다중센서를 이용한 쿼드로터 자동제어에 관한 연구

변기훈,유인환,박동진,권장우 한국ITS학회 2014 한국ITS학회 학술대회 Vol.2014 No.10

환경변화에 강인한 단안카메라 레이더 적외선거리계 센서 융합 기반 교통정보 수집 시스템 개발

변기훈,김세진,권장우 한국ITS학회 2017 한국ITS학회논문지 Vol.16 No.2

교통감시를 위한 멀티로터 설계에 관한 연구

변기훈,김세진,권장우 한국ITS학회 2015 한국ITS학회 학술대회 Vol.2015 No.10

웅덩이가 있는 천해 환경에서의 도파관 불변성 기반의 음원 거리 추정

변기훈,김동현,변성훈,Gihoon Byun,Donghyeon Kim,Sung-Hoon Byun 한국음향학회 2024 韓國音響學會誌 Vol.43 No.4

수중 음원 위치를 추정하기 위한 음향 모델 기반의 정합장 처리 방법은 해양 환경과 수신 배열 기울기에 대한 정확한 정보를 필요로 하므로, 음향 모델 불일치에 매우 민감하다. 반면, 도파관 불변성(배열 불변성) 기반의 음원 거리 추정 방법은 빔-시간 영역에서 분리된 다중경로 신호의 빔각도와 상대적 도달 시간 정보만을 활용하므로 음향 모델이 필요 없는 강인한 거리 추정 방법을 제공한다. 본 논문에서는 도파관 불변성 기반 음원 거리 추정 방법을 얕은 웅덩이가 있는 천해 환경으로 확장하였다. 실제 해상실험 데이터와 수치 시뮬레이션 결과를 통해 해당 환경에서의 수중 음원 거리 추정 성능을 분석하였다. Matched-Field Processing (MFP) is a model-based approach that requires accurate knowledge of the ocean environment and array geometry (e.g., array tilt) to localize underwater acoustic sources. Consequently, it is inherently sensitive to model mismatches. In contrast, the waveguide invariant-based approach (also known as array invariant) offers a simple and robust means for source-range estimation in shallow waters. This approach solely exploits the beam angles and travel times of multiple arrivals separated in the beam-time domain, requiring no modeling of the acoustic fields, unlike MFP. This paper extends the waveguide invariant-based approach to shallow water environments featuring a shallow pit, where the waveguide invariant is not defined due to the complex bathymetry. An in-depth performance analysis is conducted using experimental data and numerical simulations.

수중에서의 도파관 불변성을 이용한 가상 음원 배열 기반의 다양한 거리 방향으로의 강인한 집속

변기훈,김재수,Byun, Gi Hoon,Kim, J.S. 한국음향학회 2017 韓國音響學會誌 Vol.36 No.1

A concept of a VSA (Virtual Source Array) is the method for an acoustic spatio-temporal focus at a selected location in the outbound direction with respect to the VSA without the need of a probe source as combines a TRP (Time-Reversal Processing) and time-delay and beam-steering. However, in TRP using the VSA concept, it is limited to the critical angle and the short distances relevant to the VSA. In this paper, the waveguide invariant theory is applied to the VSA concept to refocus the received field at ranges greater other than the critical angle and the short ranges by shifting the focused field. The suggested method is verified via numerical simulation, and the results show that the robust acoustic focusing is achieved on the selected location regardless of the limitation on the conventional VSA concept. 가상 음원 배열 개념은 시역전 처리에 시지연 빔조향 기법을 적용함으로써 가상 음원 배열로부터 나아가는 방향에 해당하는 선택된 위치에 음원 없이도 음파의 시 공간적 집속을 수행하는 방법이다. 하지만 가상 음원 배열 개념을 이용한 시역전 처리 방법은 가상 음원 배열에 해당하는 임계각 및 근거리를 벗어나는 범위로의 음파 집속이 불가능하다는 제약 조건이 따른다. 본 논문에서는 이러한 제약 조건을 해결하기 위해, 도파관 불변성 이론을 가상 음원 배열 개념에 적용하여 집속 음장의 수평 방향으로의 이동을 통해 임계각 및 근거리를 벗어나는 구간으로의 음파 집속 방법에 대한 연구를 수행하였다. 수치 실험의 결과를 통해 본 연구의 타당성을 검증하였으며, 기존의 가상 음원 배열 개념의 제약 조건에 관계없이 선택된 위치에서의 강인한 음파 집속 성능의 결과를 보였다.

다중센서 융합 기반 주행환경 인식 및 주행경로 생성에 관한 연구

변기훈,권장우 한국ITS학회 2017 한국ITS학회 학술대회 Vol.2017 No.04

그람슈미트 과정 기반의 적응형 시역전 처리

김동현,변기훈,김재수,신기철 한국음향학회 2024 韓國音響學會誌 Vol.43 No.2

Residual crosstalk has been considered as a major drawback of conventional time-reversal processing in the case of simultaneous multiple focusing. In this paper, the Gram-Schmidt process is applied to time-reversal processing to mitigate crosstalk in ocean waveguides for multiple probe sources. Experimental data-based numerical simulations confirm that nulls can be placed at multiple locations, and it is shown that different signals can be simultaneously focused at different probe source locations, ensuring distortionless responses in terms of active time-reversal processing. This focusing property is also shown to be much less affected by a reduction in the number of receivers than the adaptive time-reversal mirror method. The proposed method is shown to be effective in eliminating crosstalk in passive multi-input multi-output communications using sea-going data.

수평 배열을 이용한 배열 불변성 기반의 음원 거리 추정 성능 분석

구홍주,변기훈,변성훈,김재수,Gu, Hongju,Byun, Gihoon,Byun, Sung-Hoon,Kim, J.S. 한국음향학회 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.2

소나 체계에서 표적의 거리를 수동으로 추정하는 방법은 활발히 연구되고 있는 분야이다. 본 논문은 배열 불변성을 기반으로 여러 환경과 소나 매개변수에 따른 거리 추정 성능을 제시한다. 배열 불변성은 천해에서의 음원 거리 추정 기법으로서, 상세한 환경 정보가 불필요하며 연산 량이 적어 실시간 거리 추정이 가능하다는 장점을 가진다. 본 논문에서는 기법의 성능을 확인하기 위해서 모의실험을 수행하였고, 2013년 진해항 인근에서 수행된 해상실험 데이터에 본 알고리듬을 적용하였다. 본 연구는 모의 실험을 통하여 음원의 방위각, 송신 신호의 길이, 그리고 수신 배열의 길이에 따른 거리 추정 성능을 보여준다. 또한, 네스티드 배열과 균일 선배열에 대한 거리 추정 결과를 비교하였다. In sonar systems, the passive ranging of a target is an active research area. This paper analyzed the performance of passive ranging based on an array invariant method for different environmental and sonar parameters. The array invariant developed for source range estimation in shallow water. The advantages of this method are that detailed environmental information is not required, and the real-time ranging is possible since the computational burden is very small. Simulation was performed to verify the algorithm. And this method is applied to sea-going experimental data in 2013 near Jinhae port. This study shows the performance of ranging for source orientation, transmission signal length, and length of a receiver through numerical simulation experiments. Also, the results using nested array and uniform line arrays are compared.

수동형 시역전 기반의 음선 기반 블라인드 디컨볼루션 기법을 이용한 수중음향통신 성능 개선

오세현,변기훈,김재수,Oh, Se Hyun,Byun, Gi Hoon,Kim, J.S. 한국음향학회 2016 韓國音響學會誌 Vol.35 No.5

본 논문은 음선 기반 블라인드 디컨볼루션 기법을 이용한 수동형 시역전의 통신성능 향상에 대한 결과를 제시한다. 기존의 수동형 시역전에서 복원되는 신호는 수신된 탐침신호의 정합필터를 통해 구해진다. 하지만 수신된 탐침신호는 각 데이터 프레임의 채널 시변동을 반영하지 못하므로 복원된 신호의 통신 성능은 저하된다. 본 연구에서는 음선 기반 블라인드 디컨볼루션 기법을 이용하여 각 데이터 프레임의 채널 시변동이 반영된 전달함수를 모두 추정하고, 추정된 전달함수를 이용하여 수동형 시역전을 수행한다. 해상실험 데이터로부터 제안한 기법이 기존의 수동형 시역전보다 향상된 통신성능 결과를 보여준다. This paper presents the results for the performance improvement of underwater communication in a passive time reversal mirror (PTRM) using ray-based blind deconvolution (RBD). In conventional PTRM, the signal to be recovered is found from matched-filtering the received probe signal. However, the communication performance is degraded because the time-varying impulse response for each data frame is not reflected in the received probe signal. In this study, the time-variant transfer function is estimated from each received data frame using RBD, and the estimated time-variant transfer function is then used to recover the data signal using PTRM. The results from the experimental data show that the suggested method improves the communication performance when comparing with the conventional PTRM.

거리 종속 환경에서의 배열 불변성 기반 거리추정과 상응 거리와의 관계

김동현,변기훈,김대환,김재수,Donghyeon Kim,Gihoon Byun,Daehwan Kim,Jeasoo Kim 한국음향학회 2024 韓國音響學會誌 Vol.43 No.4

천해역에서 효과적인 거리추정 방법으로 알려진 배열 불변성은 도파관 불변성으로 요약될 수 있는 이상적인 도파관 내에서의 광대역 확산 특징을 기반으로 개발되었으며, 배열 기울기가 존재하는 상황에서도 배열 기울기와 거리를 동시에 추정할 정도로 강인하다. 최근에는 도파관 불변성의 각도 종속성을 완전히 고려할 수 있도록 확장되었다. 하지만, 거리-종속 환경에 대해 거리-독립 환경의 배열 불변성 기법을 적용한다면, 해저 지형 오정합에 의해 거리추정오차가 발생하게 된다. 본 논문에서는 이러한 거리추정 오차를 상응 거리 개념을 도입하여 해석하고자 한다. 거리-종속 환경에서의 수치 시뮬레이션 수행과 해상 실험 데이터를 통해 거리추정의 오차와 상응 거리 사이의 관계를 입증하였다. In shallow water, the array invariant, known as the effective range estimation method, is developed based on the broadband dispersion characteristics in an ideal waveguide, which can be summarized by the waveguide invariant. It is robust enough to estimate both the array tilt and range simultaneously, even in situations where array tilt exists. Recently, it has been extended to fully consider the angle dependence of the waveguide invariant. However, applying the array invariant in range-dependent environments instead of range-independent environments can lead to range estimation errors due to bathymetry mismatch. In this paper, we interpret such range estimation errors by introducing the concept of effective range. Through numerical simulations and experimental data in a weakly range-dependent environment, we demonstrate the relationship between range estimation errors and effective range.