누적처리기법을 이용한 능동표적식별 시스템의 실시간 구현

박규태,배은현,이균경,Park, Gyu-Tae,Bae, Eun-Hyon,Lee, Kyun-Kyung 한국음향학회 2007 韓國音響學會誌 Vol.26 No.2

LFM 신호를 이용한 능동소나 신호처리에서는 Split-beam을 이용한 좌우 두 빔 사이의 상호상관관계를 측정함으로써 표적의 자세각과 길이 정보를 추정할 수 있다. 그러나 탐지된 원거리 표적의 정보를 추정하기 위해서는 고분해능의 방위각 및 거리 해상도가 요구된다. 이를 위해 나이키스트(Nyquist) 샘플링 주파수보다 높은 샘플링 주파수가 필요하므로, 일반적으로 보간기법을 이용하여 과도샘플링(over-sampling) 을 해야 한다. 하지만 과도 샘플링된 좌우 빔신호를 이용하여 상호상관관계를 구할 경우, 요구되는 연산량과 메모리 용량이 일반적으로 상용 DSP 프로세서들의 처리용량과 내부 메모리 용량을 초과하게 되어 DSP를 이용한 실시간 구현이 어렵게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 누적처리기법을 이용한 Split-beam처리 방법을 제안하였다. 제안한 기법의 성능을 모의실험을 통하여 검증하고, ADSP-TS101을 사용하여 실시간 시스템으로 구현하였다. In active sonar system, aspect angle and length of a target can be estimated by calculating the cross-correlation between left and right split-beams of a LFM(Linear Frequency Modulated) signal. However, high-resolution performances in bearing and range are required to estimate the information of a remote target. Because a certain higher sampling frequency than the Nyquist sampling frequency is required in this performance, an over-sampling process through interpolation method should be required. However, real-time implementation of split-beam processing with over-sampled split-beam outputs on a COTS(commercial off-the-shelf) DSP platform limits its performance because of given throughput and memory capacity. This paper proposes a cumulative processing algorithm for split-beam processing to solve the problems. The performance of the proposed method was verified through some simulation tests. Also, the proposed method was implemented as a real-time system using an ADSP-TS101.

HMS시스템에서 적응필터를 이용한 자함의 소음감소 성능분석

윤경식,정태진,이균경,Yoon, Kyung-Sik,Jung, Tae-Jin,Lee, Kyun-Kyung 한국음향학회 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.1

수중에서 소나를 이용하여 표적을 탐지하고자 할 때 자함에서 발생되는 소음을 감소시켜 표적의 탐지성능을 향상시키는 것은 매우 중요한 일이다. 본 논문에서는 수상함에서 선체고정형소나(HMS)를 사용하는 경우 두 가지 운영모드에 대하여 자함의 소음감소 성능을 분석하였다. 운영자모드에서는 ALE(Adaptive Line Enhancer)기법을 적용하여 자함신호의 광대역 성분을 감소하므로 토널 성분의 탐지성능을 향상하였으며, 자동모드에서는 주 입력신호와 상관관계를 가진 기준 입력신호를 선정하여 조향 방위로 유입되는 잡음신호를 제거하였다. 적응필터를 설계하기 위하여 NLMS(Normalized LMS)알고리즘을 이용하였으며 실제 해상실험 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 수행하므로 제안한 기법의 성능을 확인하였다. In a passive sonar, the improvement of detection performance by using noise cancellation is usually a important problem. In this paper, we have analyzed the own-ship noise cancellation in the two operation modes which are used in the HMS system. In the operator mode, an adaptive line enhancer(ALE) is applied to improve the tonal detection by using broadband noise cancellation and the normalized least mean square(NLMS) algorithm is applied to the design of an adaptive filter. The reference input that is correlated with a primary input can be used to remove the noise incident on the observation directionin the automatic mode. Computer simulations with real sea that data show that the proposed adaptive noise canceller has good performance in passive detection under HMS operation.

CPA분석을 이용한 기동하는 수신기에서의 표적 속도 추정기법

이수형,김정수,이균경,Lee, Su-Hyoung,Kim, Jeong-Soo,Lee, Kyun-Kyung 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.4

일정한 주파수의 음향신호를 발생시키는 표적이 기동할 때 한 개의 고정된 센서에서 관측된 신호의 주파수는 시간에 따라 도플러 변이가 발생한다. 이러한 도플러 변이 현상을 이용한 기존의 CPA (Closest Point of Approach) 분석으로 센서 수신기에 표적이 최단거리로 근접했을 때의 시간, 거리, 속력 그리고 실제 신호의 중심주파수를 추정할 수 있다. 본 논문에서는 고정된 단일 센서 대신에 일정한 속도로 기동하는 배열센서 수신기에서 주파수뿐만 아니라 표적의 방위각을 관측하여 이로부터 표적의 실제 기동속도를 추정하는 기법을 제안한다. 그리고 제안한 기법의 성능검증을 위해 오차 분석 및 모의 실험을 수행하였다. A conventional Closest Point of Approach (CPA) analysis allows a non-maneuvering moving source that is radiating a constant frequency tone to be located using doppler shifted frequency measurements obtained by a stationary receiver. The original frequency, relative speed of the target, time at the CPA, and range from the CPA to the sensor are estimated by the conventional CPA. However, this paper proposes a new CPA analysis that allows the motion parameters of a target to be estimated using the bearing and frequency measurements obtained by a moving receiver that has a constant velocity. The validity of the proposed estimation scheme is confirmed through a performance analysis and simulation study.

신호 부공간에서 구한 방위각 이노베이션을 이용한 다중표적 방위각 추적 알고리즘

류창수,이수형,이균경,Ryu, Chang-Soo,Lee, Su-Hyoung,Lee, Kyun-Kyung 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, S Vol.s36 No.12

본 논문에서는 신호 부공간을 이용하여 표적들의 방위각 이노베이션을 구함으로써, 별도의 데이터연관 기법이 필요 없으며 간단한 구조의 효율적인 다중표적 방위각 추적 알고리즘을 제안하였다. 신호 부공간은 PAST와 같은 신호 부공간 추적 알고리즘을 이용하여 추정된다. 추정된 신호 부공간과 방위각 이노베이션이 만족시키는 비선형 행렬방정식을 유도하고, 이를 Taylor 급수 전개하여 선형근사화 한다. 이렇게 선형근사화하여 얻은 선형 행렬방정식으로부터 최소제곱법을 이용하여 방위각 이노베이션을 구한다. 다양한 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안한 알고리즘의 효율적이고 우수한 성능을 확인하였다. In this paper, a multiple target angle tracking algorithm that can avoid data association problem and has a simple structure is proposed by obtaining the angular innovation of the targets from a signal subspace. The signal subspace is recursively estimated by a signal subspace tracking algorithm, such as PAST. A nonlinear matrix equation which satisfy the estimated signal subspace and the angular innovation is induced and expanded into a Taylor series for linear approximation. The angular innovation is obtained by solving the approximated linear matrix equation in the least square sense. The good performance of the proposed algorithm is demonstrated by various computer simulations.

선형 Dechirping 기법을 이용한 LFM 잔향의 백색화 기법

최병웅,김정수,이균경,Choi, Byung-Woong,Kim, Jeong-Soo,Lee, Kyun-Kyung 한국음향학회 2007 韓國音響學會誌 Vol.26 No.3

본 논문에서는 LFM 잔향 신호를 효율적으로 백색화하여 표적의 탐지확률을 높이는 기법을 제안한다. 제안한 기법에서는 LFM의 주파수 변화율을 역으로 보상하는 선형 dechirping 기법을 이용하여 시간에 따라 주파수가 변하는 LFM 신호의 잔향을 CW와 같이 데이터 블록 내에서 일정한 주파수 특성을 유지할 수 있도록 변환하였다. 또한 표적이 존재하지 않는 인접 빔 신호를 참조 신호로 사용하여 AR (autoregressive)계수로 각 구간의 주파수 응답을 모델링하고 역 필터를 구현하여 표적이 존재하는 빔 신호를 필터링함으로써 LFM 잔향을 효율적으로 백색화하였다. In this paper. we propose a prewhitening method for the km reverberation to enhance the target signal. The proposed algorithm uses the dechirping method which inversely compensates the frequency chirp rate of LFM and transforms the LFM reverberation to have stationary frequency property in each data block. Also, using the left and right adjacent beam signals as reference signals. we model frequency response of each data block by AR coefficients. From these coefficients, we implement inverse filter and prewhiten the LFM reverberation of the center beam efficiently.

효율적으로 방위각 이노베이션을 구하는 다중표적 방위각 추적 알고리즘

유창수,이장식,이균경,Ryu, Chang-Soo,Lee, Jang-Sik,Lee, Kyun-Kyung 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.38 No.6

최근에 Ryu 등은 추정된 신호부공간(signal subspace)으로부터 구한 방위각 이노베이션을 이용하여 다중표적의 방위각을 추적하는 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘은 데이터를 연관시키면서 동시에 표적의 방위각을 구하기 때문에 기존의 추적 알고리즘과 달리 별도의 데이터연관 기법이 필요 없으며, 구조가 간단하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 표적의 개수가 N일 때, 각 표적의 방위각 이노베이션을 구하기 위하여 차원이 (2N+1)${\times}$(2N+1)인 실행렬의 역행렬을 구하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 표적의 조향벡터를 신호부공간에 투영할 때, 투영오차가 0이 된다는 사실로부터 방위각 이노베이션을 구하기 위한 새로운 선형 방정식을 제안하였다. 제안한 새로운 선형방정식은 Ryu의 알고리즘에서 사용하는 식과는 달리 한 개의 방위각 이노베이션만을 변수로 사용하기 때문에 역행렬을 구할 필요가 없고 효율적이다. Recently, Ryu et al. proposed a multiple target angle tracking algorithm using the angular innovation extracted from the estimated signal subspace. This algorithm obtains the angles of targets and associates data simultaneously. Therefore, it has a simple structure without data association problem. However it requires the calculation of the inverse of a real matrix with dimension (2N+1)${\times}$(2N+1) to obtain the angular innovations of N targets. In this paper, a new linear equation for angular innovation is proposed using the fact that the projection error is zero when the target steering vector is projected onto the signal subspace. As a result, the proposed algorithm dose not require the matrix inversion and is computationally efficient.

클러스터링 기법을 이용한 음원의 위치추정 성능향상

이호진,윤경식,이균경,Lee, Ho Jin,Yoon, Kyung Sik,Lee, Kyun Kyung 한국군사과학기술학회 2016 한국군사과학기술학회지 Vol.19 No.1

Source localization has developed in various fields of signal processing including radar, sonar, and wireless communication, etc. Source localization can be found by estimating the time difference of arrival between the each of sensors. Several methods like the NLS(Nonlinear Least Square) cost function have been proposed in order to improve the performance of time delay estimation. In this paper, we propose a clustering method using the four sensors with the same aperture as previous methods of using the three sensors. Clustering method can be improved the source localization performance by grouping similar estimated values. The performance of source localization using clustering method is evaluated by Monte Carlo simulation.

센서 바이어스를 보상하는 칼만필터 기반의 예인 선배열 센서 형상 추정 기법

김근환,최수진,류창수,류영우,이균경,Kim, Geun Hwan,Choi, Su Jin,Ryu, Chang Soo,Ryu, Young Woo,Lee, Kyun Kyung 한국군사과학기술학회 2016 한국군사과학기술학회지 Vol.19 No.2

TASS(Towed Array Sonar System) is a sonar system which tows the sensor array behind a platform. Array shape is generally assumed to be a straight line. But the array shape is often distorted by oceanic current or platform maneuvering which causes the performance loss of signal processing method like beamforming. So array shape estimation methods are needed. Typically the method based on Kalman filter using heading sensor is used. In practice, the measurement is corrupted by biases which are caused by rotation of the tow cable, varying magnetic fields and slowly varying stresses in the mechanical construction. Although they can't be calibrated but can be estimated. In this paper, we suggest the array shape estimation method based on Kalman filter compensating the sensor biases.

Approximate Linearization of Nonlinear Systems

南光熙(Kwang-Hee Nam),李均景(Kyun-Kyung Lee),卓民濟(Min-Jae Tahk) 대한전기학회 1991 전기학회논문지 Vol.40 No.7

다중경로 환경에서 PMP기법을 이용한 음원의 위치 추정성능 향상

이호진,윤경식,신동훈,이균경,Lee, Ho Jin,Yoon, Kyung Sik,Shin, Dong Hoon,Lee, Kyun Kyung 한국군사과학기술학회 2014 한국군사과학기술학회지 Vol.17 No.2

Source localization is an important problem in the field of sonar and radar, etc. For the purpose of source localization, two or more spatially separated sensors are often used to measure the time difference of arrivals of a radiating source whose transmitted signal waveform is unknown. The NLS(Nonlinear Least Square) cost function with curve fitting method was proposed recently, which provide robust source localization performance by reducing estimation ambiguity. However, even this algorithm shows degraded performance in a multipath environment. To estimates source localization correctly, source localization algorithm that eliminate the effect of multipath signals is required. In this paper, PMP(Power Matching Procedure) is added to the algorithm, which provides improved source localization performance by properly cutting out the effect of multipath signals. Through simulation the performance of the proposed source localization algorithm is verified.