KR20180027801A - 음원계측장치 및 이를 포함하는 음원 거리 계측 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 음향센서장치는, 음향 신호를 측정하는 청음기; 외부 클럭을 생성하여 출력하는 오실레이터; 및 상기 청음기로부터 측정된 음향 신호를 수신하고 상기 외부 클럭을 기준으로 상기 음향 신호의 포착 시점을 계산하는 마이크로프로세서;를 포함하는 음향센서장치를 제공할 수 있다.

Description

음원계측장치 및 이를 포함하는 음원 거리 계측 시스템{SOUND SOURCE MEASUREMENT DEVICE AND SOUND SOURCE DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM INCLUDING THEREOF}

본 발명은 음원계측장치 및 이를 포함하는 음원 거리 계측 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 선박에 설치된 음원계측장치를 이용하여 음향파를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 음원의 위치를 추정하는 음원 거리 계측 시스템에 관한 것이다.

음원의 위치를 추정하기 위한 방법으로 도달시간지연을 통한 음원 위치 추정 방법과 여러 개의 마이크를 이용하여 음향 신호를 수집하고 이 신호의 마이크 간 시간 지연을 분석해 음원의 위치를 추정하는 방법이 있다.

선행기술(등록특허 10-1529516)은 정삼각형으로 배열된 세 개의 음향 센서를 이용하여 상호상관함수에 따른 음향 신호의 도착 지연 시간을 추정하고 이에 기초하여 증폭된 음파와 지진파 신호를 필터링 하고, 필터링된 음파와 지진파 신호를 각각 디지털 신호로 변환하는 특징을 가지나, 신호의 아날로그디지털변환에 따른 신호처리지연 문제로 인해 음향 신호원의 위치 측정 오차가 커지는 한계가 있다.

또한 육상에서의 음향 측정에서는 유선으로 모든 시스템을 연결하여 시스템의 시간 동기화의 정밀함을 어느 정도 보장할 수 있었으나, 원거리를 두고 해상에 설치된 시스템들은 비용과 인력을 고려해볼 때 직접적으로 케이블을 연결할 수 없는 문제가 있다. 이를 해결하고자 해상에 설치된 시스템들 간에 무선으로 시간 동기화를 진행하는 방식을 적용한 종래 기술이 등장하고 있으나, 이러한 종래 기술은 무선에 따른 시간 동기화 시 발생하는 동기화 오차를 해결하지 못하여 음원 위치가 부정확한 한계를 가지고 있다.

본 발명의 목적은 해상에서 거리를 두고 무선으로 통신하는 음원계측장치의 시간 동기화의 오차를 최소화하여 음원 위치 추정의 정밀도를 높일 수 있는 음원계측장치 및 이를 포함하는 음원 거리 계측 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 음향센서장치는, 음향 신호를 측정하는 청음기; 외부 클럭을 생성하여 출력하는 오실레이터; 및 상기 청음기로부터 측정된 음향 신호를 수신하고 상기 외부 클럭을 기준으로 상기 음향 신호의 포착 시점을 계산하는 마이크로프로세서;를 포함하는 음향센서장치를 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 음향센서장치의 상기 마이크로프로세서는, 상기 외부 클럭을 받을 때 마다 틱(Tick)을 증가시키는 연속 카운팅을 수행하고 상기 청음기의 출력 신호가 감지되면 카운팅을 일시 중지하여 누적된 틱 값을 저장하는 음향신호처리전담마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향센서장치의 상기 음향신호처리전담마이크로프로세서는 음향신호처리프로세서와 필드 프로그래머블 게이트 어레이(이하 FPGA: field programmable gate array)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향센서장치의 상기 마이크로프로세서는, 대기온도, 수온, 풍향, 풍속 중 적어도 하나의 측정 값을 수신하고 상기 음향신호처리전담마이크로프로세서와 물리적으로 분리된 주변환경계측전담마이크로프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향센서장치는 상기 대기온도를 검출하는 대기온도계; 상기 수온을 측정하는 수온측정계; 상기 풍향을 측정하는 풍항계; 및 상기 풍속을 측정하는 풍속계; 중 적어도 하나와 실시간 시계(이하 RTC: Real Time Clock)부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향센서장치의 상기 주변환경계측전담마이크로프로세서는 상기 음향신호처리전담마이크로프로세서부터 음향 신호 감지 인터럽트(interrupt)가 발동되면 상기 대기온도, 수온, 풍향, 풍속 중 적어도 하나의 측정 값과 상기 RTC부의 시간 측정 값을 수신 및 저장하는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향센서장치의 상기 음향신호처리전담마이크로프로세서는, 음향신호처리프로세서, FPGA부, 디지털입출력부, 보조기억장치 및 주기억장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향센서장치의 상기 FPGA부는 상기 오실레이터로부터 외부 클럭 신호를 입력 받아 틱을 증가시키는 연속 카운팅을 수행하다가 상기 청음기의 출력 신호에 의해 트리거가 발생되면 누적된 카운터 틱 값을 상기 주기억장치에 저장하거나 상기 디지털입출력부를 통해 상기 음향신호처리프로세서로 전달하는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향센서장치의 시간동기화리셋인터럽트;를 더 포함하고, 상기 FPGA부는 카운터를 포함하고, 상기 카운터는 상기 시간동기화리셋인터럽트로부터의 리셋 신호에 따라 틱을 초기화하고, 상기 오실레이터로부터 외부 클럭 신호에 따라 틱을 증가시키고, 상기 청음기의 출력 신호에 따라 카운터된 틱을 상기 주기억장에 저장하는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향센서장치의 상기 청음기는 공중 채널로 전파되는 음향 신호를 측정하는 수상청음기 및 수중 채널로 전파되는 음향 신호를 측정하는 수중청음기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향센서장치의 상기 수상청음기로부터의 출력 신호를 증폭하여 상기 음향신호처리전담마이크로프로세서로 제공하는 제1 증폭기; 및 상기 수중청음기로부터의 출력 신호를 증폭하여 상기 음향신호처리전담마이크로프로세서로 제공하는 제2 증폭기;를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 증폭기는, 상기 청음기의 출력 신호를 증폭하는 전단증폭기와 증폭된 출력 신호를 디지털 펄스 신호로 변환하여 상기 카운터의 트리거로 출력하는 디지털펄스출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향센서장치의 상기 FPGA부는, 상기 제1 증폭기로부터 트리거 신호를 입력 받는 제1 카운터 및 상기 제2 증폭기로부터 트리거 신호를 입력 받는 제2 카운터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 카운터는 상기 오실레이터로부터의 외부 클럭 신호 및 상기 시간동기화리셋인터럽트로부터의 리셋 신호 그리고 내부 클럭 신호를 공통 입력 받는 것을 특징으로 하는 음향센서장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음원 거리 계측 시스템의 제1 내지 제3 선박 각각에 설치되는 제1 항 내지 제12 항 중 어느 하나의 항의 음향센서장치; 상기 제1 내지 제3 선박 각각의 음향센서장치를 무선으로 시간 동기화하는 전파 송수신 장치; 및 상기 제1 내지 제3 선박 각각의 위치 좌표 값과 음향센서장치로부터의 검출 결과에 기초하여 음원의 위치를 추정하는 음원위치추정부;를 포함하는 음원 거리 계측 시스템를 제공할 수도 있다.

본 발명의 실시예는 수중과 공중에서 산출한 거리 정보의 산술평균값을 이용하여 측정 선박과 음원 사이의 거리를 측정함에 따라 거리 측정의 정밀도를 높일 수 있는 음원계측장치 및 이를 포함하는 음원 거리 계측 시스템을 제공할 수 있다.

또한 음향신호처리 전담을 위한 마이크로프로세서와 주변환경계측 전담을 위한 마이크로프로세서를 별도로 구비함으로써 신호의 충돌 및 누락 없는 계측이 가능한 음원계측장치 및 이를 포함하는 음원 거리 계측 시스템을 제공할 수 있다.

또한 음향신호처리 전담을 위한 마이크로프로세서는 기능별로 사용자 통신과 메모리 데이터 관리 기능을 수행하는 음향신호처리프로세서와 인터럽트 프로그램 로직은 클럭과 청음기의 펄스 신호와 관련된 프로그램을 담당하는 FPGA가 결합된 PSOC 형태로 이루어져 신호의 충돌 및 누락 없는 계측 및 데이터 저장이 가능한 음원계측장치 및 이를 포함하는 음원 거리 계측 시스템을 제공할 수 있다.

또한 무선 시간 동기화를 통해 유선 케이블 없이 무선으로 시간 동기화를 할 수 있고 계측 도중 주기적인 리셋을 하여 음원 계측의 정확도를 높일 수 있는 음원계측장치 및 이를 포함하는 음원 거리 계측 시스템을 제공할 수 있다.

또한 신호의 지연 시간을 최소화하여 음원 위치의 측정 오차를 최소화할 수 있는 음원계측장치 및 이를 포함하는 음원 거리 계측 시스템을 제공할 수 있다.

도 1a는 선반을 나타낸 도면이다.
도 1b 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음향센서장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 음향신호처리전담마이크로프로세서의 블록도이다.
도 4는 FPGA부의 세부 구성도이다.
도 5는 카운터의 세부 구성도이다.
도 6은 증폭회로의 상세 회로도이다.
도 7은 청음기의 출력 신호가 펄스 변환된 신호를 나타낸 그래프이다.
도 8은 음향센서장치의 구동 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 유선 시간 동기화 방식의 개념도이다.
도 10은 무선 시간 동기화 방식의 개념도이다.
도 11은 음향신호처리전담마이크로프로세서의 구동 방법의 흐름도이다.
도 12는 음원 위치 추정 방법을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 음원계측장치 및 이를 포함하는 음원 거리 계측 시스템의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

<음향센서장치>

도 1a는 선반을 나타낸 도면이고, 도 1b 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음향센서장치를 나타낸 블록도이다.

도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 음향센서장치(100)는 청음기(200), 오실레이터(500) 및 마이크로프로세서(700)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 음향센서장치(100)는 선박(10)에 설치될 수 있다.

선박(10)은 제1 내지 제3 선박(11, 12, 13)을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고, 선박은 3개 이상이 될 수도 있다.

음향센서장치(100)는 제1 내지 제3 선박(11, 12, 13) 각각에 설치될 수 있다.

청음기(200)는 공중채널로 전파되는 음향신호를 측정할 수 있다. 또한 청음기(200)는 수중채널로 전파되는 음향신호를 측정할 수 있다. 또한 청음기(200)는 측정된 음향신호를 아날로그 또는 이산 형태의 신호를 출력할 수 있다.

마이크로프로세서(700)는 기 설정된 분해능을 가지고 소정의 주파수의 클럭(Clock)을 보유할 수 있다. 예를 들어 기 설정된 분해능은 1us 이하의 값이 될 수 있고, 이 보다 높은 클럭 주파수가 될 수 있다.

마이크로프로세서(700)는 클럭과 청음기(200)의 측정 신호를 이용하여 수중 및 공중채널의 음향신호의 포착시간을 측정할 수 있다.

제1 내지 제3 선박(11, 12, 13) 각각은 음향신호 포착시간에 기초하여 음원으로부터 각 선박(11, 12, 13)으로 전파된 음향파의 시간차를 측정하고 이 시간차를 이용하여 음원 위치를 추정할 수 있다.

보다 상세하게는 측정된 음향을 이용한 측정 선박과 음원 사이의 거리 측정 방법은 공기 중에서 이동하는 음향의 속도에 이동 시간을 곱하여 거리를 산출하고, 수중에서 측정 선박과 음원 사이의 거리 측정방법은 수중에서 음향의 속도에 이동시간을 곱하여 이동한 거리를 산출할 수 있다.

또한 수중과 공중에서 산출한 거리 정보의 산술평균값을 이용하여 거리 정보의 정밀도를 높일 수 있다.

청음기(200)는 수상청음기(210) 및 수중청음기(220)를 포함할 수 있다.

수상청음기(210)는 선박(10)의 선체상부에 설치될 수 있고, 수중청음기(220)는 선체하부에 설치될 수 있다.

청음기(200)는 수중 및 전전후에도 사용할 수 있도록 압전변환 소자가 방수처리된 형태로 구성될 수 있다.

또한 음향센서장치(100)는 음향신호 포착으로부터 최종신호 출력까지의 신호처리로 인한 시간 지연은 거리 오차로 나타나므로 신호처리로 인한 시간지연을 최소화하기 위해 압전변환 소자의 미소출력 전압을 증폭하는 증폭회로(300)를 더 포함할 수 있다.

증폭회로(300)는 청음기(200)로부터의 출력 신호를 입력 받아 이를 증폭하여 마이크로프로세서(700)로 출력할 수 있다.

증폭회로(300)는 청음기(200)로부터의 미소출력전압을 증폭하는 전단증폭기능과 전압비교기능을 가질 수 있다. 또한 미리 지정한 dB 이상의 전압이 인가되면 이산신호를 출력할 수 있다. 여기서의 이산신호를 임펄스(impulse) 파가 될 수 있다.

또한 증폭회로(300)는 제1 및 제2 증폭회로(310, 320)를 포함할 수 있다.

제1 증폭회로(310)는 수상청음기(210)로부터의 출력신호를 증폭하여 마이크로프로세서(700)로 전송하고, 제2 증폭회로(320)는 수중청음기(220)로부터의 출력신호를 증폭하여 마이크로프로세서(700)로 전송할 수 있다.

또한 음향센서장치(100)의 오실레이터(500)의 클럭은 수중 및 공중채널의 음향신호 포착시간의 기준점이 되므로 기 설정된 분해능과 주파수 안정도 성능을 보유하는 것이 바람직하다.

또한 오실레이터(500)는 전원이 인가되면 크리스탈 발진을 하여 클럭을 출력할 수 있다. 이 경우 오실레이터(500)가 외부의 온도에 따라 크리스탈 진동수의 가변을 방지하기 위하여 진공밀폐가 되어 있고 내장된 열선을 포함하여 일정한 온도를 유지할 수 있다.

<마이크로프로세서>

마이크로프로세서(700)는 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)를 포함할 수 있다.

음향신호처리전담마이크로프로세서(710)는 오실레이터(500)의 클럭과 청음기(200)의 출력 신호를 입력 받아 음파의 포착된 시점의 시간을 계산 및 저장할 수 있다.

음향신호처리전담마이크로프로세서(710)는 상시에 오실레이터(500)로부터 클럭 신호를 받을 때 마다 틱(Tick)을 일정하게 증가시키는 연속 카운팅(Counting)을 수행하다가 청음기(200)의 출력 펄스 신호가 감지되면 카운팅을 일시 중지하고 누적된 틱(Tick) 값을 메모리(600)에 저장할 수 있다.

또한 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)는 음향신호처리프로세서와 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: field programmable gate array)가 결합된 프로그래머블 시스템 온칩(PSOC: Programable System On Chip) 형태로 이루어질 수 있다. 그리고 음향신호처리프로세서에는 사용자 통신과 메모리 데이터 관리만 담당하고 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)에 의한 인터럽트 프로그램 로직은 클럭과 청음기(200)의 펄스 신호와 관련된 프로그램을 담당하도록 한다.

이처럼 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)의 역할을 분산 처리하여 충돌 및 누락 없는 계측 및 데이터 저장이 가능하다.

이는 종래의 프로그램을 순차적으로 처리하는 마이크로프로세서가 아닌 하드웨어 방식의 인터럽트 로직을 작성하여 진행하고, 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로만 진행하는 경우 사용자와의 통신 및 메모리 데이터 관리를 위한 프로그램 작성이 어려워지는 문제를 해결할 수 있다.

또한 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)는 청음기(200)의 펄스신호가 감지된 순간 정보처리 담당 마이크로프로세서로 인터럽트 펄스를 출력하는 프로그램을 포함할 수 있다. 이는 청음기(200)가 음향을 포착할 때의 연, 월, 일 그리고 시, 분, 초(RTC) 값을 저장하여 추후 데이터 분석이 용이하도록 할 수 있다.

마이크로프로세서(700)는 주변환경계측전담마이크로프로세서(720)를 더 포함할 수 있다.

또한 음향센서장치(100)는 GPS부(910), RTC(Real Time Clock: 실시간 시계)부(920), 대기온도계(930), 풍향계(940) 및 풍속계(950)를 더 포함할 수 있다.

음향신호처리전담마이크로프로세서(710) 및 주변환경계측전담마이크로프로세서(720)는 물리적으로 분리된 마이크로프로세서일 수 있다.

대기온도, 수온, 풍향, 풍속 등과 같은 요소는 음속에 영향을 주는 요소이다. 따라서 보다 정확한 음원 위치 추정을 위하여 주변환경계측전담마이크로프로세서(720)는 대기온도계(930), 풍향계(940) 및 풍속계(950) 그리고 수온을 측정하는 수온측정계(미도시) 중 적어도 하나와 통신하여 데이터를 획득하고 저장할 수 있다.

또한 음원 위치 추정의 필요 데이터인 선박(10)의 위치 정보를 GPS부(910)로부터 획득하여 저장할 수 있고, RTC부(920)로부터 시간 정보를 획득하여 저장할 수 있다.

또한 주변환경계측전담마이크로프로세서(720)는 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)로부터 음향파 감지 인터럽트가 발동되면 RTC 값을 획득 및 저장하여 데이터 분석이 편리하도록 할 수 있다.

또한 센싱 및 저장된 모든 데이터들은 추후 관련 관계식을 이용하여 음원 위치를 추정할 때 보정을 위한 자료로 사용될 수 있다.

도 3은 음향신호처리전담마이크로프로세서의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)는 음향신호처리프로세서(711), FPGA부(712), 디지털입출력부(713), 보조기억장치(714) 및 주기억장치(715)를 포함할 수 있다.

여기서의 보조기억장치(714)는 플래시 메모리(flash memory)가 될 수 있고, 주기억장치(715)는 램(RAM: Random Access Memory)이 될 수 있다.

FPGA부(712)는 오실레이터(500)로부터 클럭 신호를 입력 받아 틱(Tick)을 증가시키는 연속 카운팅을 수행하다가 외부의 음향신호 펄스 신호 입력에 의해 트리거가 발생되면 이때까지 누적된 카운터 틱(Counter Tick)값을 음향신호처리프로세서(711)와 공유된 주기억장치(715)에 저장하거나 디지털입출력부(713)를 통해 음향신호처리프로세서(711)에 전달할 수 있다.

또한 음향신호처리프로세서(711)는 FPGA부(712)의 인터럽트(interrupt)를 대기하다가 인터럽트가 감지되면 주기억장치(715)에 저장된 카운터 틱 값을 보조기억장치(714)에 적재할 수 있다. 또한 음향신호처리프로세서(711)는 주기억장치(715)에 저장된 카운터 틱 값을 디지털입출력부(713)를 통해 외부 장치로 음향신호 감지 인터럽트를 전달할 수 있다.

또한 음향신호처리프로세서(711)는 사용자와의 통신을 통해 저장된 데이터들을 전송하거나 데이터 삭제 등의 종합적인 관리 기능을 수행할 수도 있다.

종래의 마이크로프로세서 코어가 프로그램을 순차적으로 처리하여 불시에 발생하는 중요한 인터럽트를 놓치거나 처리가 지연되는 문제가 있으나 본 발명의 실시예의 일 구성 요소인 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)는 음향신호처리프로세서(711)와 FPGA부(712)가 별개로 작동하고 FPGA부(712)는 외부 클록과 청음기(200)의 출력 신호와 관련된 프로그램을 전담하도록 하고 음향신호처리프로세서(711)는 사용자 통신과 메모리 데이터 관리만 담당하도록 역할을 분리하여 인터럽트 처리 지연이나 누락의 가능성을 완전히 배제할 수 있다.

< FPGA부와 카운터>

도 4는 FPGA부의 세부 구성도이다. 그리고 도 5는 카운터의 세부 구성도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, FPGA부(712)는 카운터(70)를 포함할 수 있다.

카운터(70)는 오실레이터(500)로부터의 외부 클럭 신호와 시간동기화리셋인터럽트(400)로부터의 리셋 신호 그리고 클럭소스(73)로부터 내부 클럭 신호를 입력 받을 수 있다.

또한 카운터(70)는 청음기(200)로부터 출력되고 증폭회로(300)를 통해 증폭된 신호를 입력 받을 수 있다.

카운터(70)는 제1 및 제2 카운터(71, 72)를 포함할 수 있다.

카운터(70)는 카운터 단자(count), 클럭 단자(clock) 리셋 단자(reset), 터미널 카운트 단자(tc), 비교 단자(comp) 그리고 인터럽트 단자(interrupt)를 구비할 수 있다.

제1 및 제2 카운터(71, 72) 각각의 카운터 단자(count)는 외부 클럭 신호인 오실레이터(500)로부터의 클럭 신호를 입력 받고, 클럭 신호의 라이징 엣지(riging edge)가 검출될 때마다 카운터 틱이 증가될 수 있다.

또한 제1 및 제2 카운터(71, 72) 각각의 리셋 단자(reset)는 시간동기화 입력 방식에 따라 시간동기화리셋인터럽트(400)로부터의 리셋 신호의 라이징 엣지가 검출될 때 틱을 초기화할 수 있다.

또한 제1 및 제2 카운터(71, 72) 각각의 클럭 단자(clock)는 내부 클럭 신호인 클럭소스(73)로부터의 클럭 신호를 메인 클럭 신호를 입력 받을 수 있다.

또한 제1 카운터(71)는 수상청음기(210)로부터의 출력 신호를 인터럽트 단자(interrupt)로 입력 받을 수 있고, 제2 카운터(72)는 수중청음기(220)로부터의 출력 신호를 인터럽트 단자로 입력 받을 수 있다. 따라서 FPGA부(712)가 감지한 외부음파는 청음기(200)에서 출력되는 인터럽트 트리거 입력으로 신호가 트리거되면 카운터(70)는 즉시 현재의 카운터 틱 값을 주기억장치(715)에 저장하고 음원신호처리프로세서(711)에 인터럽트를 전달할 수 있다.

이와 같이 청음기(200)로부터의 공중채널 음원계측과 수중채널 음원계측을 위해 제1 및 제2 카운터(71, 72)로 분리되었지만 외부 클럭과 내부 클럭, 시간 동기화 리셋 신호를 공유하게 된다.

음향신호처리전담마이크로프로세서(710)는 오실레이터(500)의 외부 클럭 신호를 이용하여 카운터(70)가 동작하는 동안 외부의 음향 신호가 청음기(200)를 통해 임펄스 형 음향 신호로 들어오는 시간을 기록할 수 있다. 보다 상세하게는 카운터(70)는 오실레이터(500)로부터의 높은 주파수 안정도의 10Mhz 이상의 클럭 신호를 받을 때 마다 틱(Tick)을 증가시키는 연속 카운팅을 수행하다가 외부의 음향신호가 청음기(200)를 통해 감지되면 이때까지 누적된 카운터 틱 값을 메모리에 저장할 수 있다. 그리고 이 때 음향신호는 아날로그디지털컨터버 신호변환 처리시간이 많이 걸리는 아날로그 신호가 아닌 디지털 펄스신호이며 카운터(70)의 트리거 비트로 인식하여 이 때 지금까지 누적된 틱들을 자체 시작시간부터 적분하므로 신호처리로 인한 지연시간 요소를 줄이며 음향신호가 포착된 시간을 정밀하게 계측할 수 있다. 특히 음향 신호를 아날로그디지털컨터버 신호변환 시 수십 혹은 수백 마이크로의 지연 시간을 가지므로 신호처리지연시간에 따라 수 미터에서 수 십 미터의 음원 위치 측정 오차가 발생할 수 있으나, 본 발명에 따른 실시예는 디지털 펄스 신호의 음향 신호를 카운터(70)의 트리거로 이용함에 따라 지연 시간을 최소화하여 음원의 측정 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다.

한편 제1 내지 제3 선박(11, 12, 13) 각각의 음향센서장치(100)들 각각의 카운터(70)는 시간동기화리셋인터럽트(400)로부터의 리셋 신호에 따라서 동시에 초기화되어 선박들(11, 12, 13) 모두의 음향센서장치(100) 들의 내부 시계(Tick)가 맞춰진다. 그리고 초기화 후 제1 내지 제3 선박(11, 12, 13) 각각의 음향센서장치(100)는 수중 및 수상 음향계측을 시작하고, 계측 결과에 기초하여 음원까지의 시간차를 비교하여 거리를 산출할 수 있고, 수중 및 수상 음원 계측 결과를 따로 산출하여 비교를 통해 오차를 보정할 수 있다.

<청음기 및 증폭회로>

도 6은 증폭회로의 상세 회로도이다. 그리고 도 7은 청음기의 출력 신호가 펄스 변환된 신호를 나타낸 그래프이다.

도 6을 참조하면, 증폭회로(300)는 전단증폭부(301)와 디지털펄스출력부(302)를 포함할 수 있다.

전단증폭부(301)는 제1 내지 제7 저항(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7)과 제1 및 제2 커패시터(C1, C2) 그리고 제1 연산증폭기(OP1)를 포함할 수 있다.

전단증폭부(301)의 제1 저항(R1)의 일 단자는 VCC 전원에 연결되고 타 단자는 청음기(200)의 출력 단자에 연결되고, 제1 커패시터(C1)는 제1 저항(R1)의 타 단자와 제2 저항(R2)의 일 단자 사이에 연결되고, 제2 저항(R2)의 타 단자는 제3 저항(R3)에 연결되고, 제3 저항(R3)의 일 단자는 VCC 전원에 연결되고 타 단자는 제2 저항(R2) 및 제1 연산증폭기(OP1)의 반전 단자에 연결되고, 제4 저항(R4)은 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단자와 출력 단자 사이에 연결되고, 제5 저항(R5)은 제4 저항(R4)과 병렬 연결되고, 제6 저항(R6)은 제1 연산증폭기(OP1)의 비반전단자와 그라운드 전압(GND) 사이에 연결되고, 제7 저항(R7)은 제1 연산증폭기(OP1)의 출력 단자와 전단증폭부(301)의 출력 단자 사이에 연결되며, 제2 커패시터(C2)는 제1 연산증폭기(OP1)의 출력 단자와 디지털펄스출력부(302)의 입력 사이에 연결될 수 있다.

디지털펄스출력부(302)는 제8 내지 제13 저항(R8, R9, R10, R11, R12, R13), 제2 연산증폭기(OP2) 그리고 디스에이블 발광다이오드(Disable LED) 그리고 발광다이오드(LED)를 포함할 수 있다.

디지털펄스출력부(302)의 제8 저항(R8)의 일 단자는 제2 커패시터(C2)에 연결되고 타 단자는 제2 연산증폭기(OP2)의 비반전단자에 연결되고, 제9 저항(R9)은 VCC 전원과 제2 연산증폭기(OP2)의 반전단자 사이에 연결되고 제10 저항(R10)은 제2 연산증폭기(OP2)의 반전단자와 그라운드 전압(GND) 사이에 연결되고, 제11 저항은 제2 연산증폭기(OP2)의 비반전단자와 제12 저항(R12)의 일 단자에 연결되고, 제12 저항(R12)의 일 단자는 제2 연산증폭기(OP2)의 출력 단자와 디지털펄스출력부(302)의 출력 단자 사이에 연결되고, 디스에이블 발광다이오드는 제2 연산증폭기(R12)의 출력 단자와 발광다이오드의 애노드 단자 사이에 연결되고, 발광다이오드(LED)의 캐소드 단자는 제13 저항(R13)의 일 단자에 연결되며, 제13 저항(R13)의 타 단자는 그라운드 전압(GND)에 연결될 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 청음기(200)는 외부 음파를 감지하여 감지된 신호는 증폭회로(300)를 거쳐 디지털 펄스 신호로 출력되어 이러한 디지털 펄스 신호는 카운터(70)의 트리거 비트로 인가될 수 있다. 그리고 아날로그 형태의 미약한 하이드로폰(Hydrophone) 신호를 1차 증폭하고 지정된 신호의 크기(음파의 dB값) 이상일 경우 디지털 펄스로 변환되어 출력할 수 있다. 그리고 음향신호가 인가되어 증폭 후 디지털 펄스로 변환되는 과정은 수 나노 초 정도에 불과하여 신호 지연이 최소화되는 이점이 있다.

<음향센서장치의 구동 방법>

도 8은 음향센서장치의 구동 방법을 나타낸 도면이다. 그리고 도 9는 유선 시간 동기화 방식의 개념도이고, 도 10은 무선 시간 동기화 방식의 개념도이다. 그리고 도 11은 음향신호처리전담마이크로프로세서의 구동 방법의 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 음향센서장치(100)의 구동 방법은 시간동기화 리셋 단계(S100), 음원계측 단계(S200), 센싱기록 저장 단계(S300), 저장 데이터 추출 및 분석 단계(S400) 및 거리 계산 및 결과값 도출 단계(S500)를 포함할 수 있다.

시간동기화 리셋 단계(S100)는 유선 시간동기화 방식과 무선 시간 동기화 방식 중 어느 하나에 의해 이루어질 수 있다.

적어도 제1 내지 제3 선박(11, 12, 13)에 각각 설치된 제1 내지 제3 음향센서장치(101, 102, 103)로부터의 음향 신호의 포착 시간의 시간차를 이용하여 음원의 위치를 추정할 수 있다. 다만, 제1 내지 제3 음향센서장치(101, 102, 103)의 클록 파형이 서로 일치해야 하나 오실레이터(500)의 주파수 안정도 오차에 기인하여 제1 내지 제3 음향센서장치(101, 102, 103)의 클록 파형이 서로 완전히 일치하는 것은 불가능하다. 따라서 계측 시작부터 일정 시간 이내에만 정확도를 보증할 수 있고, 계측을 시작하기 전에 제1 내지 제3 음향센서장치(101, 102, 103) 각각의 클럭 카운터 틱 값은 서로 같은 시간에 시작할 수 있게 동시에 리셋한 후에 계측을 시작해야 음향 신호의 포착 시간차의 정확도를 높일 수 있다.

이러한 음향 신호의 포착 시간치의 정확도를 높이기 위한 시간 동기화 방식의 하나로 유선 시간동기화 방식을 도 9를 참조하여 설명한다.

유선 케이블에 따른 시간 동기화 방법은 유선 시간동기화 컨트롤러(2)로부터의 유선 케이블 상의 펄스 신호가 매우 짧은 시간으로 전파되는 점을 이용한 것으로써 서로 동일한 길이로 제작된 케이블을 제1 내지 제3 음향센서장치(101, 102, 103) 각각에 연결하고 시간동기화리셋인터럽트(400)에 의해 펄스 신호를 전송하여 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)의 카운터(70)의 리셋 인터럽트가 발동되도록 함으로써, 제1 내지 제3 음향센서장치(101, 102, 103)가 동시에 리셋되도록 할 수 있다.

또한 음향 신호의 포착 시간차의 정확도를 높이기 위한 시간 동기화 방식의 하나로 무선 시간동기화 방식을 도 10을 참조하여 설명한다.

무선 신호인 전파 신호에 의한 시간 동기화 방법은 매우 낮은 지연(latency)을 가지는 전파 송수신 장치(3)를 이용하여 무선으로 시간 동기화를 수행하는 방법이다. 매우 낮은 지연을 실현하기 위하여 부호화 과정이 생략된 아날로그 전파 송수신 장치를 사용하면 전파의 속도가 빛의 속도만큼 매우 낮은 지연이 발생하게 되어 시간 동기화의 오차를 크게 줄일 수 있다.

한편 전파 송수신 장치(3)는 펄스 마그네트론을 사용하거나 진폭 편이 변조(ASK: Amplitude Shift Keying) 및 주파수 편이 변조(FSK: Frequency-shift keying) 등의 모듈레이션만을 수행하여 대역폭에 반비례하는 아주 짧은 시간만큼의 지연이 발생하는 RF(Radio frequency) 회로로 구현될 수 있다.

또한 무선 시간 동기화 방법을 이용하면 유선 케이블 없이 무선으로 시간 동기화를 할 수 있고 계측 도중 주기적인 리셋을 하여 음원 계측의 정확도를 높일 수 있다.

한편 제1 내지 제3 음향센서장치(101, 102, 103) 각각은 전파 수신기(4)가 미리 설치될 수 있고, 미리 정의된 모듈레이션(Modulation)에 따라 전파 송수신장치(3)로부터의 전파 신호를 감지하고 이를 펄스 신호로 변환 및 출력하여 이러한 출력 신호는 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)에 인가되어 카운터(70)가 리셋 인터럽트될 수 있다.

도 11을 참조하면, 음원계측 단계(S200)에서 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)의 FPGA부(712)는 청음기(200)로부터의 출력 신호에 의한 청음센서 인터럽트가 감지될 때까지 대기 또는 사용자통신부(800)를 통한 사용자 통신 인터럽트가 감지될 때까지 대기할 수 있다(S211, S212).

FPGA부(712)는 청음센서 인터럽트가 감지(S211)되면 청음센서 감지 횟수나 공중 및 수중 채널 여부를 주기억장치(715)에 기록(S221)하고, 주기억장치(715)에 저장된 카운터(70)의 틱(Tick) 값을 읽어드려 비휘발성인 보조기억장치(714)에 적재(S231)하고, 주변환경계측전담마이크로프로세서(720)로 청음센서 감지 펄스를 전달(S241)하고 청음센서 인터럽트 비트를 초기화(S251)한 후 인터럽트 루틴을 종료하고 복귀할 수 있다.

또한 FPGA부(712)는 사용자 통신 인터럽트가 감지(S212)되면, 보조기억장치(714)에 저장된 모든 데이터를 주기억장치(715)에 적재(S222)하고, 데이터를 저장된 순서로 사용자 통신을 통해 전송(S232)하고, 데이터 전송 종료 후 통신 완료 수신까지 대기(S242)하고, 사용자 통신 인터럽트 비트를 초기화(S252)하여 인터럽트 루틴 종료 후 복귀할 수 있다.

한편 사용자 통신 인터럽트가 감지되는 경우, 통신 패킷 검사 수행을 먼저 진행하여 미리 지정된 통신 프로토콜에 맞게 수신되었는지 확인 한 이후 저장된 데이터를 전송할 것인지, 저장된 데이터를 삭제할 것인지를 결정한 후 수신된 통신 프로토콜이 저장된 데이터를 요청하는 것으로 확인되면 보조기억장치(714)에 저정된 모든 데이터를 주기억장치(715)에 적재한 후 순차적으로 전송할 수 있다.

센싱기록 저장 단계(S300)에서는, 주변환경계측전담마이크로프로세서(720)는 음향신호처리전담마이크로프로세서(710)의 음원 계측 중에 발생한 음향, 시간, 풍향 및 풍속 센싱 정보를 RTC부(920), 대기온도계(930), 풍향계(940) 및 풍속계(950)로부터 수신하여 제2 메모리(620)에 기록할 수 있다.

저장 데이터 추출 및 분석 단계(S400)에서는 메모리(600)에 저장된 로그(Log) 데이터를 추출하고 이를 분석할 수 있고, 거리 계산 및 결과값 도출 단계(S500)에서는 음원의 위치를 추정할 수 있다.

<음원 위치 추정 방법>

도 12는 음원 위치 추정 방법을 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 음원의 위치를 추정하는 방법을 상세하게 설명하면, 제1 선박의 위치(A), 제2 선박의 위치(B), 제3 선박의 위치(C) 각각의 제1 내지 제3 선박(11, 12, 13) 각각은 음향센서장치(100)를 구비할 수 있다.

각 선박(11, 12, 13)의 음향센서장치(100)의 GPS부(910)에 의한 제1 선박의 위치(A), 제2 선박의 위치(B), 제3 선박의 위치(C)는 결정될 수 있다.

또한 제1 선박의 위치(A), 제2 선박의 위치(B), 제3 선박의 위치(C)가 정삼각형을 이루는 것으로 가정하면, 제1 선박의 위치(A) 및 제2 선박의 위치(B) 사이의 거리 a와 제2 선박의 위치(B) 및 제3 선박의 위치(C) 사이의 거리 b와 제1 선박의 위치(A) 및 제3 선박의 위치(C) 사이의 거리 c가 결정될 수 있다.

또한 음파의 도달 시간차에 음속을 곱하여 얻어진 거리 차를 X, Y라고 한다.

설명의 편의를 위하여 제2 선박의 위치(B)의 좌표 값을 (0, 0)인 기준 좌표로 설정하면, 음원(O)의 위치 좌표(x, y)는 이하 수학식 1 내지 수학식 3에 의해 결정될 수 있다.

[수학식 1]

수학식 1에서의 두 식을 연립하면 수학식 2를 얻을 수 있다.

[수학식 2]

수학식 2를 수학식 1의 각각의 식에 대입하여 근의 공식을 적용하면 수학식 3을 얻을 수 있고, 수학식 3을 통해 음원(O)의 위치 좌표(x, y)를 결정할 수 있다.

[수학식 3]

한편 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 음원 거리 계측 시스템은 도 11에 따른 음원 위치를 추정하는 음원위치추정부(20)와 음향센서장치(100)를 포함할 수 있고, 음원위치추정부(20)는 음향센서장치(100)와 통신하여 음향센서장치(100)로부터의 검출 결과 및 음향센서장치(100)의 GPS에 따른 위치 정보를 수신할 수 있고 수신된 정보에 기초하여 음원의 위치를 추정할 수 있다.

또한 제1 내지 제3 선박(11, 12, 13) 중 적어도 하나는 음원 거리 계측 시스템을 구비할 수 있다. 또한 제1 내지 제3 선박(11, 12, 13) 중 어느 하나만 음원 거리 계측 시스템을 구비한 경우, 나머지 선박의 음향센서장치는 검출 결과를 음원 거리 계측 시스템으로 전송할 수 있다.

한편 제1 내지 제3 선박(11, 12, 13)은 3개의 부이가 될 수 있고, 음향계측장치는 3개의 부이 각각에 설치될 수 있다. 또한 3개의 부이에 한정하지 않고 그 이상이 될 수도 있다.

본 발명의 실시예는 선박의 위치 정보나 부이의 위치 정보를 이용하여 해상에서 발생하는 폭발음과 같은 순간적인 피크를 갖는 고음의 발생 위치를 정밀하게 검출할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

제1 선박의 위치(A)
제2 선박의 위치(B)
제3 선박의 위치(C)
음원발생지점(O)
유선 시간동기화 컨트롤러(2)
전파 송수신 장치(3)
전파 수신기(4)
선박(10)
제1 선박(11)
제2 선박(12)
제3 선박(13)
음원위치추정부(20)
음향센서장치(100)
청음기(200)
수상청음기(210)
수중청음기(220)
증폭회로(300)
제1 증폭회로(310)
제2 증폭회로(320)
시간동기화리셋인터럽트(400)
오실레이터(500)
메모리(600)
제1 메모리(610)
제2 메모리(620)
마이크로프로세서(700)
음향신호처리전담마이크로프로세서(710)
음향신호처리프로세서(711)
FPGA부(712)
카운터(70)
제1 카운터(71)
제2 카운터(72)
클럭 소스(73)
디지털입출력부(713)
보조기억장치(714)
주기억장치(715)
주변환경계측전담마이크로프로세서(720)
사용자통신부(800)
GPS부(910)
RTC부(920)
대기온도계(930)
풍향계(940)
풍속계(950)

Claims (13)

1. 음향 신호를 측정하는 청음기;
   외부 클럭을 생성하여 출력하는 오실레이터; 및
   상기 청음기로부터 측정된 음향 신호를 수신하고 상기 외부 클럭을 기준으로 상기 음향 신호의 포착 시점을 계산하는 마이크로프로세서;를 포함하는
   음향센서장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 마이크로프로세서는,
   상기 외부 클럭을 받을 때 마다 틱(Tick)을 증가시키는 연속 카운팅을 수행하고 상기 청음기의 출력 신호가 감지되면 카운팅을 일시 중지하여 누적된 틱 값을 저장하는 음향신호처리전담마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는
   음향센서장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 음향신호처리전담마이크로프로세서는 음향신호처리프로세서와 필드 프로그래머블 게이트 어레이(이하 FPGA: field programmable gate array)를 포함하는 것을 특징으로 하는
   음향센서장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 마이크로프로세서는,
   대기온도, 수온, 풍향, 풍속 중 적어도 하나의 측정 값을 수신하고 상기 음향신호처리전담마이크로프로세서와 물리적으로 분리된 주변환경계측전담마이크로프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   음향센서장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 대기온도를 검출하는 대기온도계; 상기 수온을 측정하는 수온측정계; 상기 풍향을 측정하는 풍항계; 및 상기 풍속을 측정하는 풍속계; 중 적어도 하나와 실시간 시계(이하 RTC: Real Time Clock)부를 포함하는 것을 특징으로 하는
   음향센서장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 주변환경계측전담마이크로프로세서는 상기 음향신호처리전담마이크로프로세서부터 음향 신호 감지 인터럽트(interrupt)가 발동되면 상기 대기온도, 수온, 풍향, 풍속 중 적어도 하나의 측정 값과 상기 RTC부의 시간 측정 값을 수신 및 저장하는 것을 특징으로 하는
   음향센서장치.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 음향신호처리전담마이크로프로세서는,
   음향신호처리프로세서, FPGA부, 디지털입출력부, 보조기억장치 및 주기억장치를 포함하는 것을 특징으로 하는
   음향센서장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 FPGA부는 상기 오실레이터로부터 외부 클럭 신호를 입력 받아 틱을 증가시키는 연속 카운팅을 수행하다가 상기 청음기의 출력 신호에 의해 트리거가 발생되면 누적된 카운터 틱 값을 상기 주기억장치에 저장하거나 상기 디지털입출력부를 통해 상기 음향신호처리프로세서로 전달하는 것을 특징으로 하는
   음향센서장치.
9. 제7 항에 있어서,
   시간동기화리셋인터럽트;를 더 포함하고,
   상기 FPGA부는 카운터를 포함하고,
   상기 카운터는 상기 시간동기화리셋인터럽트로부터의 리셋 신호에 따라 틱을 초기화하고, 상기 오실레이터로부터 외부 클럭 신호에 따라 틱을 증가시키고, 상기 청음기의 출력 신호에 따라 카운터된 틱을 상기 주기억장에 저장하는 것을 특징으로 하는
   음향센서장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 청음기는 공중 채널로 전파되는 음향 신호를 측정하는 수상청음기 및 수중 채널로 전파되는 음향 신호를 측정하는 수중청음기를 포함하는 것을 특징으로 하는
    음향센서장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 수상청음기로부터의 출력 신호를 증폭하여 상기 음향신호처리전담마이크로프로세서로 제공하는 제1 증폭기; 및
    상기 수중청음기로부터의 출력 신호를 증폭하여 상기 음향신호처리전담마이크로프로세서로 제공하는 제2 증폭기;를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 증폭기는,
    상기 청음기의 출력 신호를 증폭하는 전단증폭기와 증폭된 출력 신호를 디지털 펄스 신호로 변환하여 상기 카운터의 트리거로 출력하는 디지털펄스출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    음향센서장치.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 FPGA부는,
    상기 제1 증폭기로부터 트리거 신호를 입력 받는 제1 카운터 및 상기 제2 증폭기로부터 트리거 신호를 입력 받는 제2 카운터를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 카운터는 상기 오실레이터로부터의 외부 클럭 신호 및 상기 시간동기화리셋인터럽트로부터의 리셋 신호 그리고 내부 클럭 신호를 공통 입력 받는 것을 특징으로 하는
    음향센서장치.
13. 제1 내지 제3 선박 각각에 설치되는 제1 항 내지 제12 항 중 어느 하나의 항의 음향센서장치;
    상기 제1 내지 제3 선박 각각의 음향센서장치를 무선으로 시간 동기화하는 전파 송수신 장치; 및
    상기 제1 내지 제3 선박 각각의 위치 좌표 값과 음향센서장치로부터의 검출 결과에 기초하여 음원의 위치를 추정하는 음원위치추정부;를 포함하는
    음원 거리 계측 시스템.

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