소음원 영상화 기술의 성능에 보간 함수가 미치는 영향 비교

박규칠,윤종락,Park, Kyu-Chil,Yoon, Jong Rak 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.2

3차원 공간에 존재하는 임의의 소음원의 위치를 찾기 위해서는 적어도 4개 이상의 마이크로폰이 필요하다. 1개의 기준 마이크로폰과 나머지 3개의 마이크로폰과의 시간차 3개를 공간적으로 합성하는 것이다. 본 논문에서는 3차원 공간에 분포하는 4개의 마이크로폰을 이용하여 2차원 평면에 소음원의 영상화를 시도하였으며 그 성능을 평가하였다. 소음원의 위치를 정확하게 나타내기 위한 분해능은 기준 마이크로폰과 나머지 마이크로폰과의 거리 또는 샘플링 주파수에 의해 반비례하여 결정된다. 4개의 마이크로폰의 위치가 고정되어 있고, 샘플링 주파수가 낮을 경우 발생하는 분해능을 높이기 위해 업 샘플링 기법과 보간 함수를 적용하였다. 신호의 보간에 사용한 기법으로는 디지털 신호의 고분해능 성분을 얻기 위해 주로 사용되는 제로 페이딩, 0차 홀드, 1차 홀드, 스프라인 함수, 랜덤 신호 페이딩의 다섯 가지이며, 각각의 보간 함수에 업 샘플링 속도를 2배, 4배, 8배, 16배로 높여가며 소음원의 위치를 추정하였다. 그 결과, 업 샘플링 속도가 높아짐에 따라 전체적으로 소음원의 위치를 보다 정확하게 추정하는 것이 가능하였으나 1차 홀드와 스프라인 함수의 경우 추정 성능이 다른 방법에 비해 다소 떨어짐을 알 수 있었다. To find the location of a random noise source present in the three-dimensional space is required at least four microphones. Using four microphones distributed in a three-dimensional space, noise source imaging technique was applied and evaluated on their performance. To compensate resolution problem which comes from both the position of the sensor array is fixed and the sampling frequency is low, up-sampling technique and interpolation function were applied. Five different interpolation methods were applied such as zero-padding, zero-order hold, first-order hold, spline function, and random signal padding. The up-sampling rate were chosen by two, four, eight times, and counting up 16 times. As a result, it was possible to more accurately estimate the position of the noise source according to the higher of the up-sampling rate. It also found that the first-order hold and the spline function's performance were slightly falling relative to other methods.

전달선로행렬 모델링에 의한 수중물체의 이동 시뮬레이션 방법에 대한 연구

박규칠,윤종락,Park, Kyu-Chil,Yoon, Jong Rak 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.8

시간영역 해석 기법의 하나인 전달선로행렬 모델링을 이용하여 수중물체 이동시 나타나는 도플러 효과를 구현하는 방법에 관한 연구를 수행하였다. 수중물체가 이동하는 상황을 고려하기 위해 입력 신호의 위치를 수중물체의 이동속도에 맞추어 매 시각 마다 신호를 입력한 결과, 최대 2.47%의 아주 작은 오차 범위에서 도플러 효과를 얻을 수 있었다. 또한, 수중물체의 이동 속도를 조절하기 위해 입력 신호의 입력 속도를 조절하는 것에 의해 이론치와 비교하여 최대 0.63% 이내의 오차를 가지는 신뢰할 수 있는 수치 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있었다. We do research on the simulation of Doppler effect from a target's moving under the sea by Transmission Line Matrix modeling which is one of numerical methods on time domain. To implement the effect, the input signal was entered at a moving node according to a moving target's moving speed. The result had maximum 2.47% error compared with the theoretical value. And from simulation results with speed control of a moving target, we could also obtain resonable results within 0.63% error range.

애자의 소음 분석을 통한 애자 고장 탐지 가능성 연구

박규칠,윤종락,이재훈,Park, Kyu-Chil,Yoon, Jong-Rak,Lee, Jae-Hun 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.8

애자는 송전선 시스템에서 전기적으로나 기계적으로 매우 중요한 소자이다. 송전선 시스템에 설치된 이후 애자의 열화 등에 의해 고장이 난 애자를 찾아내기 위해 애자로 부터의 방사 소음을 측정하여 분석하였다. 대상으로 한 제품은 2종류의 현수 애자, COS, 2종류의 Line Poster, 피뢰기이며, 이들 제품의 정상 상태와 고장 상태의 방사 소음을 각각 측정하여 시간 파형, 주파수 스펙트럼, 피크 검출의 결과를 서로 비교하여 그 차이점을 제시하였다. 또한, 이를 바탕으로 방사 소음으로부터 고장 상태의 애자의 검출의 가능성 및 그 방법을 제시하였다. The porcelain insulators are important devices, that are used to isolate electrically and hold mechanically in the high-voltage power transmission systems. The faults of the insulators induce very serious problems to the power transmission line. In this paper, we introduce techniques for fault detections of insulators by acoustic radiation noises from them. We measured radiation noises from normal state insulators and fault state insulators. The used insulators were two different type porcelain insulators, a cut out switch, two different type line posters, and a lightning arrester. Each results was compared each other in time domain, frequency domain and filter banks' outputs. We found the possibility of detection of insulators' faults and also suggested techniques for fault detections.

Debye Polarization을 이용한 흡음재 모델링에 대한 연구

박규칠,윤종락,Park, Kyu-Chil,Ito, Kazufumi,Yoon, Jong-Rak 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.7

본 연구에서는 해저의 반사면이나 흡음재와 같이 주파수에 따라 다른 특성을 가지는 매체를 수치적으로 모델링하였다. 기존의 흡음재 해석 등가회로 모델에 용량성 성분을 부가하기 위해 Debye polarization 기법을 적용하여 흡음재의 모델링을 하였다. 이 모델의 파라미터를 추정하기 위해 폴리우레탄이라는 흡음재의 흡음 주파수 특성을 이용하였다. 파라미터의 추정에는 non-linear least squares라는 비선형 최적화 기법을 사용하였다. 먼저 두께 25 mm의 폴리우레탄의 흡음재의 파라미터를 추정하였으며, 이 파라미터를 이용해 50 mm의 폴리우레탄의 특성을 모델링하는 것이 가능하였다. 이를 바탕으로 흡음재의 주파수에 따른 흡음 특성을 하나의 간단한 모델로 모델링하는 것이 가능함을 보였다. It is introduced an approach to model for numerical analysis of a sound absorbing material that has different absorbing coefficient according to frequency. For modeling of a sound absorbing material, we tried to model by a traditional modeling method. But it had large differences on frequency domain, especially a capacitance component due to increasing of frequency. We approach to model a sound absorbing material by the Debye polarization technique with non-linear least square method. At first, we estimated parameters form a polyurethane with thickness 25 mm, then we could model a polyurethane with thickness 50 mm using same parameters. Therefor, we could find that the Debye polarization is an useful way to model sound absorbing materials.

전달선로행렬법을 이용한 흡음재 모델링에 대한 수치해석

박규칠,윤종락,Park, Kyu-Chil,Yoon, Jong-Rak 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.8

본 연구에서는 해저의 반사면이나 흡음재와 같이 주파수에 따라 다른 특성을 가지는 매체를 시간영역에서 수치적으로 모델링하고자 시간 해석 기법의 하나인 전달선로행렬법을 이용하였다. 기존의 흡음재의 해석에 응용되던 감쇠를 이용하는 방법의 대안으로 유한임펄스응답 필터를 전달선로행렬법에 도입하였다. 7개의 탭을 가진 FIR 필터로 구현하였으며, 시간 지연, 저역통과필터, 고역통과필터의 시뮬레이션 결과를 이론치와 비교하였다. 여러 시뮬레이션 결과를 통해 흡음재의 주파수에 따른 흡음 특성을 유한임펄스응답 필터를 고려한 하나의 요소만으로 모델링하는 것이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. We introduced an approach of modeling of a sound absorbing medium that had different absorbing coefficient according to frequency. To obtain the time domain result of the frequency characteristics of a sound absorbing medium, transmission line matrix modeling was used. To input sound absorbing effect in TLM modeling, we added a FIR filter at a node instead of absorbing component using resistance component. There were simulated the characteristics of time-shift, low pass filter, high pass filter using the FIR filter with 7-tap coefficients, then compared with theoretical results. From various simulation results, we could find that added FIR filter coefficient in TLM modeling was an useful way to model a sound absorbing medium.

의료용 충격파에 의할 대상물의 파쇄진행에 따른 진동해석

박규칠,장윤석,Park Kyu-Chil,Jang Yun-Seok 한국음향학회 2006 韓國音響學會誌 Vol.25 No.1

압전식 충격파 쇄석기를 사용하여 대상물을 파쇄하는 과정에서 발생하는 음의 특성을 조사한 결과, 대상물이 파쇄됨에 따라 방사음이 더욱 저주파대로 이동한다는 실험적인 결과가 발표되었고(2), 이 결과를 입증하기 위하여 실제의 대상물이 파쇄되어가는 과정을 모델링하여 제작한 대상물을 사용한 실험에서도 동일한 결과가 관측되었다. 본 논문에서는 이와 같이 실험적으로 밝혀진 연구결과를 이론적으로 확인하고자 한다. 따라서, 유한요소법을 이용한 수치 시뮬레이션을 실험과 유사하게 모델링한 대상물에 실행하였고, 시뮬레이션에서 관측된 결과를 제시하여 실험적으로 관측된 결과가 이론적으로도 유효하다는 것을 입증하였다. When the vibration of a phantom induced by Extracorporeal Shock Wave Lithotripter (ESWL) was investigated. we found the fact that the Peak frequency in the Power spectrum shifts from high frequency to low frequency as the number of shots increases[2]. The fact was confirmed experimentally by detecting the peak frequency obtained from the vibrations of bronze models[3]. This Paper investigates the experimental results. For the Purpose. we carried out the computer simulation using the finite element method. It is found that the results from the experiments are computer by computer simulation.

Performance evaluation of a modified waveform shaping filter for the underwater acoustic communication

박규칠,정현수,박지현,Park, Kyu-Chil,Jeong, Hyunsoo,Park, Jihyun The Acoustical Society of Korea 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.1

천해에서 전송되어진 음향 신호는 해수면 및 바닥과 같은 경계로부터의 다중 반사파에 의해 많은 영향을 받는다. 경계로부터의 매우 큰 반사 신호는 심볼 간 간섭을 일으켜 수중 음향 통신의 성능을 저하시키는 요인이 된다. 일반적으로 이러한 종류의 음향 채널에서 반사된 신호를 방지하기 위해 파형 정형 필터를 사용되고 있다. 특히 상승 코사인 필터가 널리 사용되며, 이 필터는 전송 신호의 대역폭을 제한하는 데에도 사용된다. 본 연구에서는 천해에서 영상 데이터 전송을 위한 상승 코사인 필터를 평가하며, 이를 바탕으로 새로운 수정된 상승 코사인 필터를 제안하고 평가 하였다. 수중 음향 통신 시뮬레이션에 사용된 통신 시스템은 직교 위상천이변조(Quadrature Phase Shift Keying, QPSK) 시스템이고, 송수신 거리와 심볼율을 달리하여 수행한 결과, 최저 1.0 %에서 최고 32 %의 에러 감소율을 보였다. The transmitted acoustic signals are severely influenced by multiply reflected signals from boundaries, such as sea surface and bottom in the shallow water. Very large reflection signals from boundaries cause inter-symbol interference so that the performance of the underwater acoustic communication is degraded. Usually, the waveform shaping filters are used to prevent the reflected signals under this kind of acoustic channel. Especially, the raised cosine filter is widely used, which can also be used to restrict the bandwidth of the transmitted signal. In this study, we evaluate the raised cosine filter for image data transmission in the shallow water, and propose a new modified raised cosine filter. The QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) system is used for the underwater acoustic communication simulations with different distances and symbol rates. As a result, the bit error rate was reduced from the minimum 1.0 % to the maximum 32 %.

Performance Evaluation of Underwater Acoustic Communication in Frequency Selective Shallow Water

박규칠,박지현,이승욱,정진우,신정채,윤종락,Park, Kyu-Chil,Park, Jihyun,Lee, Seung Wook,Jung, Jin Woo,Shin, Jungchae,Yoon, Jong Rak The Acoustical Society of Korea 2013 韓國音響學會誌 Vol.32 No.2

An underwater acoustic (UWA) communication in shallow water is strongly affected by the water surface and the seabed acoustical properties. Every reflected signal to receiver experiences a time-variant scattering in sea surface roughness and a grazing-angle-dependent reflection loss in bottom. Consequently, the performance of UWA communication systems is degraded, and high-speed digital communication is disrupted. If there is a dominant signal path such as a direct path, the received signal is modeled statistically as Rice fading but if not, it is modeled as Rayleigh fading. However, it has been known to be very difficult to reproduce the statistical estimation by real experimental evaluation in the sea. To give an insight for this scattering and grazing-angle-dependent bottom reflection loss effect in UWA communication, authors conduct experiments to quantify these effects. The image is transmitted using binary frequency shift keying (BFSK) modulation. The quality of the received image is shown to be affected by water surface scattering and grazing-angle-dependent bottom reflection loss. The analysis is based on the transmitter to receiver range and the receiver depth dependent image quality and bit error rate (BER). The results show that the received image quality is highly dependent on the transmitter-receiver range and receiver depth which characterizes the channel coherence bandwidth. 천해에서 수중음향통신은 해면과 해저의 음향특성에 강한 영향을 받는다. 시변적인 해면 산란과 입사각에 좌우되는 해저손실에 의해 수중통신 시스템의 성능은 영향을 받게 되어 고속의 디지털 통신 성능은 저하된다. 우세한 직접파가 존재하면 통신채널은 Rice 페이딩, 그렇지 않은 경우 Rayleigh 페이딩으로 모델링된다. 그러나 실해역의 실험으로 이러한 통계적인 채널 모델링을 검증하는 것은 어려운 연구주제로 알려져 있다. 해면산란과 해저반사 손실이 수중음향통신에 미치는 영향의 근원적인 이해를 돕기 위하여 저자들은 이들의 영향을 정량화하기 위한 천해 해역에서 실험을 수행하였다. 이진 주파수 천이 변조 방식으로 영상을 전송하여 해면산란과 해저 입사각에 좌우되는 해저반사 영향을 송신기와 수신기간의 거리, 수신기 깊이에 따른 영상의 양호성과 비트 오류율로 평가하였다. 결론적으로 영상의 전송 성능은 채널의 일관성 대역폭을 결정하는 송수신기간의 거리 및 수신기의 깊이에 좌우된다.

해면 산란효과에 의한 선박 방사소음 추정치 오차

박규칠(Park, Kyu-Chil),박지현(Park, Jihyun),서철원(Seo, Chulwon),최재용(Choi, Jae Yong),이필호(Lee, Phil-Ho),윤종락(Yoon, Jong Rak) 한국소음진동공학회 2013 한국소음진동공학회 논문집 Vol.23 No.6

The ship radiated noise level fluctuates by the interference between direct and reflected paths. The effect of sea surface reflection path on interference depends strongly on sea surface roughness. This paper describes error characteristics of ship acoustic signature estimation by sea surface scattering effect. The coherent reflection coefficient which explains a magnitude of sea surface scattering and its resultant interference acoustic field is analyzed quantitatively as a function of a grazing angle, effective surface height, frequency, source-receiver range and depths of source and receiver. Theoretical interference acoustic field is compared with experimental result for two different sea surfaces and five different frequencies by changing source-receiver range. It is found that both matches well each other and a magnitude of interference acoustic field is decreasing by increasing a grazing angle, effective surface height, frequency, and depths of source and receiver and decreasing source-receiver range. For given experimental conditions, the transmission anomaly which is a bias error of ship acoustic signature estimation, is about a range of 1~3 dB. The bias error of an existing ship radiated noise measurement system is also analyzed considering wind speed, source depth and frequency.

TLM 모델링을 이용한 수중 음향 통신 채널 구현에 관한 연구

박규칠(Kyu-Chil Park),박진남(Jin-Nam Park) 대한전자공학회 2007 대한전자공학회 학술대회 Vol.2007 No.7

In underwater, acoustic waves are used for telecommunication. The communication channels are very complicated, because of the distribution of temperature in depth, reflections from boundaries like as the surface of water and the bottom. We report the constitution of the underwater acoustic channel using the simulation of the Transmission Line Matrix Modeling and cross-correlations from the input and output signals.