KR20170059595A - 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템 - Google Patents

부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에 관한 것으로, 특히 설치 및 이동이 간편하여 원하는 지점에 설치 후, 수중운동체의 탐지와 이동경로를 효과적으로 파악할 수 있는 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에 관한 것이다.

Description

부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템{MONITORING SYSTEM FOR UNDERWATER OBJECT BY USING OF FLOATING MEASURING APPARATUS FOR RADIATED NOISE}
본 발명은 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에 관한 것으로, 특히 원하는 지역에 설치와 이동이 용이한 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에 관한 것이다.
일반적으로 각국은 해당 국가의 영역에 속하는 영해를 보호하고 관리기 위하여 여러 감시 장비를 사용하고 있으며, 이러한 감시 장비의 일 예로 해안을 감시하기 위해 육지에 설치된 영상감시장비와, 감시위성을 이용한 영상감시장비가 있다.
그러나, 육지의 영상감시장비로 해양을 감시하기에는 감시 범위가 너무 넓어 해상상황에 따라 수중운동체 등과 같은 표적을 찾기가 매우 어려우며, 레이더 역시 파도가 심해지면 사용할 수 없게 되는 문제점이 있다.
또한, 감시위성을 이용한 영상감시장비는 지속적으로 촬영된 영상을 이용하는데, 촬영된 영상만으로 해당 피아를 구분하므로, 수중운동체 등과 같이 숨어있는 물체는 감지하지 못한다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 해양의 수상 및 수중 표적을 탐지하기 위한 방법으로 음파를 이용하는 방법이 널리 사용되고 있으나, 해양에서 음파가 전달될 때 해류, 파도 등에 의한 물리적 특성을 비롯하여 해수의 화학적 특성, 온도 특성 등에 따라 복잡하게 변화되므로 수중운동체를 탐지하기가 어려우며, 통상 해저에 매립하여 설치되고 음파를 이용하는 매립형 감시장비를 사용하고 있으므로 감시구역을 벗어날 경우 수중운동체의 침투 사실이나 이동경로 등을 파악하기 어렵다는 문제가 있다.
해안 경계용 소형 잠수정 탐지 시스템 (특허출원 제10-1998-0044429)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 설치 및 이동이 간편하여 원하는 지점에 설치 후, 수중운동체를 감시할 수 있는 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템을 제공함에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템은 수면에 부유하도록 설치되는 부유체와, 상기 부유체의 하방으로 형성된 와이어와, 상기 와이어에 설치되어 음파를 송수신하는 트랜스듀서와, 상기 와이어에 설치되어 방사소음을 측정하는 수중청음기를 포함하는 부유식 방사소음측정장치가 적어도 2개 구비되되, 각각의 부유식 방사소음측정장치에 설치된 트랜스듀서 간에 음파를 송수신하며, 상기 음파의 손실 또는 변형 발생시 상기 수중청음기는 방사소음을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에 있어서, 상기 부유식 방사소음측정장치에는 적어도 2개의 트랜스듀서가 구비되고, 상기 트랜스듀서는 각기 다른 주파수 대역의 음파를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에 있어서, 상기 부유식 방사소음측정장치는 적어도 3개가 구비되어 동일한 주파수 대역의 음파를 송수신하는 트랜스듀서에 따른 감시층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에 있어서, 상기 부유식 방사소음측정장치에는 트랜스듀서와 수중청음기가 다수 개 구비되되, 상기 수중청음기는 트랜스듀서의 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에 있어서, 상기 음파의 손실 또는 변형 발생시, 상기 수중청음기를 작동시키고 상기 수중청음기로부터 측정된 방사소음을 분석하는 제어모듈이 더 포함된 것을 특징으로 한다.
본 발명인 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에 있어서, 상기 제어모듈은 적어도 3개의 수중청음기로부터 측정된 방사소음에 대하여 삼각측량법을 이용하여 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에 있어서, 상기 제어모듈은 트랜스듀서 간의 음파 송수신이 소정의 시간 간격으로 이루어지도록 제어가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 수면에 부유하는 부유체에 수중운동체를 감시하는데 필요한 감시수단인 트랜스듀서와 수중청음기가 설치되어 있어, 설치 및 이동이 간편하여 원하는 지점에 설치할 수 있으며, 각각의 부유식 방사소음측정장치에 설치된 트랜스듀서 간에 송수신하는 음파의 손실 또는 변형 발생시 수중청음기를 통해 방사소음을 측정하므로 수중운동체의 탐지와 이동경로를 효과적으로 파악할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템을 이용한 감시방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명인 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템은 첨부된 도면 도 1 내지 도 3을 참고로 상세하게 설명한다.
본 발명인 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 수면에 부유하도록 설치되는 부유체(110)와, 상기 부유체(110)의 하방으로 설치되어 수중운동체를 감시하는 감시수단이 설치된 부유식 방사소음측정장치(100)가 적어도 2개 구비되며, 복수의 부유식 방사소음측정장치(100)는 일정 간격으로 설치됨이 바람직하다.
상기 감시수단은 부유체(110)의 하방으로 형성된 와이어(140)에 설치되며, 음파를 송수신하는 트랜스듀서(120, transducer)와, 방사소음을 측정하는 수중청음기(130, hydrophone)을 포함한다.
여기서, 방사소음(Radiated Noise)은 수중운동체의 추진 기관, 감속기어, 프로렐러, 기계류 및 보조 기계류에서 주로 발생하는 소음인 기계류 소음(Machinery Noise)과, 수중운동체의 프로펠러에 의해 생성되는 소음인 프로펠러 소음(Propeller Noise)과, 수중운동체가 운행할 때 함체 및 주변의 난류의 흐름에 의해 발생되거나 함내 배관 계통을 지나는 유체 흐름에 의해 발생되어 함체에 전달되어 발생하는 소음인 유체 동역학적 소음(Hydrodynamic noise)를 의미한다.
상기와 같이 본 발명은 수면에 부유하는 부유체(110)에 수중운동체를 감시하는데 필요한 감시수단인 트랜스듀서(120)와 수중청음기(130)가 설치되어 있는바, 원하는 지점에 설치를 용이하게 할 수 있음은 물론, 이동 또한 간편하다.
구체적으로, 일 부유식 방사소음측정장치(100)에 설치된 트랜스듀서(120)는 상호 인접한 부유식 방사소음측정장치(100)에 설치된 트랜스듀서(120) 상호 간에 음파를 송수신하면서 수중을 감시하며, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 음파의 손실 또는 변형이 발생하는 등 이상신호 발생시 수중운동체가 탐지된 것이므로 상기 수중청음기(130)는 방사소음을 측정하게 된다. 따라서, 본 발명은 수중운동체의 탐지와 탐지된 수중운동체의 이동경로 등 분석을 효과적으로 할 수 있다.
또한, 각각의 부유식 방사소음측정장치(100)에는 적어도 2개의 트랜스튜서(120)가 구비될 수 있으며, 상기 트랜스튜서(120)는 동일한 주파수 대역의 음파를 송수신 할 수도 있으나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 각기 다른 주파수 대역의 음파를 송수신하는 것이 바람직하다. 이는 각 트랜스튜서(120)에서 센싱되는 신호 간의 간섭을 최소화하기 위한 것이다.
일 예로, 도 2를 참조하면 1번 부유식 방사소음측정장치(100a)에 설치된 1-1, 1-2, 1-3 트랜스듀서(120)과, 2번 부유식 방사소음측정장치(100b)에 설치된 2-1, 2-2, 2-3 트랜스듀서(120)을 살펴보면, 1-1 트랜스듀서(120)와 2-1 트랜스듀서(120), 1-2 트랜스듀서(120)와 2-2 트랜스듀서(120), 1-3 트랜스듀서(120)와 2-3 트랜스듀서(120)는 상호 간의 음파를 송수신하며, 1-1 트랜스듀서(120)와 2-1 트랜스듀서(120)간에는 X Hz 주파수 대역의 음파를, 1-2 트랜스듀서(120)와 2-2 트랜스듀서(120)간에는 Y Hz 주파수 대역의 음파를, 1-3 트랜스듀서(120)와 2-3 트랜스듀서(120)간에는 Z Hz 주파수 대역의 음파를 송수신하며, 상기 음파의 주파수 대역은 해양의 상황 등을 고려하여 운용자에 의해 설정됨이 바람직하다.
또한, 상기 부유식 방사소음측정장치(100)는 적어도 3개가 구비되어 동일한 주파수 대역의 음파를 송신하는 트랜스듀서(120)에 따른 감시층이 형성될 수 있으며, 이로 인해 수중운동체의 탐지 및 이동경로를 보다 용이하고 정확하게 파악할 수 있다. 이러한 일 예로, 도 2를 참조하면 일 부유식 방사소음측정장치(100a)에 설치된 적어도 2개의 트랜스듀서(120)는 인접한 부유식 방사소음측정장치(100b, 100c)에 설치된 적어도 2개의 트랜스듀서(120) 상호 간에 동일한 주파수 대역의 음파를 송수신하며, X Hz 대역 음파에 의해 감시되는 감시층(A line), Y Hz 대역 음파에 의해 감시되는 감시층(B line), Z Hz 대역 음파에 의해 감시되는 감시층(C line)을 형성할 수 있다.
또한, 각각의 부유식 방사소음측정장치(100)에는 트랜스듀서(120)와 수중청음기(130)가 다수 개 구비될 수 있고, 각각의 트랜스듀서(120)는 상호 간의 간섭을 최소화하기 위하여 소정의 간격으로 와이어((140)에 설치됨이 바람직하며, 각각의 수중청음기(130)는 이상신호 발생시 해당 구역에 대한 즉각적이고 정확한 방사소음 측정을 위해 상기 트랜스듀서(120)의 사이에 설치됨이 바람직하다.
한편, 본 발명인 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템에는 음파의 손실 또는 변형 발생시, 상기 트랜스듀서(120)로부터 이상신호를 송신받아, 상기 수중청음기(130)를 작동시키고 상기 수중청음기(130)로부터 측정된 방사소음을 분석하는 제어모듈(200)이 더 포함될 수 있으며, 상기 방사소음을 분석함에 다양한 방법이 사용될 수 있다. 이러한 일 예로, 상기 제어모듈(200)은 적어도 3개의 수중청음기(130)로부터 측정된 방사소음에 대하여 삼각측량법을 이용하여 분석할 수 있으며, 이로 인해 수중운동체의 방향과 위치를 파악할 수 있고, 지속적인 감시를 통해 수중운동체의 이동경로를 파악할 수 있다.
또한, 상기 트랜스듀서(120)는 인접한 부유식 방사소음측정장치에 설치된 트랜스듀서(120)와 상호 간에 음파 송수신을 지속적으로 할 수 있으며, 상기 제어모듈(200)에 의해 트랜스듀서(120) 간의 음파 송수신이 소정의 시간 간격으로 이루어지도록 할 수도 있다. 상기 제어모듈(200)에 의해 트랜스듀서(120)가 제어되는 경우 운용자는 해양상황을 고려하여 시간 간격을 설정할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 부유식 방사소음측정장치(100)와 제어모듈(200)을 이용하여 수중물체를 감시하는 방법에 관하여 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 부유식 방사소음측정장치(100)에 설치된 트랜스듀서(120)가 상호 간에 음파를 송수신하며(S11), 이때 상기 트랜스듀서(120)가 제어모듈(200)의 제어에 의해 상호 간에 소정의 시간 간격으로 음파를 송수신할 수 있다.
인접하게 설치된 부유식 방사소음측정장치(100)에 설치된 트랜스듀서(120) 상호 간에 음파를 송수신 하는 도중 음파의 손실 또는 변형, 즉 이상신호 발생시 상기 트랜스튜서(120)가 이상신호를 상기 제어모듈(200)로 송신한다(S12). 상기 제어모듈(200)은 트랜스듀서(120)로부터 이상신호를 수신하면 상기 수중청음기(130)를 작동시키며, 상기 수중청음기(130)가 방사소음을 측정한다(S13).
이후, 상기 제어모듈(200)은 수중청음기(130)로부터 측정된 방사소음을 전달받아 이를 분석하며(S14), 분석시 적어도 3개의 수중청음기(130)로부터 측정된 방사소음에 대하여 삼각측량법을 이용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100(100a, 100b, 100c) : 부유식 방사소음측정장치
110 : 부유체 120 : 트랜스듀서
130 : 수중청음기 140 : 와이어
200 : 제어모듈

Claims (7)

  1. 수면에 부유하도록 설치되는 부유체(110)와, 상기 부유체(110)의 하방으로 형성된 와이어(140)와, 상기 와이어(140)에 설치되어 음파를 송수신하는 트랜스듀서(120)와, 상기 와이어(140)에 설치되어 방사소음을 측정하는 수중청음기(130)를 포함하는 부유식 방사소음측정장치(100)가 적어도 2개 구비되되,
    각각의 부유식 방사소음측정장치(100)에 설치된 트랜스듀서(120) 간에 음파를 송수신하며, 상기 음파의 손실 또는 변형 발생시 상기 수중청음기(130)는 방사소음을 측정하는 것을 특징으로 하는 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부유식 방사소음측정장치(100)에는 적어도 2개의 트랜스듀서(120)가 구비되고, 상기 트랜스듀서(120)는 각기 다른 주파수 대역의 음파를 송수신하는 것을 특징으로 하는 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부유식 방사소음측정장치(100)는 적어도 3개가 구비되어 동일한 주파수 대역의 음파를 송수신하는 트랜스듀서(120)에 따른 감시층이 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부유식 방사소음측정장치에는 트랜스듀서(120)와 수중청음기(130)가 다수 개 구비되되,
    상기 수중청음기(130)는 트랜스듀서(120)의 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 음파의 손실 또는 변형 발생시, 상기 수중청음기(130)를 작동시키고 상기 수중청음기(130)로부터 측정된 방사소음을 분석하는 제어모듈(200)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어모듈(200)은 적어도 3개의 수중청음기(130)로부터 측정된 방사소음에 대하여 삼각측량법을 이용하여 분석하는 것을 특징으로 하는 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈(200)은 트랜스듀서(120) 간의 음파 송수신이 소정의 시간 간격으로 이루어지도록 제어가능한 것을 특징으로 하는 부유식 방사소음측정장치를 이용한 수중물체 감시시스템.
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