모드 분산곡선 기반 동시베리아해 지음향 인자 역산 및 음원 거리 추정

Abstract

천해환경에서 저주파 광대역 신호가 수 km 이상 장거리 전파되는 경 우, 모드 분산(modal dispersion) 현상이 발생한다. 모드 분산 현상은 수신신호의 시간-주파수 영역에서 분산곡선(dispersion curve) 형태의 특징을 나타내며, 해저면의 구성성분, 음파의 전파 거리에 따라 분산곡 선의 도달시간이 달라지기 때문에 해저면 지음향 인자와 음원의 거리를 추정하기 위한 목적함수로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 북극 동시베리아해 대륙붕 지역에서 측정된 에어건 신 호를 이용하여 지음향 인자 역산 및 음원-수신기 거리 추정 연구가 수 행되었다. 음원-수신기 거리 18.6 km에서 측정된 에어건 신호는 시간- 주파수 영역에서 분산곡선의 형태로 나타났으며, 두 개 모드 성분이 간 섭되어 나타났다. 모드별 분산곡선을 추출하기 위해 와핑 변환(warping transform)을 사용하였으며, 분산곡선의 해상도를 높이기 위해 웨이블 릿 싱크로스퀴징 변환(wavelet synchrosqueezing transform)을 기존 방법에 추가로 결합하였다. 추출된 분산곡선과 정상모드 이론 기반의 KRAKEN 모델을 통해 모의된 분산곡선의 주파수별 도달시간을 비교하 여 지음향 인자를 추정하였다. 또한 추정된 지음향 인자를 기반으로 음 원-수신기 거리에 따라 모드 분산곡선을 모의하고, 18.6 km부터 121.5 km까지 다양한 거리에서 측정된 에어건 신호와의 비교를 통해 음원 거리를 추정하였다.