KR101740363B1 - Wake detectors and wake detecting method thereof - Google Patents

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KR101740363B1
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도대원
김형문
김형남
신종우
서영광
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Abstract

본 발명은 수중 및/또는 수상에서 움직이는 배의 항적을 탐지하는 항적 탐지기 및 그것의 항적 탐지 방법에 관한 것이다. 상기 항적 탐지기는, 단일 주파수를 가지는 연속파를 송신신호로 생성하는 신호 생성부; 상기 송신신호가 목표물에 의하여 발생하는 미세 기포로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신신호로 수신하는 신호 수신부; 상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 연산하는 켑스트럼 연산부; 상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 이용하여 수중채널의 추정 값을 연산하는 채널 추정부; 상기 추정 값에서 항적신호에 의한 채널성분을 추출하고, 추출된 채널성분을 이용하여 상기 항적신호를 추정하는 항적신호 추정부; 및 상기 추정된 항적신호를 출력하는 출력부를 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wake-up detector for detecting a wake of a ship moving in water and / or water, and a wake detection method thereof. The trajectory detector includes: a signal generator for generating a continuous wave having a single frequency as a transmission signal; A signal receiving unit for receiving, as a received signal, a signal that is reflected from the minute bubbles generated by the target by the transmission signal; A cepstrum calculator for calculating a cepstrum signal of the transmission signal and a cepstrum signal of the reception signal; A channel estimator for calculating an estimated value of an underwater channel using a cepstrum signal of the transmission signal and a cepstrum signal of the reception signal; Extracting a channel component by an anti-signal from the estimated value, and estimating the anti-signal using the extracted channel component; And an output unit for outputting the estimated alert signal.

Figure R1020160036265
Figure R1020160036265

Description

항적 탐지기 및 그것의 항적 탐지 방법{WAKE DETECTORS AND WAKE DETECTING METHOD THEREOF}≪ Desc / Clms Page number 1 > WAKE DETECTORS AND WAKE DETECTING METHOD THEREOF &

본 발명은 수중 및/또는 수상에서 움직이는 배의 항적을 탐지하는 항적 탐지기 및 그것의 항적 탐지 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wake-up detector for detecting a wake of a ship moving in water and / or water, and a wake detection method thereof.

해상에서 목표물(또는, 수중이나 수상을 움직이는 선박 및 함정)을 더욱 빠르고 정확하게 탐지하는 것은 해상 탐지 기술에서 매우 중요한 과제이다. 해상 탐지 수단으로 음향, 자기, 전자파, 광학 등이 있으며 음향을 이용한 수중음파탐지기인 소나가 가장 널리 사용되고 있다. Faster and more accurate detection of targets (or vessels and vessels that move water or water) at sea is a critical challenge in marine detection technology. Sonar is the most widely used sonar, sonar, magnetic, electromagnetic wave, optical, etc.

선박을 탐지하는 방법은 크게 능동탐지와 수동탐지가 있다. 능동탐지는 음파를 발생시켜 목표물에 반사되는 신호를 분석하여 탐지하는 방법이며, 수동탐지는 목표물에서 방사되는 기계음 등의 신호를 분석하여 탐지하는 방법이다. 능동탐지는 잔향잡음 (reverberation)과 음향기만기에 의해 탐지 성능의 저하를 겪으며, 수동탐지는 방사소음 감소기술의 진보로 인하여 높은 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)를 얻기 어려운 특징이 있다. There are two main methods for detecting ships: active detection and manual detection. Active detection is a method of generating a sound wave to analyze and detecting signals reflected on a target, and passive detection is a method of analyzing and detecting signals of a mechanical sound emitted from a target. Active detection suffers from degradation of detection performance due to reverberation and sounder expiration. Passive detection is characterized by difficulty in achieving high signal-to-noise ratio (SNR) due to advances in radiation noise reduction technology. have.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. The present invention is directed to solving the above-mentioned problems and other problems.

또 다른 목적은, 해상에서 이동 중인 목표물의 항적을 탐지할 수 있는 항적 탐지기 및 그것의 항적 탐지 방법을 제공하는 것이다.Another object is to provide a wake detector capable of detecting a wake of a moving object at sea and its wake detection method.

또 다른 목적은, 해상에서 이동 중인 목표물에 의하여 발생하는 미세 기포의 양이 적은 상황에도 목표물의 항적을 탐지할 수 있는 항적 탐지기 및 그것의 항적 탐지 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a trajectory detector and its trajectory detection method capable of detecting the trajectory of a target even in a case where the amount of minute bubbles generated by a moving object in the sea is small.

상기와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 항적 탐지기는, 단일 주파수를 가지는 연속파를 송신신호로 생성하는 신호 생성부; 상기 송신신호가 목표물에 의하여 발생하는 미세 기포로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신신호로 수신하는 신호 수신부; 상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 연산하는 켑스트럼 연산부; 상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 이용하여 수중채널의 추정 값을 연산하는 채널 추정부; 상기 추정 값에서 항적신호에 의한 채널성분을 추출하고, 추출된 채널성분을 이용하여 상기 항적신호를 추정하는 항적신호 추정부; 및 상기 추정된 항적신호를 출력하는 출력부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a trajectory detector including: a signal generator for generating a continuous wave having a single frequency as a transmission signal; A signal receiving unit for receiving, as a received signal, a signal that is reflected from the minute bubbles generated by the target by the transmission signal; A cepstrum calculator for calculating a cepstrum signal of the transmission signal and a cepstrum signal of the reception signal; A channel estimator for calculating an estimated value of an underwater channel using a cepstrum signal of the transmission signal and a cepstrum signal of the reception signal; Extracting a channel component by an anti-signal from the estimated value, and estimating the anti-signal using the extracted channel component; And an output unit for outputting the estimated alert signal.

일 실시 예에 따르면, 상기 항적 탐지기는, 상기 추정된 항적신호의 파워를 기설정된 기준과 비교하고, 비교결과에 따라 선택적으로 상기 추정된 항적신호를 상기 출력부로 출력하는 항적신호 검출부를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the navigation detector further includes an anti-signal detection unit for comparing the power of the estimated anti-aliasing signal with a predetermined reference, and selectively outputting the estimated anti-aliasing signal to the output unit according to the comparison result .

일 실시 예에 따르면, 상기 항적신호 검출부는, 상기 추정된 항적신호의 파워에 대하여 일정시간 동안의 평균값을 산출하고, 상기 산출된 평균값이 상기 기설정된 기준보다 큰 경우, 상기 추정된 항적신호를 상기 출력부로 출력할 수 있다.According to one embodiment, the anti-signal detection unit may calculate an average value for a predetermined time with respect to the power of the estimated anti-signal, and, when the calculated average value is larger than the preset reference, Can be output to the output unit.

일 실시 예에 따르면, 상기 항적 신호 추정부는, 상기 추정 값에서 해수면 반사신호에 의한 채널성분을 문턱 값을 이용하여 제거할 수 있다.According to one embodiment, the wake-up signal estimator may remove a channel component due to the sea level reflection signal from the estimated value using a threshold value.

일 실시 예에 따르면, 상기 문턱 값은 상기 수신신호의 수신환경에 따라 다르게 설정될 수 있다.According to an exemplary embodiment, the threshold value may be set differently according to the reception environment of the received signal.

일 실시 예에 따르면, 상기 채널 추정부는, 상기 수신신호의 켑스트럼 신호와 상기 송신신호의 켑스트럼 신호의 차를 이용하여 상기 수중채널의 켑스트럼 신호를 연산하고, 상기 수중채널의 켑스트럼 신호에 대한 역 켑스트럼 연산(inverse cepstrum computation)을 통해 상기 추정 값을 연산할 수 있다.According to an embodiment, the channel estimator may calculate a cepstrum signal of the underwater channel using a difference between a cepstrum signal of the received signal and a cepstrum signal of the transmit signal, The estimated value can be calculated through an inverse cepstrum computation on the strum signal.

또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예는 항적 탐지기의 항적 탐지 방법과 관련된다. 상기 항적 탐지 방법은, 단일 주파수를 가지는 연속파를 송신신호로 생성하는 단계; 상기 송신신호가 목표물에 의하여 발생하는 미세 기포로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신신호로 수신하는 단계; 상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 연산하는 단계; 상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 이용하여 수중채널의 추정 값을 연산하는 단계; 상기 추정 값에서 항적신호에 의한 채널성분을 추출하고, 추출된 채널성분을 이용하여 상기 항적신호를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 항적신호를 출력하는 단계를 포함한다.In addition, one embodiment of the present invention for solving the above-mentioned problems relates to a method of detecting a wake of a wake-up detector. The trajectory detection method includes generating a continuous wave having a single frequency as a transmission signal; Receiving the transmission signal as a reception signal, the signal being reflected from the minute bubbles generated by the target; Calculating a cepstrum signal of the transmission signal and a cepstrum signal of the reception signal; Calculating an estimated value of an underwater channel using a cepstrum signal of the transmission signal and a cepstrum signal of the reception signal; Extracting a channel component by an anti-signal from the estimated value, and estimating the anti-aliasing signal using the extracted channel component; And outputting the estimated alert signal.

일 실시 예에 따르면, 상기 추정된 항적신호의 파워를 기설정된 기준과 비교하고, 비교결과에 따라 선택적으로 상기 추정된 항적신호를 상기 출력부로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the method may further include comparing the power of the estimated anti-aliasing signal with a preset reference, and selectively outputting the estimated anti-aliasing signal to the output unit according to the comparison result.

일 실시 예에 따르면, 상기 추정된 항적신호를 상기 출력부로 출력하는 단계는, 상기 추정된 항적신호의 파워에 대하여 소정시간 동안의 평균값을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 평균값이 상기 기설정된 기준보다 큰 경우, 상기 추정된 항적신호를 상기 출력부로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step of outputting the estimated anti-call signal to the output unit may include: calculating an average value for a predetermined time with respect to the power of the estimated anti-call signal; And outputting the estimated alarm signal to the output unit when the calculated average value is greater than the predetermined reference.

일 실시 예에 따르면, 상기 항적신호를 추정하는 단계는, 상기 추정 값에서 해수면 반사신호에 의한 채널성분을 문턱 값을 이용하여 제거할 수 있다.According to an embodiment, the estimating of the anti-signal may remove a channel component due to the sea level reflection signal from the estimated value using a threshold value.

일 실시 예에 따르면, 상기 문턱 값은 상기 수신신호의 수신환경에 따라 다르게 설정될 수 있다.According to an exemplary embodiment, the threshold value may be set differently according to the reception environment of the received signal.

일 실시 예에 따르면, 상기 추정 값을 연산하는 단계는, 상기 수신신호의 켑스트럼 신호와 상기 송신신호의 켑스트럼 신호의 차를 이용하여 상기 수중채널의 켑스트럼 신호를 연산하는 단계; 및 상기 수중채널의 켑스트럼 신호에 대한 역 켑스트럼 연산(inverse cepstrum computation)을 통해 상기 추정 값을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step of calculating the estimated value may include calculating a cepstrum signal of the underwater channel using a difference between a cepstrum signal of the received signal and a cepstrum signal of the transmitted signal. And computing the estimated value through an inverse cepstrum computation on the cepstrum signal of the underwater channel.

본 발명에 따른 영상 개선 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effect of the image enhancement method according to the present invention will be described as follows.

본 발명에 따르면 수상함 항적신호를 탐지하기 위하여 켑스트럼(cepstrum)을 이용하여 시간 및 주파수 영역에서 코히어런트(coherent) 한 해수면 반사신호와 항적신호의 합으로부터 해수면 반사신호가 분리된 항적신호만을 얻어냄으로써, 항적신호의 파워가 낮아서 수신신호의 파워만으로 항적탐지가 어려운 경우에도 항적탐지를 효과적으로 수행할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 선박에 의해 발생되는 기포의 양이 적은 경우에 항적신호의 탐지확률을 향상시킬 수 있다는 특징이 있다.According to the present invention, in order to detect a signal of a ship, a cepstrum is used to detect only a signal transmitted from the sum of the coherent sea level reflection signal and the call signal in the time and frequency domain, It is possible to effectively perform the wake detection even when the power of the anti-signal is low and the wake detection is difficult only by the power of the received signal. Therefore, the detection probability of the anti-collision signal can be improved when the amount of bubbles generated by the ship is small.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

도 1은 항적 탐지기(100)에 수신되는 신호의 일반적인 형태를 설명하기 위한 그래프.
도 2는 수중채널에서 해수면 반사신호에 의한 성분과 항적신호에 의한 성분의 형태를 나타내는 그래프.
도 3은 시간 영역에 포함된 임의의 신호로부터 켑스트럼 신호(cepstrum signal)를 얻는 과정을 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 항적 탐지기(100)를 설명하기 위한 블록도.
도 5는 도 4의 항적 탐지기(100)의 항적 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 켑스트럼(cepstrum) 이용한 해수면 신호분리 과정에서 수신신호 및 생성된 항적신호, 이로부터 추정된 수중채널과 항적신호의 예를 나타내는 예시도.
도 7은 켑스트럼(cepstrum)을 이용한 항적탐지에서의 신호처리 블록도.
1 is a graph for illustrating the general shape of a signal received at the wake detector 100;
FIG. 2 is a graph showing the composition of a component due to sea level reflection signal and the component of an anti-signal signal in an underwater channel. FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a process of obtaining a Cepstrum signal from an arbitrary signal included in a time domain; FIG.
4 is a block diagram illustrating a wake detector 100 in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart for explaining a method of detecting a wake of the wake detector 100 of FIG. 4;
FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating an example of a received signal and a generated anti-signal, and an estimated underwater channel and an anti-signal in the process of separating a sea level signal using cepstrum.
Figure 7 is a block diagram of signal processing in wake detection using cepstrum.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

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 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that 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, . 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.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 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.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 발명은 항적 탐지기에서 배의 항적을 탐지하는 방법에 관한 것으로, 해수면 반사신호, 항적 반사신호, 그리고 잡음 신호가 포함되어 있는 수신 신호로부터 켑스트럼(cepstrum)을 이용하여 해수면 반사신호 성분을 분리함으로써 항적신호의 파워만을 추출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a ship's wake in a wake detector, which separates a sea level reflection signal component from a received signal including a sea level reflection signal, a wake reflection signal, and a noise signal using a cepstrum Thereby extracting only the power of the enemy signal.

수중 및/또는 수상에서 이동하는 배는 항해 중에 미세 기포를 발생시키는데 이러한 미세 기포의 흐름을 항적이라 한다. 여기서, 배는 군사용 및/또는 비군사용 선박을 통틀어 포함하며, 군함, 구축함, 어뢰정, 소행정, 항모, 수상함 등을 포함한다. A ship moving in water and / or water creates microbubbles during navigation, and the flow of these microbubbles is called wake. Here, the ship includes all military and / or non-military vessels and includes warships, destroyers, torpedo boats, small vessels, aircraft carriers, and naval ships.

능동탐지와 수동탐지 이외에 고주파 음향신호를 발생시켜서 목표물에 의해 발생하는 미세 기포로부터 반사된 신호를 이용하여 목표물을 탐지하는 기술을 항적 탐지라고 한다. 항적 탐지는 음향 기만기에 영향을 받지 않고 목표물의 형태와 상관없이 탐지가 가능하다는 특징이 있으며 본 발명은 이러한 항적 탐지에 관한 것이다. In addition to active and passive detection, a technique for generating a high frequency acoustic signal to detect a target using signals reflected from minute bubbles generated by the target is called wake detection. The trajectory detection is characterized in that it can be detected irrespective of the type of the target without being influenced by the acoustic deception device. The present invention relates to such trajectory detection.

이하, 항적 탐지기에 수신되는 수신신호의 특징에 대해 설명한다.Hereinafter, the characteristics of the received signal received by the navigation detector will be described.

항적탐지기에 수신되는 수신신호를 y[n]이라고 할 때, s[n]은 해수면 반사신호, 항적신호 w[n], 그리고 잡음신호 g[n]으로 구성되며 아래의 [수학식 1]로 표현할 수 있다. S [n] consists of the sea level reflection signal, the anti-signal w [n], and the noise signal g [n], where s [n] is the received signal received by the navigation detector, Can be expressed.

Figure 112016029044718-pat00001
Figure 112016029044718-pat00001

항적 탐지기에 신호가 정상적으로 수신될 때, 수신신호 y[n]은 해수면 반사신호 s[n]를 포함한다는 특징을 가진다. 해수면 반사신호 s[n]는 도 1에서와 같이 짧은 시간에 큰 값을 가지는 특징이 있다. When the signal is normally received at the wake detector, the received signal y [n] has a feature that it includes the sea level reflected signal s [n]. The sea level reflection signal s [n] is characterized in that it has a large value in a short time as shown in FIG.

반면에, 항적신호 w[n]는 상대적으로 긴 시간에 걸쳐 존재하며, 선박의 항해에 의해 발생하는 미세 기포가 존재하는 경우에만 수신된다. 또한, 미세 기포의 양에 따라 항적신호 w[n]의 크기는 달라지는데, 이러한 항적신호 w[n]를 탐지하는 가장 간단한 방법으로 수신신호 y[n]의 파워를 이용하는 방법이 있다. On the other hand, the anti-signal w [n] exists over a relatively long period of time and is received only when there are minute bubbles generated by the ship's voyage. Also, the magnitude of the signal w [n] depends on the amount of microbubbles. The simplest way to detect this signal w [n] is to use the power of the received signal y [n].

만약 항적신호 w[n]의 크기가 커서 해수면 반사신호 s[n]와 비슷하거나 큰 크기를 가질 경우 하나의 핑 수신신호 내에 존재하는 항적신호 w[n]의 파워가 매우 크게 나타나므로 이러한 항적신호 w[n]를 탐지하는 것은 어렵지 않다. If the magnitude of the wake signal w [n] is large and has a size similar to or larger than the sea level reflection signal s [n], the power of the wake signal w [n] Detecting w [n] is not difficult.

하지만, 항적신호 w[n]의 크기가 해수면 반사신호 s[n]에 비해 상대적으로 작은 값을 가지는 경우, 항적신호 w[n]가 있을 경우와 없을 경우의 수신신호 y[n] 파워의 차이가 크지 않기 때문에 항적신호 w[n]의 존재유무를 판단하기 어렵다. 따라서, 이러한 경우에는 해수면 반사신호 s[n]를 분리한 뒤에 존재하는 항적신호 w[n]에 대해서만 파워를 추출하여야만 높은 탐지 확률을 얻을 수 있다. However, when the magnitude of the signal w [n] is relatively small compared to the sea level reflection signal s [n], the difference between the power of the received signal y [n] It is difficult to judge the presence or absence of the anti-signal w [n]. Therefore, in this case, a high detection probability can be obtained only by extracting the power for the anti-signal w [n] existing after separating the sea level reflection signal s [n].

그런데 항적신호 w[n]는 해수면 반사신호 s[n]와 시간 및 주파수 측면에서 코히어런트(coherent)하므로 일반적인 시간 혹은 주파수 분석에 의해 완벽히 구분하기가 쉽지 않은 특징이 있다.However, since the signal w [n] is coherent with respect to the sea level reflection signal s [n] in terms of time and frequency, it is difficult to completely distinguish it by general time or frequency analysis.

항적 탐지기의 수신신호 y[n]를 채널관점에서 표현하면 [수학식 1]은 송신신호와 채널의 콘볼루션을 이용하여 아래의 [수학식 2]로 나타낼 수 있다. Expressing the received signal y [n] of the trajectory detector in terms of the channel, Equation (1) can be expressed by Equation (2) below using the convolution of the transmitted signal and the channel.

Figure 112016029044718-pat00002
Figure 112016029044718-pat00002

여기서, x[n]은 송신신호를 나타내며 단일주파수를 가지는 연속파(continuous wave, CW)이고, h[n]은 송신신호를 반사시키는 수중채널을 의미하며 *는 콘볼루션 연산을 나타낸다. Here, x [n] represents a continuous wave (CW) having a single frequency, h [n] denotes an underwater channel reflecting a transmitted signal, and * denotes a convolution operation.

수중채널은 해수면에 의한 경로와 항적신호에 의한 경로 성분으로 구성되는데, 도 2에 나타낸 바와 같이 일반적으로 해수면에 의한 성분은 큰 값을 가지는 하나의 샘플로 나타나고 항적신호에 의한 성분은 해수면에 의한 성분의 전후 시간에서 작은 값을 가지는 다수의 성분으로 나타난다. 이러한 특징을 이용하여 수중채널 을 추정하여 해수면 성분에 해당하는 값을 분리한다면 시간 혹은 주파수 영역 분석에 의한 방법에 비해 비교적 정확하게 항적신호를 얻어낼 수 있다. As shown in FIG. 2, the sea level component is represented by one sample having a large value and the component by the anti-sea signal is represented by the sea level component Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > small value. By using these features to estimate the underwater channel and to separate the values corresponding to the sea surface components, it is possible to obtain the relative signals relatively accurately compared with the method by time or frequency domain analysis.

채널추정은 무선통신에서 일반적으로 사용되는데, 항적탐지에서의 채널추정은 송신에 사용되는 신호가 협대역 신호라는 점에서 무선통신에서의 채널추정과는 다르다고 할 수 있다. 본 발명에서는 협대역 신호를 사용하는 항적 탐지기에서 수중채널을 얻기 위한 방법으로 켑스트럼(cepstrum)을 사용한다. Channel estimation is commonly used in wireless communication, where channel estimation in wake detection is different from channel estimation in wireless communication in that the signal used for transmission is a narrowband signal. In the present invention, a cepstrum is used as a method for obtaining an underwater channel in a navigation detector using a narrowband signal.

켑스트럼(cepstrum)은 시간 영역의 함수 G(t)의 스펙트럼 G를 다시 한번 푸리에 변환한 G(t)의 2차 주파수 스펙트럼으로부터 만들어진 단어이다. 주파수 영역에서의 주파수, 진폭, 위상에 대응되는 개념을 켑스트럼 영역에서는 각각 큐프렌시(quefrency), 램피튜드(lampitude), 사프(saphe)라 한다. 또한, 시간 영역이나 주파수 영역에서의 필터링에 대응되는 개념을 리프터링(liftering)이라 한다. 켑스트럼 분석은 주파수 스펙트럼이 주기성을 갖는 신호를 분석하는데 유용하며, 주파수 스펙트럼에 로그를 취한 다음 푸리에 역변환함으로써 이루어질 수 있다. Cepstrum is a word derived from the second-order frequency spectrum of G (t) which is Fourier-transformed again the spectrum G of the time domain function G (t). The concepts corresponding to frequency, amplitude and phase in the frequency domain are called quefrency, lampitude, and saphe in the cepstral domain, respectively. The concept corresponding to the filtering in the time domain or the frequency domain is called liftering. Cepstrum analysis is useful for analyzing a signal whose frequency spectrum has periodicity, and can be done by taking a log of the frequency spectrum and then performing a Fourier inverse transform.

이하, 켑스트럼(cepstrum)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the cepstrum will be described in more detail.

켑스트럼(cepstrum)은 시간 영역 신호로부터 퓨리에 변환(Fourier transform), 로그(logarithm), 그리고 역퓨리에 변환의 과정을 거쳐 얻어진 연산결과를 말한다. Cepstrum is the result of Fourier transform, logarithm, and inverse Fourier transform from the time domain signal.

임의의 신호 x[n]의 스펙트럼은 아래의 [수학식 3]과 같은 퓨리에 변환을 이용하여 얻을 수 있다.The spectrum of an arbitrary signal x [n] can be obtained by using Fourier transform as shown in the following equation (3).

Figure 112016029044718-pat00003
Figure 112016029044718-pat00003

[수학식 3]으로부터 얻어진 주파수 영역 신호의 크기에 로그(log)를 취하면 아래의 [수학식 4]와 같이 표현된다. When the logarithm of the frequency domain signal obtained from the equation (3) is taken, it can be expressed by the following equation (4).

Figure 112016029044718-pat00004
Figure 112016029044718-pat00004

[수학식 4]로부터 역퓨리에 변환 연산을 이용하여 임의의 신호 x[n]에 대한 켑스트럼 신호(cepstrum signal) xc[n]을 얻으면 [수학식 5]와 같다.(Cepstrum signal) x c [n] for an arbitrary signal x [n] using an inverse Fourier transform operation from the equation (4).

Figure 112016029044718-pat00005
Figure 112016029044718-pat00005

도 3은 임의의 신호 x[n]로부터 켑스트럼 신호(cepstrum signal) xc[n]를 얻는 과정을 나타낸다. 상술한 켑스트럼(cepstrum) 연산 과정으로부터 시간 영역에서 콘볼루션 관계에 있는 신호는 주파수 영역에서 곱으로 표현되고 로그(log)에 의해 켑스트럼 영역(cepstral area)에서 합으로 표현된다는 특징이 있으며, 이러한 특징을 이용하여 콘볼루션 관계에 있는 신호를 켑스트럼 영역(cepstral area)에서 합 신호로 분리할 수 있다. 이를 이용하여 송신신호와 채널신호 간의 분리가 가능한데, 이렇게 콘볼루션 연산된 신호를 합 신호 등으로 분리하는 것을 디콘볼루션(deconvolution)이라고 한다. FIG. 3 shows a process of obtaining cepstrum signal x c [n] from an arbitrary signal x [n]. From the cepstrum operation described above, the signals in the convolution relationship in the time domain are expressed as products in the frequency domain and are expressed as sum in the cepstral domain by the log Using these features, we can separate signals in the convolution relationship into sum signals in the cepstral area. It is possible to separate the transmission signal and the channel signal by using this, and separating the convoluted signal into a sum signal or the like is called deconvolution.

켑스트럼(cepstrum)의 경우 복소 로그(log)를 이용한 복소 켑스트럼(cepstrum)을 사용하는 경우가 일반적인데, 이는 위상정보를 유지시켜 원 신호를 복원하기 위함이다. 본 발명에서는 원 신호의 복원보다는 추정된 신호의 파워를 얻는 것을 그 목적으로 하기 때문에 실수 켑스트럼(cepstrum)과 복소 켑스트럼(cepstrum)에 대한 제한을 두지 않는다.In the case of cepstrum, it is common to use a cepstrum using a complex log to restore the original signal by maintaining the phase information. In the present invention, since it is intended to obtain the estimated signal power rather than the original signal restoration, there is no restriction on the cepstrum and the cepstrum.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 항적 탐지기(100)를 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 도 4의 항적 탐지기(100)의 항적 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. FIG. 4 is a block diagram illustrating a wake detector 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart illustrating a wake detection method of the wake detector 100 of FIG.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 항적 탐지기(100)는, 신호 생성부(110), 신호 수신부(120), 켑스트럼 연산부(130,140), 채널 추정부(150), 항적신호 추정부(160), 항적신호 검출부(170) 및 출력부(180)를 포함한다.4, the navigation detector 100 according to the present invention includes a signal generator 110, a signal receiver 120, a cepstrum calculator 130, a channel estimator 150, 160, an emergency signal detection unit 170, and an output unit 180.

먼저, 상기 신호 생성부(110)는 단일주파수를 가지는 연속파(continuous wave, CW)인 송신신호 x[n]을 생성한다(S510). 상기 송신신호는 시간 영역의 시간에 해당한다. First, the signal generator 110 generates a transmission signal x [n] that is a continuous wave (CW) having a single frequency (S510). The transmission signal corresponds to time in the time domain.

다음으로, 상기 신호 수신부(120)는 상기 송신신호가 목표물에 의하여 발생하는 미세 기포로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신신호로 수신한다(S520). 상기 수신신호를 y[n]이라고 할 때, s[n]은 해수면 반사신호, 항적신호 w[n], 그리고 잡음신호 g[n]으로 구성되며 [수학식 1]로 표현된다.Next, the signal receiving unit 120 receives the signal, which is reflected from the minute bubbles generated by the target, as a transmission signal, as a reception signal (S520). S [n] is composed of a sea level reflection signal, an anti-signal signal w [n], and a noise signal g [n], and expressed by Equation (1).

다음으로, 켑스트럼 연산부는 상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 연산한다(S430). Next, the cepstrum calculator calculates the cepstrum signal of the transmission signal and the cepstrum signal of the reception signal (S430).

보다 빠른 연산이 이루어지도록, 켑스트럼 연산부는, 수신신호 켑스트럼 연산부(130)와 송신신호 켑스트럼 연산부(140)를 포함할 수 있다. 상기 수신신호 켑스트럼 연산부(130)는 [수학식 2] 내지 [수학식 5]를 이용하여 수신신호의 켑스트럼 신호 xc[n]를 연산한다. 상기 송신신호 켑스트럼 연산부(140)는 [수학식 2] 내지 [수학식 5]를 이용하여 송신신호의 켑스트럼 신호 yc[n]를 연산한다.The cepstrum calculator may include a received signal envelope calculator 130 and a transmitted signal envelope calculator 140 so that faster calculations can be performed. The received signal cepstrum calculator 130 calculates the cepstrum signal x c [n] of the received signal using Equation (2) to Equation (5). The transmission signal cepstrum computing unit 140 computes the cepstrum signal y c [n] of the transmission signal using Equations (2) to (5).

다음으로, 상기 채널 추정부(150)는 상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 이용하여 수중채널의 추정 값을 연산한다(S540). 보다 구체적으로, 상기 추정 값을 연산하는 단계는, 상기 수신신호의 켑스트럼 신호와 상기 송신신호의 켑스트럼 신호의 차를 이용하여 상기 수중채널의 켑스트럼 신호를 연산하는 단계 및 상기 수중채널의 켑스트럼 신호에 대한 역 켑스트럼 연산(inverse cepstrum computation)을 통해 상기 추정 값을 연산하는 단계를 포함한다.Next, the channel estimator 150 calculates an estimation value of the underwater channel using the cepstrum signal of the transmission signal and the cepstrum signal of the reception signal (S540). More specifically, the step of calculating the estimated value may include calculating a cepstrum signal of the underwater channel using a difference between a cepstrum signal of the received signal and a cepstrum signal of the transmitted signal, And computing the estimated value through an inverse cepstrum computation on the cepstral signal of the channel.

잡음신호가 없다고 전제하면, 아래의 [수학식 6]의 과정을 통해 [수학식 7]을 얻을 수 있다. Assuming that there is no noise signal, Equation (7) can be obtained through the process of Equation (6) below.

Figure 112016029044718-pat00006
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Figure 112016029044718-pat00007
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여기서, F- 1[·]는 역퓨리에 변환을 의미하며, [수학식 7]을 통해 상기 수신신호의 켑스트럼 신호 yc[n]가 상기 송신신호의 켑스트럼 신호 xc[n]와 수중채널의 켑스트럼 신호 hc[n]의 합으로 표현되는 것을 확인할 수 있다. In this case, F - 1 [·] denotes an inverse Fourier transform, and a cepstrum signal y c [n] of the received signal is converted into a cepstrum signal x c [n] And the cepstrum signal h c [n] of the underwater channel.

상기 송신신호의 켑스트럼 신호 xc[n]는 송신신호 x[n]로부터 얻을 수 있으므로, 상기 수중채널의 켑스트럼 신호는 아래의 [수학식 8]과 같이 표현된다.Since the cepstrum signal x c [n] of the transmission signal can be obtained from the transmission signal x [n], the cepstrum signal of the underwater channel can be expressed by Equation (8) below.

Figure 112016029044718-pat00008
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[수학식 8]로부터 얻어진 상기 수중채널의 켑스트럼 신호 hc[n]를 역 켑스트럼 변환(inverse cepstrum computation)하면, 상기 수중채널의 추정 값을 [수학식 9]와 같이 얻을 수 있다. The inverse cepstrum computation of the cepstrum signal h c [n] of the underwater channel obtained from Equation (8) yields an estimated value of the underwater channel as shown in Equation (9) .

Figure 112016029044718-pat00009
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즉, 항적채널 추정부(160)는 문턱 값을 이용해 좁은 영역에서 큰 값을 가지는 해수면 반사신호의 채널성분을 분리하여 항적채널만을 얻는다.That is, the tracking channel estimator 160 separates the channel component of the sea level reflection signal having a large value in a narrow region using the threshold value to obtain only the navigation channel.

다음으로, 상기 항적신호 추정부(160)는 상기 추정 값에서 항적신호에 의한 채널성분을 추출하고, 추출된 채널성분을 이용하여 상기 항적신호를 추정한다(S550).Next, the anti-signal estimation unit 160 extracts an anti-aliasing channel component from the estimated value and estimates the anti-aliasing signal using the extracted channel component (S550).

상기 수중채널은 해수면 반사신호에 의한 채널성분

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과 항적신호에 의한 채널성분
Figure 112016029044718-pat00011
의 합으로 표현된다. 해수면 반사신호에 의한 채널성분은 항적신호에 의한 채널성분에 비해 큰 값을 가지므로, 문턱 값을 이용하여 해수면 반사신호에 의한 채널성분을 제거하면, 상기 수중채널에는 항적신호에 의한 채널성분만 남게 되고, 이를
Figure 112016029044718-pat00012
라고 한다. 즉, 상기 추정 값에서 해수면 반사신호에 의한 채널성분을 문턱 값을 이용하여 제거함으로써, 항적신호에 의한 채널성분을 추출할 수 있게 된다.The underwater channel includes a channel component
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And the channel component
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. Since the channel component due to the sea level reflection signal has a larger value than the channel component due to the anti-signal, if the channel component due to the sea level reflection signal is removed using the threshold value, only the channel component due to the anti- And
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. That is, by removing the channel component due to the sea level reflection signal from the estimated value using a threshold value, it is possible to extract the channel component by the anti-signal.

상기 문턱 값은 상기 수신신호의 수신환경에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 비가 오는 환경에서 제1 문턱 값으로 설정되고, 비가 오지 않는 환경에서는 제2 문턱 값으로 설정될 수 있다. 다른 예를 들어, 해수면 반사신호의 크기 및 항적신호의 크기 중 적어도 하나에 따라 다르게 설정될 수 있다. 수신환경에 따른 문턱 값은 실시 예에 따라 다양하게 변형될 수 있다. The threshold value may be set differently according to the reception environment of the received signal. For example, the threshold value may be set to a first threshold value in a non-exposure environment, and may be set to a second threshold value in an environment where a non-exposure condition is not met. In another example, it may be set differently depending on at least one of the magnitude of the sea level reflection signal and the magnitude of the anti-signal signal. The threshold value according to the reception environment can be variously modified according to the embodiment.

상기 항적신호 추정부(160)는 상기 추출된 항적신호에 의한 채널성분과 상기 송신신호의 콘볼루션을 통해 항적신호를 [수학식 10]과 같이 추정할 수 있다.The anti-signal estimation unit 160 may estimate the anti-aliasing signal as shown in Equation (10) through the convolution of the transmission signal and the channel component by the extracted anti-signal.

Figure 112016029044718-pat00013
Figure 112016029044718-pat00013

다음으로, 상기 출력부(180)는 상기 추정된 항적신호를 출력한다(S460). 출력부(180)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부, 음향 출력부, 햅틱 모듈, 광 출력부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Next, the output unit 180 outputs the estimated alarm signal (S460). The output unit 180 may generate at least one of a display unit, a sound output unit, a haptic module, and a light output unit to generate an output related to a visual, auditory or tactile sense.

항적신호가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 출력부(180)는 상기 항적신호가 탐지되었음을 알리는 알림을 출력할 수 있다. 상기 알림은 상기 항적신호로부터 산출된 목표물의 항적, 그리고 속도 등의 정보를 포함할 수 있다. If it is determined that an alarm signal exists, the output unit 180 may output a notification indicating that the alarm signal is detected. The notification may include information such as a wake-up of the target calculated from the anti-aliens signal, a speed, and the like.

예를 들어, 상기 출력부(180)에 디스플레이부가 포함되는 경우, 상기 디스플레이부는 상기 항적신호가 탐지되었음을 알리는 알림정보와 함께, 상기 항적 신호에 근거하여 목표물의 항적을 지도 상에 표시할 수 있다. For example, when the display unit is included in the output unit 180, the display unit may display the wakeup of the target on the map based on the wake-up signal together with the notification information indicating that the anti-signal is detected.

한편, 상기 항적신호 검출부(170)는 상기 항적신호 추정부(160)에서 추정된 항적신호의 파워를 기설정된 기준과 비교하고, 비교결과에 따라 선택적으로 상기 추정된 항적신호를 상기 출력부(180)로 출력할 수 있다. The alarm signal detector 170 compares the estimated signal strength of the alarm signal estimated by the alarm signal estimator 160 with a predetermined reference and selectively outputs the estimated alarm signal to the output unit 180 ).

구체적으로, 상기 항적신호 검출부(170)는 상기 추정된 항적신호의 파워에 대하여 소정시간 동안의 평균값을 산출하고, 상기 산출된 평균값이 상기 기설정된 기준보다 큰 경우, 상기 추정된 항적신호를 상기 출력부(180)로 출력한다.Specifically, the emergency signal detecting unit 170 calculates an average value for a predetermined time with respect to the power of the estimated alarm signal, and when the calculated average value is greater than the preset reference, (180).

일 예로, 추정된 항적신호로부터 항적신호의 존재유무를 판단하기 위해서 [수학식 11]과 같이 추정된 항적신호의 파워를 검증 통계치로 이용할 수 있다. For example, in order to determine the presence or absence of the anti-signal from the estimated anti-signal, the power of the anti-signal estimated as Equation (11) can be used as a verification statistic.

Figure 112016029044718-pat00014
Figure 112016029044718-pat00014

상기 항적신호 검출부(170)는 [수학식 11]의 검증 통계치 λ가 임계 값 τ보다 크거나 같은 경우, 항적신호가 존재한다고 판단하며, 임계 값보다 작은 경우 항적신호가 존재하지 않는다고 판단한다. The anti-signal detection unit 170 determines that an anti-signal exists when the verification statistic λ of Equation (11) is greater than or equal to the threshold value τ, and determines that no anti-signal exists when the verification statistic is lower than the threshold value.

상기 항적신호 검출부(170)는 상기 항적신호의 크기 및 배경잡음의 크기 중 적어도 하나에 근거하여 상기 임계 값을 결정할 수 있다. 다시 말해, 상기 임계 값은 상황에 따라 달라질 수 있다. The alert signal detector 170 may determine the threshold value based on at least one of the magnitude of the anti-signal signal and the magnitude of the background noise. In other words, the threshold may vary depending on the situation.

도 6은 켑스트럼을 이용한 해수면 반사신호 분리 및 항적신호 검출의 예를 나타낸다. 항적신호와 해수면 반사신호를 포함하는 수신신호로부터 수중채널을 추정하고 이로부터 항적신호만을 얻어내는 과정의 중간결과를 각각 도시하였다.6 shows an example of segregation of sea level reflection signal and detection of anti-clock signal using cepstrum. The intermediate results of the process of estimating the underwater channel from the received signal including the anti-signal and the sea-level reflection signal and obtaining only the anti-signal are shown.

항적 탐지기에서 항적신호 w[n]를 효과적으로 탐지하기 위해서는 해수면 반사신호 s[n]와 항적신호 w[n]의 분리가 필수적이다. 본 발명에서는 수중채널 추정을 통하여 해수면 반사신호 s[n]와 항적신호 w[n]를 분리함으로써 항적신호 w[n]만이 포함된 채널을 재생성하고, 재생성된 채널을 이용하여 해수면 반사신호 s[n]가 완전히 분리되어 항적신호 w[n]만이 포함된 신호를 얻어내고, 얻어진 신호의 파워를 연산함으로써, 함정에 의해 발생하는 미세 기포의 양이 적은 상황에서도 항적신호 w[n]를 탐지할 수 있다.In order to effectively detect the anti-signal w [n] in the trajectory detector, it is essential to separate the sea level reflection signal s [n] and the anti-signal signal w [n]. In the present invention, the channel including only the anti-signal w [n] is separated by separating the sea level reflection signal s [n] and the anti-signal signal w [n] through the underwater channel estimation and the sea level reflection signal s [ n] is completely separated to obtain a signal including only the signal w [n], and the power of the obtained signal is calculated to detect the signal w [n] even when the amount of minute bubbles generated by the trap is small .

본 발명에 따른 항적 탐지기는 켑스트럼(cepstrum)을 이용하여 송신신호 x[n]와 수중채널의 콘볼루션으로 표현되는 수신신호 y[n]를 송신신호와 수중채널의 합으로 분리시키고, 송신신호의 켑스트럼(cepstrum)을 이용하여 수중채널에 대한 켑스트럼(cepstrum)만을 얻어내고, 이로부터 역 켑스트럼(inverse cepstrum) 연산을 통하여 시간 영역 수중채널을 추정하고, 추정된 수중채널로부터 임계 값을 이용해 해수면 반사신호 성분을 제거하여 항적신호만이 포함된 채널을 재생성하고, 재생성된 채널과 송신신호의 콘볼루션을 이용하여 항적신호를 얻어낸다. The trajectory detector according to the present invention separates the received signal y [n] represented by the convolution of the transmitted signal x [n] and the underwater channel into a sum of the transmitted signal and the underwater channel using cepstrum, The cepstrum of the underwater channel is obtained by using the cepstrum of the signal, the time-domain underwater channel is estimated by the inverse cepstrum operation from the cepstrum, and the estimated underwater channel The channel including only the anti-signal is reconstructed by removing the sea level reflection signal component from the threshold value, and the anti-signal is obtained by using the convolution of the reconstructed channel and the transmission signal.

본 발명에 따르면 수상함 항적신호를 탐지하기 위하여 켑스트럼(cepstrum)을 이용하여 시간 및 주파수 영역에서 코히어런트(coherent) 한 해수면 반사신호와 항적신호의 합으로부터 해수면 반사신호가 분리된 항적신호만을 얻어냄으로써, 항적신호의 파워가 낮아서 수신신호의 파워만으로 항적탐지가 어려운 경우에도 항적탐지를 효과적으로 수행할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 선박에 의해 발생되는 기포의 양이 적은 경우에 항적신호의 탐지확률을 향상시킬 수 있다는 특징이 있다.According to the present invention, in order to detect a signal of a ship, a cepstrum is used to detect only a signal transmitted from the sum of the coherent sea level reflection signal and the call signal in the time and frequency domain, It is possible to effectively perform the wake detection even when the power of the anti-signal is low and the wake detection is difficult only by the power of the received signal. Therefore, the detection probability of the anti-collision signal can be improved when the amount of bubbles generated by the ship is small.

본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 항적 탐지기(100)를 포함할 수도 있다. The present invention can be embodied as computer-readable codes on a medium on which a program is recorded. The computer readable medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer readable medium include a hard disk drive (HDD), a solid state disk (SSD), a silicon disk drive (SDD), a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, , And may also be implemented in the form of a carrier wave (e.g., transmission over the Internet). The computer may also include a wake detector (100).

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

100: 항적 탐지기 110: 신호 생성부
120: 신호 수신부 130: 수신신호 켑스트럼 연산부
140: 송신신호 켑스트럼 연산부 150: 채널 추정부
160: 항적신호 추정부 170: 항적신호 검출부
180: 출력부
100: wake detector 110: signal generator
120: Signal receiving unit 130: Received signal signal processing unit
140: transmission signal cepstrum computing unit 150: channel estimating unit
160: Anti-signal detection unit 170: Anti-signal detection unit
180: Output section

Claims (12)

단일 주파수를 가지는 연속파를 송신신호로 생성하는 신호 생성부;
상기 송신신호가 목표물에 의하여 발생하는 미세 기포로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신신호로 수신하는 신호 수신부;
상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 연산하는 켑스트럼 연산부;
상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 이용하여 수중채널의 추정 값을 연산하는 채널 추정부;
상기 추정 값에서 항적신호에 의한 채널성분을 추출하고, 추출된 채널성분을 이용하여 상기 항적신호를 추정하는 항적신호 추정부; 및
상기 추정된 항적신호를 출력하는 출력부를 포함하는 항적 탐지기.
A signal generator for generating a continuous wave having a single frequency as a transmission signal;
A signal receiving unit for receiving, as a received signal, a signal that is reflected from the minute bubbles generated by the target by the transmission signal;
A cepstrum calculator for calculating a cepstrum signal of the transmission signal and a cepstrum signal of the reception signal;
A channel estimator for calculating an estimated value of an underwater channel using a cepstrum signal of the transmission signal and a cepstrum signal of the reception signal;
Extracting a channel component by an anti-signal from the estimated value, and estimating the anti-signal using the extracted channel component; And
And an output unit for outputting the estimated anti-aliasing signal.
제1항에 있어서,
상기 추정된 항적신호의 파워를 기설정된 기준과 비교하고, 비교결과에 따라 선택적으로 상기 추정된 항적신호를 상기 출력부로 출력하는 항적신호 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항적 탐지기.
The method according to claim 1,
Further comprising an anti-signal detection unit for comparing the power of the estimated anti-aliasing signal with a predetermined reference, and selectively outputting the estimated anti-aliasing signal to the output unit according to the comparison result.
제2항에 있어서,
상기 항적신호 검출부는,
상기 추정된 항적신호의 파워에 대하여 소정시간 동안의 평균값을 산출하고, 상기 산출된 평균값이 상기 기설정된 기준보다 큰 경우, 상기 추정된 항적신호를 상기 출력부로 출력하는 것을 특징으로 하는 항적 탐지기.
3. The method of claim 2,
The anti-
Calculates an average value for a predetermined time with respect to the power of the estimated alarm signal, and outputs the estimated alarm signal to the output section when the calculated average value is larger than the preset reference.
제1항에 있어서,
상기 항적 신호 추정부는,
상기 추정 값에서 해수면 반사신호에 의한 채널성분을 문턱 값을 이용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 항적 탐지기.
The method according to claim 1,
Wherein the trajectory signal estimating unit comprises:
And removing the channel component based on the sea level reflection signal from the estimated value using a threshold value.
제4항에 있어서,
상기 문턱 값은 상기 수신신호의 수신환경에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 항적 탐지기.
5. The method of claim 4,
Wherein the threshold value is set differently according to a receiving environment of the received signal.
제1항에 있어서,
상기 채널 추정부는,
상기 수신신호의 켑스트럼 신호와 상기 송신신호의 켑스트럼 신호의 차를 이용하여 상기 수중채널의 켑스트럼 신호를 연산하고, 상기 수중채널의 켑스트럼 신호에 대한 역 켑스트럼 연산(inverse cepstrum computation)을 통해 상기 추정 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 항적 탐지기.
The method according to claim 1,
Wherein the channel estimator comprises:
And calculating a cepstrum signal of the underwater channel by using a difference between the cepstrum signal of the received signal and the cepstrum signal of the transmit signal and performing a reverse cepstrum operation on the cepstrum signal of the underwater channel inverse cepstrum computation of the inverse cepstrum computation.
단일 주파수를 가지는 연속파를 송신신호로 생성하는 단계;
상기 송신신호가 목표물에 의하여 발생하는 미세 기포로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신신호로 수신하는 단계;
상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 연산하는 단계;
상기 송신신호의 켑스트럼 신호 및 상기 수신신호의 켑스트럼 신호를 이용하여 수중채널의 추정 값을 연산하는 단계;
상기 추정 값에서 항적신호에 의한 채널성분을 추출하고, 추출된 채널성분을 이용하여 상기 항적신호를 추정하는 단계; 및
상기 추정된 항적신호를 출력하는 단계를 포함하는 항적 탐지기의 항적 탐지 방법.
Generating a continuous wave having a single frequency as a transmission signal;
Receiving the transmission signal as a reception signal, the signal being reflected from the minute bubbles generated by the target;
Calculating a cepstrum signal of the transmission signal and a cepstrum signal of the reception signal;
Calculating an estimated value of an underwater channel using a cepstrum signal of the transmission signal and a cepstrum signal of the reception signal;
Extracting a channel component by an anti-signal from the estimated value, and estimating the anti-aliasing signal using the extracted channel component; And
And outputting the estimated anti-aliasing signal.
제7항에 있어서,
상기 추정된 항적신호를 출력하는 단계는,
상기 추정된 항적신호의 파워를 기설정된 기준과 비교하는 단계; 및
비교결과에 따라 선택적으로 상기 추정된 항적신호를 출력부로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항적 탐지기의 항적 탐지 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the step of outputting the estimated anti-
Comparing the estimated power of the anti-aliasing signal with a preset reference; And
And selectively outputting the estimated alarm signal to an output unit according to a result of the comparison.
제8항에 있어서,
상기 추정된 항적신호를 상기 출력부로 출력하는 단계는,
상기 추정된 항적신호의 파워에 대하여 소정시간 동안의 평균값을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 평균값이 상기 기설정된 기준보다 큰 경우, 상기 추정된 항적신호를 상기 출력부로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항적 탐지기의 항적 탐지 방법.
9. The method of claim 8,
And outputting the estimated signal to the output unit,
Calculating an average value for a predetermined time with respect to the estimated power of the alarm signal; And
And outputting the estimated alarm signal to the output unit when the calculated average value is greater than the preset reference.
제7항에 있어서,
상기 항적신호를 추정하는 단계는,
상기 추정 값에서 해수면 반사신호에 의한 채널성분을 문턱 값을 이용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 항적 탐지기의 항적 탐지 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the step of estimating the anti-
Wherein the channel component based on the sea level reflection signal is removed from the estimated value using a threshold value.
제10항에 있어서,
상기 문턱 값은 상기 수신신호의 수신환경에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 항적 탐지기의 항적 탐지 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the threshold value is set differently according to a receiving environment of the received signal.
제7항에 있어서,
상기 추정 값을 연산하는 단계는,
상기 수신신호의 켑스트럼 신호와 상기 송신신호의 켑스트럼 신호의 차를 이용하여 상기 수중채널의 켑스트럼 신호를 연산하는 단계; 및
상기 수중채널의 켑스트럼 신호에 대한 역 켑스트럼 연산(inverse cepstrum computation)을 통해 상기 추정 값을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항적 탐지기의 항적 탐지 방법.
8. The method of claim 7,
The step of calculating the estimated value includes:
Calculating a cepstrum signal of the underwater channel using a difference between a cepstrum signal of the received signal and a cepstrum signal of the transmit signal; And
And calculating the estimated value through an inverse cepstrum computation on the cepstrum signal of the underwater channel.
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