능동소나에서 단일 핑에의한 표적상태분석

김재수,Kim, Jea-Soo 한국음향학회 1996 韓國音響學會誌 Vol.15 No.4

In this paper, the techniques for target state analysis based on a single ping in the ocean environment are proposed and discussed. The first method utilizes the relationship between range and bearing in order to determine the aspect angle of target. The second method uses the Range-Doppler Map. The former method requires the multi-channel data, while the latter uses single channel data. It is concluded, from the simulation, that the target state analysis is quite possible and the techniques mentioned should be used simultaneously to get the improved results. 능동소나운용의 목적은 표적의 탐지 뿐만 아니라, 필요한 경우에는 표적의 분류 및 상태분석을 하는 데에 있다. 본 연구에서는, 3차원 해양환경에서 움직이는 표적의 표적상태를 분석하는 알고리듬에 관하여 2가지 방법을 알고리듬의 적용 가능한 조건의 분석과 시뮬레이션을 통해 장단점을 비교하여 표적상태 분석방법론의 방향을 제시하였다. 표적상태 분석방법은 거리에 따른 표적의 방위에 의한 방법, Range-Doppler Map을 이용하는 방법, 그리고 표적의 궤적을 사용하는 방법으로 구분될 수 있다. R-D Map은 소나 또는 표적이 움직이는 경우에만 적용할 수 있으며, 거리에 대한 표적의 방위각은 정지한 표적 또는 움직이는 표적에 모두 적용할 수 있다. 움직이는 표적의 궤적에 의한 표적상태 추정은 소나의 자체운동에 의한 궤적의 정보가 필수적이다. 시뮬레이션 결과와 장단점의 비교에 의하면 2가지의 방법은 독립적인 것이 아니라 서로 보완적으로 사용되어야 할 것으로 결론지어 진다.

독일 자동차 디자인을 중심으로 한 미래자동차 디자인 조형연구

김재수(Jea Soo Kim) 한국기초조형학회 2001 기초조형학연구 Vol.2 No.2

Through the research in automotive design progressive process of the centennial history, to analyze the future automotive design direction of Mercedes-Benz, BMW, Audi company by comprehensive design concept and process in recently German production car. The accuracy of the `future automotive direction `was demonstrated that this is a boundary of ` design cycle `to the advance round style of` classic `shape direction from hard edged modern style for reminiscent of the past nostalgia in subconsciousness spirit of high technology civilization and also it is `sporty elegance shape `direction and` individual product identity` which is an essential proposition to subsist in this automotive design industry, aesthetic values of an automotive product lead to assumptions related to the populace and history, concept, process and direction of German automotive design is expected to be a great help as a prior example for the Korean automotive design research and basic design education.

시역전 처리에서 센서 배열 최적화에 관한 연구

주재훈,김재수,지윤희,정재학,김덕영,Joo, Jae-Hoon,Kim, Jea-Soo,Ji, Yoon-Hee,Chung, Jae-Hak,Kim, Duk-Yung 한국음향학회 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.7

수중음향에서 시역전 처리는 잔향음 제거 및 표적반향음 향상, 수중감시, 수중통신 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 특히, 근래에 활발히 연구되는 수중통신에서 시역전 처리를 이용해 신호를 시-공간적으로 집속함으로써 신호 대 잡음 비를 증가시켜 전송거리를 높임과 동시에 비트 오차율을 상당히 개선하였다. 본 논문에서는 시역전 처리에서의 센서 배열 최적화에 대한 두 가지 이슈를 다루었다. 먼저, 다양한 해양환경에서의 센서 배열에 대한 최적 센서 수에 대해 연구하였다. 두번째는 주어진 센서 수에 대해 최적의 센서 배치를 결정하는 알고리즘을 개발하였다. 센서 배열 최적화 알고리즘을 집속점과 관심영역에서 음향에너지 대비를 최대화시키는 센서 위치와 수를 목적함수로 하는 유전알고리즘을 기초로 하여 구체화하였다. 또한, 시역전과 신호처리 과정이 동일한 원리로 수행되는 정합장 처리를 이용하여 모의실험 결과에 대한 타당성을 실제 해양 실험데이터를 통해 검증 하였다. 최적화의 결과로 집속점에서 음향에너지가 기존의 센서배치 보다 최대 3 dB정도 향상되는 것을 확인하였다. A time-reversal mirror (TRM) is useful in diverse areas, such as reverberation ing, target echo enhancement and underwater communication. In underwater communication, the bit error rate has been improved significantly due to the increased signal-to-noise ratio by spatio-temporal focusing. This paper deals with two issues. First, the optimal number of array elements for a given environment was investigated based on the exploitation of spatial diversity. Second, an algorithm was developed to determine the optimal location of the given number of array elements. The formulation is based on a genetic algorithm maximizing the contrast between the foci and area of interest as an objective function. In addition, the developed algorithm was applied to the matched field processing with ocean experimental data for verification. The sea-going data and simulation showed almost 3 dB improvement in the output power at the foci when the array elements were optimally distributed.

능동소나 탐지효과도 분석

박지성,김재수,조정홍,김형록,신기철,Park, Ji-Sung,Kim, Jea-Soo,Cho, Jung-Hong,Kim, Hyoung-Rok,Shin, Kee-Cheol 한국군사과학기술학회 2013 한국군사과학기술학회지 Vol.16 No.2

Since the obstacles and mines are of the risk factors for operating ships and submarines, the active sonar system is inevitably used to avoid the hazards in ocean environment. In this paper, modeling and simulation algorithm is used for active sonar systemto quantify the measure of mission achievability, which is known as Measure of Effectiveness(MOE), specifically for detection in this study. MOE for detection is directly formulated as a Cumulative Detection Probability(CDP) calculated from Probability of Detection(PD) in range and azimuth. The detection probability is calculated from Transmission Loss(TL) and the sonar parameters such asDirectivity Index (DI) calculated from the shape of transmitted and received array, steered beam patterns, and Reverberation Level (RL). The developed code is applied to demonstrating its applicability.

해양 정합장처리에서 매개변수 오정합과 바이어스

박재은,김재수,신기철,Park Jae-Eun,Kim Jea-Soo,Shin Kee-Cheol 한국음향학회 2005 韓國音響學會誌 Vol.24 No.2

해양환경에서 정합장처리를 통해 음원위치를 추정할 경우 실측신호의 음장과 복제음장 사이에 각종 매개변수의 오정합이 발생하여 상관값의 저하와 함께 음원 위치추정 결과에 바이어스를 발생시킨다. 본 논문에서는 정합장처리를 이용한 음원 위치추정에서 해양환경 및 시스템 오정합 매개변수로 인한 바이어스와 상관값의 변화 그리고 민감도에 대해서 고찰하였다. 이를 위해 Pekeris 해양 도파관에서 수치실험을 수행하였으며, 그 결과 매개변수 오정합이 음원 위치에서의 바이어스와 상관값의 감소를 발생시켰다. 또한 매개변수 민감도 평가를 통해 배열의 경사와 수심, 해저면 수심과 해저층의 음속이 민감도가 높음을 확인 할 수 있었다. In matched field processing (MEP), the observed acoustic field data is basically correlated with the replica produced by the modeling. therefore the results of source localization and correlation is limited by the mismatch of the environment and sensor location. In this paper. the effects of mismatch in environment and system on the bias in estimating the source location are investigated in the context of source localization. In the Pekeris waveguide, the simulation shows that the mismatches in environment and system, can cause a significant biases in the source localization and a degradation in MFP correlation. Mismatch caused by uncertainties in array tilt and depth, bottom depth, bottom sound speed, etc. causes degradation in source localization performance.

능동 표적신호 합성

성낙진,김재수,이상영,김강,Seong, Nak-Jin,Kim, Jea-Soo,Lee, Snag-Young,Kim, Kang 한국음향학회 1994 韓國音響學會誌 Vol.13 No.2

Since the morden targets are of high speed and getting quiet in both active and passive mode, the necessities of developing advanced SONAR system capable of performing target motion analysis (TMA) and target classification are evident. In order to develop such a system, the scattering mechanism of complex bodies needs to be, some extent, fully understood and modeled. In this paper, MOving Spread Target(MOST) signal simulation model is presented and discussed. The model is based on the highlight distribution method, and simulates pulse elongation of spread target, doppler effect due to kinematics of the target as well as SONAR platform, and distribution target strength of each highlight point (HL) with directivity. The model can be used in developing and evaluating advanced SONAR system through system simulation, and can also be used in the development of target state estimation algorithm. 최근 표적의 고속화와 저표적강도화 추세에 따라 표적 탐지의 정확성이 요구되고 있다. 본 연구는 이에 부합하여 표적 운동 해석, 표적 분류, 소나 성능 예측 모델의 개발에 필수적인 표적 산란 잔향 신호의 주파수 및 시간별 특성의 파악과 그러한 특성을 포함한 표적 신호 시뮬레이션에 목적을 두고 있다. 표적 신호 시뮬레이션에는 음향 변환자 배열의 음원 준위와 빔패턴으로 구성되는 음원모델, 전달 손실 예측부인 환경모델, 복합 표적에 의한 신호의 신장 및 표적 강도와 음원과 표적의 상대운동을 표현하는 도플러 현상이 고려된 표적모델, 수신기의 감도 및 빔패턴과 각 채널의 시간이 고려된 수신 모델 등 주요한 4부분의 모델이 필요하다. 개발된 MOST(MOving Spread Target) 신호합성기는 환경모델을 제외한 3가지 모델로 구성 되어 있으며, 음원과 표적의 운동에 의한 신호 특성 시뮬레이션 등의 기능을 갖추고 있어, 소나 운용 체계 개발의 한 단계인 HILS(Hardware In the Loop Simulation)와 표적 상태 추정을 위한 신호 특성 분석 및 앞에서 언급한 각종 모델에서 신호 발생 장치로 이용될 수 있다.

높은 방향성 소음환경에서 DIFAR 수신센서 신호의 적응 빔형성에 의한 방위추정

신기철,김재수,Shin, Kee-Cheol,Kim, Jea-Soo 한국음향학회 2011 韓國音響學會誌 Vol.30 No.8

Conventional beamforming is ineffective in producing directional information in system with sparse degree of the freedom such as DIFAR (DIrectional Frequency Analysis and Recording) sonobuoy and in the presence of high directional noise. In this paper, Adaptive beamforming techniques are applied to produce directional spectra from a small number of sensors in highly directional noise environment. Conventional method as well as minimum variance and eigenvectors as adaptive method are evaluated via numerical test and real data. 높은 방향성 소음환경하에서 DIFAR (Directional Frequency Analysis and Recording) 소노부이 (sonobuoy)와 같이 채널의 자유도가 낮은 시스템에서 넓은 빔폭과 낮은 신호 대 잡음비를 갖는 일반 빔형성 기법을 이용하여 음원의 방위 정보를 획득하는 것은 비효율적이다. 본 논문에서는 높은 방향성 소음환경에서 DIFAR 수신센서와 같이 센서의 수가 극히 제한된 경우에 적응 빔형성 기법을 응용하여 적용성을 검증하였다. 일반 빔형성 기법과 적응 빔형성 기법들은 모의된 방향성 신호에 의해 비교 평가되었으며, 최종적으로 실 신호를 적용하여 성능을 검증하였다.

공분산 행렬 해석기법을 이용한 모노펄스 소나 표적상태 추정 성능 향상 기법

이창호,김재수,이상영,김강,오원천,조운현,Lee, Chang-Ho,Kim, Jea-Soo,Lee, Sang-Young,Kim, Kang,Oh, Woun-Chun,Cho, Woon-Hyun 한국음향학회 1996 韓國音響學會誌 Vol.15 No.1

표적 상태추정은 소나 신호처리의 중요한 문제이다. 본 연구에서는 모노펄스 소나의 표적정보를 이용한 표적 상태추정에 공분산 해석기법을 적용하여 상태추정 성능을 향상시켰다. 앞서 개발된 MOST신호 합성기법으로 모의 표적신호를 발생시켜 신호대 잡음비의 변화에 따른 조건에서 제시된 기법의 성능을 평가하였다. Target state estimation is a fundamental problem of the sonar signal processing. In this paper, the covariance analysis techniques are applied to enhance the performance of the target state estimation of a monopulse sonar system. MOST, the artificial target signal generator based on the highlight model is used to generate signals in various target states. The performance of the developed method has been evaluated by applying it to the various S/N. The enhanced performance of the covariance analysis method presented in this paper is discussed.

수동소나시스템에서 탐지효과도 분석

조정홍,김재수,Cho, Jung-Hong,Kim, Jea-Soo 한국군사과학기술학회 2012 한국군사과학기술학회지 Vol.15 No.3

The optimal use of sonar systems for detection is a practical problem in a given ocean environment. In order to quantify the mission achievability in general, measure of effectiveness(MOE) is defined for specific missions. In this paper, using the specific MOE for detection, which is represented as cumulative detection probability(CDP), an integrated software package named as Optimal Acoustic Search Path Planning(OASPP) is developed. For a given ocean environment and sonar systems, the discrete observations for detection probability(PD) are used to calculate CDP incorporating sonar and environmental parameters. Also, counter-detection probability is considered for vulnerability analysis for a given scenario. Through modeling and simulation for a simple case for which an intuitive solution is known, the developed code is verified.

탐지효과도 및 누적탐지확률

조정홍,김재수,임준석,박지성,Cho, Jung-Hong,Kim, Jea Soo,Lim, Jun-Seok,Park, Ji-Sung 한국군사과학기술학회 2012 한국군사과학기술학회지 Vol.15 No.5

Since the optimized use of sonar systems available for detection is a very practical problem for a given ocean environment, the measure of mission achievability is needed for operating the sonar system efficiently. In this paper, a theory on Measure Of Effectiveness(MOE) for specific mission such as detection is described as the measure of mission achievability, and a recursive Cumulative Detection Probability(CDP) algorithm is found to be most efficient from comparing three CDP algorithms for discrete glimpses search to reduce computation time and memory for complicated scenarios. The three CDPs which are MOE for sonar-maneuver pattern are calculated as time evolves for comparison, based on three different formula depending on the assumptions as follows; dependent or independent glimpses, unimodal or non-unimodal distribution of Probability of Detection(PD) as a function of observation time interval for detection. The proposed CDP algorithm which is made from unimodal formula is verified and applied to OASPP(Optimal Acoustic Search Path Planning) with complicated scenarios.