양상태 능동 소나를 위한 비음수 행렬 분해 기반의 잔향 제거 기법의 성능 개선

이석진,이용곤 한국음향학회 2022 韓國音響學會誌 Vol.41 No.4

To detect targets with active sonar system in the underwater environments, the targets are localized by receiving the echoes of the transmitted sounds reflected from the targets. In this case, reverberation from the scatterers is also generated, which prevents detection of the target echo. To detect the target effectively, reverberation suppression techniques such as pre-whitening based on autoregressive model and principal component inversion have been studied, and recently a Non-negative Matrix Factorization (NMF)-based technique has been also devised. The NMF-based reverberation suppression technique shows improved performance compared to the conventional methods, but the geometry of the transducer and receiver and attenuation by distance have not been considered. In this paper, the performance is improved through preprocessing such as the directionality of the receiver, Doppler related thereto, and attenuation for distance, in the case of using a continuous wave with a bistatic sonar. In order to evaluate the performance of the proposed system, simulation with a reverberation model was performed. The results show that the detection probability performance improved by 10 % to 40 % at a low false alarm probability of 1 % relative to the conventional non-negative matrix factorization. 수중에서 능동소나를 이용하여 표적을 탐지하기 위하여, 송신음이 표적에 반사된 반향을 수신함으로써 표적의 위치를 감지한다. 이때 산란체로부터의 잔향이 발생하며, 이는 표적 반향의 탐지를 방해하게 된다. 효과적인 표적탐지를 위해 자기회귀 모델기반의 백색화 기법이나 주성분역산 등의 잔향 제거 기법이 연구된 바 있으며, 최근에는 비음수 행렬 분해 기반의 기법이 고안되었다. 비음수 행렬 분해 기반의 잔향 제거 기법은 기존의 기법에 비해 향상된 성능을 보여주지만, 송수신기의 위치 및 거리에 의한 감쇠 등이 고려되지 않았다. 본 논문에서는, 양상태 소나에서 지속파송신 파형을 사용하는 경우에 대하여 수신기의 방향성과 그에 관련된 도플러, 그리고 거리에 대한 감쇠 등의 전처리를통해 성능을 개선하였다. 본 연구에서 고안된 시스템의 성능을 확인하기 위하여 잔향 모델을 이용한 시뮬레이션을 수행하였다, 시뮬레이션 결과 1 %의 낮은 오탐지율에서 기존의 비음수 행렬 분해 기법 대비 10 % ~ 40 %의 탐지율 성능향상이 있음을 확인하였다.

공급사슬망에서 채찍효과를 줄이기 위한 수요예측정보 공유에 관한 연구

이석진,이병기 한국경영과학회 2010 한국경영과학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.6

MBC 평창동계올림픽 중계방송

이석진 한국방송·미디어공학회 2018 방송과 미디어 Vol.23 No.2

회전하는 견인 선배열 소나의 적응 빔 형성 기법

이석진,박경민,정석문,Lee, Seokjin,Park, Kyung-Min,Chung, Suk-Moon 한국음향학회 2014 韓國音響學會誌 Vol.33 No.6

수중의 음향 신호를 탐지하기 위하여 다양한 배열 형태를 가지는 소나가 개발되어 왔으며, 그 중 하나로 견인선배열 소나가 널리 사용된다. 견인 선배열 소나는 매우 긴 형태의 배열을 사용하므로, 회전에 의한 형상 왜곡에 의해 성능이 저하되는 단점이 있다. 이를 해결하기 위하여 회전하는 견인 선배열 소나에 대한 포물선 형태의 형상 모델을 이용하는 기법이 고안되었다. 본 논문에서는 포물선 모델을 이용하여 간섭 신호를 제거하는 적응 빔 형성기 설계 기법을 제안한다. 고안된 빔형성기 시스템은 일반화된 부엽 제거기 구조와 자가 조율 시스템에 기반을 두어 개발되었다. In order to detect underwater acoustic signals, various SONAR array types have been developed, including towed line array SONAR system (TASS). However, the TASS suffers from performance degradation which is caused by aperture deformation during a turn, because the TASS have a long-aperture array. A parabolic array model for turning TASS have been developed to solve the degradation problem occurred during a turn. In this paper, adaptive beamforming system is developed using the parabolic TASS model to cancel interference signals. The developed beamforming system is based on generalized sidelobe canceller (GSC) structure and self-tuning adaptive algorithm.

농업생산과 에너지

이석진 한국농공학회 1996 韓國農工學會誌 : 전원과 자원 Vol.38 No.6

중첩 비음수 행렬 분해 기법에 기반한 지속파 능동 소나의 잔향 신호 제거 기법

이석진,임준석,정명준,Lee, Seokjin,Lim, Jun-Seok,Cheong, Myoung Jun 한국음향학회 2017 韓國音響學會誌 Vol.36 No.4

본 논문에서는 지속파 능동 소나의 수신된 신호에서 잔향 신호를 제거하는 후처리 알고리즘을 도출하고자하며, 제안하는 알고리즘은 작은 도플러효과가 존재하여 목표물로부터 반사된 핑 신호가 잔향신호와 잘 구분이 되지 않는 경우를 목표로 하여 고안되었다. 본 알고리즘은 중첩 비음수 행렬 분해 기법에 기반하고 있으며, 방사될 핑 신호의 주파수 특성을 분석한 후, 수신된 신호의 시간-주파수 영역 특성을 이용하여 잔향 신호를 제거하고 핑 신호를 복원한다. 알고리즘의 효과를 분석하기 위하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 시뮬레이션 결과 다양한 진향 신호 에너지 환경에서 6 dB 가량의 신호대잔향비 성능 향상을 보임을 확인할 수 있었다. In this paper, a post-processing algorithm to suppress reverberation for continuous-wave active sonar system is developed. The developed algorithm is designed for a low-doppler environment where the target echo is not distinguishable from the reverberation. The algorithm is developed based on overlapping nonnegative matrix factorization method. The algorithm analyzes the frequency characteristics of transmitting ping signal, then suppresses the reverberation using time-frequency characteristics of the received signal. Simulations performed in order to evaluate the proposed algorithm, and the results show that the proposed algorithm makes 6 dB signal-to-reverberation ratio enhancement in various reverberation energy conditions.

평균-교사 합성곱 순환 신경망 모델을 이용한 약지도 음향 이벤트 검출 시스템의 성능 분석

이석진,Lee, Seokjin 한국음향학회 2021 韓國音響學會誌 Vol.40 No.2

This paper introduces and implements a Sound Event Detection (SED) system based on weakly-supervised learning where only part of the data is labeled, and analyzes the effect of parameters. The SED system estimates the classes and onset/offset times of events in the acoustic signal. In order to train the model, all information on the event class and onset/offset times must be provided. Unfortunately, the onset/offset times are hard to be labeled exactly. Therefore, in the weakly-supervised task, the SED model is trained by "strongly labeled data" including the event class and activations, "weakly labeled data" including the event class, and "unlabeled data" without any label. Recently, the SED systems using the mean-teacher model are widely used for the task with several parameters. These parameters should be chosen carefully because they may affect the performance. In this paper, performance analysis was performed on parameters, such as the feature, moving average parameter, weight of the consistency cost function, ramp-up length, and maximum learning rate, using the data of DCASE 2020 Task 4. Effects and the optimal values of the parameters were discussed.

계층 정보를 이용한 디지탈 신호처리 시스템의 고수준 합성 ( High-Level Synthesis of DSP Systems Using Hierarchical Information )

이석진,성원용 대한전자공학회 1995 대한전자공학회 학술대회 Vol.1995 No.01

Common Fixed Point Theorems for Compatible Mappings of Type (A) and (P) with Applications in Dynamic Programming

이석진,강신민,Guojing Jiang,Min Liu 영남수학회 2009 East Asian mathematical journal Vol.25 No.1

In this paper, the concepts of compatible mappings of types (A) and (P) are introduced in an induced metric space, two common fixed point theorems for two pairs of compatible mappings of types (A) and (P) in an induced complete metric space are established. As their applications, the existence and uniqueness results of common solution for a system of functional equations arising in dynamic programming are discussed.

잔향 환경을 위한 기저집단 빔공간 비음수 행렬 분해 기반의 협대역 지속파 능동 소나 표적 탐지 기법

이석진,Lee, Seokjin 한국음향학회 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.3

본 논문에서 제안하는 알고리즘은 수중에서 협대역 지속파 능동 소나를 이용하여 표적 반향음을 탐지하는 문제를 다루고 있다. 능동 소나에서 표적 탐지를 위해 방사한 핑 신호는 주변의 많은 산란체에 의해 반사되는 신호를 만들어내며, 이를 잔향이라 한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 잔향 환경에서 낮은 도플러의 표적 반향음을 탐지하는 것을 목표로 한다. 제안하는 알고리즘은 빔공간 다채널 비음수 행렬 분해 기법을 기반으로 하여 방위, 주파수, 시간 기저를 추정하며, 특히 기저를 두 개의 기저집단 -잔향음 기저집단과 반향음 기저집단으로 나누어 독립적으로 추정한다. 제안하는 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여 합성된 잔향 신호를 이용하여 시뮬레이션을 진행하였으며, 시뮬레이션 결과 제안하는 알고리즘이 기존의 알고리즘에 비해 향상된 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다. The proposed algorithm deals with a detection problem of target echo for narrow-band continuous-wave active sonar in the underwater environment in this paper. In the active sonar systems, ping signal emitted for target detection produces a signal that consists of multiple reflections by many scatterers around, which is called reverberation. The proposed algorithm aims to detect the low-Doppler target echo in the reverberant environment. The proposed algorithm estimates the bearing, frequency, and temporal bases based on beamspace-domain multichannel nonnegative matrix factorization. In particular, the bases are divided into two basis groups - the reverberation group and the echo group, then the basis groups are estimated independently. In order to evaluate the proposed algorithm, a simulation with synthesized reverberation was performed. The results show that the proposed algorithm has enhanced performance than the conventional algorithms.