수온약층이 존재하는 천해역 수중음향 채널의 장거리 신호 전달 특성

변성훈,김시문,임용곤,Byun, Sung-Hoon,Kim, Sea-Moon,Lim, Yong-Kon 한국음향학회 2014 韓國音響學會誌 Vol.33 No.5

본 논문은 수온약층이 존재하는 제주도 근처 천해역 환경에서 획득한 수중음향 실험 데이터를 이용하여 장거리 신호 전달에 수온약층이 미치는 영향을 분석한 결과를 제시한다. 제주도 인근 해역에 서 장기간 측정된 한국해양자료센터의 수온 및 염분 관측자료는 계절에 따라 수온약층이 형성되는 것을 보여주며, 수온약층이 형성되는 시기에는 음향 신호가 해저면 방향으로 굴절하며 전파되므로 해저면에서의 반사 손실이 장거리 전파에 매우 큰 영향을 가진다. 본 연구에서는 2013년 5월에 수행한 제주 음향 통신 실험 (JACE13) 데이터를 이용하여, 수온약층이 존재할 때의 해저면 반사 손실을 추정하였다. 추정된 반사 손실은 약 3 dB 미만의 손실 값을 가지는 것으로 나타났으며, 수신기의 수심이 깊을수록 수신 신호 준위가 높게 나타났다. 이는 수온약층이 형성되는 천해역 환경에서는 수온약층 아래의 음향 트랩핑이 장거리 신호 전달의 주요 경로가 될 수 있음을 보여준다. This paper analyzes the effect of a thermocline on the long-range acoustic signal propagation using the experimental data acquired in the shallow water near Jeju island. Temperature and salinity measurement data in Korea Oceanographic Data Center (KODC) show that the seasonal thermocline exists near Jeju island, and, under the thermocline, the bottom loss property strongly affects the long-range propagation of acoustic signal along the down-ward refractive paths. We estimate the bottom loss under the thermocline using experiment data obtained near Jeju island in May, 2013. The result shows that the estimated bottom losses are below 3 dB and the higher level signal is received at the deeper receiver depths. This shows that the acoustic trapping under the thermocline can be a viable long-range signal transmission channel in the shallow water with a thermocline.

네 개의 하이드로폰 평면 배열을 이용한 동해 수중 음향 신호의 장기 관측 데이터 분석

변성훈(Sung-Hoon Byun),김시문(Sea-Moon Kim),제일영(Il-Young Che) 한국소음진동공학회 2017 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.4

A Comparative Study between LSI and LDA in Constructing Traceability between Functional and Non-Functional Requirements

Sung-Hoon Byun(변성훈),Seok-Won Lee(이석원) 한국컴퓨터정보학회 2019 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.24 No.7

Requirements traceability is regarded as one of the important quality attributes in software requirements engineering field. If requirements traceability is guaranteed then we can trace the requirements’ life throughout all the phases, from the customers’ needs in the early stage of the project to requirements specification, deployment, and maintenance phase. This includes not only tracking the development artifacts that accompany the requirements, but also tracking backwards from the development artifacts to the initial customer requirements associated with them. In this paper, especially, we dealt with the traceability between functional requirements and non-functional requirements. Among many Information Retrieval (IR) techniques, we decided to utilize Latent Semantic Indexing (LSI) and Latent Dirichlet Allocation (LDA) in our research. Ultimately, we conducted an experiment on constructing traceability by using two techniques and analyzed the experiment results. And then we provided a comparative study between two IR techniques in constructing traceability between functional requirements and non-functional requirements.

비음수 행렬 분해를 이용한 선박 기관 진동 데이터의 차원 축소 방법에 관한 연구

변성훈(Sung-Hoon Byun),심기찬(Kichan Sim) 한국통신학회 2022 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.6

2-전동기 구동형 전기자동차의 추진 제어 알고리즘 개발

변성훈(Sung-Hoon Byun),박정우(Jung-Woo Park),정종진(Jong-Jin Jung),김흥근(Heung-Geun Kim) 대한전기학회 1996 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1996 No.11

양상태 소나에서의 자세각과 양상태각에 따른 표적 식별 정확도 비교

추연성,변성훈,추영민,최기융,Choo, Yeon-Seong,Byun, Sung-Hoon,Choo, Youngmin,Choi, Giyung 한국음향학회 2021 韓國音響學會誌 Vol.40 No.4

In bistatic sonar operation, the scattering strength of a sonar target is characterized by the probe signal frequency, the aspect angle and the bistatic angle. Therefore, the target detection and identification performance of the bistatic sonar may vary depending on how the positions of the target, sound source, and receiver are changed during sonar operation. In this study, it was evaluated which variable is advantageous to change by comparing the target identification performance between the case of changing the aspect angle and the case of changing the bistatic angle during the operation. A scenario of identifying a hollow sphere and a cylinder was assumed, and performance was compared by classifying two targets with a support vector machine and comparing their accuracy using a finite element method-based acoustic scattering simulation. As a result of comparison, using the scattering strength defined by the frequency and the bistatic angle with the aspect angle fixed showed superior average classification accuracy. It means that moving the receiver to change the bistatic angle is more effective than moving the sound source to change the aspect angle for target identification.

소나 플랫폼의 운동 파라미터에 따른 합성개구소나 영상 왜곡의 정량적 분석

김시문,변성훈,Kim, Sea-Moon,Byun, Sung-Hoon 한국음향학회 2021 韓國音響學會誌 Vol.40 No.4

Synthetic aperture sonars as well as side scan sonars or multibeam echo sounders have been commercialized and are widely used for seafloor imaging. In Korea related research such as the development of a towed synthetic aperture sonar system is underway. In order to obtain high-resolution synthetic aperture sonar images, it is necessary to accurately estimate the platform motion on which it is installed, and a precise underwater navigation system is required. In this paper we are going to provide reference data for determining the required navigation accuracy and precision of navigation sensors by quantitatively analyzing how much distortion of the sonar images occurs according to motion characteristics of the platform equipped with the synthetic aperture sonar. Five types of motions are considered and normalized root mean square error is defined for quantitative analysis. Simulation for error analysis with parameter variation of motion characteristics results in that yaw and sway motion causes the largest image distortion whereas the effect of pitch and heave motion is not significant.

수중음향통신 링크 해석

최영철,변성훈,임용곤,Choi, Young-Chol,Byun, Sung-Hoon,Lim, Yong-Kon 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.8

수중음향통신 링크는 육상에서의 통신 링크와 비교했을 때, 물과 공기라는 매질의 차이, 음파와 전자기파라는 전달 파의 차이로 인하여 링크 해석에 있어서 수중음향통신 환경 고유의 특성을 고려한 링크 해석이 필요하다. 본 논문에서는 수중에서 음파를 이용한 무선통신의 매질로서 바다 속을 경로 손실, 흡음, 환경 잡음 측면에서 수중음향통신 링크 예산 수립에 적합하도록 음향학 기반의 지식을 해석하고 고찰하였다. 우리나라 연안에서의 흡음 계수 및 잡음 레벨에 대해서 분석하고 흡음 계수 및 잡음 레벨을 고려한 수중음향통신 주파수 대역 선정 방법을 제시하였다. 또한, 수중음향채널 링크 해석 결과의 적용 예로서 수중음향통신 시스템에서 널리 사용되고 있는 주파수 대역 중에서 25kHz 중심 주파수를 사용하고 전송 속도 10kbps, 목표 전달 거리 1km, 목표 비트 오율 $10^{-3}$인 QPSK 수중음향통신 시스템의 천해 동작환경을 고려한 이상적인 AWGN 환경에서의 링크 예산 수립 예를 보였다. The electro-magnetic wave propagates through the air in the terrestrial communications, but the acoustic wave propagates through the seawater in the underwater acoustic communication(UAC). It makes the differences between the UAC link and the well hon air communication links. In this paper, we have studied path loss, absorption and ambient noise of the ocean as a medium for UAC. We have analyzed the absorption coefficient and ambient noise level of the coastal area of South Korea and suggested a strategy for the selection of the frequency band by considering the absorption coefficient and ambient noise level. Also, we present an illustrative example of a link budget for the QPSK UAC system which has carrier frequency 25kHz, bit rate 10kbps, range 1km and BER $10^{-3}$ in the shallow water environment with an ideal AWGN assumption.

비스듬히 입사하는 음장에 대한 유한 길이의 탄성 원통 쉘의 음향 산란

이근화,변성훈,김시문,Lee, Keunhwa,Byun, Sung-Hoon,Kim, Sea-Moon 한국음향학회 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.5

본 연구에서는 무한 유체에 놓여있는 유한 길이의 탄성 원통 쉘에 외부에서 비스듬히 평면파가 입사할 때 발생하는 음향 산란 현상을 이론적으로 연구했다. 유한 길이의 원통 쉘에서는 해석적인 산란 해가 존재하지 않기 때문에, Kirchhoff 가정을 적용한 Ye의 산란 기법[Z. Ye, J. Acoust. Soc. Am. 102, 877-884 (1997)]을 사용했다. 탄성 원통 쉘의 특성은 3차원 탄성파 이론을 적용하여 구현했으며 원통 쉘 내부의 유체를 고려했다. 유도된 해석 해를 이용하여 내부 유체가 산란 음장에 미치는 효과, Rayleigh 변수에 대한 산란 음장, 탄성 재질의 변화에 따른 먼 거리 산란 함수를 살펴보았다. In this study, we theoretically study the acoustic scattering of an obliquely incident plane wave from a finite elastic cylindrical shell. A heuristic scattering method of Ye [Z. Ye, J. Acoust. Soc. Am. 102, 877-884 (1997)] for a finite fluid cylinder is extended into a finite elastic cylindrical shell since no analytic solutions exist in the finite cylinder. The elastic cylindrical shell is modeled with the 3D elastic wave theory considering internal fluid. Using the derived analytic solution, we observe the effect of the internal fluid on the scattering field, the scattering field for the Rayleigh parameter, and the far-field scattering function for the elastic property of the cylindrical shell.

구형 알루미늄 쉘 내부의 충전 유체에 따른 수중 음향 산란 특성 분석 및 유사 위그너-빌 분포를 이용한 식별 기법 연구

추연성,변성훈,김시문,이근화,Choo, Yeon-Seong,Byun, Sung-Hoon,Kim, Sea-Moon,Lee, Keunhwa 한국음향학회 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.5

The acoustical scattering characteristics of a target are influenced by the material properties and structural characteristics of the target, which are critical information for acoustic detection and identification of underwater target. In particular, for thin elastic target, unique scattered signals are generated around the target by the Lamb wave. In this paper, the results of scattered signal measurement of aluminum spherical shell in the water tank using the stepped frequency sweep sine signal are presented. In particular, the scattering of the water-filled aluminum spherical shell is compared with that of the air-filled one both theoretically and experimentally. The difference of the scattered signals are analyzed using the pseudo Wigner-Ville distribution in terms of average frequency, frequency distribution, and energy of the scattered signal. The result shows that all observed parameters increased when the aluminum sphere was water-filled, and it is well matched to the theoretical expectation. 표적의 음향 산란 특성은 표적의 재료 특성과 구조적 특성에 영향을 받으며, 이는 음향을 이용하여 수중에서 표적을 탐지, 식별하고자 할 때 매우 중요한 정보가 된다. 특히, 얇은 탄성체의 경우 램파(Lamb wave)에 의해 표적 주변 유체에 산란파가 생성된다. 본 논문에서는 계단 주파수 스윕 사인 파형을 이용하여 수조에서 알루미늄 구의 산란 신호를 측정한 결과를 제시한다. 특히 알루미늄 구의 내부에 물이 채워져 있는 경우와 공기가 채워져 있는 경우에 대하여 산란 신호의 차이를 측정하고 이론 모델과 비교하였다. 또, 내부 물질에 따른 표적 산란 신호 차이를 유사 위그널-빌 분포를 이용하여 분석하고, 유도파의 평균 주파수, 주파수 분포, 에너지의 차이를 비교하였다. 분석 결과, 구의 내부에 물이 채워진 경우가 공기가 채워진 경우에 비해 유도파의 평균 주파수, 주파수 분포, 에너지가 증가하는 것을 확인하였으며 이는 이론적인 예상과 부합한다.