를 각각 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the terminal further includes a storage unit for storing the direction and distance information of the signal source output from the terminal unit and the movement path of the signal source, respectively.
일 실시 예에서, 상기 검파부로부터 추출된 과도신호를 합산하기 위한 덧셈부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the apparatus further comprises an adder for summing the transient signals extracted from the detector.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수중 과도신호 탐지 및 추적 장치는, 과도신호가 발생되는 시간 영역에서 신호추출을 위한 마스크로 정의되는 '사운드 마스크'를 생성하여 측정된 신호와 곱함으로써, 다른 신호들을 모두 제거하고 원하는 과도 신호만을 추출할 수 있다. Therefore, the underwater transient signal detection and tracking apparatus according to the embodiment of the present invention generates a 'sound mask' defined as a mask for extracting a signal in a time domain in which a transient signal is generated, and multiplies the signal by the measured signal, Can be removed and only the desired transient signal can be extracted.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 수중 과도신호 탐지 및 추적 장치는, 원하는 과도신호에 대응되는 신호원을 추적하기 위해 SWT(Slide Window Tracker) 추적 알고리즘을 이용함으로써, 가우시안 노이즈에 강인한 알고리즘을 구현할 수 있고, 기존의 알파 베타(α-β) 추적기보다 노이즈에 강인하며, 칼만필터보다 계산량을 줄일 수 있다. 결과적으로, 노이즈에 강인한 과도신호 추적 장치가 구현된다.In addition, an underwater transient signal detection and tracking apparatus according to an embodiment of the present invention can implement an algorithm that is robust against Gaussian noise by using an SWT (Slide Window Tracker) tracking algorithm to track a signal source corresponding to a desired transient signal It is more robust to noise than conventional alpha-beta trackers, and can reduce computation over Kalman filter. As a result, a noise-resistant transient signal tracking device is realized.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치의 예시 구성을 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치의 동작방법의 대표 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 수중 과도 신호를 탐지하기 위한 신호 추출을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 수중 과도 신호를 탐지하기 위한 신호가 출력되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 수중 과도 신호를 추적하는 방법을 설명하기 위한 예시 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 수중 과도 신호를 추적하기 위한 SWT(Slide Window Tracker)의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 수중 과도 신호의 추적에 사용된는 추적 알고리즘의 시뮬레이션 결과이다.1 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of an underwater transient signal detection and tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of operating an underwater transient signal detecting and tracking apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating signal extraction for detecting underwater transient signals, in accordance with one embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a process of outputting a signal for detecting a transient signal according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary flow chart illustrating a method of tracking underwater transient signals, in accordance with an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram of an SWT (Slide Window Tracker) for tracking an underwater transient signal according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a simulation result of a tracking algorithm used for tracking underwater transient signals , in accordance with an embodiment of the present invention .
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치는, 수중 이동체를 탐지하는 것이 가능한 모든 장치 및 시스템에 적용될 수 있다.First, an underwater transient signal detection and tracking apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied to all devices and systems capable of detecting underwater vehicles.
또한, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, the present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
여기서 설명되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 즉, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구서요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항복들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including ordinals such as first, second, etc. described herein can be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. That is, the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second provisional component may also be referred to as a first component. The term " and / or " includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed yields.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may be present in between have. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Also, the terms used in the present application are used only to describe certain embodiments and are not intended to limit the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, Should not be construed to preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. The description will be omitted.
또한, 본 발명에 개시된 '과도 신호'는 인공적으로 생성되거나 일정 주기를 갖지 않고, 제한된 지속 시간만을 갖는 임의(또는, 간헐) 주기로 생성되는 소음으로 정의될 수 있다. 특히, '수중 과도 신호'는 그러한 과도 신호가 수중에서 발생하는 경우를 의미한다.In addition, the 'transient signal' disclosed in the present invention can be defined as a noise generated by an arbitrary (or intermittent) cycle having only a limited duration without artificially generated or having a constant period. In particular, 'transient signal' means that such transient signal occurs in water.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치의 예시 구성을 보인 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of an underwater transient signal detection and tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치는, 복수의 하이드로폰(100), 검파부(200), 데이터베이스(300), 신호처리부(500), 단말부(600), 및 제어부(800)를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치는, 덧셈부(400)와 저장부(700)를 더 포함할 수 있다.1, an underwater transient signal detection and tracking apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of
복수의 하이드로폰(100)은, 다중배열로 형성되어, 수중에서 청음되는 음향 신호를 각각 수신한다. 즉, 복수의 하이드로폰(100)은, 수중의 이동체로부터 발생되는 음향 신호를 수신한다. 복수의 하이드로폰(100)은 수신된 음향 신호를 검파부(200)로 전달한다. A plurality of hydrophones (100) are formed in multiple arrangements, each receiving an acoustic signal that is heard in the water. That is, the
검파부(200)는, 전달받은 음향 신호 중 원하는 수중 과도 신호를 추출한다. 이를 위해, 검파부(200)는, 탐지하고자 하는 과도 신호의 표준과도신호를 데이터베이스(300)로부터 수신하여 저장한다. 그리고, 상기 검파부(200)는 저장된 표준과도신호를 이용하여 탐지하고자 하는 과도신호를 추출한다.The detection unit (200) extracts a desired underwater transient signal among the transmitted acoustic signals. To this end, the detector (200) receives and stores a standard transient signal of the transient signal to be detected from the database (300). The detector (200) extracts a transient signal to be detected using the stored standard transient signal.
신호처리부(500)는 추출된 과도신호에 대하여, 예를 들어 위상배열신호처리 기법을 이용하여 추출된 과도신호가 발생된 '신호원'(또는 소음원)의 방향을 계산한다. 또, 상기 신호처리부(500)는 검파부(200)에서 추출된 과도신호의 세기를 기초로, 수중 음파의 채널과 감쇄를 고려한 거리계산방법을 이용하여, '신호원'의 거리를 계산한다. 그리고, 신호처리부(500)는 계산된 '신호원'의 방향 및 거리 정보를 단말부(600)에 전달한다.The
단말부(600)는 전달받은 '신호원'의 방향 및 거리 정보를 이용하여, 정해진 추적 알고리즘을 이용하여 '신호원'을 추적한다. 구체적으로, 단말부(600)는 SWT 추적 알고리즘을 사용하여, 신호원의 위치변화와 이동속도를 지속적으로 추적한다. 또, 단말부(600)는 추적 결과를 모니터에 디스플레이한다.The
제어부(800)는 전술한 각 블록의 동작을 전반적으로 제어한다. 또, 제어부(800)는 각 블록의 작업을 관리하고, 각 블록의 동기화를 수행한다. 또, 제어부(800)는 예를 들어, 파이프라인 기법을 이용하여, 과도 신호와 같이 순간적으로 발생하는 신호를 빠르게 샘플링한다. 이와 같이, 파이프라인 기법을 시스템에 적용하면, 과도 신호의 추출 및 추적과 관련된 기능을 더욱 빠르게 수행할 수 있다.The
계속해서, 도 1에 도시된 덧셈부(400)는, 검파부(200)로부터 추출된 과도신호를 합산한다. 그리고, 저장부(700)는 '신호원'에 관한 모든 정보, 예를 들어 신호원의 방향, 거리, 추적 결과를 실시간으로 저장한다.Subsequently, the adder 400 shown in FIG. 1 sums the transient signals extracted from the
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치는 다수의 과도신호를 동시에 추출하여 다수의 신호원(또는 그에 대응되는 이동체)들을 동시에 추적할 수 있다.The above-described underwater transient signal detection and tracking apparatus according to an embodiment of the present invention can simultaneously extract a plurality of transient signals and simultaneously track a plurality of signal sources (or corresponding mobile bodies).
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치의 동작방법의 대표 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of operating an underwater transient signal detecting and tracking apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 음향 신호에서, 추출하고자 하는 과도신호에 대응되는 표준 과도신호에 대한 데이터를 획득하기 위해, 데이터베이스를 호출한다(S210). 그리고, 다중배열 하이드로폰을 이용하여 수중에서 음향 신호를 수신한다.Referring to FIG. 2, in order to acquire data on a standard transient signal corresponding to a transient signal to be extracted in an acoustic signal, a database is called (S210). Then, the multi-array hydrophone is used to receive acoustic signals in the water.
다음으로, 다중배열 하이드로폰을 이용하여 수신된 음향 신호에서 추출하고자 하는 과도 신호를 추출한다(S220). 추출하고자 하는 과도 신호가 존재하는지를 판단하고(S230), 원하는 과도 신호가 존재하는 경우, 단계 S240으로 이동한다.Next, a transient signal to be extracted from the received acoustic signal is extracted using the multi-array hydrophone (S220). It is determined whether there is a transient signal to be extracted (S230), and if there is a desired transient signal, the process moves to step S240.
다음, 원하는 과도 신호에 대응되는 신호원의 방향 및 거리를 계산한다(S240). 여기에서, 신호원의 방향 및 거리를 계산하기 위해, 위상배열신호처리 기법과 수중 음파의 채널과 감쇄를 고려한 거리계산기법이 사용될 수 있다.Next, the direction and distance of the signal source corresponding to the desired transient signal are calculated (S240). Here, in order to calculate the direction and distance of the signal source, a phased array signal processing technique and a distance calculation method considering channel and attenuation of the underwater sound wave can be used.
이와 같이, 신호원이 탐지되면, 가우시안 노이즈에 강한 SWT 추적 알고리즘을 이용하여 신호원을 추적한다(S250).When the signal source is detected, the signal source is tracked using an SWT tracking algorithm that is resistant to Gaussian noise (S250).
그리고, 신호원의 방향, 거리, 및 추적 결과 등의 신호원 정보를 저장한다(S260). 신호원 정보가 저장된 이후 또는 저장시 신호원 정보를 모니터에 디스플레이한다(S270). 그리고, 새로운 음향 신호로부터 반복적으로 과도 신호를 추출한다. 즉, 전술한 단계 S220 내지 S270을 반복적으로 수행한다. 한편, 단계S230에서 원하는 과도 신호가 없으면, 단계 S220으로 돌아가서 다음에 수신된 음향 신호를 이용하여 원하는 과도 신호를 추출한다.Then, the signal source information such as the direction and distance of the signal source, and the result of tracking is stored (S260). The signal source information is displayed on the monitor after the signal source information is stored or stored (S270). Then, the transient signal is repeatedly extracted from the new acoustic signal. That is, the above-described steps S220 to S270 are repeatedly performed. On the other hand, if there is no desired transient signal in step S230, the flow returns to step S220 and the desired transient signal is extracted using the next received acoustic signal.
도 3은 전술한 단계 S220과 관련하여, 수중 과도 신호를 탐지하기 위한 신호 추출을 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram for explaining signal extraction for detecting an underwater transient signal, with reference to step S220 described above.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치에 측정신호(301)가 입력되면, 정합필터(302)에서 입력받은 측정신호와 데이터베이스(300, 도 1)에서 호출한 표준 과도신호와의 상호상관관계를 계산한다. 3, when the
그리고, 계산된 상호상관관계를 이용하여 포락선(Envelope) 검파(303)를 수행한다. 포락선(Envelope) 검파는 통계학에서 널리 사용되는 매개변수(Parameter) 의 추정법으로, 표본에서 얻은 확률밀도함수가 '최대값'이 되는 매개변수의 추정치를 계산하는 방식인 최대우도법(Maximum likelihood method)을 이용하여 매개변수를 추정한다. 그리고, 문턱값(Threshold)를 설정하여, 문턱값 이하의 값은 “0”으로, 그 이상의 값은 “1”로 정의한다. Then,
다음, 신호 왜곡을 방지하고, 부엽 효과를 최소화하기 위해 마스크(305)에서 “1”구간의 양끝에 오차 한계값으로 표준 신호 길이의 50%에 해당하는 시간을 확장하는 마스크를 생성한다. 그런 다음, 그러한 신호가 곱셈부(306)를 통과하여, 최종적으로 과도 신호(307)가 추출된다. Next, a mask is generated that extends the time corresponding to 50% of the standard signal length to the error limit value at both ends of the section " 1 " in the
구체적으로, 과도신호가 발생되는 시간 영역에 대응되는 신호에는“1”을 곱하고 나머지 영역에는“0”을 곱하도록, 시간 영역에서 신호추출을 위한 마스크로 정의되는 '사운드 마스크'를 생성하고, 이를 측정된 신호와 곱함으로써, 원하는 신호를 추출할 수 있다. 그에 따라, 추출하고자 하는 과도 신호 외의 다른 신호들을 모두 제거할 수 있다.Specifically, a " sound mask " defined as a mask for signal extraction in the time domain is generated so that the signal corresponding to the time domain in which the transient signal is generated is multiplied by " 1 & By multiplying it with the measured signal, a desired signal can be extracted. Accordingly, it is possible to remove all signals other than the transient signal to be extracted.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 수중 과도 신호를 탐지하기 위한 신호가 출력되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a process of outputting a signal for detecting a transient signal according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 전술한 도 3에서 수중 과도신호 탐지를 위한 신호 추출은 데이터베이스(300, 도 1)에서 호출한 표준과도신호(411)와 다중배열 하이드로폰을 이용하여 측정한 측정신호(412)를 상호상관(413)시켜서 제1신호(414)를 획득한다. 그리고, 제1신호(414)를 포락선 검파하여 제2신호(415)를 획득하고, 제2신호(415)에 최대우도법의 문턱값을 이용하여 생성한 마스크(416)를 씌운다. 그러면, 다른 모든 신호가 제거되고 원하는 과도신호의 구간만 남은 최종신호(417)가 출력된다.Referring to FIG. 4, in FIG. 3, the signal extraction for underwater transient signal detection includes a standard
이하, 도 5는, 도 2의 단계 S250과 관련하여, 수중 과도 신호를 추적하는 방법을 설명하기 위한 예시 흐름도이다.5 is an exemplary flow chart for explaining a method of tracking an underwater transient signal in relation to step S250 of FIG.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 SWT 추적 알고리즘을 수행하기 위한 Window 크기를 결정한다(S510). 여기에서, Window 크기는 들어오는 데이터의 수를 의미한다. 또한, 여기에서, 데이터의 수는 측정된 과도신호를 이용하여, 위상배열 신호처기법을 이용하여, 지정된 시간 구간 동안 계산된 거리와 방향 정보의 데이터 개수를 의미한다. As shown in FIG. 5, a window size for performing an SWT tracking algorithm is determined (S510). Here, the Window size refers to the number of incoming data. Here, the number of data means the number of data of the distance and the direction information calculated during the designated time interval using the phased array signal processing technique using the measured transient signal.
이와 같이, 결정된 Window 크기를 사용하여 SWT 추적 알고리즘을 수행한다(S520). 그런 다음, SWT 추적 알고리즘에 의해 계산된 예측값의 유효성(Data Validation)을 검증한다(S530). In this manner, the SWT tracking algorithm is performed using the determined Window size (S520). Then, the validity of the predicted value calculated by the SWT tracking algorithm (Data Validation) is verified (S530).
한편, 수중 과도신호의 경우, 측정신호로부터 위상배열 신호처리 기법과 측정된 신호의 세기를 이용하여 방향과 거리를 계산하기 때문에, 많은 노이즈가 발생된다. 이러한 노이즈는 과도 소음원의 위치 추적에 있어서 오차를 누적시키고, 결국 수중의 과도 소음원의 위치를 정확히 추정할 수 없게 만든다.On the other hand, in the case of underwater transient signals, since the direction and distance are calculated from the measurement signal using the phased array signal processing technique and the intensity of the measured signal, a lot of noise is generated. This noise accumulates errors in tracking the position of the transient noise source and ultimately makes it impossible to accurately estimate the position of the transient noise source in the water.
이러한 문제를 해결하기 위해, 수중 과도신호 추적 시스템에서 계산되는 신호원의 위치에 가우시안 노이즈가 부가되며, 이러한 노이즈에 의해 야기되는 위치 추정 에러를 제거해야 한다. 이에, 본 발명에서는 단말부(600, 도 1)에서 과도신호 를 추적하기 위한 알고리즘으로 SWT 추적 알고리즘을 사용하였다. SWT 추적 알고리즘은 가우시안 노이즈에 강인한 알고리즘으로, 기존의 알파 베타 추적기보다 노이즈에 강인하고, 칼만필터 보다 계산량이 적은 장점을 갖는다.To solve this problem, Gaussian noise is added to the position of the signal source calculated in an underwater transient signal tracking system, and the position estimation error caused by this noise must be eliminated. Accordingly, in the present invention, an SWT tracking algorithm is used as an algorithm for tracking a transient signal in the terminal unit 600 (FIG. 1). The SWT tracking algorithm is robust to Gaussian noise, robust to noise and less computational complexity than the Kalman filter.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 원하는 과도신호에 대응되는 신호원을 추적하기 위해 SWT(Slide Window Tracker) 추적 알고리즘을 이용함으로써, 가우시안 노이즈에 강인한 알고리즘을 구현할 수 있고, 기존의 알파 베타(α-β) 추적기보다 노이즈에 강인하며, 칼만필터보다 계산량을 줄일 수 있다. 결과적으로, 노이즈에 강인한 과도신호 추적 장치가 구현된다.As described above, according to the present invention, by using an SWT (Slide Window Tracker) tracking algorithm to track a signal source corresponding to a desired transient signal, it is possible to implement a robust algorithm that is robust against Gaussian noise, β) It is more robust against noise than tracker, and it can reduce computation amount than Kalman filter. As a result, a noise-resistant transient signal tracking device is realized.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 수중 과도 신호를 추적하기 위한 SWT(Slide Window Tracker)의 개념도이다.6 is a conceptual diagram of an SWT (Slide Window Tracker) for tracking an underwater transient signal according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 신호원의 이동 궤적은 짧은 구간에서 선형이라고 가정한다. 도시된 바와 같이, 이동 거리(D)는 과거 이동거리의 평균에 에러 보정을 위한 가중치(weight)값인 μ를 곱하여 계산한다. 즉, 이하의 수학식1로 표현된다.First, as shown in FIG. 6, it is assumed that the movement locus of the signal source is linear in a short section. As shown in the figure, the movement distance D is calculated by multiplying the average of the past movement distances by μ, which is a weight value for error correction. That is, it is represented by the following equation (1).
여기서, D는 신호원의 이동 거리이고, M은 데이터 개수이고, N은 Window 크기이고, μ는 가중치(weight)값을 의미한다.Where D is the travel distance of the signal source, M is the number of data, N is the Window size, and μ is the weight value.
한편, 신호원의 짧은 이동 구간은 선형이고, 특히 이러한 짧은 선형 구간은 Window 크기가 된다. 이러한 구간이 연속적으로 이동하면서 구간 평균을 산출하므로, 가우시안 노이즈의 경우 평균이 영('0')이 되므로, 가우시안 노이즈는 제거되고 신호원의 이동을 예측하고 추적할 수 있다. 이러한 가정은 수중 과도 신호에 대응되는 신호원이 수중에서 매우 빠르게 이동한다고 가정하여도, 본 발명의 시스템의 샘플링에 비해 속도가 매우 느리므로 이 또한 구간별 선형으로 가정할 수 있다. On the other hand, the short movement interval of the signal source is linear, and in particular, such a short linear interval becomes Window size. Since the average of the Gaussian noise is calculated by continuously moving the Gaussian noise, the Gaussian noise is removed, and the movement of the signal source can be predicted and tracked. This assumption can also be assumed to be line-by-line, since it is very slow compared to the sampling of the system of the present invention, even assuming that the signal source corresponding to the transient signal is moving very fast in water.
또한, 가우시안 노이즈의 평균은 데이터 양이 많으면 많을수록 영('0')에 가깝게 수렴하므로, 도 5의 Window 크기 결정시, SWT 추적 알고리즘을 수행하면서 신호원의 이동 속도에 따라 선형이되는 최적의 구간을 적응형으로 선정할 수도 있다.Since the average of the Gaussian noise converges to zero ('0') as the amount of data increases as the amount of data increases, the optimal size of the linear region is determined according to the moving speed of the signal source while performing the SWT tracking algorithm, May be selected adaptively.
이하에서는, 표 1을 참조하여, 본 발명에서 사용되는 SWT 추적 알고리즘을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to Table 1, the SWT tracking algorithm used in the present invention will be described in more detail.
표 1을 참조하면, 신호원의 위치 측정시, M개의 데이터 수 단위로 업데이트된 신호원 위치의 이동 길이를 D로 정의할 수 있다. 이것은 과거 이동거리의 평균화로 예측한 이동 좌표 xp으로부터 계산할 수 있다. 또한, 예측 업데이트(Measurement update)는, 예를 들어 알파-베타 추적기와 같은 방식으로 위상배열 신호처리 기법과 측정된 신호의 세기를 이용하여 계산된 좌표 xm과, 표 1과 같이 업데이트 수“k”로 계산되는 α를 이용하여 계산할 수 있다.Referring to Table 1, when the position of the signal source is measured, the moving length of the updated signal source position in units of M data can be defined as D. This can be calculated from the moving coordinate x p predicted by the averaging of past moving distances. In addition, the measurement update can be performed, for example, in the same manner as the alpha-beta tracker by using the phased array signal processing technique and the coordinate x m calculated using the intensity of the measured signal and the update number " k Can be calculated by using?
이하, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 수중 과도 신호의 추적에 사용된 추적 알고리즘(SWT 추적 알고리즘)의 시뮬레이션 결과이다. Hereinafter, FIG. 7 is a simulation result of a tracking algorithm (SWT tracking algorithm) used for tracking an underwater transient signal according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 가우시안 노이즈가 심하게 부가된 비선형 1차원 데이터에서도 정확하게 신호원의 위치를 추적할 수 있다. 즉, AWGN: N~(0, 1)의 가우시안 노이즈가 부가된 비선형 2차원 데이터에 대해 본 발명의 알고리즘은 알파-베타 추적기에 비해 정확하게 위치를 추적하여 과도신호의 안전한 이동을 유지할 수 있다.The present invention can accurately track the position of a signal source even in nonlinear one-dimensional data in which Gaussian noise is seriously added. That is, for the nonlinear two-dimensional data with AWGN: N ~ (0, 1) Gaussian noise added, the algorithm of the present invention can track the position more accurately than the alpha-beta tracker to maintain safe movement of the transient signal.
도 7과 관련하여 상기한 표 2와 표 3을 참조하면, 이동 위치는 x축의 이동 위치를 의미하며, SWT 추적 알고리즘이 한 번만 사용하여 구현가능하다. 또한 2차원 및 3차원의 경우 각각의 축((x축, y축), 또는 (x축, y축, z축)) 모두를 SWT 추적 알고리즘을 이용하여 신호원의 위치를 추적할 수 있다.Referring to Table 2 and Table 3 above with reference to FIG. 7, the movement position indicates the movement position of the x axis, and the SWT tracking algorithm can be implemented only once. In addition, in the case of 2D and 3D, the position of the signal source can be tracked by using the SWT tracking algorithm for each axis ((x axis, y axis), or (x axis, y axis, z axis)).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치는, SWT 추적 알고리즘을 통해 노이즈가 제거함과 동시에 과도 신호원을 추적하여 원하는 수중 과도신호의 이동 위치를 정확하게 추적할 수 있다. As described above, the underwater transient signal detection and tracking apparatus according to the present invention can track the transient signal movement position precisely by tracking the transient signal source while removing the noise through the SWT tracking algorithm.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다. 또한, 여기에서 기술된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장매체(예, 단말내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드디스크, 등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예, 단말 내부 마이크로 프로세서)에 의해 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 포함되는 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, And may be modified, changed, or improved in various forms. Further, the method according to the present invention described herein can be implemented in software, hardware, or a combination thereof. For example, a method according to the present invention may be stored in a software program that can be stored in a storage medium (e.g., terminal internal memory, flash memory, hard disk, etc.) and executed by a processor May be implemented with embedded codes or instructions.
100 : 다중 배열 하이드로폰
200: 검파부
300: 데이터베이스
500: 신호처리부
600: 단말부
700: 저장부
800: 제어부100: Multi-array hydrophone
200: Detection part
300: Database
500: Signal processor
600:
700:
800:
Claims (10)
상기 수신된 음향 신호를 기초로, 원하는 과도신호를 추출하는 검파부;
상기 검파부에 의하여 추출하고자 하는 과도신호에 대응되는 표준과도신호를 저장하고, 검파부에 의하여 호출되는 데이터베이스;
상기 검파부로부터 추출된 과도신호의 중첩신호를 이용하여, 추출된 과도신호에 대응되는 신호원의 방향 및 거리 정보를 산출하는 신호처리부;
상기 신호원의 방향 및 거리 정보를 이용하여, 상기 신호원의 위치를 추적하고, 추적 결과 상기 신호원의 방향 및 거리 정보와 신호원의 이동경로를 출력하는 단말부; 및
상기 검파부, 신호처리부, 단말부의 동작을 제어하고 동기화를 수행하는 제어부를 포함하고,
상기 신호원의 위치를 추적하는 것은,
소정 시간 구간 동안의 상기 과도 신호의 방향 정보와 거리 정보를 결정하고, 결정된 방향 정보와 거리 정보를 SWT 추적 알고리즘에 적용하고, 상기 신호원의 위치변화와 이동속도에 따라 선형이 되는 최적의 시간 구간을 적응형으로 선정하면서 상기 신호원의 위치를 지속적으로 추적하고, 추적된 값의 유효성(data validation)을 검증하는 것을 특징으로 하는 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치.A plurality of hydrophones that receive acoustic signals from a moving object in the water and are formed in a multi-array structure;
A detector for extracting a desired transient signal based on the received acoustic signal;
A database which stores a standard transient signal corresponding to a transient signal to be extracted by the detection unit and is called by the detection unit;
A signal processing unit for calculating direction and distance information of a signal source corresponding to the extracted transient signal using the superposition signal of the transient signal extracted from the detection unit;
A terminal unit that tracks the position of the signal source using the direction and distance information of the signal source and outputs a direction and distance information of the signal source and a travel path of the signal source as a result of tracking; And
And a control unit for controlling operations of the detection unit, the signal processing unit, and the terminal unit and performing synchronization,
Tracking the location of the signal source may include,
Determining direction information and distance information of the transient signal during a predetermined time interval, applying the determined direction information and distance information to the SWT tracking algorithm, and determining an optimal time interval Is adapted to continuously track the location of the signal source and to verify the validity of the tracked value.
상기 신호처리부는, 위상배열신호처리기법을 이용하여 상기 신호원의 방향을 계산하는 것을 특징으로 하는 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치.The method according to claim 1,
Wherein the signal processor calculates a direction of the signal source using a phased array signal processing technique.
상기 검파부는,
상기 데이터베이스로부터 검출된 표준과도신호와 상기 수신된 음향 신호의 정합필터링을 통해 획득된 제1신호에 대한 포락선 검파를 수행하여 제2신호를 획득하고,
제2신호에 최대우도법을 이용하여 획득된 문턱값(Threshold)을 이용하여 정해진 구간에 미리생성된 사운드 마스크를 이용하여 원하는 과도 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치.The method according to claim 1,
The detector
Acquiring a second signal by performing envelope detection on a first signal obtained through matched filtering of the received standard acoustic signal and the standard transient signal detected from the database,
Wherein a desired transient signal is extracted using a previously generated sound mask using a threshold value obtained by using a maximum likelihood method for a second signal.
상기 검파부는, 상기 제1신호와 상기 검출된 표준과도신호의 상호상관관계를 계산한 다음 상기 포락선 검파를 수행하는 것을 특징으로 하는 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치.The method of claim 3,
Wherein the detecting unit calculates the cross-correlation between the first signal and the detected standard transient signal, and then performs the envelope detection.
상기 사운드 마스크는,
상기 제2신호에서 상기 문턱값(Threshold) 이하인 신호구간은 '0'이고 상기 문턱값(Threshold)을 초과하는 신호구간은 '1'로 정의한 상태에서, '1'신호구간의 양끝을 표준 신호 길이에 비례하는 만큼 시간을 확장하여 생성된 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치.The method of claim 3,
The sound mask includes:
In the second signal, a signal section that is equal to or less than the threshold value is '0' and a signal section that exceeds the threshold value is defined as '1', and both ends of the '1' Wherein the generated mask is used by extending the time in proportion to the amount of the generated signal.
상기 검파부는,
과도신호가 발생하는 시간영역에는 “1”을 곱하고 나머지 영역에는“0”을 곱하여 원하는 과도 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치.6. The method of claim 5,
The detector
Wherein a desired transient signal is extracted by multiplying "1" in the time domain where the transient signal is generated and "0" in the remaining domain.
상기 제어부는,
파이프라인 방식(pipeline processing)에 근거하여, 상기 검파부, 신호처리부, 및 단말부의 동작을 제어하고 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
Wherein the operation of the detection unit, the signal processing unit, and the terminal unit is controlled and synchronized based on pipeline processing.
상기 단말부에서 출력되는 상기 신호원의 방향 및 거리 정보와 신호원의 이동경로를 각각 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a storage unit for storing the direction and distance information of the signal source output from the terminal unit and the movement path of the signal source, respectively.
상기 검파부로부터 추출된 과도신호를 합산하기 위한 덧셈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 과도 신호 탐지 및 추적 장치.The method according to claim 1,
And an adder for summing the transient signals extracted from the detection unit.
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| KR (1) | KR101658463B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100805894B1 (en) | 2007-01-19 | 2008-02-20 | 제주대학교 산학협력단 | System for monitoring information of vessel |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
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| KR101200831B1 (en) * | 2010-06-25 | 2012-11-13 | 주식회사휴엔스 | System and method for detecting sound of underwater |
-
2014
- 2014-10-27 KR KR1020140146287A patent/KR101658463B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100805894B1 (en) | 2007-01-19 | 2008-02-20 | 제주대학교 산학협력단 | System for monitoring information of vessel |
Also Published As
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