수중 음파의 공간 상관성 분석

Abstract

해양음향에서 상관성(Coherence) 분석은 수평 또는 수직선배열센서에 수신 되는 두 수신신호의 유사성을 분석하는 방법으로, 음파의 시간(temporal) 및 공간(spatial) 특성을 이용하여 분석하게 된다. 선배열센서의 운용적인 측면에서 상관성 분석에 대한 적용은 각 수신기의 수신성능을 분석하고, 음원의 방향성 탐지를 위한 수신기 최적 배치 등에 활용된다. 음향학적 측면에서 상관성은 해양에서 불규칙하게 존재하는 음원의 특성을 분석하고, 음원들이 수층 내에서 경계면(해수면, 해저면) 및 수중 물체에 반사• 산란되어 전파되는 특성을 이용하여, 음파가 전파되는 해양환경 특성을 분석할 수 있다. 이러한 상관성 분석은 기본적으로 수신기 설치 간격, 음파의 입사각도, 해저면 저질, 해수면의 거칠기, 송• 수신기 간의 거리 등 다양한 해양환경에 의해 영향을 받는다. 따라서, 상관성 분석은 음파를 이용한 해양환경 특성분석에 중요한 방법으로 사용될 수 있으며, 또한 음향센서 개발관련 연구에도 필요한 기본적인 개념이므로 관련분야에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 수중음파의 상관성 분석에 관한 이론적 연구와 더불어 동해 에서 실시한 한양대와 국방과학연구소 간의 해상실험을 통해, 수직선배열에 측정된 주변소음 및 전구음원 신호의 상관성 분석을 실시하였다. 또한, 상관성 분석의 활용적 측면으로 수직선배열에 수신된 전구음원의 직접파, 해수면 및 해저면 반사파에 대한 전파경로별 방향성분 분석연구가 이루어졌다.