광대역 소나 신호를 이용한 표적 식별 기법에 대한 연구

Abstract

소나 표적의 음향 산란은 표적의 재료 및 구조적 성질에 따라 다른 음장 특성을 나타내며, 사용된 신호의 주파수 및 송수신기의 위치에 따라 관측되는 신호가 달라진다. 따라서 넓은 주파수를 가지는 광대역 신호를 사용하거나 공간상의 여러 위치에서 신호를 수집하여 표적의 특징을 추출하고 표적을 식별하는 데에 활용할 수 있다 [1,2]. 본 발표에서는 이러한 표적 식별 방법 중에서 광대역 신호를 사용한 표적 식별에 대한 최신 연구 동향을 고찰하고자 한다. 먼저 대표적인 표적 형상 중의 하나인 쉘 구 타입의 표적이 가지는 음향 산란 현상의 구조를 살펴보고, 구의 두께, 재질, 충전물 등이 변화함에 따라 달라지는 산란 신호의 특징을 수치해석을 통해 관찰한 결과를 설명한다. 그러한 이해를 바탕으로 수신 신호에 분산 푸리에 변환(Fractional Fourier transform)과 위그너-빌 분포를 적용하여 표적의 특징을 추출하고 해석한 결과를 제시하였다. 한 예로 아래 Fig. 1(a)와 (b)는 다른 두께를 가지는 알루미늄 쉘 구에서 산란된 신호를 분산 푸리에 변환을 통해 분해한 후, 분해된 신호 중 탄성파 성분의 일부를 추출하여 위그너-빌 분포를 구한 것이다. 그림에서 확인되는 바와 같이 두께에 따라 최대 에너지를 나타내는 주파수가 달라지며, 이와 같은 정보들은 표적의 특징을 추정하고 식별하는 데에 활용될 수 있다.