KR20160119452A - 예인 배열 소나의 형상 추정 방법 및 추정 장치 - Google Patents

예인 배열 소나의 형상 추정 방법 및 추정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160119452A
KR20160119452A KR1020150048101A KR20150048101A KR20160119452A KR 20160119452 A KR20160119452 A KR 20160119452A KR 1020150048101 A KR1020150048101 A KR 1020150048101A KR 20150048101 A KR20150048101 A KR 20150048101A KR 20160119452 A KR20160119452 A KR 20160119452A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
array
sonar
estimating
sensor
shape
Prior art date
Application number
KR1020150048101A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101685084B1 (ko
Inventor
김종혁
서태일
류존하
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020150048101A priority Critical patent/KR101685084B1/ko
Publication of KR20160119452A publication Critical patent/KR20160119452A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101685084B1 publication Critical patent/KR101685084B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52003—Techniques for enhancing spatial resolution of targets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B45/00—Arrangements or adaptations of signalling or lighting devices
    • B63B45/08—Arrangements or adaptations of signalling or lighting devices the devices being acoustic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52001—Auxiliary means for detecting or identifying sonar signals or the like, e.g. sonar jamming signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 예인 배열 소나의 형상 추정 방법 및 추정 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 방법은 1번째 방위센서의 위치 정보(
Figure pat00115
) 및 N개의 방위센서 각각의 측정값(
Figure pat00116
)을 입력하는 단계(S100); 상기 1번째 방위센서를 기준으로 i번째 방위센서와 i+1번째 방위센서 사이의 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 단계(S200); 및 N번째 방위센서까지 상기 추정하는 단계(S200)를 반복하는 단계(S300);를 포함한다. 본 발명에 따르면, 종래 기술에 비해 간단한 연산식을 사용하여, 예인 배열 소나의 형상의 복잡도에 관계없이 실시간으로 예인 배열 소나의 형상을 정확하게 추정할 수 있다.

Description

예인 배열 소나의 형상 추정 방법 및 추정 장치{A METHOD TO ESTIMATE THE SHAPE OF TOWED ARRAY SONAR AND AN APPARATUS THEREOF}
본 발명은 예인 배열 소나의 형상 추정 방법 및 추정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예인 배열 소나에 등간격으로 설치된 방위센서를 이용하여 예인 배열 소나의 전체적인 형상을 추정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
물속에서는 전자파가 전달되지 못하므로 음향 탐지가 유일한 수단이며 음향 탐지장비를 소나(SONAR: Sound Navigation Ranging)라고 한다. 소나는 음파 사용방법에 따라 수동 소나(Passive Sonar)와 능동 소나(Active Sonar)로 구분한다. 능동소나는 발생한 음파가 표적에 반사되는 신호로 수중 표적을 탐지하는 장비로서 표적의 방위와 거리를 알 수 있고, 수동소나는 표적이 발생하는 음파를 탐지하는 장비로소 표적의 방위를 알 수 있다.
수동 소나는 잠수함을 탐지하기 위하여 군사적인 목적으로 주로 사용되고 있다. 대표적인 수동 소나로는 잠수함을 탐지하기 위해 해저에 설치된 음향 감시 시스템(SOSUS: Sound Surveillance System)과 함정에서 사용되는 예인 배열 소나(TAS: Towed Array Sonar) 등이 있다. 수동 소나는 잠수함 등의 표적이 방사한 잡음을 수신하여 표적의 방위, 거리 및 이동속도 등의 정보를 얻고, 더욱이 수신신호의 주파수 스펙트럼을 분석하여 표적을 식별한다. 수동 소나의 기본적인 구성은 음파를 수신하는 수파기와 수파신호를 증폭하고 처리하는 수신기 및 표시기로 되어 있다.
상기 예인 배열 소나는 그 형상을 정확히 추정하지 않으면 예인 배열 소나의 측정값을 기반으로 하는 표적기동분석 결과에 편차(bias)가 발생하게 된다. 즉, 예인 배열 소나의 형성을 정확히 추정할수록 예인 배열 소나의 표적기동분석 성능이 향상되는 것이다. 상기 표적기동분석은 소나로부터 탐지추적된 표적의 방위 및 주파수 정보를 이용하여 표적의 기동 정보인 상대거리, 속력, 침로를 분석하는 기술이다.
종래 기술에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 방법은 자함 뒤에 끌려다니는 예인 배열 소나가 곧게 펴져 있다고 가정하였다. 그러나 이러한 방법은 자함이 기동할 경우, 예인 배열 소나가 휘어지므로 예인 배열 소나의 형상을 정확히 추정할 수 없는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 방위 센서를 이용하여 예인 배열 소나의 형상을 다항식으로 모사하는 방법이 있었다. 그렇지만, 예인 배열 소나의 휘어진 정도(곡률)이 커서 거의 원형을 이룰 경우에는 다항식으로 모사 할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 다항식으로 모사 할 경우, 고차식이 되거나 방위센서의 개수가 증가할수록 연산시간이 기하급수적으로 증가하는 문제점이 있었다.
조요한 외, "방위 센서를 이용한 배열 형상 추정기법", 한국소음진동공학회지, pp.886-891, 2000년
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 방위센서의 측정값을 직접적으로 이용하여 예인 배열 소나의 형상을 추정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 방법은 1번째 방위센서의 위치 정보(
Figure pat00001
) 및 N개의 방위센서 각각의 방위각 측정값(
Figure pat00002
)을 입력하는 단계(S100); 상기 1번째 방위센서를 기준으로 i번째 방위센서와 i+1번째 방위센서 사이의 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 단계(S200); 및 N번째 방위센서까지 상기 추정하는 단계(S200)를 반복하는 단계(S300);를 포함한다.
상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나의 위치(
Figure pat00003
)에 상기 i번째 방위센서의 위치 정보(
Figure pat00004
)를 입력하는 단계(S210);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 이동한 지점에서의 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00005
)을 추정하는 단계(S220);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00006
)을 추정하는 단계(S220)는 하기의 수식에 따라 상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00007
)을 추정하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00008
(여기서,
Figure pat00009
는 i번째 센서에서 측정된 방위각이고,
Figure pat00010
는 각 방위센서들 사이의 거리이며,
Figure pat00011
은 각 방위센서들 사이에서 이동하는 단위길이임.)
상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 이동한 지점에서의 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 단계(S230);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 단계(S230)는 하기의 수식에 따라 상기 예인 배열 소나의 위치정보(
Figure pat00012
) 및 상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00013
)을 이용하여, 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 이동한 지점에서의 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 더 이동하는 단계(S240);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 추정하는 단계(S200)는 총 이동한 단위길이의 합이 각 방위센서 사이의 길이(
Figure pat00014
) 미만인지 판단하는 단계(S250);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 총 이동한 단위길이의 합이 상기 각 방위센서 사이의 길이(
Figure pat00015
) 미만인 경우에는 상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00016
)을 추정하는 단계(S220)를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 총 이동한 단위길이의 합이 상기 각 방위센서 사이의 길이(
Figure pat00017
) 이상인 경우에는 추정된 예인 배열 소나의 위치를 상기 i+1번째 방위센서의 위치로 추정하는 단계(S260);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 예인 배열 소나의 위치를 상기 i+1번째 방위센서의 위치로 추정하는 단계(S260) 후 상기 반복하는 단계(S300)를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 추정방법은 제 1항의 1번째 방위센서의 위치 정보(
Figure pat00018
) 및 N개의 방위센서 각각의 측정값(
Figure pat00019
)을 입력하는 단계(S100); 입력된 N개의 방위센서 각각의 측정값(
Figure pat00020
)의 평균값을 산출하는 단계(S400); 산출된 평균값과 입력된 N개의 방위센서 각각의 측정값(
Figure pat00021
)의 차이가 모두 기 설정된 기준 값 미만인 경우에는 예인 배열 소나의 형상이 직선인 것으로 추정하는 단계(S500); 및 산출된 평균값과 입력된 N개의 방위센서 각각의 측정값(
Figure pat00022
)의 차이 중 어느 하나 이상이 기 설정된 기준 값 이상인 경우에는 예인 배열 소나의 형상이 직선이 아닌 것으로 추정하는 단계(S600);를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 깊이 추정 방법은 예인 배열 소나의 자함 측 끝단에 배치된 제 1 깊이 측정센서 및 자함의 반대 측 끝단에 배치된 제 2 깊이 측정센서로부터 측정값을 입력받는 단계(S10); 및 입력된 측정값으로부터 하기의 수식에 따라 상기 제 1 깊이 측정센서로부터
Figure pat00023
만큼 이동한 지점의 예인 배열 소나의 깊이를 추정하는 단계(S20);를 포함한다.
Figure pat00024
(여기서, L은 예인 배열 소나의 길이,
Figure pat00025
는 제 1 깊이 측정센서의 측정값,
Figure pat00026
은 제 2 깊이 측정센서의 측정값임.)
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 장치는 상기 방법 중 어느 하나 이상이 저장된 저장매체(100); 동일한 간격으로 배치된 N개의 방위센서(210) 및 양 끝단에 배치된 깊이측정센서(220)를 구비한 예인 배열 소나(200); 상기 방위센서(210) 및 상기 깊이측정센서(220)의 정보를 수신하여, 상기 저장매체(100)에 저장된 방법에 따라, 예인 배열 소나의 형상, 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 또는 예인 배열 소나의 깊이 중 어느 하나 이상을 추정하는 제어부(300); 및 상기 제어부(300)에서 추정된 예인 배열 소나의 형상, 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 또는 예인 배열 소나의 깊이 중 어느 하나 이상을 표시하는 표시부(400);를 포함한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래 기술에 비해 간단한 연산식을 사용하여, 예인 배열 소나의 형상의 복잡도에 관계없이 실시간으로 예인 배열 소나의 형상을 정확하게 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 방법의 개략적인 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 방법의 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 방법에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 추정방법의 순서도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 깊이 추정 방법의 순서도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 장치의 블록도.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 방법의 개략적인 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 방법의 순서도이다. 도 1 및 도 2를 참조할 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 방법은 1번째 방위센서의 위치 정보(
Figure pat00027
) 및 N개의 방위센서 각각의 측정값(
Figure pat00028
)을 입력하는 단계(S100); i번째 방위센서와 i+1번째 방위센서 사이의 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 단계(S200); 및 N번째 방위센서까지 상기 추정하는 단계(S200)를 반복하는 단계(S300);를 포함한다.
그 전제로서, 예인 배열 소나(200)의 각 부분들의 방향을 측정하는 N개의 방위센서(210)가 예인 배열 소나(200)에 등간격으로 설치된다. 또한, 인접한 두 개의 방위센서(210) 사이에서는 단위길이(l)당 예인 배열 소나(200)가 휘는 각도의 변화율은 일정한 것으로 본다. 예인 배열 소나(200)의 총 길이를 L로 놓으면 각 방위센서 사이의 예인 배열 소나(200)의 길이는
Figure pat00029
이다. 또한, 예인 배열 소나(200)의 맨 앞에 설치된 방위센서부터 맨 뒤의 방위센서까지 각도 측정값은
Figure pat00030
로 정의한다. 여기서
Figure pat00031
는 i번째 센서 위치에서 진북(또는 진남)기준 시계방향으로 측정한 예인 배열 소나(200)의 방향 값이다. 인접한 두 방위센서 사이에서 단위 길이당 예인 배열 소나(200)의 휘는 각도의 변화율은 일정하므로, i번째 센서와 i+1번째 센서 사이에서 단위 길이당 방향 변화율은
Figure pat00032
이다.
예인 배열 소나(200)의 맨 앞에는 1번째 방위센서가 위치한다. 상기 입력하는 단계(S100)에서는 예인 배열 소나(200)의 1번째 방위센서의 위치정보(
Figure pat00033
) 및 예인 배열 소나(200)의 맨 앞에 설치된 방위센서부터 맨 뒤의 방위센서까지 방위각 측정값(
Figure pat00034
)이 입력된다. 이에 따르면, 첫 번째 방위센서와 두 번째 방위센서 사이에서 단위 길이당 방위 변화율은
Figure pat00035
이다.
상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나의 위치(
Figure pat00036
)에 i번째 방위센서의 위치 정보(
Figure pat00037
)를 입력하는 단계(S210); 상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 이동한 지점에서의 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00038
)을 추정하는 단계(S220); 상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 이동한 지점에서의 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 단계(S230); 상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 더 이동하는 단계(S240); 상기 추정하는 단계(S200)는 총 이동한 단위길이의 합이 각 방위센서 사이의 길이(
Figure pat00039
) 미만인지 판단하는 단계(S250); 및 상기 총 이동한 단위길이의 합이 상기 각 방위센서 사이의 길이(
Figure pat00040
) 이상인 경우에는 추정된 예인 배열 소나의 위치를 i+1번째 방위센서의 위치로 추정하는 단계(S260);를 포함한다.
상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00041
)을 추정하는 단계(S220)는 하기의 수식에 따라 상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00042
)을 추정하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00043
(여기서,
Figure pat00044
는 i번째 센서에서 측정된 방위각이고,
Figure pat00045
는 각 방위센서들 사이의 거리이며,
Figure pat00046
은 각 방위센서들 사이에서 이동하는 단위길이임.)
즉, 첫 번째 방위센서부터 두 번째 방위센서를 향하여 단위길이(l,
Figure pat00047
) 만큼 이동한 위치에서 예인 배열 소나(200)의 방위각은
Figure pat00048
이다. 상기 단위길이(l)는 1로 설정될 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 예인 배열 소나(200)의 전체 길이 또는 예인 배열 소나(200)에서 방위센서 간의 거리 등에 따라 달리 설정될 수 있다. 이하 상기 단위길이(l)가 1로 설정된 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 단계(S230)는 하기의 수식에 따라 상기 예인 배열 소나의 위치정보(
Figure pat00049
) 및 상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00050
)을 이용하여, 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 센서로부터 단위길이(l)만큼 이동한 지점에서의 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 예인 배열 소나(200) 맨 앞의 위치(
Figure pat00051
)로부터 예인 배열 소나(200) 상에서 기 설정된 단위길이(l)인 1만큼 이동한 위치에서 예인 배열 소나(200)의 방향은
Figure pat00052
이므로,
Figure pat00053
로부터 예인 배열 소나(200) 상에서 단위길이(l) 1만큼 이동한 위치는
Figure pat00054
로 추정된다.
추정된 상기 위치정보(
Figure pat00055
)를 예인 배열 소나의 위치정보(
Figure pat00056
)에 입력한 후(S230), 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 센서로부터 기 설정된 단위길이(l)인 1만큼 더 이동하는 단계(S240)를 수행한다.
즉, 예인 배열 소나(200)의 맨 앞의 위치(
Figure pat00057
)에서 단위길이(l)만큼 2번 이동한 위치는
Figure pat00058
로 추정된다. 이를 반복하면 예인 배열 소나(200)의 맨 앞의 위치(
Figure pat00059
)에서 단위길이(l)만큼 n번 이동한 위치는
Figure pat00060
로 추정된다.
이후, 총 이동한 단위길이의 합이 각 방위센서 사이의 길이(
Figure pat00061
) 미만인지 판단하는 단계(S250)를 수행하고, 상기 총 이동한 단위길이의 합이 상기 각 방위센서 사이의 길이(
Figure pat00062
) 미만인 경우에는 상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00063
)을 추정하는 단계(S220)를 수행한다. 이를 반복하면, 첫 번째 방위센서의 위치(
Figure pat00064
)로부터 예인 배열 소나(200) 상에서 길이
Figure pat00065
까지 이동하면서 위 방법을 반복적으로 적용하면 두 번째 방위센서가 설치된 곳의 위치(
Figure pat00066
)를 추정할 수 있다. 두 번째 방위센서부터 세 번째 방위센서까지 단위 길이당 방향 변화율은
Figure pat00067
이다. 이 변화율을 이용하여 두 번째 방위센서부터 세 번째 방위센서까지 단위 길이만큼씩 이동하면서 세 번째 방위센서의 위치(
Figure pat00068
)를 추정할 수 있다.
상기 N번째 방위센서까지 상기 추정하는 단계(S200)를 반복하는 단계(S300)는 i가 N이 될 때까지 상기 추정하는 단계(S200)를 반복한다. 즉, 상기에서 적용한 방법을 첫 번째 방위센서의 위치(
Figure pat00069
)부터 맨 마지막 방위센서의 위치(
Figure pat00070
)까지 적용하면 예인 배열 소나(200)의 각 단위길이(l) 마다의 모든 위치를 추정할 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 방법에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 3에서 단위길이(l)는 1 m이고, 예인 배열 소나(200)의 총 길이(L)는 500 m 이며, 첫 번째 방위센서가 설치된 위치(
Figure pat00071
)는 원점(0, 0)이다. 예인 배열 소나(200) 상에는 총 4개의 방위센서(210)가 있다. 첫 번째 방위센서의 측정값(
Figure pat00072
)은 0
Figure pat00073
이고, 두 번째 방위센서의 측정값(
Figure pat00074
)은 60
Figure pat00075
이고, 세 번째 방위센서의 측정값(
Figure pat00076
)은 90
Figure pat00077
이고, 네 번째 방위센서의 측정값(
Figure pat00078
)은 0
Figure pat00079
이다. 또한, 첫 번째 방위센서는 사각형으로 표시되고, 나머지 방위센서들은 삼각형으로 표시되며, 추정된 예인 배열 소나(200)의 형상은 원형으로 표시되고, 추정된 예인 배열 소나(200)의 중심점은 마름모형으로 표시하였다. 상기 도 3을 참조할 때, 본 발명은 종래 기술에 비해 간단한 연산식을 사용하여, 예인 배열 소나의 형상의 복잡도에 관계없이 단시간 내에 예인 배열 소나의 형상을 정확하게 추정할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 예인 배열 소나(200)의 형상을 정확히 추정함으로써 측정 표적이 예인 배열 소나의 왼쪽 또는 오른쪽에 존재하는지 여부를 명확히 구분할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 추정방법의 순서도이다. 도 4를 참조할 때 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 추정방법은 제 1항의 1번째 센서의 위치 정보(
Figure pat00080
) 및 N개의 방위센서 각각의 측정값(
Figure pat00081
)을 입력하는 단계(S100); 입력된 N개의 방위센서 각각의 측정값(
Figure pat00082
)의 평균값을 산출하는 단계(S400); 산출된 평균값과 입력된 N개의 방위센서 각각의 측정값(
Figure pat00083
)의 차이가 모두 기 설정된 기준 값 미만인 경우에는 예인 배열 소나의 형상이 직선인 것으로 추정하는 단계(S500); 및 산출된 평균값과 입력된 N개의 방위센서 각각의 측정값(
Figure pat00084
)의 차이 중 어느 하나 이상이 기 설정된 기준 값 이상인 경우에는 예인 배열 소나의 형상이 직선이 아닌 것으로 추정하는 단계(S600);를 포함한다.
상기 기 설정된 기준 값은 예인 배열 소나(200)의 전체 길이 또는 예인 배열 소나(200)에서 방위센서 간의 거리 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
표적기동분석을 위해서는 예인 배열 소나(200)의 형상이 직선인 경우의 측정값을 사용하는 것이 유리하다. 따라서 본 발명을 이용하여, 예인 배열 소나(200)의 형상이 직선인지 여부를 추정함으로써, 표적기동분석을 보다 정밀하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 깊이 추정 방법의 순서도이다. 도 5를 참조할 때, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 깊이 추정 방법은 예인 배열 소나의 자함 측 끝단에 배치된 제 1 깊이 측정센서 및 자함의 반대 측 끝단에 배치된 제 2 깊이 측정센서로부터 측정값을 입력받는 단계(S10); 및 입력된 측정값으로부터 하기의 수식에 따라 상기 제 1 깊이 측정센서로부터
Figure pat00085
만큼 이동한 지점의 예인 배열 소나의 깊이를 추정하는 단계(S20);를 포함한다.
Figure pat00086
(여기서, L은 예인 배열 소나의 길이,
Figure pat00087
는 제 1 깊이 측정센서의 측정값,
Figure pat00088
은 제 2 깊이 측정센서의 측정값임.)
즉, 상기 예인 배열 소나(200)의 형상 추정 방법을 상기 예인 배열 소나(200)의 깊이를 추정하는 방법까지 확장하는 것이다. 이때, 상기 제 1 깊이 측정 센서 및 상기 제 2 깊이 측정 센서 사이에서의 단위길이당 깊이 변화율이 일정한 것으로 본다. 상기 예인 배열 소나(200)의 형상 추정 방법 및 상기 예인 배열 소나(200)의 깊이를 추정하는 방법을 동시에 적용하면, 보다 정밀한 예인 배열 소나의 형상을 추정할 수 있고, 이에 따라 예인 배열 소나의 표적기동분석 성능이 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 장치의 블록도이다. 도 6을 참조할 때, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 예인 배열 소나의 형상 추정 장치는 상기 예인 배열 소나(200)의 형상 추정 방법, 상기 예인 배열 소나(200)의 형상의 직선 배열 여부 추정방법 또는 상기 예인 배열 소나(200)의 깊이 추정 방법 중 어느 하나 이상이 저장된 저장매체(100); 동일한 간격으로 배치된 N개의 방위센서(210) 및 양 끝단에 배치된 깊이측정센서(220)를 구비한 예인 배열 소나(200); 상기 방위센서(210) 및 상기 깊이측정센서(220)의 정보를 수신하여, 상기 저장매체(100)에 저장된 방법에 따라, 예인 배열 소나의 형상, 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 또는 예인 배열 소나의 깊이 중 어느 하나 이상을 추정하는 제어부(300); 및 상기 제어부(300)에서 추정된 예인 배열 소나의 형상, 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 또는 예인 배열 소나의 깊이 중 어느 하나 이상을 표시하는 표시부(400);를 포함한다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 저장매체
200 예인 배열 소나
210 방위센서
220 깊이측정센서
300 제어부
400 표시부

Claims (15)

1번째 방위센서의 위치 정보(
Figure pat00089
) 및 N개의 방위센서 각각의 방위각 측정값(
Figure pat00090
)을 입력하는 단계(S100);
상기 1번째 방위센서를 기준으로 i번째 방위센서와 i+1번째 방위센서 사이의 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 단계(S200); 및
N번째 방위센서까지 상기 추정하는 단계(S200)를 반복하는 단계(S300);
를 포함하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
제 1항에 있어서,
상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나의 위치(
Figure pat00091
)에 i번째 센서의 위치 정보(
Figure pat00092
)를 입력하는 단계(S210);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
제 2항에 있어서,
상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 이동한 지점에서의 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00093
)을 추정하는 단계(S220);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
제 3항에 있어서,
상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00094
)을 추정하는 단계(S220)는 하기의 수식에 따라 상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00095
)을 추정하는 것을 특징으로 하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
Figure pat00096

(여기서,
Figure pat00097
는 i번째 센서에서 측정된 방위각이고,
Figure pat00098
는 각 센서들 사이의 거리이며,
Figure pat00099
은 각 센서들 사이에서 이동하는 단위길이임.)
제 4항에 있어서,
상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 이동한 지점에서의 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 단계(S230);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
제 5항에 있어서,
상기 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 단계(S230)는 하기의 수식에 따라 상기 예인 배열 소나의 위치정보(
Figure pat00100
) 및 상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00101
)을 이용하여, 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 이동한 지점에서의 예인 배열 소나의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
제 6항에 있어서,
상기 추정하는 단계(S200)는 예인 배열 소나 상에서 상기 i번째 방위센서로부터 단위길이(l)만큼 더 이동하는 단계(S240);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
제 7항에 있어서,
상기 추정하는 단계(S200)는 총 이동한 단위길이의 합이 각 방위센서 사이의 길이(
Figure pat00102
) 미만인지 판단하는 단계(S250);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
제 8항에 있어서,
상기 총 이동한 단위길이의 합이 상기 각 방위센서 사이의 길이(
Figure pat00103
) 미만인 경우에는 상기 예인 배열 소나의 방위각(
Figure pat00104
)을 추정하는 단계(S220)를 수행하는 것을 특징으로 하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
제 8항에 있어서,
상기 총 이동한 단위길이의 합이 상기 각 방위센서 사이의 길이(
Figure pat00105
) 이상인 경우에는 추정된 예인 배열 소나의 위치를 상기 i+1번째 방위센서의 위치로 추정하는 단계(S260);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
제 10항에 있어서,
상기 예인 배열 소나의 위치를 i+1번째 방위센서의 위치로 추정하는 단계(S260) 후 상기 반복하는 단계(S300)를 수행하는 것을 특징으로 하는 예인 배열 소나의 형상 추정 방법.
제 1항의 1번째 방위센서의 위치 정보(
Figure pat00106
) 및 N개의 방위센서 각각의 방위각 측정값(
Figure pat00107
)을 입력하는 단계(S100);
입력된 N개의 방위센서 각각의 방위각 측정값(
Figure pat00108
)의 평균값을 산출하는 단계(S400);
산출된 평균값과 입력된 N개의 방위센서 각각의 방위각 측정값(
Figure pat00109
)의 차이가 모두 기 설정된 기준 값 미만인 경우에는 예인 배열 소나의 형상이 직선인 것으로 추정하는 단계(S500); 및
산출된 평균값과 입력된 N개의 방위센서 각각의 방위각 측정값(
Figure pat00110
)의 차이 중 어느 하나 이상이 기 설정된 기준 값 이상인 경우에는 예인 배열 소나의 형상이 직선이 아닌 것으로 추정하는 단계(S600);
를 포함하는 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 추정방법.
예인 배열 소나의 자함 측 끝단에 배치된 제 1 깊이 측정센서 및 자함의 반대 측 끝단에 배치된 제 2 깊이 측정센서로부터 측정값을 입력받는 단계(S10); 및
입력된 측정값으로부터 하기의 수식에 따라 상기 제 1 깊이 측정센서로부터
Figure pat00111
만큼 이동한 지점의 예인 배열 소나의 깊이를 추정하는 단계(S20);
를 포함하는 예인 배열 소나의 깊이 추정 방법.
Figure pat00112

(여기서, L은 예인 배열 소나의 길이,
Figure pat00113
는 제 1 깊이 측정센서의 측정값,
Figure pat00114
은 제 2 깊이 측정센서의 측정값임.)
제 1항 내지 제 13항의 방법 중 어느 하나 이상이 저장된 저장매체.
제 14항의 저장매체(100);
동일한 간격으로 배치된 N개의 방위센서(210) 및 양 끝단에 배치된 깊이측정센서(220)를 구비한 예인 배열 소나(200);
상기 방위센서(210) 및 상기 깊이측정센서(220)의 정보를 수신하여, 상기 저장매체(100)에 저장된 방법에 따라, 예인 배열 소나의 형상, 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 또는 예인 배열 소나의 깊이 중 어느 하나 이상을 추정하는 제어부(300); 및
상기 제어부(300)에서 추정된 예인 배열 소나의 형상, 예인 배열 소나의 형상의 직선 배열 여부 또는 예인 배열 소나의 깊이 중 어느 하나 이상을 표시하는 표시부(400);
를 포함하는 예인 배열 소나의 형상 추정 장치.
KR1020150048101A 2015-04-06 2015-04-06 예인 배열 소나의 형상 추정 방법 및 추정 장치 KR101685084B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150048101A KR101685084B1 (ko) 2015-04-06 2015-04-06 예인 배열 소나의 형상 추정 방법 및 추정 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150048101A KR101685084B1 (ko) 2015-04-06 2015-04-06 예인 배열 소나의 형상 추정 방법 및 추정 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160119452A true KR20160119452A (ko) 2016-10-14
KR101685084B1 KR101685084B1 (ko) 2016-12-09

Family

ID=57157296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150048101A KR101685084B1 (ko) 2015-04-06 2015-04-06 예인 배열 소나의 형상 추정 방법 및 추정 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101685084B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180096482A (ko) * 2017-02-20 2018-08-29 한양대학교 에리카산학협력단 수중 표적 움직임 분석 방법
KR101978186B1 (ko) * 2017-11-06 2019-05-14 소나테크 주식회사 예인 합성개구소나의 간섭계측 데이터 추출을 위한 배열센서 배치 방법
CN113589299A (zh) * 2021-07-05 2021-11-02 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种基于最优化模型的拖曳线列阵阵形估计方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102422634B1 (ko) 2017-10-22 2022-07-18 대우조선해양 주식회사 Tas 예인구 해수 유입 방지장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009083528A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Oki Electric Ind Co Ltd 線状被曳航体形状推定方法及び装置
KR20120108823A (ko) * 2011-03-25 2012-10-05 국방과학연구소 선 배열 소나 및 이의 표적방위 검출방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009083528A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Oki Electric Ind Co Ltd 線状被曳航体形状推定方法及び装置
KR20120108823A (ko) * 2011-03-25 2012-10-05 국방과학연구소 선 배열 소나 및 이의 표적방위 검출방법

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
조요한 외, "방위 센서를 이용한 배열 형상 추정기법", 한국소음진동공학회지, pp.886-891, 2000년
조요한. 방위센서를 이용한 배열 형상 추정 기법. 한국소음진동공학회지. 2000.10월, 제10권,제5호, pp.886-891..* *
최수진. 기울기센서 바이어스를 고려한 칼만필터 기반의 예인 선배열 센서 형상추정 기법. 경북대학교 대학원(전자공학부 정보통신공학전공) 학위논문. 2015.2월. pp.1-47..* *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180096482A (ko) * 2017-02-20 2018-08-29 한양대학교 에리카산학협력단 수중 표적 움직임 분석 방법
KR101978186B1 (ko) * 2017-11-06 2019-05-14 소나테크 주식회사 예인 합성개구소나의 간섭계측 데이터 추출을 위한 배열센서 배치 방법
CN113589299A (zh) * 2021-07-05 2021-11-02 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种基于最优化模型的拖曳线列阵阵形估计方法
CN113589299B (zh) * 2021-07-05 2023-11-28 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种基于最优化模型的拖曳线列阵阵形估计方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101685084B1 (ko) 2016-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2169422B1 (en) System and method for acoustic tracking an underwater vehicle trajectory
KR101685084B1 (ko) 예인 배열 소나의 형상 추정 방법 및 추정 장치
KR102374304B1 (ko) 미식별 수중신호 위치의 추정 방법 및 시스템
CN109541546A (zh) 一种基于tdoa的水下长基线声学定位方法
KR101196510B1 (ko) 표적 데이터의 수동적 결정 방법 및 장치
CN104977565A (zh) 一种基于分布式多阵列实现的水下目标三维定位方法
EP2937716B1 (en) Method for localizing a marine mammal in an underwater environment implemented by a PAM system, corresponding device, computer program product and non-transitory computer-readable carrier medium
JP6258310B2 (ja) 引き波検出装置、レーダ装置、引き波検出方法、及び引き波検出プログラム
RU2667330C1 (ru) Способ определения местоположения объектов гидроакустической пассивной системой в условиях многомодового распространения звука
KR102019281B1 (ko) 압축센싱 기반 수층 음속 구조 추정 방법 및 장치
CN117146830B (zh) 一种自适应多信标航位推算和长基线的紧组合导航方法
CN109975760A (zh) 基于双矢量重构的基阵安装误差角高精度标定方法和装置
KR101169215B1 (ko) 실시간 시뮬레이션을 위한 수중 운동체의 수동 소나 정보 추정 방법 및 이를 구비한 시뮬레이션 장치
RU2653956C1 (ru) Способ определения текущих координат цели в бистатическом режиме гидролокации
KR102329472B1 (ko) 수동측거소나 거리산출 오차보정장치 및 방법
CN116520247A (zh) 根据水下航行器上的水听器来估算目标声源位置的方法
KR101480834B1 (ko) 다중 경로 음파 전달 모델 및 표적 식별을 이용한 표적 기동분석 방법
KR101837845B1 (ko) 수중 표적 정보 획득 시스템 및 방법
KR20200066891A (ko) 2차원 마이크 어레이를 이용한 3차원 음원 위치 검출 장치 및 방법
JP2007333616A (ja) レーダ計測システム
JP6922262B2 (ja) ソーナー画像処理装置、ソーナー画像処理方法およびソーナー画像処理プログラム
CN106885567A (zh) 一种惯导协作定位方法及定位设备
KR101040153B1 (ko) 부착이동형 센서를 이용한 수상함의 기포항적의 물리적 특성 측정방법
KR20230059053A (ko) 수중에서 기동하는 표적의 위치를 추정하는 방법 및 장치
JP7306030B2 (ja) 目標運動推定装置及び目標運動推定方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant