광대역 신호의 주파수 영역 간섭 패턴을 이용한 해저면 음속 추정 연구

Abstract

음원과 수신기 사이의 거리가 고정된 상태에서 측정한 광대역 천이 신호의 스펙트럼에 나타나는 간섭 패턴으로부터 모드차단 주파수를 인식하고 이로부터 해저면 음속을 추정하기 위해 수치 모의 및 실험 결과 분석을 통해 고찰하였다. Pekeris 도파관 환경에 대한 수치 모의 결과는 주파수 변화에 따른 전달 손실 및 간섭 패턴 변화가 모드 차단 주파수와 밀접한 관련이 있으며 간섭 패턴의 변화로부터 모드 차단 주파수를 인식하는 것이 가능할 수 있음을 보여주었다. 수치 모의를 통해 고찰한 개념을 해상 실험을 통해 획득한 신호에 적용하여 모드 차단 주파수를 인식하고 해저면 음속을 추정하였다. 추정된 음속을 모델 입력 인자로 이용하여 예측한 전달 손실은 손실 수준 린 간섭 패턴에서 실험 결과 분석을 통해 산출한 것과 매우 유사한 결과를 나타내었다.

Results of the numerical simulation and experimental data analysis for identification of mode cutoff frequency and estimation of sound speed of seabed from the spectrum of acoustic signal received at fixed source-receiver range are presented. Model simulations for Pekeris waveguide show that the frequency-dependent propagation loss and interference pattern are closely related to mode cutoff frequencies and it could be possible to the identify them from the changes of interference pattern. The concept considered at numerical simulations is applied to signals acquired at sea test. Cutoff frequency and sound speed of seabed are estimated from the interference pattern of measured signal. Propagation loss predicted using the estimated sound speed of seabed as model input parameter shows similar estimation result compared to propagation loss derived from measured data.