수중 고속기동 음원의 고주파 잔향음 모델

Abstract

수중에서 능동소나를 운용하여 표적탐지 시 발생하는 잔향음은 제한요소로 작용한다. 본 논문에서는 거리독립 해양환경에서 정확하고 효과적인 소나 운용을 위해 고속기동하는 음원의 속도를 고려하고 확장된 단상태 알고리즘을 적용한 잔향음 모델을 제안한다. 잔향음 계산은 먼저 음선이론을 이용하여 음파전달을 모의하였으며, 각 경계면에서의 산란은 이론식 기반의 고주파 산란모델을 적용하였다. 잔향음 모델을 통해 시간 영역에서의 임펄스 응답(impulse response)을 구한 뒤, 음원의 고속기동으로 일반적인 통계적 특성을 나타내는 산란 신호를 적용하여 최종적인 잔향음 시계열 신호와 준위를 모의하였다. 모의 결과는 해상실험에서 측정된 잔향음 신호와 기존 잔향음 모델의 모의 결과와 비교하여 음원이 정지한 상태에서 유사한 결과를 나타냄을 확인하였으며, 수중에서 음원의 고속기동과 신호 형태에 따른 특성을 연구하였다. 또한, 다양한 해양환경 및 시스템 모델 입력 변수를 변화시키며, 잔향음 모델의 모의 신호에 대한 특성 및 적용 결과를 확인하였다.