음향모델 기반 천해역 지음향 인자 역산

Abstract

전구음원을 사용한 단거리 (< km) 실험을 해저면 깊이 150~160 m의 수심에서 2009년 동해에서 실시하였다. 음원으로 이용된 전구(bulb)는 광대역의 주파수 특성을 가지며 내폭 수심에 따라 최초의 공진주파수가 200~400 Hz 대역에서 형성된다. 전구음원 신호는 천해 환경 조건에서 1 km 미만의 근거리에 위치한 24개 채널의 수직선배열 센서로 수신하였으며, 근거리에서 측정된 음장을 이용하여 기하학적 인자 및 지음향 인자를 역산하였다. 실해역 역산은 측정된 신호와 지질자료를 바탕으로 무반향층 상부에 하나의 퇴적층이 존재하는 환경을 가정하였다. 기하학적 인자 및 지음향 인자 역산을 위해 제안된 알고리즘은 수직선배열 센서에 수신된 광대역 신호의 상호 스펙트럼 밀도 함수(CSDM)와 음향모델로 합성된 복제음장 (replica field)을 상호 상관 시키는 Bartlett 프로세서를 적용한 광대역 정합장처리 기법을 사용하였다. Bartlett 프로세서를 이용하여 역산인자 별 민감도 연구와 모의환경 기반의 역산을 통해 최적해로의 수렴성과 신뢰성을 평가하였다. 또한 역산 거리에 따라 추정된 최적해를 이용하여 계산된 2차원의 목적함수 분포도로부터 기하학적 인자 및 지음향 인자간에 연성관계를 확인하였다. 연성관계가 나타나는 역산인자들에 지역해로의 수렴 가능성을 최소화하기 위해 다수의 탐색지점으로부터 최적해를 찾아가는 전역탐색 기법인 유전자 알고리즘을 적용하였고, 베이지안 통계 분석법을 이용하여 역산인자의 통계적 특성을 고찰하였다.