KR20190048608A - Apparatus and method for signal processing in sonar system, recording medium for performing the method - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a signal processing method in a sonar system, and a recording medium and an apparatus for performing the same. The sonar system is mounted on a body of a ship, sequentially radiates the beam to the sea bed while the body of the ship moves, and receives a reception signal in accordance with an echo to obtain an image of the sea bed using a reception signal. In a method for processing a signal in the sonar system, the radiation of the beam is controlled to allow radiation areas of a plurality of beams continuously radiated in accordance with the movement of the body of the ship to be overlapped, and an overlapping signal which is a signal received from an area overlapped with an adjacent radiation area is separated from the reception signal received from each radiation area.

Description

소나 시스템에서의 신호 처리 방법, 이를 수행하기 위한 기록매체 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR SIGNAL PROCESSING IN SONAR SYSTEM, RECORDING MEDIUM FOR PERFORMING THE METHOD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a signal processing method in a sonar system, and a recording medium and a device for performing the same. [0002]

본 발명은 소나 시스템에서의 신호 처리 방법, 이를 수행하기 위한 기록매체 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소나 시스템에서 방사하는 빔에 대한 수신 신호의 처리 방법, 이를 수행하기 위한 기록매체 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a signal processing method in a sonar system, a recording medium and an apparatus for performing the same, and more particularly, to a method of processing a received signal for a beam emitted from a sonar system, .

해저면의 물체 탐지를 위한 이미지 형성 기술로는, 사이드 스캔 소나(Side-Scan Sonar), 섹터 스캔 소나(Sector Scan Sonar) 및 합성 개구면 소나(Synthetic Aperture Sonar) 등이 있다. 소나를 이용한 해저면 이미지 획득 시 그 이미지의 해상도가 향상된다면 더욱 정밀하게 물체를 탐지 및 식별할 수 있으므로, 이와 관련된 다양한 연구들이 수행되고 있다.Image forming techniques for object detection on the ocean floor include side scan sonar, sector scan sonar, and synthetic aperture sonar. If the resolution of the image is improved when the ocean bottom image is acquired using the sonar, the object can be detected and identified more precisely. Therefore, various studies related thereto have been carried out.

사이드 스캔 소나는 선체에 탑재되어, 선체가 이동하는 동안 좌현과 우현으로 좁은 빔을 방사하여 해저면의 이미지를 얻는 기술이다. 섹터 스캔 소나는 소나 빔의 스티어링(steering) 각도를 변화시켜가며 방사하여 해저의 이미지를 얻는 기술로, 선체를 움직이지 않아도 된다는 점에서 사이드 스캔 소나와 차이가 있다. 합성 개구면 소나는 선체가 일직선으로 움직이면서 동일한 해저면에 다수의 소나 빔을 투사하며, 선체의 이동거리 내의 빔을 합성하여 안테나의 길이를 길게 만들어주는 것과 같은 효과를 가져 해상도를 증가시킬 수 있다.The side scan sonar is a technology that is mounted on the hull and radiates a narrow beam to the port and starboard while the hull is moving to obtain an image of the sea floor. Sector Scanning Sonar is a technique that changes the steering angle of a sonar beam and radiates it to obtain an image of the seabed. It differs from the side scanning sonar in that it does not need to move the hull. The composite aperture surface can increase resolution by projecting a large number of sonar beams on the same undersurface as the hull moves in a straight line, and by combining beams in the moving distance of the hull to make the length of the antenna longer.

이러한 소나 시스템을 이용하여 해저면을 이미지화 하는 경우, 그 해상도는 소나 빔 폭에 따라 성능이 크게 좌우된다. 소나 빔 폭이 좁을수록 소나 이미지의 해상도는 높아질 수 있다. 소나 빔 폭을 줄이기 위해서는 어레이 사이즈를 증가시키거나 음향 펄스의 주파수를 증가시켜주어야 한다. 그러나, 어레이 사이즈를 증가시키는 데에는 한계가 있다. 또한, 수중에서의 음향 펄스의 파워는 주파수가 증가할수록 급격히 감소하므로, 펄스의 주파수를 증가시킬수록 탐지 가능 거리는 짧게 제한된다. When the sonar surface is imaged using such a sonar system, its resolution greatly depends on the sonar beam width. The narrower the sonar beam width, the higher the resolution of the sonar image. To reduce the sonar beam width, increase the array size or increase the frequency of the acoustic pulse. However, there is a limit to increasing the array size. Also, the power of the acoustic pulse in the water decreases sharply as the frequency increases, so that as the frequency of the pulse increases, the detectable distance becomes shorter.

본 발명의 일측면은 일부 영역이 중첩되는 인접한 두 방사 영역으로부터 소나 빔의 반향에 따른 수신 신호를 수신하고, 중첩된 영역으로부터 수신되는 신호를 모델링하는 소나 시스템에서의 신호 처리 방법을 제공한다.One aspect of the present invention provides a signal processing method in a sonar system that receives a received signal according to the echo of a sonar beam from two adjacent radial regions where some regions overlap and models a signal received from the overlapped region.

본 발명의 다른 측면은 연속하여 방사되는 소나 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 소나 빔의 방사를 제어하고, 중첩된 영역으로부터 수신되는 신호를 분리하는 소사 시스템에 포함되는 신호 처리 장치를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a signal processing apparatus included in a sosa system for controlling the emission of a sonar beam and separating a signal received from the overlapping region so that the radiation regions of the sonar beam are successively emitted.

본 발명의 일 측면에 따른 신호 처리 방법에 있어서, 선체에 탑재되어 상기 선체가 이동하는 동안 순차적으로 해저면에 빔을 방사하고, 반향에 따른 수신 신호를 수신하여 상기 수신 신호를 이용한 해저면의 이미지를 획득하는 소나 시스템에서의 신호 처리 방법으로, 상기 선체의 이동에 따라 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하고, 각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리한다.The signal processing method according to one aspect of the present invention includes the steps of: radiating a beam onto a seabed surface sequentially while the hull is moving, receiving a reception signal corresponding to an echo, And controlling the radiation of the beam so that the radiation regions of the plurality of beams radiated continuously in accordance with the movement of the hull are superimposed on each other, and in the received signal received from each radiation region, Which is a signal received from a region overlapping with an adjacent radiation region.

또한, 각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 것은, 제1 방사 영역으로부터 수신되는 제1 수신 신호와 상기 제1 방사 영역과 중첩되는 영역을 갖는 제2 방사 영역으로부터 수신되는 제2 수신 신호를 이용한 위너(Wiener) 모델링을 수행하고, 상기 위너 모델링을 통해 상기 제1 방사 영역 및 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 것일 수 있다.Separating the superimposed signal, which is a signal received from a region overlapping with an adjacent radiation region, in a received signal received from each radiation region, is characterized in that the superposition of the first received signal received from the first radiation region and the first radiation region And performing a Wiener modeling using a second received signal received from a second radiation region having a region where the first radiation region and the second radiation region are overlapped, Lt; / RTI > signal.

또한, 각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 것은, 제1 방사 영역으로부터 수신되는 제1 수신 신호와 상기 제1 방사 영역과 중첩되는 영역을 갖는 제2 방사 영역으로부터 수신되는 제2 수신 신호의 차인 레퍼런스 신호를 산출하고, 상기 레퍼런스 신호와 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호 간의 위너 모델링을 수행하는 것을 포함할 수 있다.Separating the superimposed signal, which is a signal received from a region overlapping with an adjacent radiation region, in a received signal received from each radiation region, is characterized in that the superposition of the first received signal received from the first radiation region and the first radiation region Wherein the reference signal is a difference of a second received signal received from a second radiation region having a region where the first radiation region and the second radiation region are overlapped, And performing Wiener modeling between signals received from the region.

또한, 각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 것은, 상기 위너 모델링을 통해 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호를 획득하고, 상기 제1 수신 신호에서 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호를 제거하여 상기 제1 방사 영역 및 상기 제2 방사 영역의 중첩 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 것일 수 있다.In addition, separating a superimposed signal, which is a signal received from an overlapping region with an adjacent emission region, in a received signal received from each emission region is performed by the Wiener modeling, 2 receive region from the region except for the overlapping region of the first radiation region and the second radiation region from the region excluding the overlapping region of the first radiation region in the first received signal And separating the superimposed signal, which is a signal received from the overlap region of the first radiation region and the second radiation region.

또한, 상기 선체의 이동에 따라 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 것은, 인접한 방사 영역에 방사되는 빔과 빔폭의 절반이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 것일 수 있다.In addition, controlling the radiation of the beam so that the radiation regions of the plurality of beams successively radiating in accordance with the movement of the hull can be superimposed, is advantageous in that the radiation of the beam Lt; / RTI >

또한, 상기 선체의 이동에 따라 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 것은, 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔 방사의 선회 각도를 제어하는 것일 수 있다.In addition, controlling the beam emission so that the radiation regions of a plurality of beams that are successively radiated along with the movement of the hull can be superimposed, controls the turning angle of the beam radiation so that the radiation regions of the plurality of beams can overlap Lt; / RTI >

또한, 상기 선체의 이동에 따라 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 것은, 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔 방사의 선회 각도를 1도 미만으로 제어하는 것일 수 있다.In addition, controlling the radiation of the beam so that the radiation regions of the plurality of beams that are successively radiated along with the movement of the hull can be superimposed, is characterized in that the turning angle of the beam radiation is set to 1 degree . ≪ / RTI >

한편, 본 발명의 다른 측면은 소나 시스템에서의 신호 처리 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체이다.Meanwhile, another aspect of the present invention is a computer-readable recording medium on which a computer program for performing a signal processing method in a sonar system is recorded.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 신호 처리 장치에 있어서, 선체에 탑재되어 상기 선체가 이동하는 동안 순차적으로 해저면에 빔을 방사하고, 반향에 따른 수신 신호를 수신하여 상기 수신 신호를 이용한 해저면의 이미지를 획득하는 소나 시스템에 포함되는 신호 처리 장치로, 상기 선체의 이동에 따라 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 빔 방사 제어부 및 각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 중첩 신호 추출부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a signal processing apparatus, which is mounted on a hull, sequentially radiates a beam to a sea floor while the hull is moving, receives a reception signal according to an echo, A beam radiation control unit for controlling the radiation of the beam so that the radiation areas of a plurality of beams successively emitted in accordance with the movement of the hull can be superimposed, And a superimposing signal extracting unit for separating superimposed signals, which are signals received from an area overlapping the adjacent radiation area, from a received signal received from the superimposing signal extracting unit.

또한, 제1 방사 영역으로부터 수신되는 제1 수신 신호와 상기 제1 방사 영역과 중첩되는 영역을 갖는 제2 방사 영역으로부터 수신되는 제2 수신 신호를 이용한 위너(Wiener) 모델링을 수행하는 위너 모델링부를 더 포함하고, 상기 중첩 신호 추출부는, 상기 위너 모델링을 통해 상기 제1 방사 영역 및 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리할 수 있다.Further, a Wiener modeling unit for performing Wiener modeling using a first reception signal received from the first radiation region and a second reception signal received from a second radiation region having a region overlapping the first radiation region And the superimposing signal extractor may separate the superimposed signals, which are signals received from the superimposed area of the first emission area and the second emission area, through the Wiener modeling.

또한, 상기 위너 모델링부는, 제1 방사 영역으로부터 수신되는 제1 수신 신호와 상기 제1 방사 영역과 중첩되는 영역을 갖는 제2 방사 영역으로부터 수신되는 제2 수신 신호의 차인 레퍼런스 신호를 산출하고, 상기 레퍼런스 신호와 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호 간의 위너 모델링을 수행할 수 있다.The Wiener modeling unit may calculate a reference signal that is a difference between a first reception signal received from the first radiation region and a second reception signal received from a second radiation region having a region overlapping the first radiation region, And perform a winner modeling between the reference signal and a signal received from a region of the first radiation region other than the overlapping region of the first radiation region and the second radiation region.

또한, 상기 중첩 신호 추출부는, 상기 위너 모델링을 통해 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호를 획득하고, 상기 제1 수신 신호에서 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호를 제거하여 상기 제1 방사 영역 및 상기 제2 방사 영역의 중첩 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리할 수 있다.In addition, the superimposing signal extracting unit obtains a signal received from a region of the first radiation region excluding the overlapping region of the first radiation region and the second radiation region through the Wiener modeling, A signal received from an overlapping region of the first radiation region and the second radiation region is removed from a region of the first radiation region except for a region overlapping the overlapping region of the first radiation region and the second radiation region, Can be separated.

또한, 상기 빔 방사 제어부는, 인접한 방사 영역에 방사되는 빔과 빔폭의 절반이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어할 수 있다.Further, the beam emission control section can control the emission of the beam so that half of the beam width can overlap with the beam emitted to the adjacent emission region.

또한, 상기 빔 방사 제어부는, 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔 방사의 선회 각도를 제어할 수 있다.Further, the beam emission control section can control the turning angle of the beam emission so that the radiation regions of the plurality of beams can overlap.

또한, 상기 빔 방사 제어부는, 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔 방사의 선회 각도를 1도 미만으로 제어할 수 있다.Further, the beam emission control section can control the turning angle of the beam emission to be less than 1 degree so that the radiation regions of the plurality of beams can be overlapped.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면 소나 시스템으로부터 방사되는 빔의 빔폭보다 좁은 빔폭의 수신 신호의 획득이 가능하여 고해상도의 이미지 획득이 가능하다.According to an aspect of the present invention, it is possible to acquire a received signal having a beam width narrower than the beam width of a beam emitted from the sonar system, thereby obtaining a high-resolution image.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치가 포함된 소나 시스템의 제어 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치의 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치에서 소나 빔의 방사를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치에서 중첩되는 신호를 처리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치에서 중첩되는 신호를 분리하기 위한 프로세스를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소나 시스템의 신호 처리 방법의 순서도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소나 시스템의 신호 처리 방법의 유리한 효과를 설명하기 위한 도면이다.1 is a control block diagram of a sonar system including a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a control block diagram of a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a method of controlling emission of a sonar beam in a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a method of processing signals superimposed in a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a process for separating superimposed signals in a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a signal processing method of a sonar system according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are diagrams for explaining advantageous effects of a signal processing method of a sonar system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 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 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms " comprises " and / or " comprising ", as used herein, do not exclude the presence or addition of one or more other elements, steps and operations.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치가 포함된 소나 시스템의 제어 블록도이다.1 is a control block diagram of a sonar system including a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 소나 시스템(1000)은 송수신모듈(100), 신호 처리 장치(200) 및 이미지 획득 장치(300)를 포함할 수 있다. 소나 시스템(1000)은 선체에 탑재될 수 있다. 소나 시스템(1000)은 선체가 이동하는 동안 해저면으로 소나 빔을 방사하고 그 반향에 따른 신호를 수신할 수 있다. 소나 시스템(1000)은 수신된 신호로부터 해저면 이미지를 획득하여 해저면에 존재하는 물체를 탐지할 수 있다. Referring to FIG. 1, a sonar system 1000 may include a transceiver module 100, a signal processing device 200, and an image acquisition device 300. The sonar system 1000 may be mounted on the hull. The sonar system 1000 can radiate the sonar beam to the undersurface while the hull is moving and receive signals along the reverberation. The sonar system 1000 can obtain an undersea image from the received signal and detect an object present on the ocean floor.

구체적으로는, 송수신모듈(100)은 해저면으로 소나 빔을 방사할 수 있다. 송수신모듈(100)은 해저면으로 방사되는 소나 빔의 반향에 따른 신호를 수신할 수 있다. 송수신모듈(100)은 전기 신호를 음향 신호로 변환하거나, 음향 신호를 전기 신호로 변환할 수 있다. 이를 위해, 송수신모듈(100)은 트랜스듀서, 증폭기, 아날로그/디지털 변환기 등을 포함하여 구현될 수 있다.Specifically, the transmission / reception module 100 can radiate the sonar beam to the bottom surface. The transmission / reception module 100 can receive signals corresponding to the echo of the sonar beam radiated to the seabed. The transceiving module 100 may convert an electrical signal into an acoustic signal or an acoustic signal into an electrical signal. For this, the transmission / reception module 100 may be implemented by including a transducer, an amplifier, an analog / digital converter, and the like.

신호 처리 장치(200)는 송수신모듈(100)의 빔 방사를 제어할 수 있다. 신호 처리 장치(200)는 선체의 이동에 따라 송수신모듈(100)로부터 연속하여 방사되는 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어할 수 있다. The signal processing apparatus 200 can control the beam emission of the transmission / reception module 100. The signal processing apparatus 200 can control the radiation of the beam so that the radiation regions of the beams successively emitted from the transmission / reception module 100 can overlap with the movement of the hull.

또한, 신호 처리 장치(200)는 송수신모듈(100)을 통해 수신하는 수신 신호의 처리를 수행할 수 있다. 신호 처리 장치(200)는 방사 영역으로부터 수신되는 신호에서 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리할 수 있다. 신호 처리 장치(200)는 송수신모듈(100)로부터 방사되는 빔의 방사 영역보다 좁은 방사 영역으로부터 수신되는 신호를 획득할 수 있다. 즉, 소나 시스템(1000)은 신호 처리 장치(200)에 의해 빔폭을 줄이는 효과를 가져 결과적으로는 고해상도의 이미지 획득이 가능하다. 이와 관련하여 구체적인 설명은 후술하기로 한다. In addition, the signal processing apparatus 200 can perform processing of a reception signal received through the transmission / reception module 100. The signal processing apparatus 200 can separate the superimposed signals, which are signals received from an area overlapping an adjacent radiation area in a signal received from the radiation area. The signal processing apparatus 200 can acquire a signal received from the radiation region narrower than the radiation region of the beam emitted from the transmission / reception module 100. [ That is, the sonar system 1000 has the effect of reducing the beam width by the signal processing apparatus 200, and as a result, it is possible to acquire a high-resolution image. A detailed description thereof will be given later.

이미지 획득 장치(300)는 신호 처리 장치(200)로부터 전달 받는 수신 신호에 따른 해저면 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들면, 이미지 획득 장치(300)는 수신 신호에 대한 잡음 제거, 스펙트럼 분석 등을 통해 해저면에 대응하는 이미지를 획득할 수 있다.The image acquisition device 300 may generate a bottom surface image according to a received signal received from the signal processing device 200. [ For example, the image acquisition device 300 may acquire an image corresponding to the seabed surface through noise cancellation, spectral analysis, etc. on the received signal.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치(200)에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a signal processing apparatus 200 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치의 제어 블록도이다.2 is a control block diagram of a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치(200)는 빔 방사 제어부(210), 위너(Wiener) 모델링부(220) 및 중첩 신호 추출부(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 신호 처리 장치(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 소나 시스템(1000)에 포함되는 장치이거나 소나 시스템(1000)과 연동되는 별도의 장치일 수 있다. 신호 처리 장치(200)는 이동성을 가질 수 있으며, 일예로, 소나 시스템(1000)과 연동되는 서버일 수 있다.2, a signal processing apparatus 200 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a beam emission control unit 210, a Wiener modeling unit 220, and a superposition signal extraction unit 230 . The signal processing apparatus 200 may be an apparatus included in the sonar system 1000 as shown in FIG. 1, or may be a separate apparatus that is linked to the sonar system 1000. The signal processing apparatus 200 may have mobility and may be, for example, a server interlocked with the sonar system 1000.

빔 방사 제어부(210)는 소나 시스템(1000)으로부터 방사되는 빔의 방사를 제어할 수 있다. 이와 관련하여 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.The beam emission control unit 210 may control the emission of the beam emitted from the sonar system 1000. This will be described with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치에서 소나 빔의 방사를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a method of controlling emission of a sonar beam in a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

소나 시스템(1000)은 선체에 탑재되어 선체의 이동에 따라 순차적으로 해저면에 빔을 방사할 수 있다. 일반적으로는, 소나 시스템(1000)은 도 3의 (a)와 같이 복수의 빔을 방사할 수 있다. 도 3의 (a)를 참조하면, 소나 시스템(1000)으로부터 연속하여 방사되는 빔의 방사 영역이 거의 중첩되지 않음을 확인할 수 있다. The sonar system 1000 is mounted on the hull so that the beam can be radiated sequentially to the seabed as the hull moves. Generally, the sonar system 1000 can emit a plurality of beams as shown in FIG. 3 (a). Referring to FIG. 3 (a), it can be seen that the radiation areas of the beam radiated continuously from the sonar system 1000 are not nearly superimposed.

빔 방사 제어부(210)는 도 3의 (b)와 같이 소나 시스템(1000)으로부터 방사되는 복수의 빔이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어할 수 있다. 도 3의 (b)를 참조하면, 빔 방사 제어부(210)는 소나 시스템(1000)으로부터 연속하여 방사되는 빔의 방사 영역이 일부 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어할 수 있다. 예를 들면, 빔 방사 제어부(210)는 소나 시스템(1000)으로부터 방사되는 빔의 빔폭의 절반이 인접한 빔의 방사 영역과 중첩될 수 있도록, 소나 시스템(1000)의 빔의 방사를 제어할 수 있다. The beam emission control unit 210 may control the emission of the beam so that a plurality of beams emitted from the sonar system 1000 may overlap as shown in FIG. 3 (b). Referring to FIG. 3 (b), the beam emission control unit 210 may control the emission of the beam so that the emission regions of the beams successively emitted from the sonar system 1000 are overlapped. For example, the beam emission control 210 can control the emission of the beam of the sonar system 1000 so that half of the beam width of the beam emitted from the sonar system 1000 can overlap with the emission area of the adjacent beam .

빔 방사 제어부(210)는 소나 시스템(1000)의 빔 방사의 선회 각도를 제어하는 방식으로 소나 시스템(1000)의 빔의 방사를 제어할 수 있다. 일반적으로는, 소나 시스템(1000)은 2~3°의 빔폭을 가질 수 있도록 선회(rotating)하며 빔을 방사하는데, 빔 방사 제어부(210)는 소나 시스템(1000)이 1°미만으로 선회하며 빔을 방사하도록 제어함으로써, 소나 시스템(1000)으로부터 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩되도록 제어할 수 있다.The beam emission control unit 210 may control the emission of the beam of the sonar system 1000 in such a manner as to control the turning angle of the beam emission of the sonar system 1000. [ Generally, the sonar system 1000 is rotated to have a beamwidth of 2 to 3 degrees and emits a beam, which is emitted by the sonar system 1000, It is possible to control so that the radiation areas of a plurality of beams radiated continuously from the sonar system 1000 overlap.

위너 모델링부(220)는 소나 시스템(1000)에서 수신하는 수신 신호에서 중첩되는 신호를 분리하기 위한 위너 모델링을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.The Wiener modeling unit 220 may perform Wiener modeling to separate signals superimposed on the received signal received by the sonar system 1000. In this connection, a description will be made with reference to Fig.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치에서 신호를 처리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a method of processing a signal in a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 신호 처리 장치(200)는 소나 시스템(1000)을 통해 중첩 영역을 갖도록 방사되는 복수의 빔 방사에 의한 반향에 따른 수신 신호를 획득할 수 있다. 신호 처리 장치(200)는 소나 시스템(1000)을 통해 a 영역으로부터 수신되는 수신 신호 및 b 영역으로부터 수신되는 수신 신호를 획득할 수 있다. 이때, a 영역 및 b 영역은 중첩된 영역(2 영역)을 갖는다. Referring to FIG. 4, the signal processing apparatus 200 may acquire a received signal according to echoes generated by a plurality of beam emissions radiated to have an overlapping region through the sonar system 1000. The signal processing apparatus 200 can obtain the reception signal received from the area a and the reception signal received from the area b through the sonar system 1000. At this time, the a region and the b region have overlapping regions (two regions).

위너 모델링부(220)는 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 수신 신호를 획득하기 위한 위너 모델링을 수행할 수 있다. 즉, 위너 모델링부(220)는 도 4에서 a 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 1 영역으로부터 수신되는 수신 신호를 획득하기 위한 위너 모델링을 수행할 수 있다.The Wiener modeling unit 220 may perform Wiener modeling to obtain a received signal received from an area other than the area overlapping the adjacent radiation area in the received signal received from the radiation area. That is, the Wiener modeling unit 220 can perform Wiener modeling to obtain a received signal received from one region in the received signal received from the a region in FIG.

위너 모델링이란 평균 제곱 오차(mean square error)를 기반으로, 목표하는 신호의 오차 신호와 레퍼런스 신호간의 오차(error)를 최소화 하기 위한 위너 필터를 설계하는 기술이다. Wiener modeling is a technique for designing a Wiener filter for minimizing an error between an error signal of a target signal and a reference signal based on a mean square error.

위너 모델링부(220)는 제1 방사 영역으로부터 수신되는 제1 수신 신호와 제1 방사 영역과 중첩되는 영역을 갖는 제2 방사 영역으로부터 수신되는 제2 수신 신호의 차를 산출하여 레퍼런스 신호로 설정할 수 있다. 그리고, 위너 모델링부(220)는 레퍼런스 신호와, 제1 방사 영역에서 제2 방사 영역과 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신한 신호 간의 위너 필터를 설계할 수 있다.The Wiener modeling unit 220 may calculate the difference between the first reception signal received from the first radiation region and the second reception signal received from the second radiation region having the region overlapping the first radiation region, have. The Wiener modeling unit 220 can design a Wiener filter between the reference signal and a signal received from an area excluding the area overlapping the second radiation area in the first radiation area.

도 4에서 a 영역으로부터 수신되는 신호, b 영역으로부터 수신되는 신호, 1 영역으로부터 수신되는 신호, 2 영역으로부터 수신되는 신호 및 3 영역으로부터 수신되는 신호는 각각 아래의 수학식 1 내지 5와 같이 표현될 수 있다.In FIG. 4, a signal received from region a, a signal received from region b, a signal received from region 1, a signal received from region 2, and a signal received from region 3 are expressed as Equations 1 through 5, respectively .

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

수학식 1 내지 5에서 s(n)은 송신 신호, n1(n) 및 n2(n)은 가우시안 노이즈, *는 컨벌루션을 의미한다.In Equations 1 to 5, s (n) denotes a transmission signal, n 1 (n) and n 2 (n) denote Gaussian noise, and * denotes convolution.

위너 모델링부(220)는 아래의 수학식 6과 같이 a 영역으로부터 수신되는 신호와 b 영역으로부터 수신되는 신호의 차를 레퍼런스 신호로 산출할 수 있다.The Wiener modeling unit 220 can calculate the difference between the signal received from the area a and the signal received from the area b as a reference signal as shown in Equation (6) below.

Figure pat00006
Figure pat00006

수학식 6을 참조하면, 레퍼런스 신호는 목표하는 신호의 오차 신호인 r1(n)을 포함하고 있으며, 목표하는 신호 r2(n)와는 독립적이므로 위너 호프(Wiener Hopf) 방정식을 사용하기 위한 조건을 만족한다. 이에, 위너 모델링부(220)는 아래의 수학식 7 내지 10을 이용하여 도 4에서 1 영역으로부터 수신되는 신호 r1(n)을 획득하기 위한 위너 필터를 설계할 수 있다.Referring to Equation (6), since the reference signal includes error signal r 1 (n) of the target signal and is independent of the target signal r 2 (n), the condition for using the Wiener Hopf equation . Accordingly, the Wiener modeling unit 220 can design a Wiener filter for obtaining the signal r 1 (n) received from one region in FIG. 4 by using the following Equations (7) to (10).

Figure pat00007
Figure pat00007

수학식 7에서

Figure pat00008
는 도 4의 2 영역으로부터 수신되는 신호(r2(n)) 벡터이고,
Figure pat00009
는 도 4의 a 영역으로부터 수신되는 신호(ra(n)) 벡터이고, W 및 X는 아래 수학식 8 및 9와 같다.In Equation (7)
Figure pat00008
(R 2 (n)) vector received from the two regions of FIG. 4,
Figure pat00009
Is a signal (r a (n)) vector received from region a in FIG. 4, and W and X are as shown in Equations (8) and (9) below.

Figure pat00010
Figure pat00010

Figure pat00011
Figure pat00011

수학식 9에서 m은 레퍼런스 신호 x(n)의 데이터 길이이며, s에 따라 선형 시스템 W의 길이와 X의 행렬 사이즈가 결정될 수 있다. 시스템 W의 추정값

Figure pat00012
는 XXT가 non-singular 행렬이라는 가정 하에 아래의 수학식 10과 같이 산출될 수 있다.In Equation (9), m is the data length of the reference signal x (n), and the length of the linear system W and the matrix size of X can be determined according to s. Estimate of system W
Figure pat00012
Can be calculated as Equation (10) below on the assumption that XX T is a non-singular matrix.

Figure pat00013
Figure pat00013

수학식 10에서 XT는 X의 transpose 행렬을 의미한다.In Equation (10), X T denotes a transpose matrix of X.

위너 모델링부(220)는 이와 같은 방식으로 수신 신호 및 레퍼런스 신호에 기반한 위너 필터를 설계함으로써, 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 수신 신호를 획득할 수 있다. The Wiener modeling unit 220 designes a Wiener filter based on the received signal and the reference signal in this manner to obtain a received signal received from an area excluding a region overlapped with an adjacent radiation region in a received signal received from the radiation region .

중첩 신호 추출부(230)는 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리할 수 있다. 중첩 신호 추출부(230)는 수신 신호에서, 위너 모델링부(220)에서 획득하는 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 수신 신호를 제거하는 방식으로, 중첩 신호를 분리할 수 있다. 이와 관련하여, 도 4 및 5를 참조하여 설명하기로 한다.The superimposing signal extracting unit 230 may separate the superimposed signals, which are signals received from the superimposed region of the adjacent emission region, in the received signal received from the emission region. The superimposing signal extracting unit 230 may separate the superimposed signals from each other in such a manner that a received signal received from an area other than the superimposed area adjacent to the radiating area acquired by the winner modeling unit 220 is removed from the received signal. In this regard, description will be made with reference to Figs. 4 and 5. Fig.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치에서 중첩되는 신호를 분리하기 위한 프로세스를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a process for separating superimposed signals in a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 중첩 신호 추출부(230)는 도 4의 a 영역으로부터 수신되는 수신 신호(ra(n))에서 위너 필터(10)에 의해 산출되는 신호를 제거하여, a 영역과 b 영역의 중첩 영역인 2 영역으로부터 수신되는 수신 신호(y(n))를 획득할 수 있다. 상술한 바와 같이, 위너 필터(10)에 의해 1 영역으로부터 수신되는 수신 신호(r1(n))이 산출될 수 있다. 따라서, 중첩 신호 추출부(230)는 a 영역으로부터 수신되는 수신 신호(ra(n))에서 1 영역으로부터 수신되는 수신 신호(r1(n))를 제거함으로써 중첩 영역인 2 영역으로부터 수신되는 수신 신호를 획득할 수 있다.5, the superimposing signal extractor 230 removes a signal calculated by the Wiener filter 10 from the received signal r a (n) received from the area a in FIG. 4, It is possible to obtain the received signal y (n) received from the two regions which are overlapping regions. As described above, the received signal r 1 (n) received from the 1 region by the Wiener filter 10 can be calculated. Thus, the superimposed signal extracting section 230 is received is received from a domain signal (r a (n)) received from the second area overlap region by removing a reception signal (r 1 (n)) received from the first region in the It is possible to obtain a received signal.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치(200)는 소나 시스템(1000)으로부터 방사되는 빔의 빔폭보다 좁은 빔폭의 수신 신호의 획득이 가능하다. 이와 같은 경우, 좁은 빔폭의 수신 신호에 따른 고해상도의 이미지 획득이 가능하다.As described above, the signal processing apparatus 200 according to the embodiment of the present invention is capable of obtaining a received signal having a beam width narrower than the beam width of the beam emitted from the sonar system 1000. In such a case, it is possible to acquire a high resolution image according to the reception signal of a narrow beam width.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 소나 시스템에서의 신호 처리 방법에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소나 시스템에서의 신호 처리 방법은 도 2에 도시된 신호 처리 장치(200)와 실질적으로 동일한 구성에서 진행될 수 있다. 따라서, 도 2의 신호 처리 장치(200)와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a signal processing method in a sonar system according to an embodiment of the present invention will be described. The signal processing method in the sonar system according to an embodiment of the present invention can be performed in substantially the same configuration as the signal processing apparatus 200 shown in FIG. Therefore, the same components as those of the signal processing apparatus 200 of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and a repeated description thereof will be omitted.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소나 시스템의 신호 처리 방법의 순서도이다.6 is a flowchart of a signal processing method of a sonar system according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 신호 처리 장치(200)는 소나 시스템(1000)으로부터 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어할 수 있다(600).Referring to FIG. 6, the signal processing apparatus 200 may control the emission of the beam so that the emission regions of a plurality of beams that are successively emitted from the sonar system 1000 may overlap.

신호 처리 장치(200)는 복수의 빔 방사에 의한 수신 신호를 획득할 수 있다(610).The signal processing apparatus 200 may obtain a received signal by a plurality of beam emissions (610).

신호 처리 장치(200)는 각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리할 수 있다(620). 구체적으로는, 신호 처리 장치(200)는 제1 방사 영역으로부터 수신되는 제1 수신 신호와 제1 방사 영역과 중첩되는 영역을 갖는 제2 방사 영역으로부터 수신되는 제2 수신 신호를 이용한 위너 모델링을 수행할 수 있다. 신호 처리 장치(200)는 위너 모델링을 통해 제1 수신 신호에서 제1 방사 영역 중 중첩 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호를 획득할 수 있다. 신호 처리 장치(200)는 제1 수신 신호에서, 제1 방사 영역 중 중첩 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호를 제거하여, 제1 방사 영역 및 제2 방사 영역의 중첩 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리할 수 있다.The signal processing apparatus 200 may separate 620 an overlap signal, which is a signal received from a region overlapping an adjacent radiation region, in a received signal received from each radiation region. Specifically, the signal processing apparatus 200 performs a Wiener modeling using a first reception signal received from the first radiation region and a second reception signal received from a second radiation region having a region overlapping the first radiation region can do. The signal processing apparatus 200 can acquire a signal received from an area of the first radiation area excluding the overlap area through the Wiener modeling. The signal processing apparatus 200 removes a signal received from an area other than the overlapping area of the first radiation area in the first received signal and outputs the overlapping signal as a signal received from the overlap area of the first radiation area and the second radiation area Can be separated.

이하에서는, 천해의 깊이 100m, 소나 시스템(1000)이 위치하는 깊이 L=10m, 소나 빔의 수평 빔폭 1.5°, 수직 빔폭 40°, 음속 1500m/s 및 표본화주파수 40kHz의 조건 하에서 물체를 탐지하는 경우를 예로 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법의 유리한 효과를 설명하기로 한다.In the following description, when an object is detected under the condition of a depth of 100 m, a depth L of the sonar system 1000 is 10 m, a horizontal beam width of the sonar beam is 1.5, a vertical beam width is 40, a sound velocity is 1500 m / s and a sampling frequency is 40 kHz The advantageous effects of the signal processing method according to the embodiment of the present invention will be described.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소나 시스템의 신호 처리 방법의 유리한 효과를 설명하기 위한 도면이다.7 and 8 are diagrams for explaining advantageous effects of a signal processing method of a sonar system according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 7과 같이 높이 3m, 길이 2m의 물체가 일정 간격 떨어져 놓여진 상태를 가정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소나 시스템(1000)에서의 신호 처리 방법에 따르면, 도 7의 (b)와 같이 소나 시스템(1000)으로부터 방사되는 복수의 빔이 중첩되도록 제어할 수 있다. 또한, 소나 시스템(1000)으로부터 중첩되어 방사되는 복수의 빔에 의해 중첩되어 수신되는 반향 신호에 있어서, 중첩된 신호를 분리할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 소나 시스템(1000)에서의 신호 처리 방법에 따르면, 도 7의 (a)와 비교하여 보다 좁은 빔폭을 갖는 반향 신호의 획득이 가능하다.First, as shown in FIG. 7, it can be assumed that objects having a height of 3 m and a length of 2 m are spaced apart from each other by a predetermined distance. According to the signal processing method in the sonar system 1000 according to an embodiment of the present invention, it is possible to control a plurality of beams radiated from the sonar system 1000 to be superposed as shown in FIG. 7B. In addition, for the echo signals superimposed and received by the plurality of beams superimposed and radiated from the sonar system 1000, the superimposed signals can be separated. Accordingly, according to the signal processing method in the sonar system 1000 according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain an echo signal having a narrower beam width as compared with FIG. 7A.

도 8의 (a) 및 (b)는 SNR 20dB의 가우시안 잡음이 존재하는 환경에서, 도 7과 같이 높이 3m, 길이 2m의 물체가 일정 간격 떨어져 놓여진 상태의 천해 환경에 각각 소나 시스템(1000)으로부터 복수의 빔이 중첩되지 않도록 방사한 경우와, 복수의 빔이 중첩되도록 방사한 경우 획득한 이미지이다. 도 8의 (a) 및 (b)를 비교하면, 도 8의 (b)의 해상도가 향상됨을 확인할 수 있다. 도 8의 (a)의 경우 물체의 길이는 2m이나 1.5°의 빔이 덮는 면적인 4.58m로 식별된다.8 (a) and 8 (b) are diagrams for explaining an example of a case in which, in an environment in which Gaussian noise having an SNR of 20 dB exists, as shown in FIG. 7, A case where a plurality of beams are radiated so as not to overlap each other, and an image obtained when a plurality of beams are radiated to overlap each other. Comparing FIGS. 8A and 8B, it can be seen that the resolution of FIG. 8B is improved. In the case of FIG. 8 (a), the length of the object is identified as 4.58 m which is the area covered by the beam of 2 m or 1.5 degrees.

도 8의 (c) 및 (d)는 SNR 0dB의 가우시안 잡음이 존재하는 환경에서, 도 7과 같이 높이 3m, 길이 2m의 물체가 일정 간격 떨어져 놓여진 상태의 천해 환경에 각각 소나 시스템(1000)으로부터 복수의 빔이 중첩되지 않도록 방사한 경우와, 복수의 빔이 중첩되도록 방사한 경우 획득한 이미지이다. 도 8의 (d)의 경우, 레퍼런스 신호 x(n) 생성 시 잡음이 두 배가 됨에 따라 잡음의 영향을 크게 받으나, 도 8의 (c)에 비해서는 향상된 해상도를 보인다.8 (c) and 8 (d) are diagrams for explaining an example in which, in an environment in which Gaussian noise having an SNR of 0 dB is present, as shown in FIG. 7, the objects are separated from the sonar system 1000 by 3 m in height and 2 m in length, A case where a plurality of beams are radiated so as not to overlap each other, and an image obtained when a plurality of beams are radiated to overlap each other. In the case of (d) of FIG. 8, the noise is doubled when the reference signal x (n) is generated, but the resolution is improved as compared with the case of FIG. 8 (c).

이와 같은, 소나 시스템에서의 신호 처리 방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.Such a signal processing method in a sonar system may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be ones that are specially designed and configured for the present invention and are known and available to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules for performing the processing according to the present invention, and vice versa.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

1000: 소나 시스템
100: 송수신모듈
200: 신호 처리 장치
300: 이미지 획득 장치
10: 위너 필터1000: Sonar system
100: Transmitting / receiving module
200: signal processing device
300: Image acquisition device
10: Winner filter

Claims (15)

선체에 탑재되어 상기 선체가 이동하는 동안 순차적으로 해저면에 빔을 방사하고, 반향에 따른 수신 신호를 수신하여 상기 수신 신호를 이용한 해저면의 이미지를 획득하는 소나 시스템에서의 신호 처리 방법에 있어서,
상기 선체의 이동에 따라 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하고,
각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 소나 시스템에서의 신호 처리 방법.A signal processing method in a sonar system, which is mounted on a hull so as to radiate a beam to a seabed surface sequentially while the hull is moving, receives a reception signal according to an echo and acquires an image of a sea floor using the reception signal,
Controlling radiation of the beam so that the radiation regions of the plurality of beams radiated continuously in accordance with the movement of the hull can be superimposed,
A signal processing method in a sonar system for separating an overlap signal, which is a signal received from an overlap region of an adjacent radiation region, in a received signal received from each radiation region. 제1항에 있어서,
각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 것은,
제1 방사 영역으로부터 수신되는 제1 수신 신호와 상기 제1 방사 영역과 중첩되는 영역을 갖는 제2 방사 영역으로부터 수신되는 제2 수신 신호를 이용한 위너(Wiener) 모델링을 수행하고, 상기 위너 모델링을 통해 상기 제1 방사 영역 및 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 것인 소나 시스템에서의 신호 처리 방법.The method according to claim 1,
In the received signal received from each radiation area, separating the superimposed signal, which is a signal received from an area overlapping the adjacent radiation area,
Performing Wiener modeling using a first received signal received from a first radiation region and a second received signal received from a second radiation region having an overlapping region with the first radiation region, Which is a signal received from an overlapping region of the first radiation region and the second radiation region. 제1항에 있어서,
각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 것은,
제1 방사 영역으로부터 수신되는 제1 수신 신호와 상기 제1 방사 영역과 중첩되는 영역을 갖는 제2 방사 영역으로부터 수신되는 제2 수신 신호의 차인 레퍼런스 신호를 산출하고, 상기 레퍼런스 신호와 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호 간의 위너 모델링을 수행하는 것을 포함하는 소나 시스템에서의 신호 처리 방법.The method according to claim 1,
In the received signal received from each radiation area, separating the superimposed signal, which is a signal received from an area overlapping the adjacent radiation area,
Calculating a reference signal that is a difference between a first received signal received from a first radiation region and a second received signal received from a second radiation region having an overlapping region with the first radiation region, And performing Wiener modeling between signals received from a region of the region other than the overlapping region of the first radiation region and the second radiation region. 제3항에 있어서,
각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 것은,
상기 위너 모델링을 통해 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호를 획득하고, 상기 제1 수신 신호에서 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호를 제거하여 상기 제1 방사 영역 및 상기 제2 방사 영역의 중첩 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 것인 소나 시스템에서의 신호 처리 방법.The method of claim 3,
In the received signal received from each radiation area, separating the superimposed signal, which is a signal received from an area overlapping the adjacent radiation area,
Acquiring a signal received from a region of the first radiation region other than the overlapping region of the first radiation region and the second radiation region through the Wiener modeling, And removing signals received from regions other than the overlapping regions of the first radiation region and the second radiation region to separate the overlapping signals that are signals received from the overlap region of the first radiation region and the second radiation region A method of signal processing in a sonar system. 제1항에 있어서,
상기 선체의 이동에 따라 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 것은,
인접한 방사 영역에 방사되는 빔과 빔폭의 절반이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 것인 소나 시스템에서의 신호 처리 방법.The method according to claim 1,
Controlling the radiation of the beam such that the radiation regions of the plurality of beams that are successively radiated along with the movement of the hull can be superimposed,
Wherein the radiation of the beam is controlled such that a half of the beam width and a beam radiated in an adjacent radiation region overlap. 제1항에 있어서,
상기 선체의 이동에 따라 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 것은,
복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔 방사의 선회 각도를 제어하는 것인 소나 시스템에서의 신호 처리 방법.The method according to claim 1,
Controlling the radiation of the beam such that the radiation regions of the plurality of beams that are successively radiated along with the movement of the hull can be superimposed,
Wherein the turning angle of the beam radiation is controlled so that the radiation areas of the plurality of beams can overlap. 제6항에 있어서,
상기 선체의 이동에 따라 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 것은,
복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔 방사의 선회 각도를 1도 미만으로 제어하는 것인 소나 시스템에서의 신호 처리 방법.The method according to claim 6,
Controlling the radiation of the beam such that the radiation regions of the plurality of beams that are successively radiated along with the movement of the hull can be superimposed,
Wherein the turning angle of the beam radiation is controlled to be less than one degree so that the radiation areas of the plurality of beams can overlap. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 소나 시스템에서의 신호 처리 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.A computer program for performing a signal processing method in a sonar system according to any one of claims 1 to 7. 선체에 탑재되어 상기 선체가 이동하는 동안 순차적으로 해저면에 빔을 방사하고, 반향에 따른 수신 신호를 수신하여 상기 수신 신호를 이용한 해저면의 이미지를 획득하는 소나 시스템에 포함되는 신호 처리 장치에 있어서,
상기 선체의 이동에 따라 연속하여 방사되는 복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 빔 방사 제어부; 및
각 방사 영역으로부터 수신되는 수신 신호에서, 인접한 방사 영역과 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 중첩 신호 추출부를 포함하는 신호 처리 장치.There is provided a signal processing apparatus in a sonar system which is mounted on a hull so as to radiate a beam to a seabed surface sequentially while the hull is moving and receives a reception signal according to an echo to acquire an image of a sea floor using the reception signal ,
A beam emission control unit for controlling the emission of the beam so that the radiation regions of the plurality of beams radiated continuously in accordance with the movement of the hull can be superimposed; And
And a superimposing signal extracting unit for separating superimposed signals, which are signals received from an overlapping region of adjacent emission regions, in a received signal received from each emission region. 제9항에 있어서,
제1 방사 영역으로부터 수신되는 제1 수신 신호와 상기 제1 방사 영역과 중첩되는 영역을 갖는 제2 방사 영역으로부터 수신되는 제2 수신 신호를 이용한 위너(Wiener) 모델링을 수행하는 위너 모델링부를 더 포함하고,
상기 중첩 신호 추출부는,
상기 위너 모델링을 통해 상기 제1 방사 영역 및 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 신호 처리 장치.10. The method of claim 9,
Further comprising a Wiener modeling unit performing Wiener modeling using a first received signal received from the first radiation region and a second received signal received from a second radiation region having a region overlapping the first radiation region ,
Wherein the superimposing signal extracting unit comprises:
Wherein the superposition signal is a signal received from an overlapping region of the first radiation region and the second radiation region through the Wiener modeling. 제10항에 있어서,
상기 위너 모델링부는,
제1 방사 영역으로부터 수신되는 제1 수신 신호와 상기 제1 방사 영역과 중첩되는 영역을 갖는 제2 방사 영역으로부터 수신되는 제2 수신 신호의 차인 레퍼런스 신호를 산출하고, 상기 레퍼런스 신호와 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호 간의 위너 모델링을 수행하는 신호 처리 장치.11. The method of claim 10,
The winner modeling unit,
Calculating a reference signal that is a difference between a first received signal received from a first radiation region and a second received signal received from a second radiation region having an overlapping region with the first radiation region, And performs winner modeling between signals received from a region of the region other than the overlapping region of the first radiation region and the second radiation region. 제10항에 있어서,
상기 중첩 신호 추출부는,
상기 위너 모델링을 통해 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호를 획득하고, 상기 제1 수신 신호에서 상기 제1 방사 영역 중 상기 제1 방사 영역과 상기 제2 방사 영역의 중첩되는 영역을 제외한 영역으로부터 수신되는 신호를 제거하여 상기 제1 방사 영역 및 상기 제2 방사 영역의 중첩 영역으로부터 수신되는 신호인 중첩 신호를 분리하는 신호 처리 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the superimposing signal extracting unit comprises:
Acquiring a signal received from a region of the first radiation region other than the overlapping region of the first radiation region and the second radiation region through the Wiener modeling, Signal processing for separating a superimposed signal, which is a signal received from an overlapping region of the first radiation region and the second radiation region, by removing a signal received from a region excluding an overlapping region of the first radiation region and the second radiation region Device. 제9항에 있어서,
상기 빔 방사 제어부는,
인접한 방사 영역에 방사되는 빔과 빔폭의 절반이 중첩될 수 있도록 빔의 방사를 제어하는 신호 처리 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the beam emission control unit comprises:
A signal processing apparatus for controlling radiation of a beam such that a half of the beam width is overlapped with a beam emitted in an adjacent radiation region. 제9항에 있어서,
상기 빔 방사 제어부는,
복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔 방사의 선회 각도를 제어하는 신호 처리 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the beam emission control unit comprises:
And controls the turning angle of the beam radiation so that the radiation regions of the plurality of beams can overlap. 제14항에 있어서,
상기 빔 방사 제어부는,
복수의 빔의 방사 영역이 중첩될 수 있도록 빔 방사의 선회 각도를 1도 미만으로 제어하는 신호 처리 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the beam emission control unit comprises:
Wherein the turning angle of the beam radiation is controlled to be less than 1 degree so that the radiation regions of the plurality of beams can be overlapped.
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