항적 산란신호의 모델링과 실험적 검증

지윤희,이재훈,김재수,김정해,김우식,최상문,Ji, Yoon-Hee,Lee, Jae-Hoon,Kim, Jea-Soo,Kim, Jung-Hae,Kim, Woo-Shik,Choi, Sang-Moon 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.1

이동하는 수상 운동체는 반경 $8{\sim}200{\mu}m$ 크기의 미세기포군을 포함하는 기포항적을 발생시킨다. 경우에 따라 10여분 이상 지속되는 수중 미세기포는 음향산란을 일으키는 요인이 되며, 기포가 존재하는 동안 능동소나에 의한 지속적인 탐지가 가능하다. 본 논문에서는 기포항적에 존재하는 미세기포의 사공간적인 분포변화에 따라 산란되는 음파를 모의하는 잔향음 모델을 제시하였다. 기포항적 산란신호의 모델은 음향학적 모델과 운동학적 모델로 이루어져 있으며 음향학적 모델에서는 미세기포의 공간분포를 체적산란강도로 변환하여 공간에 대한 적분을 수행하고, 운동학적 모델은 해양공간의 고정좌표계와 능동소나에 고정된 국부좌표계 사이의 좌표변환을 위한 오일러변환을 기반으로 구현되었다. 구현된 모델의 점증을 위해 2007년 9월 한국해양대학교 앞 해상에서 실제 선박을 운항하여 기포항적을 발생시킨 후 일정간격으로 신호를 획득하여 분석하였고, 이를 모델에 적용하여 타당성을 검증하였다. A moving surface vessel generates a ship wake which contains a cloud of micro-bubbles with radii ranging between $8{\sim}200{\mu}m$. Such micro-bubbles can be detected by active sonar system for more than ten minutes depending on the size and speed of the surface vessel. In this paper, a reverberation model for the ship wake is presented. The developed model consists of the acoustic scattering model due to the distribution of the micro-bubbles and the kinematic model for the moving active sonar. The acoustic scattering model is based on the volume integration, where the volume scattering strengths are obtained from the spatial distribution of micro-bubbles. Since the directivity and look-direction of active sonar are important factors for moving active sonar, the kinematic model utilizes the Euler transformation to obtain the relative motion between the global and local coordinates. In order to verify the developed model, a series of sea experiment was executed in September 2007 to obtain the spatial-temporal distribution of a bubble cloud, and analyzed to be compared with the simulation results.

다중상태 소나시스템을 적용한 표적반향음 연구

지윤희(Yoon Hee Ji),배호석(Ho Seuk Bae),변기훈(Gi-Hoon Byun),김재수(Jea Soo Kim),김우식(Woo-Shik Kim),박상윤(Sang-Yoon Park) 한국해양공학회 2014 韓國海洋工學會誌 Vol.28 No.5

A multi-static SONAR system consists of the transmitters and receivers separately in space. The active target echoes are received along the transmitter-target-receiver path and depend on the shape and aspect angle of the submerged objects at each receiver. Thus, the target echo algorithm used with a mono-static system, in which the transmitter and receiver are located at the same position, has limits in simulating the target echoes for a multi-static SONAR system. In this paper, a target echo modeling procedure for a 3D submerged object in space is described based on the Kirchhoff approximation, and the SONAR system is extended to a multi-static SONAR system. The scattered field from external structures is calculated on the visible surfaces, which is determined based on the locations of the transmitter and receiver. A series of experiments in an acoustic water tank was conducted to measure the target echoes from scaled targets with a single transmitter and 16 receivers. Finally, the numerical results were compared with experimental results and shown to be useful for simulating the target echoes/target strength in a multi-static SONAR system.

신생아에서 제대 동맥혈 Isoprostane(8-iso-PGF₂_α) 농도에 관한 연구

이건송,지윤희,장영표,Lee, Kun Song,Ji, Yoon Hee,Chang, Young Pyo 대한소아청소년과학회 2003 Clinical and Experimental Pediatrics (CEP) Vol.46 No.9

목 적 : 지질 과산화의 주요 지표 중에 하나인 isoprostane($8-iso-PGF_{2{\alpha}}$)을 제대 동맥혈에서 측정하여 신생아에 산화손상을 유발 할 수 있는 주산기 위험인자 및 신생아기 주요 질환과의 관계를 규명하여, 제대 동맥혈 isoprostane이 신생아에서 산화손상의 지표로 사용할 수 있는지를 알아보고자 하였다. 방 법 : 2000년 6월부터 2001년 3월까지 단국대학교병원 신생아 중환자실 및 신생아실에 입원하였던 미숙아 33명과 만삭아 28명을 대상으로 제대 동맥혈에서 혈청을 분리하여 $-70^{\circ}C$에서 냉동 보관 후 isoprostane($8-iso-PGF_{2{\alpha}}$)과 malondialdehyde(MDA)를 측정하였다. 측정된 isoprostane과 MDA 농도를 미숙아와 만삭아에서 각각 비교하였고, 주산기-신생아기 위험인자와 주요 합병증과의 상관관계를 알아보았다. 결 과 : 평균 출생 체중은 미숙아 $1,771{\pm}445gm$, 만삭아 $3,200{\pm}567gm$이었고, 평균 재태 연령은 미숙아 $31.5{\pm}2.0$주, 만삭아 $39.0{\pm}2.0$주였다. 제대 동맥혈 isoprostane 농도는 미숙아 $704.7{\pm}635.6pg/mL$, 만삭아 $423.9{\pm}306.5pg/mL$로 미숙아에서 통계적으로 의미있게 높았으며(P<0.05), MDA도 미숙아 $44.0{\pm}22.9{\mu}M/L$, 만삭아 $28.2{\pm}10.7{\mu}M/L$로 미숙아에서 의미있게 높았다(P<0.05). 미숙아의 경우 isoprostane은 출생 후 24시간에 $478.6{\pm}580.6pg/mL$로 유의하게 감소하였다(P<0.05). 미숙아 제대 동맥혈 isoprostane은 둔위 분만, 양수 과소증, 신생아 가사와 통계적으로 유의한 상관관계가 있었고(P<0.05), 만삭아 제대 동맥혈 isoprostane은 임신성 고혈압과 유의한 상관관계를 보였다(P<0.05). 그러나 미숙아 제대 동맥혈 isoprostane은 신생아기의 주요 합병증과는 상관관계가 없었다. 결 론 : 미숙아에서 제대 동맥혈 isoprostane 농도는 만삭아에 비하여 높고, 일부 주산기-신생아기 위험인자와 연관이 있어서, 주산기-신생아기에 산화손상과 관련된 주요 지표 중에 하나로 사용될 가능성이 있음을 추측하였다. Purpose : We measured the umbilical cord arterial concentrations of isoprostane($8-iso-PGF_{2{\alpha}}$) and intended to decide whether the umbilical cord arterial concentrations of isoprostane could be used as a useful parameter for lipid peroxidation in newborn infants. Methods : The isoprostane and malondialdehyde(MDA) concentrations of the umbilical cord were measured by enzyme immunoassay and TBARS(thiobarbituric acid reactive substance) assay in 33 preterm and 28 term infants, respectively. The concentrations of isoprostane and MDA were compared between preterm infants and term infants, and were analysed for association with perinatal risk factors and neonatal complications. Results : Umbilical cord arterial concentrations of isoprostane were $704.7{\pm}635.6pg/mL$ and $421.9{\pm}306.5pg/mL$ in preterm and term infants, respectively. Umbilical cord arterial concentrations of MDA were $44.0{\pm}22.9{\mu}M/L$ and $26.2{\pm}10.7{\mu}M/L$ in preterm and term infants, respectively. Umbilical cord arterial concentrations of isoprostane and MDA in preterm infants were significantly higher than those in term infants(P<0.05). The umbilical cord arterial concentrations of isoprostane were significantly associated with perinatal risk factors such as fetal distress, oligohydramnios, and breech delivery in preterm infants and pregnancy-induced hypertension in term infants(P<0.05). Conclusion : Umbilical cord arterial concentrations of isoprostane in preterm infants were higher than those in term infants, and those are significantly associated with some perinatal risk factors.

공간 필터를 이용한 수중음향통신의 인접 심볼 간 간섭 완화

엄민정,박지성,지윤희,김재수,Eom, Min-Jeong,Park, Ji-Sung,Ji, Yoon-Hee,Kim, J.S. 한국음향학회 2014 韓國音響學會誌 Vol.33 No.1

수중음향통신은 시변동성으로 인하여 도플러 편이를 발생하고, 다중경로로 인하여 지연 확산의 특성을 갖는다. 이러한 채널 특성은 인접 심볼 간 간섭을 발생시켜 통신 성능을 저하시킨다. 통신 성능을 개선하기 위하여 시역전, 공간 다이버시티, 위상 추정기 및 등화기 등과 같은 다양한 기법이 연구되고 있다. 본 논문에서는 시변동성 다중경로로 인한 인접 심볼 간 간섭을 완화하는 방법으로 빔 형성 기반의 공간 필터 기법을 제안한다. 제안된 기법은 원하는 신호방향으로 빔을 조향하여 공간상의 신호를 분리하고, 배열 이득으로 신호 대 간섭 잡음비를 향상시키고 통신 성능을 개선한다. The underwater acoustic communication (UAC) is characterized by doubly spread channel. It is included in the time-variant doppler shift and delay-time spreads due to multiple paths. To compensate such distorted signals, various techniques including time-reversal processing, spatial diversity, phase estimator, and equalizer are being applied. In this paper, a spatial filter based on the beamforming is proposed as a method to mitigate such inter-symbol interferences that are generated in time-varying multipath channels. The proposed technique realizes coherent communications by steering the direction of the desired signals and improves the performance of UAC by increasing the signal-to-interference plus noise ratio using the array gain.

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.

다중상태 소나시스템을 적용한 표적반향음 연구

배호석(Ho Seuk Bae),지윤희(Yoon Hee Ji),김완진(Wan-Jin Kim),김우식(Woo-Shik Kim),김재수(Jea Soo Kim),윤성웅(Sung-Ung Yun) 한국해양공학회 2014 韓國海洋工學會誌 Vol.28 No.5

The target echoes contain information on the target such as the orientation, kinematics, and internal structure, as well as the external geometrical shape of the target. In addition, the pattern of the target echoes depends on the arrangement of the transmitters and receivers in space. Therefore, the study of the target echoes in a multi-static SONAR system can be useful for detecting and tracking submerged objects using an underwater surveillance system. For this purpose, an acoustic measuring system for multi-static target echoes was designed and tested in an acoustic water tank. Some preliminary data are presented and discussed.