KR102324335B1 - 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법 - Google Patents

자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법이 제시된다. 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템은, 음원의 수심 변화가 가능하고, 음파의 도달 시간을 측정하기 위해 음향 신호를 발생시키는 음원부; 및 복수 개의 수신기로 구성되어 상기 음원부에서 발생된 상기 음향 신호를 수신하는 수신부를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법{Ocean Acoustic Tomography System to Improve Data Coverage and Method thereof}
아래의 실시예들은 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
해양 음향 토모그래피(Ocean Acoustic Tomography)는 해수 내에서 전파하는 음파의 도달 시간을 측정하여 해수의 흐름, 수온, 염분 및 밀도와 같은 해수의 특성을 분석하는 기술이다. 음파의 도달 시간은 매질의 특성과 음속장의 변화로 나타난다. 해수의 특성을 정확성 높게 분석하기 위해서는 정확한 음파의 도달 시간 측정과 음향 신호가 전파하는 매질에서의 공간적인 변화량을 측정할 수 있어야 한다. 해양 음향 토모그래피에서 음파의 도달 시간을 측정하기 위해서 음향 신호를 발생시키고 발생한 음향 신호를 수신하여 도달 시간을 측정한다.
도 1은 일반적인 해양 음향 토모그래피 자료 취득 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 해양 음향 토모그래피를 수행하기 위한 시스템은 음향 신호를 발생시키는 1 개의 음원(10)과 신호를 수신하기 위한 여러 개의 수신기(20)가 수직으로 배열되어 구성되어 있다. 1 개의 음원(10)에서 발생한 음향 신호는 수직으로 배열된 수신기(20)에 의해 취득이 되며, 음향 신호의 전파 구간을 파악해보면 모든 범위를 전파하지 않고 일부 구간에서만 전파하게 된다. 즉, 1 개의 음원(10)에서 발생한 음향 신호는 수직으로 배열된 수신기(20)에 의해 취득이 되는 경우 자료 취득 취약 부분이 발생하게 된다.
따라서 일반적으로 1 개의 음원(10)을 사용하고 수신기(20)를 수직으로 배열하게 된다면 넓은 범위의 해수 특성을 규명하기 어렵다. 이 경우, 음향 신호가 전파되지 않은 구간의 해수 특성을 분석하기 위하여 추가적인 탐사를 수행해야 하기 때문에 경제적, 시간적인 요소가 발생하게 된다.
한국등록특허 10-1885991호는 이러한 실시간 해양환경 모니터링을 위한 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 해양의 수직단층별 음속분포와 유속분포를 함께 고려한 실시간 수직단층별 해양 환경 관측을 위한 음향 토모그래피 시스템 및 이를 이용한 해양 환경 모니터링 방법에 관한 기술을 기재하고 있다.
한국등록특허 10-1885991호
실시예들은 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 광범위한 해양 매질의 특성을 분석할 수 있는 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 기술을 제공한다.
실시예들은 음원을 수직적으로 배열하고 수신기를 수직 배열과 수평 배열을 혼합하여 구성함으로써 광범위한 해양 매질의 특성을 분석할 수 있는, 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템은, 음원의 수심 변화가 가능하고, 음파의 도달 시간을 측정하기 위해 음향 신호를 발생시키는 음원부; 및 복수 개의 수신기로 구성되어 상기 음원부에서 발생된 상기 음향 신호를 수신하는 수신부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 수신부를 통해 취득한 자료를 저장 및 외부로 송신하는 자료 취득부를 더 포함할 수 있다.
상기 음원부는, 선박으로 예인하고 윈치를 통해 수심 조절이 가능한 1 개의 음원; 상기 음원의 상기 음향 신호가 발생하는 위치를 파악하는 GPS; 및 상기 선박에 구성되어 상기 음원과 연결된 케이블을 통하여 상기 음원의 작동 및 상기 음향 신호의 변수 설정을 통해 상기 음향 신호를 조절하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 음원은, 상기 음향 신호의 발생 시, 상기 음원이 해수의 영향으로 자리를 이탈하지 않도록 앵커로 고정할 수 있다.
상기 음원부는, 트리거(trigger) 기능을 통해 정확한 음파 도달 시간이 측정할 수 있다.
상기 수신부는, 동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직적으로 분포하는 수직 배열의 수신기; 및 동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평적으로 분포하는 수평 배열의 수신기를 포함할 수 있다.
상기 수신부는, 부이와 연결되며, 상기 수직 배열의 수신기는 상기 부이 아래에 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직으로 위치되며, 상기 수평 배열의 수신기는 상기 수직 배열의 수신기 중 가장 아래에 배치되는 수신기의 수심과 동일한 수심에 위치하며, 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평으로 위치될 수 있다.
상기 수평 배열의 수신기는, 위치 제어를 위해 수평 배열 부분에 버드를 장착하여 일정한 수심을 유지할 수 있다.
상기 수신부는, 상기 수신기에서 취득한 상기 음향 신호에 대해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터; 상기 디지털 신호로 변환된 자료를 저장하는 데이터 저장부; 및 저장된 상기 자료를 RF 통신을 통하여 외부로 송신하는 RF 통신기를 포함할 수 있다.
상기 수신기는, 부이에 연결되며, 상기 부이에 상기 A/D 컨버터, 상기 데이터 저장부 및 상기 RF 통신기가 구성될 수 있다.
다른 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 방법은, 음원부의 음원의 수심 조절 후, 음파의 도달 시간을 측정하기 위해 음향 신호를 발생시키는 단계; 및 복수 개의 수신기로 구성되는 수신부를 통해 상기 음원부에서 발생된 상기 음향 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수신부를 통해 취득한 자료를 자료 취득부를 통해 저장 및 외부로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 수신부는, 동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직적으로 분포하는 수직 배열의 수신기; 및 동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평적으로 분포하는 수평 배열의 수신기를 포함할 수 있다.
상기 수신부는, 부이와 연결되며, 상기 수직 배열의 수신기는 상기 부이 아래에 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직으로 위치되며, 상기 수평 배열의 수신기는 상기 수직 배열의 수신기 중 가장 아래에 배치되는 수신기의 수심과 동일한 수심에 위치하며, 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평으로 위치될 수 있다.
상기 수신부를 통해 상기 음원부에서 발생된 상기 음향 신호를 수신하는 단계는, 상기 수신기에서 취득한 상기 음향 신호에 대해 A/D 컨버터를 통해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 상기 디지털 신호로 변환된 자료를 데이터 저장부에 저장하는 단계; 및 저장된 상기 자료를 RF 통신기의 RF 통신을 통하여 외부로 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면 음원을 수직적으로 배열하고 수신기를 수직 배열과 수평 배열을 혼합하여 구성함으로써 광범위한 해양 매질의 특성을 분석할 수 있는, 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
실시예들을 따르면 음원의 수심 변화를 통한 여러 개의 음원이 있는 것과 동일한 효과로 인하여 광범위한 지역의 해양 매질 특성을 분석 가능하게 하고, 수직 배열 및 수평 배열의 수신기의 조합을 통하여 자료 취득 범위를 광범위하게 넓힐 수 있는, 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 해양 음향 토모그래피 자료 취득 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상 해양 음향 토모그래피 자료 취득 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템의 음원부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템의 수신부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템의 탐사 모식도를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
아래의 실시예들은 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 광범위한 해양 매질의 특성을 분석할 수 있는 해양 음향 토모그래피 기술을 제공할 수 있다. 실시예들은 일반적인 해양 음향 토모그래피 시스템과 달리 음원을 수직적으로 배열하고 수신기를 수직 배열과 수평 배열을 혼합하여 구성함으로써 광범위한 해양 매질의 특성을 분석 가능하게 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상 해양 음향 토모그래피 자료 취득 범위를 설명하기 위한 도면이다.
해양 음향 토모그래피에서 음원과 수신기의 배열은 해양 매질의 특성을 분석할 수 있는 범위와 중요한 관련이 있다. 본 실시예에서는 음원과 수신기의 배열을 보완하여 자료 송수신 범위 향상을 통해 해양 매질의 특성 분석이 가능한 시스템을 제안한다. 대상 해역은 대한민국 연안 해역에서 활용이 가능하며, 최대 수심 100m 이내에서 활용이 가능하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 일반적인 해양 음향 토모그래피 시스템은 1 개의 음원(10)에서 발생한 음향 신호는 수직으로 배열된 수신기(20)에 취득이 되며, 음향 신호의 전파 구간을 파악해보면 모든 범위를 전파하지 않고 일부 구간에서만 전파하게 된다. 이와 같이 기존의 일반적인 해양 음향 토모그래피 시스템은 음원(10)이 1 개라는 단점이 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기존의 일반적인 해양 음향 토모그래피 시스템과 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템의 자료 취득 범위를 비교할 수 있다.
도 1의 경우, 1 개의 음원(10)에서 발생한 음향 신호는 수직으로 배열된 수신기(20)에 의해 취득이 되는 경우 자료 취득 취약 부분이 발생하게 되는 반면, 도 2의 경우 음원의 수심 변화에 따라 자료 취득 취약 부분이 발생하지 않게 된다.
도 2를 참조하면, 기존의 일반적인 해양 음향 토모그래피 시스템의 단점을 보완하기 위하여, 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템은 1 개의 음원(111)을 수심의 변화가 가능하게 구성함으로써 여러 개의 음원(111)이 있는 것과 동일한 효과를 발휘할 수 있게 구성할 수 있다. 음원(111)의 수심 변화를 통한 여러 개의 음원(111)이 있는 것과 동일한 효과로 인하여 광범위한 지역의 해양 매질 특성을 분석 가능하게 하였다. 또한, 음원(111) 1 개로 여러 개의 음원(111) 효과를 모사할 수 있기 때문에 경제적으로 강점이 있다.
이러한 음원(111)은 연구 목적에 따라 음원(111)의 수심, 음원(111)과 수신기(121, 122)의 거리 등을 조절 가능하다. 음원(111)은 선박에 장착하여 예인하는 방법이며, 음원(111)의 수심을 변화시키기 위하여 윈치(winch, 112)를 사용할 수 있다. 음원(111)의 수심 간격을 조밀하게 설정하면 고해상의 토모그래피 결과를 취득할 수 있고 보다 광범위한 지역의 매질 특성을 분석할 수 있다.
또한, 자료 송수신 범위의 향상을 위하여 수신기(121, 122)의 배열 구성을 보완할 수 있다. 한편, 기존의 수신기의 배열은 수직 배열로 구성되어 있기 때문에 일부 지역의 자료가 취득이 어렵거나 정확성이 미비하다는 단점이 있다.
일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템은 수평 배열의 수신기(122)를 구성하여 자료 수신 범위를 확대함으로써 취득 자료의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수직 배열의 수신기(121)는 동일한 간격으로 수신기가 수직적으로 분포함으로써 음향 신호가 취득될 때 매질에서 수평으로 전파된 신호가 취득될 수 있다. 따라서 수평적인 매질의 특성 파악이 가능하고 수직적인 매질의 특성 파악에는 어려움이 있다.
이에 따라 수신기(121, 122)의 수직 배열과 수평 배열을 결합하여 수신기(121, 122)의 배열을 구성할 수 있다. 수평 배열의 수신기(122)는 수층과 평행하게 수신기를 배열하는 것으로, 수직 배열의 마지막 수신기(121)와 같은 수심에 위치하게 된다. 이와 같이 수신기(121, 122)의 배열 구성을 통하여 자료 수신 범위를 향상시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템은 음파의 도달 시간을 측정하기 위해 음향 신호를 발생시키는 음원부(110) 및 음향 신호를 수신하는 수신부(120)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 취득한 자료를 저장 및 송신하는 자료 취득부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
음원부(110)는 음원(111)의 수심 변화가 가능하고, 음파의 도달 시간을 측정하기 위해 음향 신호를 발생시킬 수 있다.
이러한 음원부(110)는 선박으로 예인하고 윈치(112)를 통해 수심 조절이 가능한 1 개의 음원(111), 음원(111)의 음향 신호가 발생하는 위치를 파악하는 GPS, 및 선박에 구성되어 음원(111)과 연결된 케이블을 통하여 음원(111)의 작동 및 음향 신호의 변수 설정을 통해 음향 신호를 조절하는 컨트롤러(114)를 포함할 수 있다.
이 때, 음원(111)은 음향 신호의 발생 시, 음원(111)이 해수의 영향으로 자리를 이탈하지 않도록 앵커(113)로 고정할 수 있다. 음원부(110)는 트리거(trigger) 기능을 통해 정확한 음파 도달 시간이 측정할 수 있다.
수신부(120)는 복수 개의 수신기(121, 122)로 구성되어 음원부(110)에서 발생된 음향 신호를 수신할 수 있다.
수신부(120)는 동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직적으로 분포하는 수직 배열의 수신기(121)를 포함할 수 있다. 또한, 수신부(120)는 동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평적으로 분포하는 수평 배열의 수신기(122)를 포함할 수 있다.
이러한 수신부(120)는 부이(123)와 연결될 수 있으며, 수직 배열의 수신기(121)는 부이(123) 아래에 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직으로 위치되며, 수평 배열의 수신기(122)는 수직 배열의 수신기 중 가장 아래에 배치되는 수신기의 수심과 동일한 수심에 위치하며, 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평으로 위치될 수 있다. 이 때, 수평 배열의 수신기(122)는 위치 제어를 위해 수평 배열 부분에 버드(122a)를 장착하여 일정한 수심을 유지할 수 있다.
수신부(120)는 수신기(121, 122)에서 취득한 음향 신호에 대해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(125), 디지털 신호로 변환된 자료를 저장하는 데이터 저장부(126), 및 저장된 자료를 RF 통신을 통하여 외부로 송신하는 RF 통신기(124)를 포함할 수 있다. 여기서, 수신기(121, 122)는 부이(123)에 연결되며, 부이(123)에 A/D 컨버터(125), 데이터 저장부(126) 및 RF 통신기(124)가 구성될 수 있다.
자료 취득부는 수신부(120)를 통해 취득한 자료를 저장 및 외부로 송신할 수 있다. 그리고, 매트랩(matlab)으로 제작한 자료 취득 프로그램을 통하여 RF 통신으로 송수신한 자료를 실시간으로 확인 가능하다.
아래에서 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템의 각 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템의 음원부(110)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 음향 신호를 발생시키는 음원부(110)는 1 개의 음원(111)으로 구성될 수 있다. 음원(111)은 선박으로 예인을 하며, 윈치(112)를 이용하여 음원(111)의 수심 변화가 가능하다. 음향 신호를 발생시킬 때 음원(111)이 해수의 영향으로 자리를 이탈하지 않게 하기 위해서 앵커(113)로 고정을 할 수 있도록 설계할 수 있다. 또한, 음향 신호가 발생하는 위치 파악을 위하여 GPS를 장착할 수 있다. 음향 신호를 조절할 수 있는 컨트롤러(114)는 선박에 위치하고 있으며, 음원(111)과 연결된 케이블을 통하여 음원(111)의 작동 및 음향 신호의 변수 설정을 조절할 수 있다. 트리거(trigger) 기능이 포함되어 있으며, 트리거(trigger) 기능을 통하여 정확한 음파 도달 시간이 측정 가능하게 할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템의 수신부(120)를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 신호를 수신하는 수신부(120)는 여러 개의 수신기(121, 122)로 구성될 수 있다. 수신부(120)는 부이(123)와 연결되어 있으며, 부이(123)에는 A/D 컨버터(converter, 125), 배터리팩, GPS, 데이터 저장부(126), RF 통신기(124)가 구성될 수 있다. RF 통신으로 통하여 취득되는 자료를 실시간으로 확인이 가능하며, 데이터 저장부(126)를 통하여 백업 기능을 가질 수 있다. 수신기(121, 122)의 배열은 수직 배열과 수평 배열로 구성될 수 있으며, 수직 배열은 부이(123) 아래에 일정한 간격으로 여러 개의 수신기가 수직으로 위치되며, 위치 고정을 위하여 앵커로 고정할 수 있다. 수평 배열의 수신기(122)는 수직 배열의 마지막 수신기의 수심과 같은 수심에 위치하며, 일정한 간격으로 여러 개의 수신기가 수평으로 위치될 수 있다. 이 때, 수평 배열의 수신기(122)의 위치 제어를 위하여 수평 배열 부분에 버드(122a)를 장착하여 일정한 수심 유지가 가능하게 할 수 있다. 수신기(121, 122)의 수직 배열과 수평 배열의 조합으로 통하여 자료 취득 범위를 광범위하게 가능하도록 할 수 있다.
취득한 자료를 저장 및 송신하는 자료 취득부는 A/D 컨버터(125)를 통해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장하며, 취득된 자료를 RF 통신을 통하여 송신할 수 있다. 매트랩(matlab)으로 제작한 자료 취득 프로그램을 통하여 RF 통신으로 송수신한 자료를 실시간으로 확인이 가능하다. 수신부(120)에서 수신된 신호는 데이터 저장부(126)에 저장될 수 있다.
한편, 도 6은 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템의 탐사 모식도를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 방법은, 음원부(110)의 음원(111)의 수심 조절 후, 음파의 도달 시간을 측정하기 위해 음향 신호를 발생시키는 단계(S110) 및 복수 개의 수신기(121, 122)로 구성되는 수신부(120)를 통해 음원부(110)에서 발생된 음향 신호를 수신하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
수신부(120)를 통해 취득한 자료를 자료 취득부를 통해 저장 및 외부로 송신하는 단계(S130)를 더 포함할 수 있다.
아래에서 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 방법의 각 단계를 보다 상세히 설명한다.
일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 방법은 도 2 내지 도 6에서 설명한 일 실시예에 따른 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템을 통해 보다 구체적으로 설명할 수 있다.
단계(S110)에서, 음원부(110)의 음원(111)의 수심 조절 후, 음파의 도달 시간을 측정하기 위해 음향 신호를 발생시킬 수 있다.
단계(S120)에서, 복수 개의 수신기(121, 122)로 구성되는 수신부(120)를 통해 음원부(110)에서 발생된 음향 신호를 수신할 수 있다.
수신부(120)는 동일한 간격으로 복수 개의 수신기(121, 122)가 수직적으로 분포하는 수직 배열의 수신기(121) 및 동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평적으로 분포하는 수평 배열의 수신기(122)를 포함할 수 있다.
수신부(120)는 부이(123)와 연결되며, 수직 배열의 수신기(121)는 부이(123) 아래에 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직으로 위치되며, 수평 배열의 수신기(122)는 수직 배열의 수신기 중 가장 아래에 배치되는 수신기의 수심과 동일한 수심에 위치하며, 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평으로 위치될 수 있다.
수신부(120)는 수신기(121, 122)에서 취득한 음향 신호에 대해 A/D 컨버터(125)를 통해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있고, 디지털 신호로 변환된 자료를 데이터 저장부(126)에 저장할 수 있다. 그리고, 저장된 자료를 RF 통신기(124)의 RF 통신을 통하여 외부로 송신할 수 있다.
단계(S130)에서, 수신부(120)를 통해 취득한 자료를 자료 취득부를 통해 저장 및 외부로 송신할 수 있다. 여기서, 자료 취득부는 매트랩(matlab)으로 제작한 자료 취득 프로그램을 통하여 RF 통신으로 송수신한 자료를 실시간으로 확인 가능하다.
이상과 같이, 실시예들을 따르면 음원(111)의 수심 변화를 통한 여러 개의 음원(111)이 있는 것과 동일한 효과로 인하여 광범위한 지역의 해양 매질 특성을 분석 가능하게 하고, 수직 배열 및 수평 배열의 수신기(121, 122)의 조합을 통하여 자료 취득 범위를 광범위하게 넓힐 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 시스템에 있어서,
    음원의 수심 변화가 가능하고, 음파의 도달 시간을 측정하기 위해 음향 신호를 발생시키는 음원부; 및
    복수 개의 수신기로 구성되어 상기 음원부에서 발생된 상기 음향 신호를 수신하는 수신부
    를 포함하고,
    상기 음원부는,
    선박으로 예인하고 윈치를 통해 수심 조절하여 수직 방향으로 이동이 가능한 1 개의 음원;
    상기 음원의 상기 음향 신호가 발생하는 위치를 파악하는 GPS; 및
    상기 선박에 구성되어 상기 음원과 연결된 케이블을 통하여 상기 음원의 작동 및 상기 음향 신호의 변수 설정을 통해 상기 음향 신호를 조절하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 음원의 수심 변화를 이용하여 음향 신호를 발생시켜 복수 개의 음원이 수직 방향으로 존재하는 효과를 모사함에 따라 광범위한 지역의 해양 매질 특성을 분석 가능하도록 하고,
    수심 조절을 통해 수직 방향으로 이동이 가능한 상기 음원은, 상기 음향 신호의 발생 시, 상기 음원이 해수의 영향으로 자리를 이탈하지 않도록 앵커로 고정하며,
    상기 수신부는,
    동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직적으로 분포하는 수직 배열의 수신기; 및
    동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평적으로 분포하는 수평 배열의 수신기를 포함하는, 해양 음향 토모그래피 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신부를 통해 취득한 자료를 저장 및 외부로 송신하는 자료 취득부
    를 더 포함하는, 해양 음향 토모그래피 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 음원부는,
    트리거(trigger) 기능을 통해 정확한 음파 도달 시간이 측정하는 것
    을 특징으로 하는, 해양 음향 토모그래피 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는,
    부이와 연결되며, 상기 수직 배열의 수신기는 상기 부이 아래에 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직으로 위치되며, 상기 수평 배열의 수신기는 상기 수직 배열의 수신기 중 가장 아래에 배치되는 수신기의 수심과 동일한 수심에 위치하며, 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평으로 위치되는 것
    을 특징으로 하는, 해양 음향 토모그래피 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수평 배열의 수신기는,
    위치 제어를 위해 수평 배열 부분에 버드를 장착하여 일정한 수심을 유지하는 것
    을 특징으로 하는, 해양 음향 토모그래피 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 수신기에서 취득한 상기 음향 신호에 대해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터;
    상기 디지털 신호로 변환된 자료를 저장하는 데이터 저장부; 및
    저장된 상기 자료를 RF 통신을 통하여 외부로 송신하는 RF 통신기
    를 포함하는, 해양 음향 토모그래피 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수신기는,
    부이에 연결되며, 상기 부이에 상기 A/D 컨버터, 상기 데이터 저장부 및 상기 RF 통신기가 구성되는 것
    을 특징으로 하는, 해양 음향 토모그래피 시스템.
  11. 자료 송수신 범위 향상을 위한 해양 음향 토모그래피 방법에 있어서,
    음원부의 음원의 수심 조절 후, 음파의 도달 시간을 측정하기 위해 음향 신호를 발생시키는 단계; 및
    복수 개의 수신기로 구성되는 수신부를 통해 상기 음원부에서 발생된 상기 음향 신호를 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 음원부는,
    선박으로 예인하고 윈치를 통해 수심 조절하여 수직 방향으로 이동이 가능한 1 개의 음원;
    상기 음원의 상기 음향 신호가 발생하는 위치를 파악하는 GPS; 및
    상기 선박에 구성되어 상기 음원과 연결된 케이블을 통하여 상기 음원의 작동 및 상기 음향 신호의 변수 설정을 통해 상기 음향 신호를 조절하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 음원의 수심 변화를 이용하여 음향 신호를 발생시켜 복수 개의 음원이 수직 방향으로 존재하는 효과를 모사함에 따라 광범위한 지역의 해양 매질 특성을 분석 가능하도록 하고,
    수심 조절을 통해 수직 방향으로 이동이 가능한 상기 음원은, 상기 음향 신호의 발생 시, 상기 음원이 해수의 영향으로 자리를 이탈하지 않도록 앵커로 고정하며,
    상기 수신부는,
    동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직적으로 분포하는 수직 배열의 수신기; 및
    동일한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평적으로 분포하는 수평 배열의 수신기를 포함하는, 해양 음향 토모그래피 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수신부를 통해 취득한 자료를 자료 취득부를 통해 저장 및 외부로 송신하는 단계
    를 더 포함하는, 해양 음향 토모그래피 방법.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 수신부는,
    부이와 연결되며, 상기 수직 배열의 수신기는 상기 부이 아래에 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수직으로 위치되며, 상기 수평 배열의 수신기는 상기 수직 배열의 수신기 중 가장 아래에 배치되는 수신기의 수심과 동일한 수심에 위치하며, 일정한 간격으로 복수 개의 수신기가 수평으로 위치되는 것
    을 특징으로 하는, 해양 음향 토모그래피 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 수신부를 통해 상기 음원부에서 발생된 상기 음향 신호를 수신하는 단계는,
    상기 수신기에서 취득한 상기 음향 신호에 대해 A/D 컨버터를 통해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;
    상기 디지털 신호로 변환된 자료를 데이터 저장부에 저장하는 단계; 및
    저장된 상기 자료를 RF 통신기의 RF 통신을 통하여 외부로 송신하는 단계
    를 포함하는, 해양 음향 토모그래피 방법.
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