분산센서망 수중표적 탐지를 위한 근사 FFT 기법의 적용 연구

최병웅,류창수,권범수,홍순목,이균경,Choi, Byung-Woong,Ryu, Chang-Soo,Kwon, Bum-Soo,Hong, Sun-Mog,Lee, Kyun-Kyung 한국음향학회 2008 韓國音響學會誌 Vol.27 No.3

General underwater target detection methods adopt short-time FFT for estimate target doppler. This paper proposes the efficient target detection method, instead of conventional FFT, using approximate FFT for distributed sensor network target detection, which requires lighter computations. In the proposed method, we decrease computational rate of FFT by the quantization of received signal. For validation of the proposed method, experiment result which is applied to FFT based active sonar detector and real oceanic data is presented. 일반적인 수중표적 탐지 기법에서는 표적의 도플러를 추정하기 위해서 수신된 신호를 Short-time FFT (STFT)하는 기법이 적용되고 있다. 본 논문에서는 효율적인 신호처리 기법이 요구되는 분산센서망에서 수중표적 탐지를 위해 기존의 FFT 기법 대신 연산량을 줄일 수 있는 근사 FFT 기법 (approximate FFT)을 이용한 효율적인 신호처리 기법을 적용한 탐지기법을 제안한다. 제안한 기법에서는 수신된 신호를 일정한 단계로 양자화하여 각 양자화 단계에서 동일한 FFT 출력을 가지도록 함으로써 연산량을 감소시켰다. 그리고 능동 소나 표적 탐지 기법 및 실제 해상 실험 데이터에 제안한 알고리즘을 적용하여 기존의 FFT 기반 신호처리와의 성능 및 연산량을 비교하였다.

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.

국제생태수리학회(ISE 2016) 참가기

최병웅(Byung-Woong Choi) 대한토목학회 2016 대한토목학회지 Vol.64 No.9

광대역 chirp 신호의 방위각 추정을 위한 적응 빔 형성

김정수,최병웅,배은현,이균경,Kim, Jeong-Soo,Choi, Byung-Woong,Bae, Eun-Hyon,Lee, Kyun-Kyung 한국음향학회 2008 韓國音響學會誌 Vol.27 No.2

In this paper, the adaptive chirp beamforming method is proposed to solve the bias problem in the direction-of-arrivals (DOAs) estimation of the wideband chirp signals which have an identical time-frequency parameter and are emanated from different directions. The source location bias results from the interferences impinging on the array from the other directions. The proposed method exploits the time-frequency structure of the chirp signal based on STMV (STeered Minimum Valiance) to improve the DOA estimation performance by minimizing the chirp interferences effectively. Simulation results show the DOA estimation performance achieved by the proposed method as compared to the conventional methods. 본 논문은 동일한 주파수 파라미터를 가지고 다른 방위에서 입사하는 chirp신호의 방위각 (DOA : Direction-of-arrival) 추정에서 상호 간섭으로 인한 bias문제를 해결하기 위하여 적응 chirp 빔형성기법을 제안한다. 제안한 기법은 기존의 STMV (STeered Minimum Variance)기법에 chirp 신호의 시간-주파수 특성을 고려함으로써 chirp신호들의 상호 간섭을 보다 효과적으로 감소시켜 방위각 추정성능을 향상시킨다. 모의 실험에서 제안한 기법과 기존의 기법들에 의한 방위각 추정성능을 비교한다.

비균일 음속 다중경로환경에서 선배열 센서를 이용한 근거리 표적의 3차원 위치추정 기법

이수형,최병웅,Lee Su-Hyoung,Choi Byung-Woong 한국음향학회 2006 韓國音響學會誌 Vol.25 No.4

최근에 Lee 등은 1차원 수평배열 센서만을 사용하여 다중경로를 통해 들어오는 신호로부터 표적의 3차원 위치를 추정하였다. 그러나 이 기법에서 음속은 수심에 상관없이 일정하다고 가정하였기 때문에 음속이 수심에 따라 다양하게 변화하는 실제 해양환경에서는 그 추정 성능이 현저하게 저하된다. 따라서 본 논문에서는 비균일 음속 환경에 적합한 근거리 표적의 3차원 위치추정 기법을 제안한다. 제안한 기법에서는 선형의 음속구조를 가지는 근거리 다중경로 환경에서 음파전달 모델을 기반으로 한 위치추정함수를 구성하였으며 이로부터 표적의 방위각, 거리 및 깊이를 3차원 탐색을 통하여 추정하였다. 선형 음속구조 및 실제 환경과 유사한 비선형 음속구조를 적용하여 제안한 기법의 성능을 기존의 기법과 비교, 분석하였으며 기존의 기법에 비해 거리 추정 오차는 최대 100m, 깊이 추정 오차는 50m정도 감소됨을 확인하였다. Recently, Lee et al. have proposed an algorithm utilizing the signals from different paths by using bottom mounted simple linear array to estimate 3-D location of oceanic target. But this algorithm assumes that sound velocity is constant along depth of sea. Consequently, serious performance loss is appeared in real oceanic environment that sound speed is changed variously. In this paper, we present a 3-D near field localization algorithm for inhomogeneous sound speed. The proposed algorithm adopt localization function that utilize ray propagation model for multipath environment with linear sound speed profile(SSP), after that, the proposed algorithm searches for the instantaneous azimuth angle, range and depth from the localization cost function. Several simulations using linear SSP and non linear SSP similar to that of real oceans are used to demonstrate the performance of the proposed algorithm. The estimation error in range and depth is decreased by 100m and 50m respectively.

다중경로 환경에서 균일한 크기의 첨두치를 가자는 LFM 잔향 백색화 기법의 성능 분석

최영두(Young-Doo Choi),최병웅(Byung-Woong Choi),윤경식(Kyung-Sik Yoon),이균경(Kyun-Kyung Lee) 대한전자공학회 2015 대한전자공학회 학술대회 Vol.2015 No.6

In this paper, we analyse a peformance of prewhitening method LFM reverberation with regular value of peaks in the multipath environment. In the algorithm, the error of AR modeling for reverberation is reduced by extending the modeling range to satisfy stationary for frequency and it improve the performance of the existing prewhitening method for reverberation with regular value of peaks. The algorithm performance is analyzed through Simulation.

HILS를 이용한 무인잠수정의 시스템 통합 시뮬레이터 구축

변승우(Seung-Woo Byun),최병웅(Byung-Woong Choi),박도현(Do-Hyun Park),김호성(Ho-Sung Kim),송영내(Young-Nae Song),홍영기(Young-Ki Hong) 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.6

This paper describe an HILS(Hardware In the Loop Simulation) based experimental study for UUV's trajectory following algorithm and control law. The development of a reliable sampling and testing platform for these vehicles requires a thorough system design and many costly at-sea trials during which systems specifications can be validated. Modeling and simulation provide a cost-effective measure to carry out preliminary component, system, and mission testing and verification, thereby reducing the number of potential failures in at-sea trials. An accurate simulation environment can help engineers to find hidden errors in the UUV embedded software and gain insights into the UUV operation and dynamics. To operate HILS, we have to determine a operation scenario first that assign way-point and obstacle number on the scenario generator. The generated sensor data goes into the vehicle's operating system that make operate thruster, rudder and elevator. Finally, all sensor data and vehicle's attitude and 3D trajectory are displayed on HILS system.

조밀한 다중 경로 환경에서 확장된 디쳐핑 기법을 이용한 LFM 잔향의 백색화 기법

최영두(Young-Doo Choi),최병웅(Byung-Woong Choi),윤경식(Kyung-Sik Yoon),이균경(Kyun-Kyung Lee) 한국정보기술학회 2015 한국정보기술학회논문지 Vol.13 No.9

In this paper, we propose a prewhitening method LFM reverberation using extended dechirping method in the dense multipath environment. The conventional prewhitening method for LFM reverberation by dechirping method could not whiten LFM reverberation effectively for the case of reverberation by dense multipath environment due to AR modeling error by part of a reverberation signal in a block. In the proposed algorithm, in order to reduce the error of AR modeling for reverberation signal, it is modeled on extended the refer signal block and improve the prewhitening performance of LFM reverberation by prewhitening for LFM reverberation in the interval boundaries through the inverse filter implemented based on the modeling. The proposed algorithm was verified by performance through application to the HMS real data and the simulation data.

무인수상정 플랫폼 장비의 통합 제어 시스템 개발

황훈규,김현우,김배성,우윤태,신일식,신지환,이영진,최병웅,Hwang, Hun-Gyu,Kim, Hyun-Woo,Kim, Bae-Sung,Woo, Yun-Tae,Shin, Il-Sik,Shin, Ji-Hwan,Lee, Young-Jin,Choi, Byung-Woong 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.8

최근 해양 환경에서 국방과 관련한 임무를 수행하는 무인수상정(USV, unmaned surface vehicle)의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 무인수상정이 해양 환경에서 성공적인 임무를 수행하기 위해서는 선체부, 추진시스템, 조향시스템, 제어시스템, 전원시스템 등을 포함하는 원격/자율 무인수상정 플랫폼이 필수적으로 요구된다. 기존 무인수상정은 기계식 제어 방식을 채택하고 있었지만, 이는 중량 등 여러가지 측면에서의 제약을 가진다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 본 논문에서는 무인수상정의 플랫폼 장비를 전자적으로 제어하기 위한 시스템을 개발하고, 개발한 시스템을 실험하여 유용성을 검증하는 것에 관한 내용을 다룬다. 이를 위해서 제어 명령에 따라 엔진, 워터젯, 전원 등 플랫폼 장비를 제어하기 위한 주 제어 시스템과 엔진 제어장치, 워터젯 제어장치, 전원 제어장치에 관한 시스템 아키텍처를 설계하고, 각 구성 요소를 개발한다. 또한, 개발한 시스템의 수조 실험 및 검증을 위하여 엔진 및 워터젯의 각 구성 요소를 포함하는 테스트베드를 설계 및 제작하였고, 이를 기반으로 실험을 수행하여 개발한 시스템의 유용성을 검증하였다. Recently, the development for USV-related technologies are actively growing up in military domain. The USV (unmanned surface vehicle) conducts various missions for national defense at maritime environment. For succeed the missions, the USV essentially needs an automatic and remote control platform which includes propulsion system, steering system, control system, power system and so on. In this paper, we developed an integrated control system for the platform equipments and verified effectiveness of the developed system. To do this, we designed a system architecture and implemented a main control system that processes and controls platform equipments by received command. Also we developed components of designed architecture such as engine control device, water-jet control device and power control device. For test and verify the developed system, we designed and made a test-bed of engine and water-jet with related parts, and proceeded a basin test for verifying the developed system based on the test-bed.