KR101702580B1 - 전방탐지용 소나 시스템 - Google Patents

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배호석
최상문
김완진
김우식
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국방과학연구소
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Abstract

전방탐지용 소나 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예는, 본체를 감싸는 하우징과, 하우징의 전면에 배치되며, 송신시 전기신호를 음향신호로 변환시키고, 수신시 전방의 표적을 맞고 입사되는 음향신호를 전기신호로 변환시키는 음향전환부와, 음향 전환부의 후면에 배치되어, 전기신호를 처리하는 신호 처리부와, 음향 전환부와 신호 처리부가 수평으로 고정되도록 연결하는 체결부를 포함한다. 여기서, 체결부는, 음향 전환부의 조향각이 소정각도 하방을 향하도록, 음향 전환부와 체결되는 면의 상부 내각과 하부 내각이 다르게 형성된다.

Description

전방탐지용 소나 시스템{SONAR SYSTEM}
본 발명은 전방탐지용 소나 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 해수면의 잔향음 영향을 최소화할 수 있는 전방탐지용 소나가 장착된 소나 시스템에 관한 것이다.
첨단 과학기술의 개발 및 발전으로 인하여, 다양한 기술들이 군사용 분야에 적용되고 있다. 이중, 군사용 표적 탐지 장치는 표적을 탐지하기 위한 신호를 외부로 송신하고, 송신된 신호가 표적물을 맞고 반사된 신호를 수신하여 표적을 탐지한다. 이와 같이 표적을 탐지 및 식별하기 위한 표적 탐지 장치에서, 탐지를 위한 센서로는 음향 센서, 자기 센서, 진동 센서, 적외선 센서 등이 사용되어 왔다.
소나 시스템(sonar system)은 수중에서 움직이는 표적의 방위와 거리를 추정하는 장치이다. 즉, 수중에서는 표적을 탐지 및 추적하기 위해서 소나(sonar)를 이용한다.
소나(sonar)는 표적에서 발생하는 소음원을 탐지하는 수동소나와 음파를 송신하여 표적으로부터 반사되는 신호를 이용하여 표적을 탐지하는 능동소나로 구분된다. 해양에는 운용함에 따라 수상표적 및 수중표적(저속 및 고속 표적) 형태의 표적들이 존재한다.
해군 및 관련 기관에서는 수중 표적을 정밀하게 탐지하기 위하여, 다양한 종류의 소나(SOund Navigation And Ranging)를 개발하여 운용하고 있으나, 실제 소나에 사용되는 음향 센서의 물리적인 규격 등의 제약으로 인해 탐지 범위를 제한하여 운용하는 것이 일반적이다.
이중, 전방탐지용 소나 시스템은 수중에서 전방으로 송/수신 빔을 형성하여 송신신호를 방사하고, 전방의 표적에서 반향되어 돌아온 신호를 획득하여 표적 정보를 추정하는 장치로, 전방에 대한 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio)를 상대적으로 높인 장치를 의미한다.
전방탐지용 소나는 일반적으로 수중에 위치하여 장시간 운용되기 때문에 완전방수가 가능한 하우징에 장착되어 운용하는게 일반적이며, 하우징의 크기나 형상은 부가적인 임무나 탑재 플랫폼에 따라 다양한 형상을 가진다. 최근에는 수상정 플랫폼의 기동에 따른 자세제어 향상, 엔진소음 회피, 소나 운용성 향상 등의 이유로, 전방탐지용 소나 시스템을 수상정 플랫폼 하부에 스트럿 등의 고정형 구조체를 연결하여 부착하는 형태로 개발하여 운용하고 있다.
한편, 전방탐지용 소나 시스템의 운용심도는 해수면에 근접한 수중에 위치하는 것이 일반적이다. 이와 같이, 해수면 주변 얕은 심도에서 전방탐지용 소나 시스템을 운용하면, 전방으로 송신한 신호가 표적 반사신호뿐만 아니라 해수면에서 반사되어 오는 해수면 잔향음이 강하게 기록된다. 그에 따라, 표적 신호의 신호대잡음비를 저하시켜서, 수중 표적에 대한 탐지 성능의 저하를 유발하는 문제점이 있었다.
이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 해수면 잔향음으로부터의 탐지 성능의 저하를 방지할 수 있도록 소나의 음향전환부를 설계한 소나 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 소나 시스템은, 본체를 감싸는 하우징과; 하우징의 전면에 배치되며, 송신시 전기신호를 음향신호로 변환시키고, 수신시 전방의 표적을 맞고 입사되는 음향신호를 전기신호로 변환시키는 음향 전환부와; 음향 전환부의 후면에 배치되어, 상기 전기신호를 처리하는 신호 처리부와; 음향 전환부와 신호 처리부가 수평으로 고정되도록 연결하는 체결부를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 체결부는, 음향 전환부의 조향각이 소정각도 하방을 향하도록, 상기 음향 전환부와 체결되는 면의 상부 내각과 하부 내각을 다르게 형성한다.
일 실시 예에서, 상기 조향각은 다음의 수학식,
Figure 112016114185708-pat00025
을 이용하여 산출되고, 여기서 α는 상기 음향 전환부의 하방 조향각이고 θ3 는 3 dB 빔폭 내인 것 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 체결부는, 상기 음향 전환부와 체결되는 면의 상부 내각이 기준각도 미만을 형성하고 상기 하부 내각이 기준각도를 초과하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 체결부는, 상기 음향 전환부와 상기 신호 처리부를 연결하는 상부면의 길이가 하부면의 길이보다 긴 구조로 이루어지고, 상기 상부면의 길이는 수형방향으로 연장 가능하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 체결부는, 상부 길이와 하부 길이가 각각 다르게 형성된 연결 연장 수단을 내부에 포함하고, 상기 연결 연장 수단은, 상기 음향 전환부를 향해 외부로 돌출되거나 상기 체결부의 내부에 함입되도록 길이 가변되며, 상기 연결 연장 수단이 외부로 돌출되는 정도에 따라 상기 음향 전환부의 조향각이 하방을 향하는 정도가 달라지는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 음향 전환부 및 신호 처리부의 신호 처리 결과를 기초로, 상기 연결 연장 수단이 외부로 돌출되는 정도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전방탐지용 소나 시스템은, 본체를 감싸는 하우징과; 하우징의 전면에 배치되고, 송신시 전기신호를 음향신호로 변환시키고, 수신시 전방의 표적을 맞고 입사되는 음향신호를 전기신호로 변환시키는 음향 전환부와; 음향 전환부의 후면에 배치되어, 상기 전기신호를 처리하는 신호 처리부와; 상기 음향 전환부 및 신호 처리부의 신호 처리 결과, 해수면에 부딪히는 파선의 수가 기준값 이상을 만족하면, 상기 음향 전환부의 조향각이 하방을 향하도록 조절하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 전방탐지용 소나 시스템에 의하면, 수상정 플랫폼의 조종성 및 유체저항에 영향을 미치지 않는 범위에서, 음향전환장치의 조향각을 기계적으로 하방 조절함으로써, 해수면 잔향음으로부터의 탐지 성능의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 예에 따라, 음향전환장치를 하방으로 조향 설계한 전방탐지용 소나 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조향각 설계를 위한 브라켓 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라, 조향각 적용 전과 후의 파선법을 이용한 음파의 전달양상을 비교하기 위한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라, 조향각 적용 전과 후의 전방탐지용 소나 시스템의 빔패턴을 비교하기 위한 도면들이다.
먼저, 본 발명의 실시예는 수중에서는 표적을 탐지 및 추적할 수 있는 모든 소나 시스템 환경에서 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다
또한, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 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.
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 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항복들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
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.
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.
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.
이하, 본 발명에서는 수상정 플랫폼의 조종성 및 유체저항에 영향을 미치지 않는 범위에서, 해수면 잔향음으로부터의 탐지 성능의 저하를 방지할 수 있는 전방탐지용 소나가 장착된 소나 시스템을 제시하였다.
도 1은, 본 발명의 실시 예에 따라, 음향전환부를 하방으로 조향 설계한 전방탐지용 소나 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 소나 시스템(100)은 방수를 위해 본체를 감싸는 하우징이 마련되고, 하우징내에는 음향 전환부(20), 체결부(40), 및 신호 처리부(30)가 수평 방향으로 배열된다.
음향 전환부(20)는 하우징의 전면에 배치되며, 송신시 전기신호를 음향신호로 변환시키고, 수신시 전방의 표적을 맞고 입사되는 음향신호를 전기신호로 변환시킨다. 또, 신호 처리부(30)는 소나 시스템을 제어하고, 음향 전환부(20)의 후면에 배치되어, 음향신호를 처리한다. 또, 체결부(40)는 음향 전환부(20)와 신호 처리부(30)가 수평으로 고정되도록 연결한다.
체결부(40)는, 음향 전환부(20)의 조향각이 소정각도 하방을 향하도록, 음향 전환부(20)와 체결되는 면의 상부 내각과 하부 내각을 다르게 형성한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 체결부(40)는 위쪽이 아래쪽보다 긴 사다리꼴 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 체결부(40)는 예를 들어, 일정 각도로 볼트 체결이 가능한 연결 브라켓으로 이루어질 수 있다.
본 발명에서는, 전방에 위치하는 수중 표적을 탐지하기 위하여 음향전환부(20)를 전면에 위치시키고, 해수면 잔향음의 영향을 최소화하기 위하여 음향전환부(20)를 하방으로 조향하여 설계하였다.
이와 같이 본 발명에서는 소나 시스템 전체를 하방으로 조향하지 않고, 음향 전환부(20)만 소정각도 하방을 향하는 구조로 구현함으로써, 수상정 플랫폼의 피치 모멘트(Pitch moment)가 발생하여 선체의 조종성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 소나 시스템 전체를 하방으로 조향하는 경우에는 유체저항이 증가되어 탐지성능이 저하될 수 있는데, 본 발명에서는 이에 대한 영향을 줄이기 위하여, 소나 시스템 전체를 하방으로 조향하지 않고, 음향전환부(20)만 하방을 향하도록 설계하였다.
일 예로, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조향각 설계를 위한 브라켓 구조를 보여주고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 음향전환부(20)와 신호 처리부(30) 사이에 일정 각도로 볼트 체결이 가능한 연결 브라켓(40)을 장착하여 음향전환부(20)만 하방으로 조향하도록 설계할 수 있다.
한편, 음향전환부(20)의 조향각은 도해법을 기초로 결정될 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라, 조향각 적용 전과 후의 파선법을 이용한 음파의 전달양상을 보여주고 있다.
도 3에서는, 송수신 신호의 준위가 지배적인 3 dB 빔폭 θ3 내의 파선(Ray)만을 이용하여 파선법(Ray-tracing)으로 음파를 전달하는 양상을 보여주고 있다. 이때, 해수면과 부딪치는 파선의 개수가 많을수록 해수면 잔향음의 영향이 크다고 판단할 수 있다.
음향전환부(20)의 하방 조향각 α는 다음의 수학식 1을 이용하여 산출할 수 있다. 이러한 경우, 수중 전방에 위치하는 표적이 설계 빔폭내에 위치하게 되며, 동시에 해수면 잔향음의 영향을 최소화할 수 있다. 그에 따라, 전방의 수중 표적에 대한 신호대잡음비가 높아지게 된다.
Figure 112015110488338-pat00001
체결부(40)는 상기 음향 전환부(20)와 체결되는 면의 상부 내각이 기준각도 미만을 형성하고 상기 하부 내각이 기준각도를 초과하도록 형성될 수 있다. 여기에서, 기준각도는 약 90도로 정의될 수 있다.
또, 체결부(40)는 음향 전환부(20)와 신호 처리부(30)를 연결하는 상부면의 길이가 하부면의 길이보다 긴 구조로 이루어지고, 상부면의 길이가 수형방향으로 연장 가능하도록 형성할 수 있다. 이러한 경우, 체결부(40)의 상부면의 길이가 연장될수록 음향 전환부(20)의 조향각이 더욱 하방을 향하도록 α 값이 조절될 수 있다.
또 다른 예에서, 체결부(40)는, 상부 길이와 하부 길이가 각각 다르게 형성된 연결 연장 수단(미도시)을 내부에 포함할 수 있다. 연결 연장 수단(미도시)은 평소에는 체결부(40) 내부에 함입되며, 필요한 경우에 외부로 돌출되어 체결부(40)의 상부면 길이를 연장시킬 수 있다.
즉, 상기 연결 연장 수단은, 음향 전환부(20)를 향해 외부로 돌출되거나 상기 체결부의 내부에 함입되도록 길이 가변될 수 있다.
또, 상기 연결 연장 수단은,점진적으로 내부로 함입되거나 점진적으로 외부로 돌출되어 길이를 조절할 수 있다. 이를 위해, 상기 연결 연장 수단은 복수 개가 중첩된 구조 또는 단차구조로 형성될 수도 있다.
또, 상기 연결 연장 수단은 외부로 돌출되는 정도에 따라 음향 전환부(20)의 조향각이 하방을 향하는 정도가 달라질 수 있다. 예를 들어, 연결 연장 수단의 외부로 돌출된 정도가 커질수록 음향 전환부(20)의 조향각이 더 하방을 향하게 된다.
이를 위해, 음향 전환부(20)와 신호 처리부(30)의 신호 처리 결과를 기초로, 상기 연결 연장 수단이 외부로 돌출되는 정도가 조절될 수 있다. 즉, 소나 시스템(100)은, 이하에 기술된 해수면 잔향음 준위를 비교하여 조향각을 유지할지 또는 더욱 하방을 향하도록 조절할지를 결정할 수 있다.
또 다른 예에서는, 체결부(40)를 이용하지 않고 음향 전환부(20) 자체의 구조를 변경하여 조향각을 하방으로 조절할 수도 있다. 이에 대한 구조는 위에서 설명한 체결부(40)의 구조와 동일 또는 유사할 수 있다.
필요한 경우, 음향 전환부(20)의 상부면 길이가 가변되도록 구현가능하며, 이러한 경우, 소나 시스템(100)의 제어부(미도시)를 통해 조향각을 하방으로 조절하도록 제어신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 소나 시스템(100)의 제어부는, 음향 전환부(20) 및 신호 처리부(30)의 신호 처리 결과, 해수면에 부딪히는 파선의 수가 기준값 이상인 것으로 판단되면, 음향 전환부(20)의 조향각이 하방을 향하도록 조절하기 위한 제어신호를 전달할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라, 조향각 적용 전과 후의 전방탐지용 소나 시스템의 빔패턴을 비교한 것이다.
전방탐지용 소나 시스템의 송신 빔패턴
Figure 112015110488338-pat00002
과 수신 빔패턴
Figure 112015110488338-pat00003
을 알고 있다고 가정하면, 잔향음 준위(Reverberation Level, RL)는 다음의 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure 112015110488338-pat00004
여기서, I는 단위거리에서의 전방탐지용 소나의 송신음압 준위를 나타내며, r은 전방탐지용 소나로부터 이격된 거리를 나타내고,
Figure 112015110488338-pat00005
는 잔향음 산란강도를 의미한다. 또한, θ는 빔 중심으로부터의 수직각도를 나타내며,
Figure 112015110488338-pat00006
는 빔 중심으로부터의 수평각도를 각각 나타낸다.
도 4에서는, 조향각을 적용하기 전/후의 해수면 잔향음 준위를 비교하기 위하여 음향전환부(20)에 빔 패턴을 겹쳐서 도시하였다. 실제 해수면 잔향음에 큰 영향을 끼치는 영역은 도 4에서 빗금으로 표시되었다.
위의 수학식 2를 통해 확인할 수 있듯이, 해수면 잔향음에 큰 영향을 끼치는 영역(빗금친 영역)의 크기가 클수록 잔향음 준위가 커진다. 즉, 조향각을 적용한 후의 해수면 잔향음 영향이 조향각을 적용하기 전의 해수면 잔향음 준위보다 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다.
또, 조향각을 적용하기 전의 해수면 잔향음 준위
Figure 112015110488338-pat00007
는 다음의 수학식 3과 같이 정량화할 수 있고, 조향각을 적용한 후의 해수면 잔향음 준위
Figure 112015110488338-pat00008
는 다음의 수학식 4와 같이 정량화하여 정리할 수 있다.
Figure 112015110488338-pat00009
Figure 112015110488338-pat00010
또, 전방탐지용 소나 시스템(100)에서 음향전환부(20)를 하방으로 α도 만큼 조향 설계를 하였을 때, 감소되는 해수면 잔향음 준위의 비율
Figure 112015110488338-pat00011
은 다음의 수학식 5와 같이 정량화하여 정리할 수 있다.
Figure 112015110488338-pat00012
또, 실제 잔향음 준위가 잡음 준위보다 우세한 잔향음 제한(reverberation-limited) 환경에서, 수중 표적이 도 4의 마커(전방의 황색 동그라미)와 같이 전방탐지용 소나 시스템의 전방에 위치할 경우, 조향각을 적용하기 전의 신호대잡음비
Figure 112015110488338-pat00013
와 적용 후의 신호대잡음비
Figure 112015110488338-pat00014
는 다음의 수학식6과 수학식7로 각각 나타낼 수 있다.
Figure 112015110488338-pat00015
Figure 112015110488338-pat00016
여기서,
Figure 112015110488338-pat00017
는 전방으로 인가된 송신신호가 표적을 맞고 반향되어 소나 시스템으로 돌아온 수직각도 0도 상에서의 신호 준위를 나타낸다.
결과적으로, 본 발명에서와 같이 전방탐지용 소나 시스템의 음향전환장치를 하방으로 조향 설계를 할 경우, 증가되는 신호대잡음비의 비율
Figure 112015110488338-pat00018
은 다음의 수학식 8과 같이 정량화할 수 있으며,
Figure 112015110488338-pat00019
비율만큼 전방에 위치하는 수중 표적에 대한 탐지성능이 향상되는 것을 기대할 수 있다.
Figure 112015110488338-pat00020
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 수상정 플랫폼의 조종성 및 유체저항에 영향을 미치지 않는 범위에서, 음향전환장치의 조향각을 기계적으로 하방 조절함으로써, 해수면 잔향음으로부터의 탐지 성능의 저하를 방지할 수 있다.
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.

Claims (7)

  1. 본체를 감싸는 하우징;
    하우징의 전면에 배치되며, 송신시 전기신호를 음향신호로 변환시키고, 수신시 전방의 표적을 맞고 입사되는 음향신호를 전기신호로 변환시키는 음향 전환부;
    음향 전환부의 후면에 배치되어, 상기 전기신호를 처리하는 신호 처리부; 및
    음향 전환부와 신호 처리부가 수평으로 고정되도록 연결하는 체결부를 포함하고,
    상기 체결부는, 상기 음향 전환부의 조향각이 소정각도 하방을 향하도록, 상기 음향 전환부와 체결되는 면의 상부 내각과 하부 내각을 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 전방탐지용 소나 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조향각은 다음의 수학식,
    Figure 112016114185708-pat00026

    을 이용하여 산출되고, 여기서 α는 상기 음향 전환부의 하방 조향각이고 θ3 는 3 dB 빔폭 내인 것을 특징으로 하는 전방탐지용 소나 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는, 상기 음향 전환부와 체결되는 면의 상부 내각이 기준각도 미만을 형성하고 상기 하부 내각이 기준각도를 초과하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전방탐지용 소나 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는,
    상기 음향 전환부와 상기 신호 처리부를 연결하는 상부면의 길이가 하부면의 길이보다 긴 구조로 이루어지고, 상기 상부면의 길이는 수형방향으로 연장 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전방탐지용 소나 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는,
    상부 길이와 하부 길이가 각각 다르게 형성된 연결 연장 수단을 내부에 포함하고,
    상기 연결 연장 수단은, 상기 음향 전환부를 향해 외부로 돌출되거나 상기 체결부의 내부에 함입되도록 길이 가변되며, 상기 연결 연장 수단이 외부로 돌출되는 정도에 따라 상기 음향 전환부의 조향각이 하방을 향하는 정도가 달라지는 것을 특징으로 하는 전방탐지용 소나 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 음향 전환부 및 신호 처리부의 신호 처리 결과를 기초로, 상기 연결 연장 수단이 외부로 돌출되는 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전방탐지용 소나 시스템.
  7. 본체를 감싸는 하우징;
    하우징의 전면에 배치되고, 송신시 전기신호를 음향신호로 변환시키고, 수신시 전방의 표적을 맞고 입사되는 음향신호를 전기신호로 변환시키는 음향 전환부; 및
    음향 전환부의 후면에 배치되어, 상기 전기신호를 처리하는 신호 처리부; 및
    상기 음향 전환부 및 신호 처리부의 신호 처리 결과, 해수면에 부딪히는 파선의 수가 기준값 이상을 만족하면, 상기 음향 전환부의 조향각이 하방을 향하도록 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방탐지용 소나 시스템.
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