선 배열 소나 방위오차를 고려한 한반도 근해 표적기동분석 결과 비교

Abstract

수중에서 표적을 탐지하기 위해 소나가 대표적으로 사용되며 능동소나와 수동소나로 구분된다. 그 중 수동소나는 표적에서 방사된 소음을 수신하여 방위를 측정하고 측정된 방위를 이용하여 표적기동분석을 통해 표적의 위치와 속도를 추정한다. 수동 소나를 이용한 표적의 탐지와 기동분석은 자신의 위치를 노출시키지 않고 수중 물체의 상태를 확인할 수 있다는 장점이 있어 수상함에서 잠수함을 탐지하기 위한 수단으로 활용도가 높다. 정확한 표적기동분석을 위해서는 정확한 방위 측정을 통한 효과적인 기법을 적용하는 것이 중요하다. 선 배열 소나는 여러 수신기에서 수신된 신호를 빔 형성 처리를 통해 방위를 측정하기 때문에 3 차원 환경의 수중에서 수평성분 뿐만 아니라 수직성분의 신호까지 고려하여 원뿔각 형태로 계산된다. 이는 실제 표적의 수평방위와 차이가 발생하며 이러한 방위 오차가 발생하면 이를 이용한 표적기동분석에도 오류가 발생 할 수 있다. 본 논문에서는 해역별, 계절별에 따른 선 배열 소나의 수직각도에 의한 방위오차를 확인하고, 방위오차에 따른 표적기동분석 결과를 비교하였다. 또한 환경에 따라 표적기동분석 기법을 다르게 하여 대안을 확인하고자 하였다. 모델링은 3 개 해역에 표적과 선 배열 소나의 위치를 배치하고 여름과 겨울의 수온구조 및 해양환경을 설정하여 수행하였다. 측정된 방위는 빔 형성 처리를 통해 산출하였으며, 해역 및 계절별 수직각도에 의한 방위오차 차이를 확인하였다. 기존 TMA 기법인 Newton-Raphson Method을 통해 누적일괄추정 표적기동분석을 수행하여 결과의 오류를 확인하고 Particle Swarm Optimization 기법을 통해 수직각도에 의한 방위오차가 있는 환경에서도 표적기동분석이 잘 수행될 수 있는지 2 가지 기법을 이용한 표적기동분석 결과를 비교하였다.